Question

离子交换膜是一类具有离子交换功能的高分子材料，在生产和研究中有广泛应用．一容器被离子交换膜分成左右两部分，如图所示：
（1）若该交换膜为阳离子交换膜（只允许阳离子自由通过）．左边充满加过盐酸酸化的H₂O₂溶液．右边充满滴有少量KSCN溶液的FeCl₂溶液（FeCl₂过量），一段时间后可观察到的现象：右边

 

（从下列选项中选择）
A．无明显现象   B．溶液有浅绿色变红色      C．溶液由无色变黄色    D．盐溶液由浅绿色变无色
试写出左边发生的离子方程式

 

（2）若该交换膜为阴离子交换膜（只允许阴离子自由通过）．左边充满1mol?L^-1的NaHCO₃溶液，右边充满等体积的1mol?L^-1的NaAlO₂溶液，一段时间后可观察到的现象：左边

 

（从下列选项中选择）
A．无明显现象       B．有气泡产生     C．有白色胶状沉淀生成    D．有红褐色沉淀生成
试比较最终容器内所得溶液中离子浓度的大小

 

．

Answer 1

考点：铁盐和亚铁盐的相互转变,镁、铝的重要化合物

专题：元素及其化合物

分析：（1）交换膜为阳离子交换膜，二价铁离子通过交换膜从右边进入到左边被双氧水氧化生成三价铁离子，三价铁离子通过交换膜与硫氰根离子反应生成血红色的络合物；
（2）NaHCO₃溶液中碳酸氢根离子是多元弱酸的酸式根离子，水解生成碳酸和氢氧化钠，交换膜为阴离子交换膜，NaAlO₂ 电离出的AlO₂ ^-通过交换膜与水解生成的碳酸反应生成氢氧化铝沉淀；
（3）碳酸氢钠和偏铝酸钠都是强电解质，完全电离产生碳酸氢根离子、偏铝酸根离子和钠离子，碳酸氢根离子水解生成碳酸，与偏铝酸根离子发生反应：2NaAlO₂+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃ ，反应后溶液主要溶质为碳酸钠，据此判断各种离子浓度大小．

解答： 解：（1）二价铁离子通过交换膜从右边进入到左边被双氧水氧化生成三价铁离子，三价铁离子通过交换膜与硫氰根离子反应生成血红色的络合物，发生反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H+=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：B；2Fe²⁺+H₂O₂+2H+=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）NaHCO₃溶液中碳酸氢根离子是多元弱酸的酸式根离子，水解生成碳酸和氢氧化钠，交换膜为阴离子交换膜，NaAlO₂ 电离出的AlO₂ ^-通过交换膜与水解生成的碳酸反应生成氢氧化铝沉淀，所以左边会看到有白色胶状沉淀产生，
故答案为：C；
（3）碳酸氢钠和偏铝酸钠都是强电解质，完全电离产生碳酸氢根离子、偏铝酸根离子和钠离子，碳酸氢根离子水解生成碳酸，与偏铝酸根离子发生反应：2NaAlO₂+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃ ，反应后溶液主要溶质为碳酸钠，所以最终容器内所得溶液中离子浓度的大小顺序为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
故答案为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）．

点评：本题考查了铁及其化合物的转化，碳酸氢钠与偏铝酸钠的性质，题目难度中等，解题关键在于明确离子交换膜的作用．