陽イオン交換膜法【高校化学・化学基礎一問一答】

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一問一答

問１

【】に当てはまる用語を答えよ。

陽イオンだけを透過させ陰イオンを透過させない性質をもつ【１】という特殊な膜を用いて、純度の高い水酸化ナトリウム溶液を得るための工業的方法を【２】という。

【問１】解答/解説：タップで表示

解答：【１】陽イオン交換膜【２】陽イオン交換膜法

陽イオン交換膜法とは、陽イオンだけを透過させ陰イオンを透過させない性質をもつ”陽イオン交換膜”という特殊な膜を用いて、純度の高い水酸化ナトリウム溶液を得るための工業的方法である。

問２

【】に当てはまる用語を答えよ。

陽イオン交換膜法では、陽極室に【１】水溶液を、陰極室に水（希NaOH水溶液）を入れる。

【問２】解答/解説：タップで表示

解答：【１】飽和塩化ナトリウム（NaCl）

問３

【】に当てはまる用語を答えよ。

陽イオン交換膜法の陽極、陰極、全体における反応式をそれぞれ書け。

【問３】解答/解説：タップで表示

解答：以下参照

陽極の反応式
陽極での反応はSTEP2の通り「Cl^–がe^–を放出しCl₂になる反応」である。

\[
2Cl^{-} → Cl_{2} + 2e^{-}
\]

陰極の反応式
陰極での反応は、STEP3の通り「H₂Oがe^–を受け取りOH^–が発生する反応」である。

\[
2H_{2}O + 2e^{-} → H_{2} + 2OH^{-}
\]

全体の反応式
陽イオン交換膜法全体の反応式を書くときは陽極の反応式と陰極の反応式を足し合わせる。

今回は２つの式の電子（e^–）の数が揃っているのでそのまま足せばOK！（陽極・陰極どちらの式にもNa⁺が入っていないので、最後にこれを補うことも忘れないように）

問４

【】に当てはまる用語を答えよ。

陽イオン交換膜とは、【１（陽or陰）】イオンだけを通過させ【２（陽or陰）】イオンを通過させない性質をもつ膜である。水酸化ナトリウムの生成に陽イオン交換膜を使ったのは、陽極室にいる【３】だけを陰極室に通過させ、【４】は通過させずに陽極室に保つためである。

【問４】解答/解説：タップで表示

解答：【１】陽【２】陰【３】Na⁺【４】Cl^–

陽イオン交換膜とは”陽イオンだけを透過させ、陰イオンを透過させない性質をもつ膜”である。

今回、この膜は次のような目的で利用されている。