Question

双极膜由阳离子交换膜、催化剂层和阴离子交换膜组合而成，在直流电场作用下可将水解离，在双极膜的两侧分别得到H⁺和OH^－，将其与阳离子交换膜(阳膜)、阴离子交换膜(阴膜)组合，可有多种应用。

(1)海水淡化：模拟海水淡化，双极膜组合电解装置示意图如下。

①X极是______极(填“阴”或“阳”)。

②电解后可获得较浓的盐酸和较浓的NaOH溶液，上图中双极膜的右侧得到的是______(填“H⁺”或“OH^－”)。

(2)钠碱循环法脱除烟气中的SO₂，并回收SO₂：

用pH>8的Na₂SO₃溶液作吸收液，脱除烟气中的SO₂，至pH＜6时，吸收液的主要成分为NaHSO₃，需再生。

Ⅰ．加热pH＜6时的吸收液使其分解，回收SO₂并再生吸收液。所得的再生吸收液对SO₂的吸收率降低，结合离子方程式解释原因：______。

Ⅱ．双极膜和阴膜组合电渗析法处理pH＜6时的吸收液，可直接获得再生吸收液和含较高浓度HSO₃⁻的溶液，装置示意图如下。

①再生吸收液从______室流出(填“A”或“B”)。

②简述含较高浓度HSO₃⁻的溶液的生成原理：______。

③与Ⅰ中的方法相比，Ⅱ中的优点是______(列出2条)。

Answer

阳 H+ 加热pH＜6时的吸收液，分解的过程中还发生反应：2SO32−+O2=2SO42−，2HSO3−+O2 =SO42−+2H+，且加热加快化学反应速率，造成再生吸收液中c(SO32−)降低，使SO2的吸收率降低 B B室中的SO32−和HSO3−在电场作用下通过阴膜进入A室，A室中双极膜产生的H+和溶液中的SO32−反应生成HSO3−，提高HSO3−的浓度 Ⅱ中可直接获得再生吸收液，减少因加热氧化生成大量的SO42−，而降低再生吸收液对SO2的吸收率；Ⅱ中可获得较高浓度的HSO3−的溶液，进而获得比Ⅰ中浓度高的SO2

【解析】

(1) ①根据图示，X极发生氧化反应生成氧气；

②根据Y极生成氢气分析；

(2) Ⅰ．HSO3−具有还原性，NaHSO3分解的过程被氧化为Na2SO4；

Ⅱ．右侧电极为阴极，阴极氢离子得电子生成氢气，所以B室双极膜左侧生成OH-，OH-和 HSO3−反应生成SO32−，直接获得再生吸收液；A室双极膜右侧生成H+，H+和 SO32−反应生成HSO3−，获得含较高浓度HSO3−的溶液；

(1)根据图示，X极发生氧化反应生成氧气，所以X是阳极；

②根据Y极生成氢气，Y极氢离子得电子生成氢气，所以双极膜的右侧得到的是H+；

(2) Ⅰ．加热pH＜6时的吸收液，分解的过程中还发生反应：2SO32−+O2=2SO42−，2HSO3−+O2 =SO42−+2H+，且加热加快化学反应速率，造成再生吸收液中c(SO32−)降低，使SO2的吸收率降低；

Ⅱ．①右侧电极为阴极，阴极氢离子得电子生成氢气，所以B室双极膜左侧生成OH-，OH-和HSO3−反应生成SO32−，直接获得再生吸收液，再生吸收液从B室流出；

②A室中双极膜又测产生的H+和溶液中的SO32−反应生成HSO3−，提高HSO3−的浓度；

③Ⅱ中可直接获得再生吸收液，减少因加热氧化生成大量的SO42−，而降低再生吸收液对SO2的吸收率；Ⅱ中可获得较高浓度的HSO3−的溶液，进而获得比Ⅰ中浓度高的SO2。