化学新教材选择性必修1--微专题3 离子交换膜在电化学中的应用.pdfVIP

微专题3离子交换膜在电化学中的应用

微突破

1.离子交换膜的功能及类型

离子交换膜的功能和类型：

功能：使离子定向移动，选择性通过某些离子或隔离某些离子、物质，平衡整个溶液的离子

浓度或电荷

种类：阳离子交换膜：只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过

阴离子交换膜：只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过

质子交换膜：只允许质子（氢离子）和水分子通过

2.离子交换膜在电化学中的作用

（1）将两极区隔离,阻止两极区产生的物质互相接触,防止副反应的发生,避免影响所制取产

品的质量;防止引发不安全因素。例如在电解饱和食盐水中,利用阳离子交换膜,防止阳极产生

的Cl进入阴极室与NaOH溶液反应,导致制得产品不纯;防止Cl与阴极产生的H混合发

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生爆炸。（2）用于物质的制备。电解后在溶液阴极区或阳极区产生所要制备的物质,例如,

−

电解法制备KIO,只有使用阴离子交换膜,才能保证阴极区的I定向移动到阳极区被氧化为

3

IO−,从而提高原料的利用率,同时阴极得到副产物KOH。

3

+−2+2+2−

（3）物质的分离与提纯。例如海水中含有大量Na、Cl及少量Ca、Mg、SO，

4

用电渗析法对该海水样品进行淡化处理,阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,则ᵄ为阴离

子交换膜,ᵄ为阳离子交换膜,如图所示。

（4）应用举例：如电解法可将含有AB的废水再生为HB和ᵃ(OH),已知A为金属活

ᵅᵅᵅᵅ

动性顺序中H前金属,Bᵅ−为含氧酸根离子。

2.阴、阳离子交换膜的判断

（1）看清图示,是否在交换膜上标注了阴、阳离子,是否标注了电源的正、负极,是否标注了

电子流向、电流流向等,明确阴、阳离子的移动方向。

（2）根据原电池、电解池中阴、阳离子的移动方向,结合给出的制备、电解物质等信息,找出

物质生成或消耗的电极区域,确定移动的阴、阳离子,从而推知离子交换膜的种类。

（3）实例：判断电解饱和食盐水装置（如图）中离子交换膜类型的方法。

+−−

方法1阴极反应式为2 H+2 e=H↑,则阴极区域破坏了水的电离平衡,OH有剩余,阳

2

极区域的Na+通过离子交换膜进入阴极室,与OH−结合得到NaOH,故电解饱和食盐水中的

离子交换膜是阳离子交换膜。

−

方法2由图可知,阳极加入精制饱和食盐水,排出的是淡盐水,因为阳极反应式为2 Cl−

−+−+

2 e=Cl↑,根据溶液呈电中性原则,阳极区Na多于Cl,则Na向阴极区移动,故电解饱

2

和食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜。

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