电化学装置的优化——离子选择交换膜

安徽 尉言勋

鲁科版教材中有两处对离子交换膜这一内容进行了介绍，分别在《选修4》第2章第2节和《选修2》主题2课题1。其中，《选修4》化学与技术部分介绍了离子膜法在电解食盐水中的原理，《选修2》海水淡化与现代水处理技术部分介绍了如何使用离子交换柱进行海水淡化，并对离子交换膜法电解原理示意图做了简单说明。笔者在研究近年高考题时发现高考化学对电化学的考查中多次涉及离子交换膜的应用，这一考向也落实了化学学科素养中的证据推理与模型认知。

一、离子交换膜简介

离子交换膜(简称离子膜)是一种含有离子基团、对溶液中的离子具有选择透过能力的高分子膜。一般在应用时主要利用它对离子的选择透过性。1950年首次合成离子交换膜，1956年首次成功地用于电渗析脱盐工艺。

1.离子交换膜的功能和种类

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接触。离子交换膜可以防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量，防止产生不安全因素。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Cl2进入阴极室与NaOH反应，而导致所制产品不纯，也可以防止Cl2与阴极产生的H2混合发生爆炸。

图1

3.离子交换膜类型的判断

首先判断隔膜的用途是制取物质还是避免电极产物之间发生反应，然后根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型。方法如下：先明确电极产物，写出阴、阳两极上的电极反应；……