化学自习室移动版

一．离子定向移动目的

1.去某极参加反应

2.平衡某侧电荷，使溶液呈电中性

二．离子交换膜(阳离子、阴离子、质子)的作用

1.隔离某些物质，防止阴极与阳极产物之间或产物与电解质溶液发生反应

2.用于某些物质的制备：通过离子定向移动使得阴极区或阳极区得到所制备的物质

3.物质分离、提纯

三．示例

1.两室电解池，

如：氯碱工业，如图

阳极室中电极反应：2Cl^－－2e^-===Cl₂↑；

阴极室中的电极反应：2H₂O＋2e^-===H₂↑＋2OH^－。

阴极区H^＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH^－浓度增大，阳极区Cl^－放电，使溶液中的c(Cl^－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na^＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH^－结合，得到浓的NaOH溶液。利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质。

阳离子交换膜的作用：只允许Na^＋通过，而阻止阴离子(Cl^－)和气体(Cl₂)通过。防止两极产生的H₂和Cl₂混合爆炸，又避免了Cl₂和阴极产生的NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量。

2.三室电解池，

如：利用三室电解装置制备NH₄NO₃，如图

阴极的NO被还原为NH₄^＋，NO＋5e^-＋6H^＋===NH₄^＋＋H₂O，NH₄ ＋通过阳离子交换膜进入中间室；

阳极的NO被氧化为NO₃^－，NO－3e^-＋2H₂O===NO₃^－＋4H^＋，NO₃^－通过阴离子交换膜进入中间室。

总反应：8NO＋7H₂O ==3NH₄NO₃＋2HNO₃，为使电解产物全部转化为NH₄NO₃，补充适量NH₃可以使电解产生的HNO₃转化为NH₄NO₃。

3.多室电解池，

如：利用“四室电渗析法”制备H₃PO₂(次磷酸)，如图

电解稀硫酸的阳极反应：2H₂O－4e^-===O₂↑＋4H^＋，产生的H^＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H₂PO₂^－穿过阴离子交换膜进入产品室，与H^＋结合生成弱电解质H₃PO₂；

电解NaOH稀溶液的阴极反应：4H₂O＋4e^-===2H₂↑＋4OH^－，原料室中的Na^＋通过阳离子交换膜进入阴极室。

四．例题分析

1.(2018·全国卷Ⅰ节选)制备Na₂S₂O₅可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO₂碱吸收液中含有NaHSO₃和Na₂SO₃。阳极的电极反应式为               。电解后，    室的NaHSO₃浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na₂S₂O₅。

[解析]　(2)根据题中的图示，左侧为电解池的阳极，右侧为电解池的阴极，离子交换膜均为阳离子交换膜，只允许阳离子通过，阳极的电解质溶液为硫酸，所以阳极的电极反应式为2H₂O－4e^-===4H^＋＋O₂↑，则阳极的氢离子会透过阳离子交换膜进入a室，与a室中的SO₂碱吸收液中含有的Na₂SO₃发生反应生成NaHSO₃，所以a室中的NaHSO₃浓度增加。

[答案]　(2)2H₂O－4e^-===4H^＋＋O₂↑　a

2.氢碘酸(HI)可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述错误的是(　　)

A．通电后，阴极室溶液的pH增大

B．阳极电极反应式是2H₂O－4e^-===4H^＋＋O₂↑

C．得到1 mol 产品HI，阳极室溶液质量减少8 g

D．通电过程中，NaI的浓度逐渐减小

解析：选C　通电后，阴极电极反应式为2H₂O＋2e^-===2OH^－＋H₂↑，则溶液的pH增大，故a正确；阳极上发生氧化反应，电极反应式为2H₂O－4e^-===4H^＋＋O₂↑，故b正确；根据阳极电极反应式可知得到1 mol 产品HI，则转移1 mol 电子，阳极室溶液质量减少9 g，故C错误；通电过程中，原料室中的Na^＋移向阴极室，I^－移向产品室，所以NaI的浓度逐渐减小，故D正确。

3.【2012年北京卷25题节选】直接排放含SO₂的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO₂。

(2)在钠碱循环法中Na₂SO₃，溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO₂制得，该反应的离子方程式是。

(3)吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃^2－):n(HSO₃^－)变化关系如下表：

(4)当吸收液的pH降至约为6时，送至电解槽再生。再生示意图如图所示：

①HSO₃^－在阳极放电的电极反应式是HSO₃^－－2e^-＋H₂O=SO₄^2－＋3H^＋。

②当阴极室中溶液pH升至8以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理：H^＋在阴极得电子生成H₂，溶液中c(H^＋)降低，促使HSO₃^－电离生成SO₃^2－，且Na^＋进入阴极室，吸收液得以再生。