電化學中離子交換膜的應用

李春文

(黑龍江省望奎縣第一中學 152100)

離子交換膜又稱“隔膜”，由特殊的高分子材料制成.根據通過隔膜的陰陽離子可以把離子交換膜分為三類，即陽離子交換膜，簡稱陽膜，允許陽離子和質子通過；陰離子交換膜，簡稱陰膜，只允許陰離子通過；質子交換膜，只允許質子通過.選擇合適的離子交換膜能夠實現電化學在實際生產和生活中的應用，真正做到學以致用.

一、實現物質的分離和提純

例1通過電解法分離NaHSO3與Na2SO3混合物,其裝置如下圖.下列說法不正確的是( ).

B. 陽極區c(H+)增大,H+由a室經陽離子交換膜進入b室

C.a室的電解質溶液可以換成K2SO4

二、實現物質的制備

例2氫碘酸(HI)可用“四室電滲析法”制備，其工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過).下列敘述錯誤的是( ).

A．通電后，陰極室溶液的pH增大

C．得到1 mol產品HI，陽極室溶液質量減少8 g

D．通電過程中，NaI的濃度逐漸減小

三、用于治理環境污染

例3SO2和NOx是主要大氣污染物，利用下圖裝置可同時吸收SO2和NO.下列有關說法錯誤的是( ).

A．a極為直流電源的負極，與其相連的電極發生還原反應

B．陰極得到2 mol電子時，通過陽離子交換膜的H+為2 mol

四、實現海水的淡化

例4一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖所示,圖中有機廢水中有機物可用C6H10O5表示.下列有關說法不正確的是( ).

A.Cl-由中間室移向左室

B.X氣體為CO2

D.電路中每通過4 mol電子,產生X氣體的體積在標準狀況下為22.4 L

五、判斷電極反應方程式是否正確

A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴散至電極表面

B. 比較Mg,Al,Zn三種金屬-空氣電池,Al-空氣電池的理論比能量最高

D. 在Mg-空氣電池中,為防止負極區沉積Mg(OH)2沉淀,宜采用中性電解質及陽離子交換膜

六、對溶液的pH產生影響

A．b膜是陽離子交換膜

B．A極室產生氣泡并伴有少量沉淀生成

C．淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小為pHA

D．B極室產生的氣體可使濕潤的KI-淀粉試紙變藍

近幾年的高考試題中，可以看到，一般涉及電化學的問題，幾乎都要涉及離子交換膜.有了離子交換膜，才使電化學的理論知識轉化為實際生產，真正實現學習電化學的重要意義.