1、第 2 课时电解原理的应用 【课程标准要求】 1.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 2.了解电解原理在工业中的应用，如电冶金、电解熔融氯化钠或氧化铝，电解精 炼铜，电解在污水处理、煤炭脱硫中的应用。 一、电解饱和食盐水 1.氯碱工业 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 2.生产原理 (1)阳极反应：2Cl 2e=Cl2(氧化反应) (2)阴极反应：2H2O2e =H22OH(还原反应) (3)总反应： 化学方程式：2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2。 离子方程式：2Cl 2H2O=电解 2OH H2Cl2。 【微自测】 1.工业上电解饱和食盐水的阴极产物
2、是() A.氯气B.氢气和氯气 C.氢气和 NaOHD.氯气和 NaOH 答案C 解析电解饱和食盐水生成三种物质，在阴极区生成 H2和 NaOH，阳极生成 Cl2。 二、电镀 1.电镀 (1)概念：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。 (2)电镀的目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 (3)实例(在铁件上镀铜)： 材料电极反应式 阴极铁件Cu2 2e=Cu 阳极铜片Cu2e =Cu 电解质溶液CuSO4溶液 2.电解精炼铜 (1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。电解 池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用 CuSO4溶液作
3、电解质溶液。 (2)阳极反应式为 Zn2e =Zn2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2等；阴极反 应式为 Cu2 2e=Cu。 (3)电解精炼铜的原理：粗铜中比铜活泼的金属 Zn、Fe、Ni 等失去电子形成阳离 子而溶解(残留在溶液中)；比铜不活泼的金属银、金等，以金属单质的形式沉积 在电解槽的底部形成阳极泥，Cu2 变成 Cu 在纯铜上析出。 【微自测】 2.电解法精炼含有 Fe、Zn、Ag 等杂质的粗铜。下列叙述正确的是() A.电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极 B.粗铜与直流电源负极相连，发生氧化反应 C.阴极上发生的反应是 Cu2 2e=Cu D.电解后 Fe、Zn、Ag 等杂
4、质会沉积在电解槽底部形成阳极泥 答案C 解析电解精炼铜时，粗铜作阳极，与直流电源正极相连，A、B 项错误；阴极 Cu2 得电子，被还原为 Cu，C 项正确；Fe、Zn 等金属活动性强于 Cu 的金属，在 阳极失电子，以离子的形式进入电解液中，而不活泼的 Ag 等杂质会沉积在电解 槽底部形成阳极泥，D 项错误。 三、电冶金 (1)金属的冶炼本质 金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程，从它们的化合 物中还原出来。如 Mn ne=M。 (2)电冶金 电解是强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、镁、 铝等活泼金属。 电极反应式总反应式 冶炼钠 阳极：2Cl
5、2e=Cl2 阴极：Na e=Na 2NaCl(熔融)= 电解 2NaCl2 冶炼镁 阳极：2Cl 2e=Cl2 阴极：Mg2 2e=Mg MgCl2(熔融)= 电解 MgCl2 冶炼铝 阳极：2O2 4e=O2 阴极：Al3 3e=Al 2Al2O3= 电解 4Al3O2 【微自测】 3.下列化工生产原理错误的是() 可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠将钠加入氯化镁饱和溶液中制 取镁用电解法冶炼铝时，原料可选用氯化铝湿法炼铜是用锌和硫酸铜溶 液反应置换出铜 A.仅B.仅 C.仅D.仅 答案D 解析钠是活泼金属，可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠，正确； 将钠加入氯化镁溶液中，钠先和水
6、反应生成 NaOH，氯化镁会和 NaOH 发生复分 解反应，所以得不到镁单质，应采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，错误；氯 化铝是分子晶体， 熔融状态下氯化铝不导电， 故不能用电解氯化铝的方法得到铝， 错误；湿法炼铜是用铁和硫酸铜溶液反应置换出铜，错误。综上所述，D 项符 合题意。 一、电解原理的应用 【活动探究】 模拟电解原理在化工生产中的应用，实验装置如下图所示。 (1)若用上述装置模拟氯碱工业生产烧碱、氢气和氯气，如何选用电极材料和电解 质溶液？ 提示：a 电极用 Pt 或石墨，b 电极用铁丝(导体均可)，X 溶液为饱和食盐水。 (2)氯碱工业中使用的饱和食盐水为什么要精制？ 提示：精制食
7、盐水的目的是为了除去 NaCl 溶液中的 Ca2 、Mg2、SO2 4，防止在 电解过程中产生沉淀堵塞隔膜。 (3)若模拟电镀生产，在铁件上镀上一层金属银，如何选用电极材料和电解质溶 液？电极反应式如何书写？ 提示： a 电极 Ag， b 电极为铁件， X 溶液为 AgNO3溶液； 阳极反应式： Age =Ag ，阴极反应式：Age=Ag。 (4)若模拟电解精炼铜，如何选用电极材料和电解质溶液？ 提示：a 电极为粗铜，b 电极用纯铜，X 溶液为 CuSO4溶液。 【核心归纳】 1.氯碱工业 (1)装置图及原理解释 当接通电源后，在电场的作用下，带负电的 Cl 和 OH移向阳极，带正电的 Na
8、和 H 移向阴极，在这种条件下，电极上发生的反应分别为 阳极：2Cl 2e=Cl2 阴极：2H2O2e=H22OH 随着电解的不断进行，阴极区溶液的 OH 浓度越来越大，并生成 NaOH，电解饱 和食盐水的总反应为 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2。 (2)电解饱和食盐水时的两注意 电解饱和食盐水的过程中，在阴极上发生反应 2H2O2e =2OHH2，阴 极区溶液中 c(OH )c(H)，溶液呈碱性。 在氯碱工业中， 采用了离子交换膜， 离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室， 它只允许阳离子(Na )通过，而阻止阴离子(Cl、OH)和气体通过。这样既能防止 阴极产生的 H2和阳
9、极产生的 Cl2相混合而引起爆炸，又能避免 Cl2和 NaOH 反应 生成 NaCl 和 NaClO 而影响烧碱的质量。 2.电镀铜与精炼铜的比较 电镀铜精炼铜 能量转变电能转化为化学能电能转化为化学能 阳极材料纯铜粗铜(含锌、银、金等杂质) 阴极材料镀件纯铜 阳极反应Cu2e =Cu2 Zn2e =Zn2 Cu2e =Cu2等 阴极反应Cu2 2e=Cu Cu2 2e=Cu 电解质溶液 及其变化 硫酸铜溶液保持不 变 反应后硫酸铜溶液中混有 Zn2 等，Cu2浓度减小 3.电冶金 (1)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钠、钙、镁、铝等)。 (2)电解法冶炼金属，不能电解其盐溶液，因为金属离子的
10、放电能力弱于氢离子的 放电能力，而应电解其熔融态化合物。 (3)电解法冶炼金属镁时，选择氯化镁，而不是氧化镁，是因为氧化镁的熔点高， 耗能大。 (4)电解法冶炼金属铝时，选择氧化铝，而不是氯化铝，是因为氯化铝为共价化合 物，熔融时不导电。 (5)电解法冶炼金属铝时，由于氧化铝熔点高，为了减少能耗，常加入冰晶石 (Na3AlF6)，降低氧化铝的熔化温度。 (1)电镀的特点是“一多、一少、一不变”：一多是指阴极上有镀层金属沉积，一 少是指阳极上有镀层金属溶解，一不变是指电解质溶液的浓度不变。 (2)精炼铜时，由于在阳极上溶解的金属有 Fe、Zn、Ni、Cu 等，而在阴极上只有 Cu 析出，根据得失
11、电子守恒可知，阳极 Cu 失去电子的数目小于阴极 Cu2 得到电 子的数目，阳极产生的铜离子数目小于阴极得电子变成单质铜的铜离子数目，所 以电解液中 Cu2 的浓度减小。 【实践应用】 1.(2020枣庄高二检测)如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列 说法正确的是() A.从 E 口逸出的气体是 Cl2 B.每生成 22.4 L Cl2，同时产生 2 mol NaOH C.从 B 口加入含少量 NaOH 的水溶液以增强导电性 D.依次用 Na2CO3、NaOH、BaCl2、盐酸等试剂除去粗盐水中 Ca2 、Mg2、Fe3、 SO 2 4等离子 答案C 解析右边是阴极区，发生 2H
12、2O2e =H22OH，所以从 E 口逸出的气体 是 H2，故 A 错误；每生成 22.4 L Cl2，没有指明温度和压强，无法计算其物质的 量，故 B 错误；阴极生成 OH ，且 Na向阴极移动，阴极区生成 NaOH，为增强 导电性，则从 B 口加入稀 NaOH(增强导电性)的水溶液，故 C 正确；粗盐提纯所 加试剂的顺序 Na2CO3必须放在 BaCl2的后面，故 D 错误。 2.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量 Fe、Zn、Cu、Pt 杂质，可用电解法制备 高纯度的镍，下列叙述正确的是(氧化性：Fe2 Ni24.8 g，则阴极电极反应式 为Cu2 2e=Cu， 生成4.8 g Cu时，
13、 转移0.15 mol电子， 阳极： 2Cl2e=Cl2， 可生成 n(Cl2)0.05 mol，即失去 0.1 mol 电子，则 0.05 mol 电子发生 2H2O4e =4H O2，生成 0.012 5 mol 氧气，即 0.28 L，生成气体合计 1.4 L。 2.把两个惰性电极插入 500 mL 的 AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的 pH 从 6.0 变为 3.0 时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以 忽略)，电极上析出银的质量大约是() A.27 mgB.54 mg C.108 mgD.216 mg 答案B 解析首先应弄清楚两极的反应。阳极反应式为：2
14、H2O4e =O24H；阴 极没有氢气析出，则阴极反应式为：Ag e=Ag。OH的消耗导致了 H的增 加， 增加量约为 110 3 molL 10.5 L5104 mol， 即转移电子数 510 4mol， 析出银的质量为 510 4 mol108 gmol 10.054 g54 mg。 核心体系建构 1.关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是() A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B.电解液的成分都保持不变 C.阳极反应都只有 Cu2e =Cu2 D.阴极反应都只有 Cu2 2e=Cu 答案D 解析A 项，电镀时镀件作阴极；B 项，电解精炼铜时电解液成分改变；电解精 炼铜时，杂质若有比铜活泼
15、的金属(如锌)，则阳极还会发生 Zn2e =Zn2的反 应。 2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。 下列说法正确的是() A.氯碱工业中，X 电极上的反应式是 2H2O4e =4HO2 B.电解精炼铜时，Z 溶液中的 Cu2 浓度不变 C.在铁片上镀铜时，Y 是纯铜 D.制取金属镁时，Z 是熔融的氯化镁 答案D 解析氯碱工业中阳极是 Cl 放电生成 Cl2；电解精炼铜时阳极上粗铜溶解，阴极 上 Cu2 放电析出 Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，电解质溶液中 Cu2浓 度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。 3.中学阶段介绍的应用电解法制备物质主要有三种：一是铝
16、的工业制备，二是氯 碱工业，三是金属钠的制备。下列关于这三种工业生产的描述中正确的是() A.电解法制金属钠时，阳极反应式：Na e=Na B.电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化 铝的两性 C.在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是 H2，NaOH 在阳极附近产生 D.氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了 NaCl，在电解时它们的阴极都是 Cl 失电子 答案B 解析A 项，阴极反应式为 Na e=Na，错误；B 项，氧化铝和氢氧化铝具有 两性，在分离提纯时可用 NaOH 溶液将其溶解，过滤除去难溶物，再将 AlO 2转 化成 Al(OH)3，Al(OH)3热分解即得
17、Al2O3，正确；C 项，阴极产物为 H2和 NaOH， 阳极产物为 Cl2，错误；D 项，阳极都是 Cl 失电子，错误。 4.如下图所示是离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱的示意图，图中的离子交换 膜只允许阳离子通过。 完成下列填空： (1)写出电解精制饱和食盐水的离子方程式： _ _。 (2)离子交换膜的作用为 _。 (3)精制饱和食盐水从图中_(填“a”“b”“c”或“d”，下同)位置补充，氢氧化钠 溶液从图中_位置流出。 答案(1)2Cl 2H2O=电解 2OH H2Cl2 (2)阻止阳极产生的 Cl2和阴极产生的 H2混合发生爆炸，阻止 OH 进入阳极室与 Cl2发生副反应 (3)ad
18、 解析(1)电解精制饱和食盐水可制得氯气、 氢气和烧碱， 反应的离子方程式为 2Cl 2H2O=电解 2OH H2Cl2。 (2)该装置中所用的离子交换膜只允许阳离子 通过，阴离子和气体不能通过，电解精制饱和食盐水时，阳极上生成氯气，阴极 上生成氢气，氯气和氢气被离子交换膜隔离，防止氯气和氢气混合发生爆炸，且 能阻止阴极室中的 OH 进入阳极室与 Cl2 反应。(3)电解槽中氯气在阳极生成，根 据装置图分析可知精制饱和食盐水从阳极补充，即进口为 a，阴极上氢离子放电 生成氢气，促使水的电离平衡正向移动，氢氧根离子浓度增大，OH 与 Na结合 生成氢氧化钠，故 NaOH 溶液的出口为 d。 一、
19、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是() A.通电后，Ag 向阳极移动 B.银片与电源负极相连 C.该电解池的阴极反应可表示为 Ag e=Ag D.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 答案C 解析铜牌上镀银，银片为阳极，Ag 向阴极移动，阴极反应为 Age=Ag。 由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上 Cu、Ag 均会溶 解，铜牌不可能恢复如初。 2.如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是() A.装置中出口处的物质是氯气，出口处的物质是氢气 B.该离子交换膜只能让阳离子通
20、过，不能让阴离子通过 C.装置中发生反应的离子方程式为 Cl 2H=电解 Cl2H2 D.该装置是将电能转化为化学能 答案C 解析由图看出处为电解池阳极产生的氯气，处为电解池阴极产生的氢气， A 对；该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与碱反 应，且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液，B 对；电解饱和食盐水有烧碱生成且 H2O 应写化学式，C 错；电解装置是将电能转化为化学能的装置，D 对。 3.电解法处理酸性含铬废水(主要含有 Cr2O2 7)时，以铁板作阴、阳极，处理过程 中存在反应 Cr2O2 76Fe2 14H=2Cr36Fe37H2O，最后 Cr3以 Cr(OH)3
21、 形式除去。下列说法不正确的是() A.阳极反应为 Fe2e =Fe2 B.电解过程中溶液 pH 不会变化 C.过程中有 Fe(OH)3沉淀生成 D.电路中每转移 12 mol 电子，最多有 1 mol Cr2O 2 7被还原 答案B 解析电解时用铁作阳极，失去电子生成 Fe2 ，Fe2将废水中的 Cr2O2 7还原为 Cr3 ，A 项正确；阴极反应式为 2H2e=H2，溶液的 pH 变大，B 项错误； 电解过程中 H 在阴极放电，Fe2还原 Cr2O2 7时也消耗 H ，使溶液的 pH 变大， Fe3 转化为 Fe(OH)3 沉淀，C 项正确；根据电极反应式：Fe2e =Fe2，可知每 转移
22、 12 mol e 生成 6 mol Fe2，6 mol Fe2可还原 1 mol Cr2O2 7，D 项正确。 4.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般 为 H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是() A.待加工铝质工件为阳极 B.可选用不锈钢网作为阴极 C.阴极的电极反应式为 Al3 3e=Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 答案C 解析A 项，根据电解原理可知，Al 要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝 为阳极，正确；B 项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大， 能增加电解效率，正确；C 项，阴极应为氢离子得电子生成氢气
23、，错误；D 项， 电解时，阴离子移向阳极，正确。 5.用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液，电解一 段时间后，阳极质量减少了 x g，则() A.电解液质量增加 x gB.阴极质量增加 x g C.阴极质量增加 b g，bxD.阴极质量增加 b g，bM(Cu)，且还有一部分 Ag 要落入阳极泥，所以阳极溶解的金属的质量大 于阴极析出铜的质量，即 bx，所以 B、C 项错误，D 项正确；若阴极析出铜的 质量为 b g，阳极落入阳极泥的 Ag 的质量为 m g，则电解质溶液增加的质量为(x mb) g，A 项错误。 6.下列描述中，不符合生产实际的是() A.电解熔融
24、的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极 C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极 答案A 解析电解池的阳极发生失电子的氧化反应、阴极发生得电子的还原反应。电解 熔融的 Al2O3制 Al 时，若用 Fe 作阳极，会发生反应 Fe2e =Fe2，Fe2移动 到阴极上发生反应 Fe2 2e=Fe，使得到的 Al 不纯。在镀件上电镀锌，用锌 作阳极，镀件作阴极。 7.法国化学家莫瓦桑经过多次实验，在 1886 年通过电解法制得了 F2。方法为在无 水 HF 中电解 KHF2制得单质氟。下列判断不正确的是() A.阳极产物为 F2 B.阴极
25、的电极反应：2HF 22e =H24F C.该电解操作应该在通风橱中进行 D.电解一段时间后，在相同条件下，阳极产生的气体体积比阴极的多 答案D 解析阳极发生氧化反应，分析 KHF2中各元素的化合价变化可知，阳极的电极 反应为 2F 2e=F2，A 项正确；阴极上 HF 2得电子生成 H2，B 项正确；F2 有剧毒，必须在通风系统中进行电解，C 项正确；电解时，总反应为 2KHF2= 电解 2KFH2F2，因此电解一段时间后，在相同条件下，阴、阳极 产生的气体体积相等，D 项错误。 8.Cu2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取 Cu2O 的电解池示意图 如下，电解总反应为 2Cu
26、H2O= 电解 Cu2OH2。下列说法正确的是() A.石墨电极接直流电源的正极 B.铜电极发生还原反应 C.石墨电极上产生氢气 D.当有 0.5 mol 电子转移时，有 0.5 mol Cu2O 生成 答案C 解析根据电解总反应可知，Cu 发生氧化反应生成 Cu2O，则 Cu 是阳极，连接 直流电源的正极，石墨连接电源的负极，A、B 均错误；石墨是阴极，电极反应 式为 2H2O2e =2OHH2，电极上产生 H2，C 正确；生成 1 mol Cu2O 转移 2 mol 电子，故有 0.5 mol 电子转移时，有 0.25 mol Cu2O 生成，D 错误。 9.电化学降解 NO 3的原理如图
27、所示。下列说法不正确的是() A.铅酸蓄电池的 A 极为正极，电极材料为 PbO2 B.铅酸蓄电池在工作过程中负极质量增加 C.该电解池的阴极反应式为 2NO 312H 10e=N26H2O D.若电解过程中转移 2 mol 电子， 则质子交换膜两侧电解液的质量变化差(m左 m右)为 10.4 g 答案D 解析由电解原理示意图可知，硝酸根离子转化为氮气，发生还原反应，右侧电 极为电解池的阴极，则 B 极为电池的负极、A 极为电池的正极，铅酸蓄电池的负 极材料为 Pb，正极材料为 PbO2，A 项正确；铅酸蓄电池在工作时负极上铅失去 电子转化为硫酸铅附着在电极上，电极质量增加，B 项正确；电解池
28、中阴极反应 式为 2NO 312H 10e=N26H2O， 阳极反应式为 2H2O4e=O24H ，若电解过程中转移 2 mol 电子，则左侧池中产生氧气 0.5 mol，同时有 2 mol 氢离子经过质子交换膜到达右侧溶液中，右侧池中产生氮气 0.2 mol，因此左侧电 解液的质量减少 18 g，右侧电解液的质量减少 3.6 g，两侧电解液的质量变化差为 14.4 g，故 C 项正确，D 项不正确。 10.(拔高题)用如图所示装置除去含 CN 、 Cl废水中的 CN时， 控制溶液 pH 为 9 10， 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
29、极，铁作阴极 B.阳极的电极反应式：Cl 2e2OH=ClOH2O C.阴极的电极反应式：2H2O2e =H22OH D.除去 CN 的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O 答案D 解析阳极要产生 ClO ， 则阳极不能用铁， 故石墨作阳极， 铁作阴极， A 项正确； 由题目信息提示，溶液中的离子为 CN 和 Cl，而阳极产生 ClO，故其反应物一 定是 Cl ，即 Cl在阳极被氧化为 ClO，B 项正确；阴极为水得电子生成氢气和 氢氧根离子的反应，C 项正确；由题目信息提示知，该反应体系是碱性环境，故 反应中不可能有 H ，除去 CN的反应的正确离子方程式为 2CN5ClO H
30、2O=5Cl 2CO2N22OH。D 项错误。 11.将 1 L 含有 0.4 mol Cu(NO3)2和 0.4 mol KCl 的水溶液，用惰性电极电解一段时 间后，在一电极上析出 19.2 g Cu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状 况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)() A.3.36 LB.5.6 L C.6.72 LD.13.44 L 答案B 解析阴极析出铜 0.3 mol，由 Cu2 2e=Cu 知 Cu2得到 0.6 mol 电子，根据 2Cl 2e=Cl2，求出当溶液中 Cl全部参与电极反应时，放出 Cl2 0.2 mol， 失去电子 0.4 mol。因此在阳极还有
31、 OH 放电，根据 2H2O4e=4HO2和 电子守恒，在阳极有 0.05 mol O2放出，即阳极共放出 0.25 mol 气体，标准状况下 体积为 5.6 L。 12.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓 NaOH 溶液 制备 Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列 说法错误的是() A.阳极反应式：Fe6e 8OH=FeO2 44H2O B.甲溶液可循环利用 C.离子交换膜 a 是阳离子交换膜 D.当电路中通过 2 mol 电子的电量时，会有 22.4 L H2生成 答案D 解析A 项， 阳极发生氧化反应， 电极反应式： F
32、e6e 8OH=FeO2 44H2O， 正确；B 项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲 溶液为浓氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C 项，电解池中阳离子向阴极移动， 通过离子交换膜 a 的是 Na ，故 a 为阳离子交换膜，正确；D 项，阴极发生还原 反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为 2H2O2e =H22OH ，当电路中通过 2 mol 电子的电量时，会有 1 mol H2 生成，但题 目未指明是否标准状况，错误。 二、非选择题(本题包括 3 小题) 13.电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题： (1)如图为电解精炼银的示意图，_(
33、填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若 b 极 有 少 量 红 棕 色 气 体 生 成 ， 则 生 成 该 气 体 的 电 极 反 应 式 为 _ _。 (2)利用如图装置电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为 LiOH 和 LiCl 溶液。B 极区电解液为_(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_， 电解过程中 Li 向_(填“A”或“B”)电极迁移。 (3)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 AlCl 4组 成的离子液体作电解液时， 可在钢制品上电镀铝。 钢制品应接电源的_极， 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，阴极电极反应式 为_。
34、 若改用氯化铝水溶液作电解液，则阴极产物为_。 答案(1)aNO 32H e=NO2H2O (或 NO 34H 3e=NO2H2O、2NOO2=2NO2) (2)LiOH2Cl 2e=Cl2 B (3)负4Al2Cl 73e =Al7AlCl 4H2 解析(1)电解精炼银与电解精炼铜原理相似。电解精炼银装置中，含有杂质的粗 银作阳极， 电解池的阳极与电源的正极相连， 则该装置中 a 极为含有杂质的粗银。 该电解池的 b 极为阴极，阴极上有红棕色气体生成，可知 NO 3被还原为 NO2，电 极反应式为 NO 32H e=NO2H2O。(2)根据电解装置图，两电极区电解 液分别为 LiOH 和 L
35、iCl 溶液，B 区产生 H2，电极反应式为 2H2O2e =H2 2OH ，剩余 OH与 Li结合生成 LiOH，所以 B 极区电解液为 LiOH 溶液，B 电 极为阴极，则 A 电极为阳极，阳极区电解液为 LiCl 溶液，电极反应式为 2Cl 2e =Cl2，电解过程中 Li向 B 电极迁移。(3)在钢制品上电镀铝，故钢制品作 阴极，与电源负极相连。由于电镀过程中“不产生其他阳离子且有机阳离子不参 与电极反应” ，Al 元素在熔融盐中以 Al2Cl 7和 AlCl 4形式存在，则电镀过程中阴 极电极反应式为 4Al2Cl 73e =Al7AlCl 4。 若电解液改为氯化铝水溶液， 水溶 液
36、中得电子能力 Al3 H， 故阴极上的电极反应式为 2H2O2e=H22OH。 14.(2020石家庄高二检测)知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。 某学习小组 将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理， 形成如下问题(显示的电极均为 石墨)。 (1)图 1 中，电解一段时间后，气球 b 中的气体是_(填化学式)。 (2)利用图 2 制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分 NaClO，则 c 为电源的_极；该发生器中反应的总离子方程式为 _ _。 (3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全 的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出用电解
37、法制取 ClO2的新工艺。 阳极产生ClO2的电极反应式： _ _。 当阴极产生标准状况下 112 mL 气体时，通过阳离子交换膜离子的物质的量为 _。 答案(1)H2(2)负Cl H2O=通电 ClO H2 (3)Cl 5e2H2O=ClO24H 0.01 mol 解析(1)图 1 中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极、右边电极是电解池 阴极，阴极上氢离子放电生成氢气，所以 b 气球中的气体是氢气。(2)利用图 2 制 作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生 成氢气同时阴极有 NaOH 生成，氯气和氢氧化钠反应生成 NaClO，次氯酸钠具有 漂白性， 为了
38、使反应更充分，则下边电极生成氯气、上边电极附近有 NaOH 生成， 上边电极生成氢气，为阴极，则 c 为负极、d 为正极；其电池反应式为 Cl H2O= 通电 ClO H2。(3)由题意可知，氯离子放电生成 ClO2，由元素守恒可 知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为 Cl 5e2H2O=ClO2 4H ，在阴极发生 2H2O2e=H22OH。2H2O2e=H22OH 生成氢气物质的量为 11210 3 L22.4 Lmol 10.005 mol， 通过阳离子交换膜的 离子为1 价的钠离子，故通过阳离子交换膜的离子物质的量为 0.01 mol。 15.整合有效信息书写电极反应。 (1
39、)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有 多种方法。将用烧碱吸收 H2S 后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行 电解。电解过程中阳极区发生如下反应： S2 2e=S，(n1)SS2=S2 n。 写出电解时阴极的电极反应式： _ _。 电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成 _ _。 (2)电解 NO 制备 NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为 NH4NO3， 需 补 充 物 质A ， A是 _ ， 说 明 理 由 ： _ _。 答案(1)2H2O2e =H22OH S2 n2H =(n1)SH2S (2)NH3根据
40、总反应：8NO7H2O= 电解 3NH4NO32HNO3，为使电解产生的 HNO3全部转化为 NH4NO3，应补充 NH3 解析(1)电解时， 阴极区溶液中的阳离子放电， 即水溶液中的 H 放电生成 H2。 由题给反应可知，阳极区生成了 S2 n，S 2 n可以理解为(n1)SS2 ，加入稀硫 酸生成 S 单质和 H2S 气体。(2)根据电解 NO 制备 NH4NO3的工作原理示意图知， 阴极反应式为 3NO15e 18H=3NH 43H2O，阳极反应式为 5NO15e 10H2O=5NO 320H ，总反应式为 8NO7H2O=电解 3NH4NO32HNO3，为了 使电解产生的 HNO3全部
41、转化为 NH4NO3，应补充 NH3。 微专题电化学中的串联装置知识技能型(教师独具) 【核心归纳】 1.有外接电源电池类型的判断方法 有外接电源的各装置均为电解池，若电解池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相 同，则该电解池为电镀池。如： 则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。 2.无外接电源装置类型的判断方法 (1)直接判断 非常直观明显的装置，如燃料电池、铅酸蓄电池等在电路中为外接电源，则其他 装置为电解池。如图所示： (2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 原电池一般是两种不同的金属电极或一个金属电极一个碳棒电极；而电解池则一 般两个都是惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和
42、电解质 溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液 自发反应。如图所示： B 为原电池，A 为电解池。 (3)根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图 所示： 若 C 极溶解，D 极上析出 Cu，B 极附近溶液变红，A 极上放出黄绿色气体，则可 知乙是原电池，D 是正极，C 是负极；甲是电解池，A 是阳极，B 是阴极，B、D 极发生还原反应，A、C 极发生氧化反应。 典例利用电化学原理，将 NO2、O2和熔融 KNO3制成燃料电池，模拟工业电 解法来处理含 Cr2O 2 7废水， 如下图所示； 电解过程中溶液发生反
43、应： Cr2O2 76Fe2 14H=2Cr36Fe37H2O (1)甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂 Y，Y 是 N2O5，可循环使用。则石墨是 电 池 的 _ 极 ； 石 墨 附 近 发 生 的 电 极 反 应 式 为 _。 (2)工作时，甲池内的 NO 3向_(填“石墨”或“石墨”)极移动；在相 同条件下，消耗的 O2和 NO2的体积比为_。 (3)乙池中 Fe(I)棒上发生的电极反应为_。 (4)若溶液中减少了 0.01 mol Cr2O2 7，则电路中至少转移了_ mol 电子。 答案(1)正NO2NO 3e =N2O5 (2)石墨14(3)Fe2e =Fe2 (4)0.12 解析
44、(1)石墨电极通入氧气，氧气发生还原反应，所以石墨是电池的正极； 石墨电极 NO2被氧化为 N2O5，电极反应式为 NO2NO 3e =N2O5；(2)电池 工作时，阴离子移向负极，甲池内的 NO 3向石墨极移动；电池总反应为 4NO2 O2=2N2O5，则消耗的 O2和 NO2的体积比为 14；(3)乙池中的 Fe()棒与电 池正极相连，Fe()棒是电解池阳极，Fe()棒失电子发生氧化反应，Fe2e =Fe2 ；(4)根据 Cr2O2 76Fe2 14H=2Cr36Fe37H2O，铬元素的化合 价由6降低为3， 溶液中减少了0.01 mol Cr2O2 7， Fe()棒需要生成0.06 mo
45、l Fe2 ，所以电路中至少转移 0.12 mol 电子。 规律方法串联装置的解题流程 【迁移应用】 1.(2020合肥模拟)如图所示，甲池的总反应式为 N2H4O2=N22H2O。下列说 法正确的是() A.甲池中负极上的电极反应式为 N2H44e =N24H B.乙池中石墨电极上发生的反应为 2H2O4e =O24H C.甲池溶液 pH 增大，乙池溶液 pH 减小 D.甲池中每消耗 0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出 6.4 g 固体 答案B 解析由图知甲池是燃料电池，乙池是电解池，甲池的电解质溶液是氢氧化钾溶 液，则负极不可能生成 H ，应为 N2H44e4OH=N24H2O，A
46、 错误； 乙池的石墨极是阳极，发生氧化反应，B 正确；甲池总反应中生成了水，则 KOH 溶液浓度变小，pH 减小，乙池生成 Cu、O2、H2SO4，溶液 pH 减小，C 错误；根 据各个电极流过的电量相等知，N2H42Cu，甲池消耗 0.1 mol N2H4，乙池电极上 则会析出 12.8 g 铜，D 错误。 2.如图所示装置可间接氧化工业废水中含氮离子(NH 4)。下列说法不正确的是 () A.乙是电能转变为化学能的装置 B.含氮离子氧化时的离子方程式为 3Cl22NH 4=N26Cl 8H C.若生成 H2和 N2的物质的量之比为 31，则处理后废水的 pH 减小 D.电池工作时，甲池中的
47、 Na 移向 Mg 电极 答案D 解析甲中活泼金属镁作原电池的负极，石墨为正极形成原电池，乙是连接原电 池的电解池，电解酸性工业废水，电解池是将电能转变为化学能的装置，A 正确； 酸性条件下含氮离子氧化时转化为氮气，反应的离子方程式为 3Cl2 2NH 4=N26Cl 8H，B 正确；若生成 H2 和 N2的物质的量之比为 31， 根据电极反应 6H 6e=3H2、3Cl22NH 4=N26Cl 8H，则处理后 废水的 H 浓度增大，pH 减小，C 正确；电池工作时，甲池是原电池，原电池中 阳离子 Na 移向正极石墨电极，D 不正确。 微专题 11离子交换膜在电化学中的应用知识技能型 【核心归
48、纳】 1.离子交换膜的分类与作用 2.三类交换膜应用实例 种类装置图说明 阳离子交换膜(只允许阳 离子和水分子通过) 锌铜原电池 负极反应式：Zn2e =Zn2 正极反应式：Cu2 2e =Cu Zn2 通过阳离子交换膜 进入正极区 阳离子透过阳离子交 换膜原电池正极 阴离子交换膜(只允许阴 离子和水分子通过) 以 Pt 为电极电解淀粉KI 溶液，中间用阴离子交换 膜隔开 阴极反应式：2H2O2e =H22OH 阳极反应式：2I 2e =I2 阴极产生的 OH 移向 阳极与阳极产物反应。 3I26OH =IO 35I 3H2O 阴离子透过阴离子交 换膜电解池阳极 质子交换膜(只允许 H 和 水
49、分子通过) 在微生物作用下电解有机 废水(含 CH3COOH)， 可获 得清洁能源 H2 阴极反应式：2H 2e =H2 阳极反应式： CH3COOH 8e 2H2O=2CO2 8H 阳极产生的 H 通过质 子交换膜移向阴极 H 透过质子交换膜 电解池的阴极 3.常见带离子交换膜的三大装置 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，以达到物质制备、 浓缩、净化、提纯的目的。 (1)两室电解池 制备原理：工业上利用如图两室电解装置制备烧碱 阳离子交换膜的作用 它只允许 Na 通过，而阻止阴离子(Cl)和气体(C
50、l2)通过。这样既防止了两极产生 的 H2和 Cl2混合爆炸， 又避免了 Cl2和阴极产生的 NaOH 反应生成 NaClO 而影响 烧碱的质量。 (2)三室电解池 利用三室电解装置制备 NH4NO3，其工作原理如图所示。 阴极的 NO 被还原为 NH 4：NO5e 6H=NH 4H2O，NH 4通过阳离子交换 膜进入中间室；阳极的 NO 被氧化为 NO 3：NO3e 2H2O=NO 34H ，NO 3 通过阴离子交换膜进入中间室。 根据电路中转移电子数相等可得电解总反应： 8NO 7H2O= 电解 3NH4NO32HNO3，为使电解产物全部转化为 NH4NO3，补充适量 NH3可以使电解产生
