大單元四　第十章　第43講　電解原理應(yīng)用新拓展

單擊此處添加副標(biāo)題內(nèi)容電解原理應(yīng)用新拓展2020/01/01匯報(bào)人姓名1.深化對(duì)電解原理及規(guī)律的理解，提升應(yīng)用電解原理綜合分析解決實(shí)際問題的能力。2.熟知電解原理創(chuàng)新試題的呈現(xiàn)方式及問題設(shè)置，總結(jié)解答此類問題的一般方法及規(guī)律。復(fù)習(xí)目標(biāo)1.電解原理常見的考查點(diǎn)電解原理及應(yīng)用是高考高頻考點(diǎn)，該類試題往往與生產(chǎn)、生活及新科技等相聯(lián)系，以裝置圖或流程圖為載體呈現(xiàn)，題材廣、信息新，題目具有一定難度。主要考查陰、陽極的判斷、電極反應(yīng)式及電解反應(yīng)方程式的書寫、溶液離子濃度變化及有關(guān)計(jì)算等。2.“5點(diǎn)”突破電解綜合應(yīng)用題(1)分清陰、陽極，與電源正極相連的為陽極，與電源負(fù)極相連的為陰極，兩極反應(yīng)為“陽氧陰還”。(2)剖析離子移向，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。(注意離子交換膜會(huì)限制某些離子的移動(dòng)方向)(3)注意放電順序，正確判斷放電的微?；蛭镔|(zhì)。(4)注意介質(zhì)，正確判斷反應(yīng)產(chǎn)物，酸性介質(zhì)不出現(xiàn)OH－，堿性介質(zhì)不出現(xiàn)H＋；不能想當(dāng)然地認(rèn)為金屬作陽極，電極產(chǎn)物為金屬陽離子。(5)注意得失電子守恒和電荷守恒，正確書寫電極反應(yīng)式。類型一電解與物質(zhì)制備1.(2023·浙江1月選考，11)在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說法正確的是A.石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.電極A的電極反應(yīng)：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===

TiSi＋4H2OC.該體系中，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)D.電解時(shí)，陽離子向石墨電極移動(dòng)√由圖可知，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)，在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，與電源正極相連，則電極A作陰極，TiO2和SiO2得到電子產(chǎn)生電池材料(TiSi)，電極反應(yīng)為TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－。C.消耗1mol氧氣，可得到1mol硝酮D.外電路通過1mol電子，可得到1mol水2.(2022·重慶，12)硝酮是重要的有機(jī)合成中間體，可采用“成對(duì)間接電氧化”法合成。電解槽中水溶液的主要成分及反應(yīng)過程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.惰性電極2為陽極√惰性電極2，Br－被氧化為Br2，為陽極，故A正確；總反應(yīng)為氧氣把二丁基-N-羥基胺氧化為硝酮，1mol二丁基-N-羥基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧氣最終生成水，根據(jù)氧原子守恒，消耗1mol氧氣，可得到2mol硝酮，故C錯(cuò)誤；外電路通過1mol電子時(shí)生成0.5molH2O2，H2O2最終生成水，根據(jù)氧原子守恒，可得到1mol水，故D正確。3.(2022·湖北，14)含磷有機(jī)物應(yīng)用廣泛。電解法可實(shí)現(xiàn)由白磷直接制備Li[P(CN)2]，過程如圖所示(Me為甲基)。下列說法正確的是A.生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉(zhuǎn)

移2mol電子B.陰極上的電極反應(yīng)為：P4＋8CN－－4e－===

4[P(CN)2]－C.在電解過程中CN－向鉑電極移動(dòng)D.電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來自于LiOH√石墨電極為陽極，對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－，則生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移1mol電子，A錯(cuò)誤；陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)該得電子，電極反應(yīng)式為2HCN＋2e－===H2↑＋2CN－，B錯(cuò)誤；石墨電極為陽極，鉑電極為陰極，CN－應(yīng)該向陽極移動(dòng)，即移向石墨電極，C錯(cuò)誤；由所給圖示可知HCN在陰極放電，產(chǎn)生CN－和H2，而HCN中的H來自于LiOH，則電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來自于LiOH，D正確。4.我國科學(xué)家以石墨烯殼層封裝鈷鎳納米粒子的“鎧甲”催化劑作電極，實(shí)現(xiàn)了合成氣中H2S雜質(zhì)的高效去除，其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.x為電源負(fù)極，陰極區(qū)溶液的pH增大B.為同時(shí)實(shí)現(xiàn)氫氣和硫粉的分離與回收，隔膜為

陽離子交換膜C.陽極的電極反應(yīng)式為H2S－2e－===S↓＋2H＋D.通電一段時(shí)間后，陰極區(qū)的溶液可以補(bǔ)充到陽

極區(qū)，實(shí)現(xiàn)電解液的再生√類型二電解與分離、提純據(jù)圖可知與電源y連接的電極上H2S發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為S，所以y為電源正極，x為電源負(fù)極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，所以陰極區(qū)溶液的pH增大，A正確；通電一段時(shí)間后，陰極區(qū)得到氫氧化鈉溶液，陽極區(qū)得到NaHCO3，NaHCO3溶液與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2CO3，所以將陰極區(qū)溶液補(bǔ)充到陽極區(qū)可實(shí)現(xiàn)電解液的再生，D正確。5.電解法常用于分離提純物質(zhì)，某混合物漿液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4?？紤]到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小組利用設(shè)計(jì)的電解分離裝置(如圖)，使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液進(jìn)行回收利用(已知：＋2H＋

＋H2O)，下列說法不正確的是A.陰極室生成的物質(zhì)為NaOH和H2B.陽極發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O－4e－===4H＋

＋O2↑C.a離子交換膜為陽離子交換膜D.當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，陽極室可生

成1mol√陰極上水中的氫離子放電：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，混合物漿液中的Na＋通過陽(a)離子交換膜進(jìn)入陰極，故陰極反應(yīng)生成H2和NaOH。6.(2021·遼寧，13)利用

(Q)與

(QH2)電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離CO2的原理如圖。已知?dú)怏w可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯(cuò)誤的是A.a為電源負(fù)極B.溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變C.CO2在M極被還原D.分離出的CO2從出口2排出√類型三電解與“三廢”治理由題干信息可知，M極發(fā)生的是由

(Q)轉(zhuǎn)化為

(QH2)的還原反應(yīng)，故M極為陰極，電極反應(yīng)式為

＋2H2O＋2e－===

＋2OH－，故與M極相連的a電極為負(fù)極，N極為陽極，電極反應(yīng)式為

－2e－===

＋2H＋，b極為電源正極，據(jù)此分析解題。由分析可知，溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變，B正確；課時(shí)精練PART011.利用廢料Ce2O3制備Ce(SO4)2的工作原理如圖，下列說法不正確的是A.電極b為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B.電解總反應(yīng)方程式：Ce2O3＋8H＋

2Ce4＋＋3H2O＋H2↑C.離子交換膜為陰離子交換膜D.X可以是H2SO4溶液√11由圖可知，與直流電源正極相連的電極a為陽極，酸性條件下三氧化二鈰在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鈰離子和水，電極b為陰極，氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，則X為硫酸溶液，鈰離子通過陽離子交換膜由陽極室移向陰極室，電解的總反應(yīng)方程式為Ce2O3＋8H＋

2Ce4＋＋3H2O＋H2↑。2.(2021·海南，9)液氨中存在平衡：

。如圖所示為電解池裝置，以KNH2的液氨溶液為電解液，電解過程中a、b兩個(gè)惰性電極上都有氣泡產(chǎn)生。下列有關(guān)說法正確的是A.b電極連接的是電源的負(fù)極B.a電極的電極反應(yīng)式為2NH3＋2e－===H2↑＋C.電解過程中，陰極附近K＋濃度減小D.理論上兩極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量之比為1∶1√2根據(jù)圖示可知，在b電極上產(chǎn)生N2，N元素失去電子化合價(jià)升高，所以b電極為陽極，連接電源的正極，A錯(cuò)誤；a電極上產(chǎn)生H2，a電極為陰極，電極反應(yīng)式為2NH3＋2e－===H2↑＋

，B正確；2電解過程中，K＋會(huì)向陰極區(qū)定向移動(dòng)，最終導(dǎo)致陰極附近K＋濃度增大，C錯(cuò)誤；每產(chǎn)生1molH2，轉(zhuǎn)移2mol電子，每產(chǎn)生1molN2，轉(zhuǎn)移6mol電子，故陰極產(chǎn)生的H2與陽極產(chǎn)生的N2的物質(zhì)的量之比是3∶1，D錯(cuò)誤。3.1825年丹麥化學(xué)家奧斯特用電解法以鉀汞齊還原無水氯化鋁得到鋁，從而發(fā)現(xiàn)了鋁。模擬裝置如圖所示(電極為惰性材料)。已知：電子由a極流向X極。下列說法錯(cuò)誤的是A.b極為正極B.Cl－向Y極遷移C.Y極的電極反應(yīng)式為K(Hg)n－e－===K＋＋nHgD.轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上析出18g鋁√33在電解裝置中，電子由電源的負(fù)極流入陰極，所以a極為負(fù)極，X極為陰極，Y極為陽極，b極為正極，A正確；在電解池中，陰離子向陽極(Y極)遷移，B正確；Y極上鉀汞齊發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；析出1mol鋁時(shí)轉(zhuǎn)移3mol電子，即轉(zhuǎn)移1mol電子理論上析出9gAl，D錯(cuò)誤。4.(2023·濟(jì)南一模)電解K2MnO4水溶液制備KMnO4的裝置如圖所示。電解后測得b極區(qū)溶液中溶質(zhì)的總物質(zhì)的量增大。下列說法錯(cuò)誤的是A.K2MnO4水溶液盛放在a極區(qū)B.離子交換膜為陽離子交換膜C.當(dāng)外電路轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，兩極室溶液質(zhì)量變化

相差76gD.“電解法”所得副產(chǎn)品可用作“酸性歧化法”制備KMnO4的原料√44當(dāng)外電路轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，有2molK＋移向陰極，生成1molH2，陰極質(zhì)量增大(39×2－2)g＝76g，陽極質(zhì)量減少2×39g＝78g，兩極室溶液質(zhì)量變化相差154g，C錯(cuò)誤。5.(2023·廣東佛山模擬)過硫酸銨[(NH4)2S2O8]可用作氧化劑、漂白劑。利用電解法在兩極分別生產(chǎn)過硫酸銨和過氧化氫的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A.a為外接電源的負(fù)極5C.陰離子交換膜可用陽離子交換膜替代D.電解池工作時(shí)，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上逐漸減小√由(NH4)2SO4→(NH4)2S2O8，氧元素化合價(jià)升高被氧化，故右側(cè)Pt電極為陽極，b為外接電源正極，a為外接電源負(fù)極，左側(cè)Pt電極為陰極。陰極氧氣被還原，陽極硫酸根離子被氧化，電解總反應(yīng)正確，B正確；5根據(jù)陽極產(chǎn)物可知，反應(yīng)需要消耗硫酸根離子，陰離子交換膜不可用陽離子交換膜替代，C錯(cuò)誤；電解池工作時(shí)，Ⅰ室發(fā)生反應(yīng)：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，同時(shí)

移向陽極，故Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上逐漸減小，D正確。6.(2023·杭州重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)考)科學(xué)家利用多晶銅高效催化電解CO2制乙烯，原理如圖所示。已知：電解前后電解液濃度幾乎不變。下列說法正確的是A.鉑電極為陽極，產(chǎn)生的氣體是O2和CO2√6D.當(dāng)電路中通過0.6mol電子時(shí)，理論上能產(chǎn)生C2H41.12L由多晶銅電極電極反應(yīng)式分析可知，當(dāng)電路中通過0.6mol電子時(shí)，理論上能產(chǎn)生0.05molC2H4，該題目沒有說明條件為標(biāo)準(zhǔn)狀況，故D錯(cuò)誤。67.(2023·浙江省金、麗、衢十二校高三模擬)微生物電解池(MEC)是近年來快速發(fā)展的一種生物制氫技術(shù)。其中一種實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。若以葡萄糖為底物，下列說法不正確的是A.A膜是陰離子交換膜B.電極Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)C.陽極的電極反應(yīng)：C6H12O6＋6H2O－24e－===

6CO2↑＋24H＋D.電極X和電極Y附近溶液的pH不同√7A膜允許氫離子通過，是陽離子交換膜，故A錯(cuò)誤；電極Y上是氫離子得電子生成氫氣，是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；陽極底物失去電子生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，故C正確。78.(2023·安徽安慶模擬)氯氣是一種重要的工業(yè)原料，在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新工藝方案，如圖所示。下列說法正確的是A.電極A發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋4e－＋4H＋===2H2OB.電極B與外接電源的負(fù)極相連C.電解時(shí)，電流經(jīng)電極B、電解質(zhì)溶液流向電極AD.當(dāng)有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，兩室溶液中H＋數(shù)目理論上

相差4NA√8由圖分析，B極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，發(fā)生氧化反應(yīng)，為電解池的陽極，與電源正極相連。A為電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e3＋變?yōu)镕e2＋，F(xiàn)e2＋再經(jīng)O2氧化變回Fe3＋。A極電極反應(yīng)為Fe3＋＋e－===Fe2＋，A項(xiàng)錯(cuò)誤；8電極B為電解池的陽極，與電源正極相連，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電流從正極流出經(jīng)電極B、再由電解質(zhì)溶液流經(jīng)電極A，再到負(fù)極，C項(xiàng)正確；A極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為4Fe2＋＋O2＋4H＋===2H2O＋4Fe3＋，該反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移2mol電子需要消耗2molH＋。同時(shí)，電解池工作時(shí)，每轉(zhuǎn)移2mol電子，有2molH＋從B極經(jīng)質(zhì)子交換膜流向A極，即A極H＋沒有發(fā)生變化。而B極由于H＋移走而減少了2mol，所以兩極H＋數(shù)目相差2NA，D項(xiàng)錯(cuò)誤。89.(2023·浙江省浙南名校聯(lián)盟高三聯(lián)考)利用電解池原理可將CO2轉(zhuǎn)化為燃料或者化學(xué)品。如圖通過將CO2與辛胺反應(yīng)耦合，實(shí)現(xiàn)了兩電極體系中產(chǎn)物的高選擇性合成。下列說法正確的是A.裝置中b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B.電極a的電極反應(yīng)可能為CO2＋H2O＋2e－===HCOO－

＋OH－C.中間的離子交換膜一定是質(zhì)子交換膜D.電解過程中，a、b兩極反應(yīng)物物質(zhì)的量之比為2∶1√9a極為陰極，CO2轉(zhuǎn)化為燃料或者化學(xué)品，b極為陽極，辛胺轉(zhuǎn)化為辛腈。裝置中b電極為陽極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；電極a為陰極，電極反應(yīng)可能為CO2＋H2O＋2e－===HCOO－＋OH－，故B正確；9若電解液為中性時(shí)，中間的離子交換膜是質(zhì)子交換膜，若電解液為堿性時(shí)，中間的離子交換膜是陰離子交換膜，故C錯(cuò)誤；電解過程中，a極CO2轉(zhuǎn)化為燃料或者化學(xué)品，b極辛胺轉(zhuǎn)化為辛腈，由于電極a的產(chǎn)物不確定，則兩極反應(yīng)物物質(zhì)的量之比不確定，故D錯(cuò)誤。10.科學(xué)家采用電滲析法提純?nèi)榍?富含NaCl的蛋白質(zhì))，有價(jià)值的蛋白質(zhì)回收率達(dá)到98%，工作原理如圖所示：下列說法錯(cuò)誤的是A.膜1為陽離子交換膜，膜2為陰離子交換膜B.膜1、膜2孔徑不大于半透膜孔徑C.a極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑D.每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上乳清質(zhì)量減少58.5g√10a極區(qū)的稀氫氧化鈉溶液變?yōu)闈鈿溲趸c溶液，說明a極區(qū)生成了氫氧化鈉，即鈉離子通過膜1向a極區(qū)遷移，膜1為陽離子交換膜；同理，氯離子通過膜2向b極區(qū)遷移，膜2為陰離子交換膜，A項(xiàng)正確；10提純蛋白質(zhì)，不能讓蛋白質(zhì)(膠體粒子)通過膜1、膜2，所以膜1、膜2的孔徑應(yīng)不大于半透膜的孔徑，B項(xiàng)正確；a極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，C項(xiàng)正確；每轉(zhuǎn)移2mol電子，結(jié)合電極反應(yīng)和電荷守恒可知，理論上乳清減少的質(zhì)量為2molNaCl的質(zhì)量，即質(zhì)量減少117g，D項(xiàng)錯(cuò)誤。11.(2023·長春模擬)羥基自由基(·OH)具有極強(qiáng)的氧化能力，它能有效地氧化降解廢水中的有機(jī)污染物。在直流電源作用下，利用雙極膜電解池產(chǎn)生羥基自由基(·OH)處理含苯酚廢水和含甲醛廢水，原理如圖所示。已知：雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－。下列說法錯(cuò)誤的是A.M極為陰極，電極反應(yīng)式：O2＋2e－＋2H＋

===2·OHB.雙極膜中H2O解離出的OH－透過膜a向N極移動(dòng)C.每處理6.0g甲醛，理論上有0.4molH＋透過膜bD.通電一段時(shí)間后，理論上苯酚和甲醛轉(zhuǎn)化生成

CO2物質(zhì)的量之比為6∶7√11M電極通入O2，發(fā)生反應(yīng)生成自由基·OH，反應(yīng)式為O2＋2e－＋2H＋===2·OH，M作陰極，A正確；N為陽極，電解時(shí)陰離子向陽極移動(dòng)，所以O(shè)H－透過膜a向N極移動(dòng)，B正確；111mol甲醛生成1molCO2轉(zhuǎn)移4mol電子，1mol苯酚生成6molCO2轉(zhuǎn)移28mol電子，理論上苯酚和甲醛轉(zhuǎn)化生成CO2物質(zhì)的量之比為6∶7，D正確。12.工業(yè)上用電解法治理亞硝酸鹽對(duì)水體的污染，模擬工藝如圖所示，寫出電解時(shí)鐵電極發(fā)生的電極反應(yīng)：__________________。隨后，鐵電極附近有無色氣體產(chǎn)生，寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：__________________________________________。12Fe－2e－===Fe2＋根據(jù)電解原理，陽離子向陰極移動(dòng)，由裝置圖可知，A為電源的正極，B為電源的負(fù)極，鐵作陽極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋；1213.工業(yè)上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作電解液，用電解法實(shí)現(xiàn)粗鉛(主要雜質(zhì)為Cu、Ag、Fe、Zn，雜質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為4%)提純，裝置示意圖如圖1所示。(1)電解產(chǎn)生的陽極泥的主要成分為________，工作一段時(shí)間后，溶液中c(Pb2＋)______(填“增大”“減小”或“不變”)。13Cu、Ag減小粗鉛中的Cu、Ag活潑性比Pb差，故電解產(chǎn)生的陽極泥的主要成分為Cu和Ag；陽極上溶解的金屬有Pb、Fe、Zn，陰極上析出的金屬只有Pb，兩極上得失電子守恒，故工作一段時(shí)間后，溶液中Pb2＋濃度有所下降。(2)鉛的電解精煉需要調(diào)控好電解液中的c(H2SiF6)。其他條件相同時(shí)，測得槽電壓(槽電壓越小，對(duì)應(yīng)鉛產(chǎn)率越高)隨起始時(shí)溶液中c(H2SiF6)的變化趨勢如圖2所示。由圖可推知，隨c(H2SiF6)增大，鉛產(chǎn)率先增大后減小，減小的原因可能是________________