⑴ 为什么氯碱工业中用阳离子交换膜 不用阴离子 不用交换膜不行
氯碱工业是为了得到NaOH溶液、Cl2、H2
总反应方程式为:2NaCl+2H20=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑
阳极反应:2Cl- - 2e- ==Cl2↑ ,是Cl-失电子被氧化成Cl2
阴极反应:2H2O + 2e- ==2OH- + H2↑ ,是水得电子被还原成H2
由于阴极区氢氧根较多,为了得到NaOH所以采用的不是阴膜而是阳膜,让阳极区的Na+通过而平衡电荷,起到盐桥的作用;同时可以隔开阳极和阴极,防止产物混合,如H2和Cl2混合会爆炸,Cl2和NaOH混合会使NaOH不纯。
1| 氯离子的来源及危害
Cl-可与Na+、Ca2+、Mg2+、K+等的离子形成氯化物。地表水中氯化物的来源有自然源和人为源两类。自然源主要有两种:一是水源流过含氯化物地层,导致食盐矿床和其他含氯沉积物溶解于水;二是接近海洋的河流或江水受到潮水和海水吹来的风的影响,导致水中氯化物含量增加。人为源主要有采矿、石油化工、食品、冶金、制革(鞣革)、化学制药、造纸、纺织、油漆、颜料和机械制造等行业所排放的工业废水以及人类生活所产生的生活污水,其中工业排放是最主要来源。
工业废水中氯化物含量较高,如泡菜行业腌渍废水氯离子浓度可达1153000mg/L,如不加控制直接排入水体,将严重危害水环境、破坏水平衡,影响水质,对渔业生产、农业灌溉、淡水资源造成影响,严重时甚至会污染地下水和引用水源。比如,水中氯化物含量过高时,会腐蚀金属管道和构筑物、妨碍植物生长、影响土壤铜的活性、引起土壤盐碱化(特别是四川地区)、使人类及生物中毒。当水中阳离子为镁,氯化物浓度为100mg/L 时,即可使人致毒。
⑵ 氯碱工业中采用阳离子交换膜电解槽,可以防止氯气与碱反应。
正确,但是不仅仅是这些,还包括以下:1)阻止 H 2 跟 Cl 2 混合,以免引起爆炸;2)阻止OH-从阴极室到阳极室;3)阻止CL2和OH-离子即碱反应。
在阳极室Cl - 离子失去电子生成CL2,阴极室 H +离子得到电子生成 H 2 ,同时阴极室产生大量 OH - 离子,这样和从阳极迁移过来的Na+一起在在阴极室就形成了 NaOH溶液。阳离子交换膜隔离了气相和液相中的阳离子。
⑶ 氯碱工业中阳离子交换膜的作用是什么
阳离子交换膜是对阳离子有选择作用的膜,通常是磺酸型的,带有固定基团和可解离的离子,如钠型磺酸型固定基团是磺酸根,解离离子是钠离子。
阳离子交换膜可以看作是一种高分子电解质,由于阳膜带负电荷,虽然原来的解离正离子受水分子作用解离到水中,但在膜外通电通过电场作用,带有正电荷的阳离子就可以通过阳膜,而阴离子因为同性排斥而不能通过,所以具有选择透过性。
(3)氯碱工业用什么交换膜扩展阅读
性质
均相膜的电化学性能较为优良,但力学性能较差,常需其他纤维来增强。非均相膜的电化学性能比均相膜差,而力学性能较优,由于疏水性的高分子成膜材料和亲水性的离子交换树脂之间粘结力弱,常存在缝隙而影响离子选择透过性。
离子交换膜的膜电阻和选择透过性是膜的电化学性能的重要指标。阳离子在阳膜中透过性次序为: Li+>Na+>NH4+>K+>Rb+>Cs+>Ag+> Tl+>UO卂(这是什么?)>Mg2+>Zn2+>Co2+>Cd2+> Ni2+>Ca2+>Sr2+>Pb2+>Ba2+
阴离子在阴膜中透过性次序为: F->CH3COO->HCOO->Cl->SCN->Br-> CrO娸>NO婣>I->(COO)卆(草酸根)>SO娸膜电阻是与离子在膜中的淌度有关的一个数值,根据不同测定和计算方法可分成体积电阻和表面电阻。
水在膜中的渗透率就是离子在透过膜时带过去的水量。实用上水渗透率是膜的一个性能,其值愈大,在电渗析时水损失愈大,通常疏水性高分子材料膜中水渗透率远低于亲水性高分子材料膜。
参考资料来源:网络-阳离子交换膜
参考资料来源:网络-离子交换膜
⑷ 【高中化学【氯碱工业】用电解槽加阳离子交换膜作装置,那这个对加入的氯化钠溶液有什么要求吗
应选第二个要求。
首先需要明确,阳离子交换膜将电解槽分开成两部分(阳极室、阴极室),其中仅有氢离子和钠离子可以自由移动。则根据阳极反应方程式(2Cl-2e-==Cl2),可以知道阳极室中氯离子转化为氯气溢出,溶液中阴离子数目减少。又由于阳离子交换膜阻碍了阴极室生成的氢氧根离子(2H2O+2e-=H2+2OH-)进入阳极室,因此若想保证溶液的电中性,阳极室的钠离子必须通过交换膜进入阴极室。即阳极室生成Cl2,阴极室生成NaOH,且阳极室溶液浓度会减小。因此,若想使反应能持续进行,阳极室的溶液必须足够浓,则阳极室应加入饱和NaCl溶液。
⑸ 氯碱工业中离子交换膜的作用是什么
离子交换膜具有选择透过性。它只让Na + 带着少量水分子透过,其它离子难以透过。电解时从电解槽的下部往阳极室注入经过严格精制的 NaCl溶液,往阴极室注入水。在阳极室中Cl - 放电,生成 C1 2 ,从电解槽顶部放出,同时 Na + 带着少量水分子透过阳离子交换膜流向阴极室。在阴极室中 H + 放电,生成 H 2 ,也从电解槽顶部放出。但是剩余的 OH - 由于受阳离子交换膜的阻隔,不能移向阳极室,这样就在阴极室里逐渐富集,形成了 NaOH溶液。随着电解的进行,不断往阳极室里注入精制食盐水,以补充NaCl的消耗;不断往阴极室里注入水,以补充水的消耗和调节产品NaOH的浓度。所得的碱液从阴极室上部导出。因为阳离子交换膜能阻止Cl - 通过,所以阴极室生成的 NaOH溶液中含NaCl杂质很少。用这种方法制得的产品比用隔膜法电解生产的产品浓度大,纯度高,而且能耗也低,所以它是目前最先进的生产氯碱的工艺。
⑹ 氯碱工业中,使用的是阴离子交换膜,哪里错了
阳离子交换膜。。。
⑺ 工业制取氯气为什么用阳离子交换膜,可以用阴离子交换膜吗
不可以。。。【捂脸】
在氯碱工业中,阳离子交换膜能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
若用阴离子交换膜,Cl-和OH-都聚集在阳极,在阳极区的Na+和OH-形成NaOH。NaOH与Cl2反应降低了烧碱纯度。
准确点说,氯碱工业中的离子交换膜只能允许H+,Na+通过,不允许Cl-,OH-通过,这样才能提高电流功率和烧碱纯度。
所以用阳离子交换膜,不能用阴离子交换膜
⑻ 用于交换膜燃料电池和氯碱工业的氯碱离子膜的区别
(1)燃料电池中,负极上投放燃料所以投放甲烷的电极是负极,负极上失电子发生氧化反应,电极反应式为:ch4+10oh--8e-=co32-+7h2o.
故答案为:ch4-8e-+10oh-═co23-+7h2o;
(2)甲中投放氧化剂的电极是正极,所以乙装置中石墨电极是阳极,阳极上氯离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2cl--2e-=cl2↑,
故答案为:2cl--2e-═cl2↑;
(3)串联电池中转移电子数相等,若在标准状况下,有2.24l氧气参加反应,则转移电子的物质的量=
2.24l
22.4l/mol
×4=0.4mol,乙装置中铁电极上氢离子放电生成氢气,设生成氢气的体积为xl;
2h++2e-=h2↑
2mol
22.4l
0.4mol
xl
x=4.48,
故答案为:4.48;
(4)a为阴极,发生2h++2e-=h2↑,水的电离平衡正向移动,使溶液显碱性,酚酞遇碱变红,
故答案为:溶液变红;由于2h++2e-=h2↑,水的电离平衡正向移动,使溶液显碱性,酚酞遇碱变红;
(5)电解精炼铜时利用了电解原理,电能转化为化学能,也有少量转化为热能.电解精炼时粗铜做阳极,发生氧化反应,精铜做阴极,阴极上发生还原反应.电解时,溶液中的阳离子向阴极移动,在阴极上得电子.粗铜中的不活泼金属不能失电子,以阳极泥的形式沉积在阳极附近.此题应选b、d;
故答案为:bd;
(6)利用反应2cu+o2+2h2so4═2cuso4+2h2o可制备cuso4,若将该反应设计为原电池,铜被氧化,应为负极,正极上氧气被还原,电极方程式为4h++o2+4e-═2h2o,
故答案为:4h++o2+4e-═2h2o.
⑼ 下列说法不正确的是()A.离子交换膜在工业生产中广泛应用,如氯碱工业使用了阴离子交换膜B.人造纤
A.氯碱工业使用了阳离子交换膜,钠离子移向阴极,故A错误;
B.以天然纤维素纤维(树皮、纸浆、废棉纱)为原料熔融纺丝、纺纱制造的,都是人造纤维;以石油化工为原料制造的,都是合成纤维,故B正确;
C.原子利用率高,符合绿色化学原则,故C正确;
D.CO2的增加导致温室效应,海水中溶解了CO2,酸度增大,珊瑚、贝壳类等生物的生存将会,故D正确.
故选A.