1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 微专题微专题 10电解原理在物质制备中的应用电解原理在物质制备中的应用 电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使 许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透 过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等， 以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。 多室电解池的分析思路 例H3PO2可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、 阴离子通过)： (1)写出阳极的电极反应式：_。 (
2、2)分析产品室可得到 H3PO2的原因：_。 (3)早期采用“三室电渗析法”制备 H3PO2： 将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用 H3PO2稀溶液代 替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_杂质， 该杂质产生的原因是_。 答案(1)2H2O4e =O24H (2)阳极室的 H 穿过阳膜扩散至产品室， 原料室的 H2PO 2穿过阴膜扩散至产品室， 二者反应生成 H3PO2 (3)PO3 4H2PO 2或 H3PO2被氧化 1一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是() Aa 为直流电源的正极 2022 高中化学新教材同步讲义资料
3、 B阴极反应式为 2H 2e=H2 C工作时，乙池中溶液的 pH 不变 D若有 1 mol 离子通过 A 膜，理论上阳极生成 0.25 mol 气体 答案D 解析A 项，制备铬，则 Cr 电极应该是阴极，即 a 为直流电源的负极，故错误；B 项，阴极反应式为 Cr3 3e=Cr，故错误；C 项，工作时，甲池中硫酸根移向乙池，丙池中氢离子移向乙池，乙池中硫酸 浓度增大，溶液的 pH 减小，故错误；D 项，若有 1 mol 离子通过 A 膜，即丙池产生 1 mol 氢离子，则理 论上阳极生成 0.25 mol 氧气，故正确。 2在固态金属氧化物电解池中，高温共电解 H2OCO2混合气体制备 H2和
4、 CO 是一种新的能源利用 方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是() AX 是电源的负极 B阴极的电极反应式是：H2O2e =H2O2、CO22e=COO2 C总反应可表示为 H2OCO2= 电解 H2COO2 D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是 11 答案D 解析由水和二氧化碳生成氢气和一氧化碳发生还原反应，此极上得到电子，应为阴极，故 X 极为电 源的负极，A、B 项正确；C 项，根据电极上的反应物和生成物，可知总反应方程式正确；D 项，因阳极 电极反应式为 2O2 4e=O2，结合电子得失相等，可知阴、阳两极生成气体的物质的量之比为 21， 错误。 3图甲是 CO2电催化还原为
5、碳氢化合物(CxHy)的工作原理示意图，用某钾盐水溶液作电解液；图乙是 用 H2还原 CO2制备甲醇的工作原理示意图，用硫酸为电解质溶液。下列说法中不正确的是() A甲中铜片作阴极，K 向铜片电极移动 B甲中若 CxHy为 C2H4，则生成 1 mol C2H4的同时生成 3 mol O2 C乙中 H2SO4的作用是增强溶液的导电性 D乙中正极发生的电极反应为 CO25e 6H=CH3OHH2O 答案D 2022 高中化学新教材同步讲义资料 解析电解时，电子流向是：阳极正极负极阴极，铜为阴极，所以阳离子 K 向铜片电极移动， 故 A 正确；若 CxHy为 C2H4，则电解的总反应为：2CO22
6、H2O= 电解 3O2C2H4，所以生成 1 mol C2H4的 同时生成 3 mol O2，故 B 正确；乙中电解质溶液 H2SO4的作用是增强导电性，故 C 正确；由图可知乙中正 极上是二氧化碳发生得电子的还原反应的过程， 发生的电极反应为 CO26e 6H=CH3OHH2O， 故 D 错误。 4H3BO3可以通过电解 NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图。下列叙述错误的是() AM 室发生的电极反应式为 2H2O4e =O24H BN 室中：a%b% C膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸 D理论上每生成 1 mol 产品，阴极室可生成标准状况下 5.6 L 气体 答
7、案D 解析A 项，M 室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为 2H2O4e =O24H，正确；B 项， N 室为阴极室，溶液中水电离的 H 得电子发生还原反应，生成 H2，促进水的电离，溶液中 OH浓度增大， 即 a%b%，正确；C 项，阳极室的 H 穿过阳膜扩散至产品室，原料室的 B(OH) 4穿过阴膜扩散至产品室， 二者反应生成 H3BO3，则膜为阴膜，正确；D 项，每生成 1 mol 产品，转移 1 mol 电子，阴极室生成 0.5 mol H2，其标准状况下的体积为 11.2 L，错误。 5电解法处理氮氧化物生产 HNO3或硝酸盐有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。 电解
8、NO 制备 NH4NO3原理如图 1 所示： (1)阳极为_(填“X”或“Y”)，Y 的电极反应式为 _。 (2)为使电解产物完全转化为 NH4NO3，需要补充的物质 A 的化学式为_。用图 2 装置 进行模拟电解 NO2气体实验，可制备硝酸。 (3)电解时 NO2发生反应的电极反应式为_。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (4)若有标准状况下 2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的 H 为_ mol。 答案(1)YNO3e 2H2O=NO 34H (2)NH3 (3)NO2e H2O=NO 32H (4)0.1 解析(1)电解 NO 制备 NH4NO3时，在阳极上是 NO 失电子的氧化反应，电极反应式为：NO3e 2H2O=NO 34H 。 (2)在阳极上获得硝酸，为使电解产物完全转化为 NH4NO3，需要补充氨气。 (3)根据图 2 知，电解时，左室中电极上氢离子放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极 上通入的是氮氧化物，生成的是硝酸，所以阳极上氮氧化物失电子和水生成硝酸，电极反应式为 NO2e H2O=NO 32H 。 (4)n(NO2)0.1 mol，阳极反应式为 NO2e H2O=NO 32H ，有 0.2 mol 氢离子生成，因为有 0.1 mol 硝酸生成，则有 0.1 mol 氢离子进入阴极室。
