2020届高三化学二轮复习　电解池原理及其应用（学案及训练）.doc

1、2020020 届高三化学二轮复习届高三化学二轮复习 电解池原理及其应用电解池原理及其应用（学案及训练）（学案及训练） 知识梳理 1.电解池工作原理图解 2.正确判断电极产物的突破方法 (1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注 意：铁作阳极溶解生成 Fe2 ，而不是 Fe3)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电 子能力，阴离子放电顺序为 S2 IBrClOH(水)含氧酸根离子。 (2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断： Ag Hg2Fe3Cu2HPb2Fe2Zn2H(水) 3.掌握电解规律(阳极为惰性电极) 电解类型 电解质实例

2、溶液复原物质 电解水 NaOH、 H2SO4或Na2SO4 水 电解电解质 HCl 或 CuCl2 原电解质 放氢生碱型 NaCl HCl 气体 放氧生酸型 CuSO4或 AgNO3 CuO 或 Ag2O 注意 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物 和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解 CuSO4溶液，Cu2 完全放电之 前，可加入 CuO 或 CuCO3复原，而 Cu2 完全放电之后，可加入适量水复原。(如加入 Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，适用于电解生成 nCunO211 的情况) 分类训练分类训练 角度一 利用

3、电解原理处理污染 1.(2018 课标全国，13)最近我国科学家设计了一种 CO2H2S 协同转化装置，实现对天然 气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的 ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为： EDTAFe2 e=EDTAFe3 2EDTAFe3 H 2S=2H S2EDTAFe2 该装置工作时，下列叙述错误的是( ) A.阴极的电极反应：CO22H 2e=COH 2O B.协同转化总反应：CO2H2S=COH2OS C.石墨烯上的电势比 ZnO石墨烯上的低 D.若采用 Fe3 /Fe2取代 EDTAFe3/EDTAFe2，溶液需为酸性 答

4、案 C 2.用右图所示装置除去含CN 、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO 将 CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( ) A.用石墨作阳极，铁作阴极 B.阳极的电极反应式：Cl 2OH2e=ClOH 2O C.阴极的电极反应式：2H2O2e =H 22OH D.除去 CN 的反应：2CN5ClO2H=N 22CO25Cl H 2O 答案 D 角度二 利用电解原理制备物质 (一)无隔膜电解池 3.(1)2019 课标全国，28(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采 用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示

5、： 负极区发生的反应有_ (写反应方程式)。电路中转移 1 mol 电子，需消耗氧气_L(标准状况)。 (2)2019 北京理综，27(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过 控制开关连接 K1或 K2，可交替得到 H2和 O2。 制 H2时，连接_。产生 H2的电极反应式是 _。 改变开关连接方式，可得 O2。 结 合 和 中 电 极3的 电 极 反 应 式 ， 说 明 电 极3的 作 用 ： _。 答案 (1)Fe3 e=Fe2，4Fe2O 24H =4Fe32H 2O 5.6 (2)K1 2H2O2e =H 22OH 制 H 2时，电极 3 发生反应：Ni(OH)2

6、OH e =NiOOHH2O。制 O2时，上述电极反应逆向进行，使电极 3 得以循环使用 (二)“单膜”电解池 4.2018 课标全国，27(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。 (1)写出电解时阴极的电极反应式_。 (2)电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为 _，其迁移方向是 _。 答案 (1)2H2O2e =2OHH 2(或 2H 2e=H 2) (2)K 由 a 到 b (三)“双膜”电解池 5.(2016 课标全国，11)三室式电渗析法处理含 Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电 极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na 和SO2 4可通过

7、离子交换 膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。 下列叙述正确的是( ) A.通电后中间隔室的 SO2 4离子向正极迁移，正极区溶液 pH 增大 B.该法在处理含 Na2SO4废水时可以得到 NaOH 和 H2SO4产品 C.负极反应为 2H2O4e =O 24H ，负极区溶液 pH 降低 D.当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol 的 O2生成 答案 B 角度三 “多池组合”电解池 6.用石墨电极完成下列电解实验。 实验一 实验二 装置 现象 a、d 处试纸变蓝；b 处变红，局部 褪色；c 处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n 处有气泡产生； 下列对实验现

8、象的解释或推测不合理的是( ) A.a、d 处：2H2O2e =H 22OH B.b 处：2Cl 2e=Cl 2 C.c 处发生了反应：Fe2e =Fe2 D.根据实验一的原理，实验二中 m 处能析出铜 答案 B 7.某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为 Al，其他均为 Cu，则( ) A.电流方向：电极电极 B.电极发生还原反应 C.电极逐渐溶解 D.电极的电极反应：Cu2 2e=Cu 答案 A 角度四 金属的腐蚀与防护 8.支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所 示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( ) A.通入保护电流使钢管桩

9、表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 答案 C 9.验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的 3%NaCl 溶液)。 在 Fe 表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是( ) A.对比，可以判定 Zn 保护了 Fe B.对比，K3Fe(CN)6可能将 Fe 氧化 C.验证 Zn 保护 Fe 时不能用的方法 D.将 Zn 换成 Cu，用的方法可判断 Fe 比 Cu 活泼 答案 D 强化训练 一、电极反应式的书写 1、按要

10、求书写电极反应式 (1)用惰性电极电解 NaCl 溶液： 阳极：_。 阴极：_。 (2)用惰性电极电解 CuSO4溶液： 阳极：_。 阴极：_。 (3)铁作阳极，石墨作阴极电解 NaOH 溶液： 阳极：_。 阴极：_。 答案 (1)2Cl 2e=Cl 2 2H 2e=H 2或 2H2O2e =H 22OH (2)4OH 4e=2H 2OO2(或 2H2O4e =O 24H ) 2Cu24e=2Cu (3)Fe2e 2OH=Fe(OH) 2 2H2O2e =H 22OH 2、提取“信息”，明确电解目的，书写电极反应式 (1)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl 7和 A

11、lCl 4组成的离子液 体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与 电极反应，则电极反应式为 阳极：_。 阴极：_。 (2)用惰性电极电解 K2MnO4溶液能得到化合物 KMnO4，则电极反应式为 阳极：_。 阴极：_。 答案 (1)Al3e 7AlCl 4=4Al2Cl 7 4Al2Cl 73e =Al7AlCl 4 (2)2MnO2 42e =2MnO 4 2H 2e=H 2 3.根据“交换膜”结合信息、书写电极反应式 制备 Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 SO2碱吸收液中含有 NaHSO3 和 Na2SO3。阳极的电极反应式

12、为_。 电解后，_室的 NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到 Na2S2O5。 答案 4OH 4e=O 22H2O(或 2H2O4e =O 24H ) a 4、8.(2019 山东潍坊二模)利用电解方法也可以实现铈的回收。 (1)在酸性条件下电解 Ce2O3(如图)：阳极电极反应式为 _， 离子交换膜为_(填“阴”或“阳”)离子交换膜。 (2)电解产物 Ce(SO4)2是重要的氧化剂，将其配成标准溶液，在酸性条件下能测定工业盐中 NaNO2的含量，写出发生反应的离子方程式_ 答案 (1)Ce2O32e 6H=2Ce43H 2O 阳 (2)2Ce4 NO 2H2O=2Ce3 NO

13、 32H 二、选择 5.(2019 山东济宁质检)世界水产养殖协会介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方 法，其原理如图所示，电极 C1、C2为惰性电极，下列说法正确的是( ) A.C1极上发生还原反应 B.C1极上的电势比 C2极上的高 C.若有 1 mol NO 3被还原，则有 1 mol H 通过质子膜迁移至阴极区 D.若有机物为葡萄糖(C6H12O6)，则 1 mol 葡萄糖被完全氧化时，理论上电极流出 20 mol e 答案 B 6.(2019 山东聊城一模)电解絮凝净水可用如图装置模拟探究，下列叙述正确的是( ) A.电子从 X 极经电解液流入 Y 极 B.铝电极表面的反应有：

14、Al3e =Al3，4OH4e=O 22H2O C.Y 的电极反应：Pb2e SO2 4=PbSO4 D.电路每通过 2 mol 电子，理论上电解池阴极上有 22.4 L H2生成 答案 B 7 锌铈液流电池体系作为氧化还原液流电池中的新生一代，有着诸多的优势，如开路电位 高、污染小等。锌铈液流电池放电时的工作原理如图所示，其中，b 电极为惰性材料，不 参与电极反应。下列有关说法正确的是( ) A.放电时，电池的总反应式为 2Ce4 Zn=Zn22Ce3 B.充电时，a 极发生氧化反应，b 极发生还原反应 C.充电时，当电路中通过 0.1 mol 电子时，b 极增加 14 g D.选择性离子膜

15、为阴离子交换膜，能阻止阳离子通过 答案 A 8(2019 山东济宁一模)双极膜电渗析一步法盐制酸碱的技术进入到了工业化阶段，某科研小 组研究采用 BMED 膜堆(如图所示)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸和碱。BMED 膜堆 包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(a、d)已知：在直流电源的作用下，双极膜内中 间界面层发生水的解离，生成 H 和 OH。下列说法正确的是( ) A.电极 Y 连接电源的正极，发生还原反应 B.口排出的是混合碱，口排出的是淡水 C.电解质溶液采用 Na2SO4溶液可避免有害气体的产生 D.a 左侧膜为阳离子交换膜，c 为阴离子交换膜 答案 C 9.(2019 合肥

16、质检)图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化 学能直接转化为电能，图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。下列说法不 正确的是( ) A.图甲的 X 点要与图乙中的 a 极连接 B.图乙中 b 极的电极反应式为：2Cl 2e=Cl 2 C.当 N 极消耗 1 mol 气体时，有 2 mol H 通过离子交换膜 D.若有机废水中主要含有淀粉，则图甲中 M 极反应为：(C6H10O5)n7nH2O24ne =6nCO224nH 答案 C 10.(2019 山东潍坊一模)碳呼吸电池是 2016 年十大创新技术之一。利用碳呼吸电池为钠硫电 池充电的实验装置如图所示。

17、下列说法正确的是( ) A.a 极为多孔碳电极 B.充电时，Na 通过固体氧化铝陶瓷向 N 极移动 C.充电过程中每得到 1 mol Al2(C2O4)3，N 极上可生成 3x mol S 单质 D.随着反应的进行，碳呼吸电池中 C2O2 4浓度不断减小 答案 C 11.(2019 辽宁五校联合一模)高压直流电线路的瓷绝缘子经日晒雨淋容易出现铁帽腐蚀现 象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( ) A.通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B.通电时，阴极上的电极反应为 2H2O2e =H 22OH C.断电时，锌环上的电极反应为 Zn2 2e=Zn D.断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 答案 C 12.下列叙述错误的是( ) A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用2018 课标全国，7(A) B.电热水器用镁棒防止内胆腐蚀，原理是牺牲阳极的阴极保护法2018 课标全国，7(D) C.电解精炼铜的阳极反应：Cu2 2e=Cu2018 北京理综，8(D) D.铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈2018 天津理综，3(B) 答案 C