電解原理及應用講義2023年屆高三化學二輪復習(知識梳理+強化練)

2023屆高三二輪復習——電解原理及應用學案及訓練核心學問梳理1．圖解電解池工作原理(陽極為惰性電極)1．圖解電解池工作原理(陽極為惰性電極)正確推斷電極產(chǎn)物陽極產(chǎn)物的推斷首先看電極，假設是活性電極作陽極，則電極材料失電子，電極溶解(留意：鐵作陽極溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；假設是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子力量，陰離子放電挨次為S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)。陰極產(chǎn)物的推斷直接依據(jù)陽離子的放電挨次進展推斷：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)。比照把握電解規(guī)律(陽極為惰性電極)電解類型電解水電解電解質(zhì)放氫生堿型放氧生酸型

電解質(zhì)實例NaOH、H2SO4Na2SO4HClCuCl2NaClCuSO4AgNO3

溶液復原物質(zhì)水HClCuCl2HCl氣體CuOAg2O留意電解后有關電解質(zhì)溶液恢復原態(tài)的問題應當用質(zhì)量守恒法分析和陰極產(chǎn)物的化合物，但也有特別狀況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2＋完全放電之CuOCuCO3Cu2＋Cu(OH)2Cu2(OH)2CO3復原。電解原理的應用(1)電解飽和食鹽水①電極反響式22陽極：2Cl－－2e－===Cl↑(氧化反響)；陰極：2H＋＋2e－===H↑(復原反響)。22②總反響方程式：2NaC＋22NaOH2↑；2C－＋22O＋H2↑。③應用：氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。電鍍以下圖為金屬外表鍍銀的工作示意圖，據(jù)此答復以下問題：①鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。③電極反響式：陽極：Ag－e－===Ag＋；陰極：Ag＋＋e－===Ag。④特點：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。電解精煉銅①電極材料：陽極為粗銅；陰極為純銅。Cu2＋的鹽溶液。③電極反響式：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al等。①冶煉鈉2NaCl熔融電極反響式：2陽極：2Cl－－2e－===Cl↑；陰極：2Na＋＋2e－===2Na。2②冶煉鋁2A2O3熔融電極反響式：2陽極：6O2－－12e－===3O↑；陰極：4Al3＋＋12e－===4Al。5．金屬的腐蝕與防護2金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反響。金屬腐蝕的類型①化學腐蝕與電化學腐蝕類型類型化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬跟其他物質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍②析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進展分析：類型類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強水膜酸性很弱或呈中性電極負極反響正極2H＋＋2e－===H↑2O＋2HO＋4e－===4OH－22總反響式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑2吸氧腐蝕更普遍2Fe＋O＋2HO===2Fe(OH)222金屬的防護①電化學防護犧牲陽極的陰極保護法——原電池原理a．負極：比被保護金屬活潑的金屬；b．正極：被保護的金屬設備。外加電流的陰極保護法——電解原理a．陰極：被保護的金屬設備；b．陽極：惰性金屬或石墨。②轉變金屬的內(nèi)部構造，如制成合金、不銹鋼等。③加防護層，如在金屬外表噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或外表鈍化等方法。6．學問遷移——破解生疏電解池裝置(1)(2)7．電解池中的離子交換膜m電滲析法可將含AnBm的廢水再生為HnBA(OH)。mA為金屬活動挨次表H之前的金屬，Bn－為含氧酸根離子。陰離子交換膜(只允許陰離子和水分子通過)Pt為電極電解淀粉-KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開。答復以下問題：①陰極反響式： ；②陽極反響式： ；③陰極產(chǎn)生的OH－移向 極與該極產(chǎn)物反響：；④陰離子→透過 交換膜→ (或原電池的負極)。2答案①2H2O＋2e－===H↑＋2OH－2②2I－－2e－===I2③陽3I＋6OH－===IO－＋5I－＋3HO2 3 2④陰離子電解池陽極質(zhì)子交換膜(只允許H＋和水分子通過)2在微生物作用下電解有機廢水(CH3COOH)H。2答復以下問題：①陰極反響式： ；②陽極反響式： ；③陽極產(chǎn)生的H＋通過質(zhì)子交換膜移向 ；④H＋→透過質(zhì)子交換膜→ (或電解池的陰極)。2答案①2H＋＋2e－===H↑22②CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO↑＋8H＋2③陰極④原電池正極力量深化(一)電解池電極反響式書寫集訓1．根本電極反響式的書寫2NaCl溶液：陽極：2Cl－－2e－===Cl↑。22陰極：2H＋＋2e－===H↑。2CuSO4溶液：陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O↑(2HO－4e－===O↑＋4H＋)。2 2 2陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu。2NaOH溶液：陽極：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH。22陰極：2H2O＋2e－===H↑＋2OH－。22MgCl：22陽極：2Cl－－2e－===Cl↑。陰極：Mg2＋＋2e－===Mg。2總結歸納做到“三看”，正確書寫電極反響式①一看電極材料，假設是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬肯定被電解(注：FeFe2＋)。②二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反響。③三看電解質(zhì)狀態(tài)，假設是熔融狀態(tài)，就是金屬的電冶煉。躲避“三個”失分點①書寫電解池中電極反響式時，一般以實際放電的離子表示，但書寫總電解反響方程式時，弱電解質(zhì)要寫成分子式。②要確保兩極電子轉移數(shù)目一樣，且應注明條件“通電”。③電解水溶液時，應留意放電挨次中位于H＋、OH－之后的離子一般不參與放電。提取“信息”書寫電極反響式以鋁材為陽極，在濃H2SO42Al－6e－33

＋6H＋。用Al單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進展電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q，寫出陽極生成R的電極反響式：Al＋3HCO－－3e－===Al(OH↓＋3 323CO↑。274Al2Cl－和AlCl－組成的離子液74電極反響，則電極反響式為陽極：Al－3e－＋7AlCl－===4AlCl－。4 2 774陰極：4Al2Cl－＋3e－===Al＋7AlCl－。744K2MnO4KMnO，則電極反響式為4陽極：2MnO2－－2e－===2MnO－。4 42陰極：2H＋＋2e－===H↑。2將肯定濃度的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、氯化鋰混合液作為電解液，以鐵棒作陽極，石墨LiFePO4Fe＋H2PO－＋Li＋－2e－===LiFePO↓＋2H4 4＋。依據(jù)“交換膜”利用“信息”書寫電極反響式電解裝置如圖，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在肯定的電壓下通電，覺察左側溶液變藍色，一段時間后，藍色漸漸變淺。：3I＋6OH－===IO－＋5I－＋3HO。2 3 22陽極：2I－－2e－===I。22陰極：2H2O＋2e－===H↑＋2OH－。22可用氨水作為吸取液吸取工業(yè)廢氣中的SO吸取液再生而循環(huán)利用(電極均為石墨電極)，并生成化工原料硫酸。其工作示意圖如下：2陽極：HSO－－2e－＋HO===3H＋＋SO2－。3 2 4陰極：2H＋＋2e－===H↑(2HO＋2e－===H↑＋2OH－)。2 2 24Na2SO3NaOH和H2SO，示意圖如下。依據(jù)圖示答復以下問4題：①a為 膜，b為 膜；②A為 極，電極反響式 ；③B為 極，電極反響式 。答案①陽離子交換陰離子交換2②陰4H2O＋4e－===2H↑＋4OH－2③陽2SO2－－4e－＋2HO===2SO2－＋4H＋3 2 42海水淡化是解決沿海城市飲用水問題的關鍵技術。以下圖是電滲析法淡化海水裝置的工作原理示意圖(電解槽內(nèi)部的“┆”和“│”表示不同類型的離子交換膜)b電極Cl。答復以下問題：2①“┆”為 膜；“|”為 膜。②A口流出的是 ，B口流出的是 (填“淡水”或“濃水”)。答案①陰離子交換陽離子交換②淡水濃水2解析電解過程中bCl2b為電解池陽極，氯離子放電生成氯氣，電極反響為：2Cl－－2e－===Cl↑，電極a為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫22氣，電極反響為2H＋＋2e－===H↑，工作過程中，氯離子向b移動，因此虛線為陰離子交換膜，鈉離子向a移動，實線為陽離子交換膜，據(jù)此分析解答。2(二)金屬的腐蝕與防護4．在一塊外表無銹的鐵片上滴食鹽水，放置一段時間后看到鐵片上有鐵銹消滅。鐵片腐蝕2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2進一步被氧氣氧化為3Fe(OH)，再在肯定條件下脫水生成鐵銹，其原理如圖。按要求答復以下問題。3鐵發(fā)生的腐蝕為 。鐵片 區(qū)域腐蝕最嚴峻， 區(qū)域鐵銹最多(填“正極”或“負極”)。正極反響式： ，負極反響式： 。2 答案(1)吸氧腐蝕(2)負極正極(3)O＋4e－＋2HO===4OH－(三)2

2Fe－4e－===2Fe2＋一氧化氮—、環(huán)保三位一體的結合，其工作原理如下圖，寫出放電過程中負極的電極反響式： 假設過程中產(chǎn)生2molHNO則消耗標準狀況下O的體積為 L。3 23答案NO－3e－＋2H2O===NO－＋4H＋3

33.6解析由原電池的工作原理圖示可知，左端的鉑電極為負極，其電極反響式為NO－3e－＋332H2O===NO－＋4H＋2molHNO33

6mole－1molO