高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件微專題15　電解原理的應(yīng)用

微專題15

電解原理的應(yīng)用高考怎么考

高考考什么

命題角度一

電解原理的應(yīng)用

命題角度二

離子交換膜的應(yīng)用高考精準(zhǔn)練高考怎么考1.[2023?湖北卷]我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池,實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變,電解生成氫氣的速率為xmol·h-1。下列說法錯(cuò)誤的是

(

)A.b電極反應(yīng)式為2H2O+2e-

=H2↑+2OH-B.離子交換膜為陰離子交換膜C.電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過PTFE膜D.海水為電解池補(bǔ)水的速率為2xmol·h-1D

高考怎么考[解析]由圖可知,該裝置為電解水制取氫氣的裝置,a電極與電源正極相連,為電解池的陽極,b電極與電源負(fù)極相連,為電解池的陰極,陰極反應(yīng)為2H2O+2e-

=H2↑+2OH-,陽極反應(yīng)為4OH--4e-

=O2↑+2H2O,電解池總反應(yīng)為2H2O2H2↑+O2↑,據(jù)此解答。b電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),b電極反應(yīng)式為2H2O+2e-

=H2↑+2OH-,故A正確;該裝置工作時(shí)陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變,陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH--4e-

=O2↑+2H2O,為保持OH-濃度不變,則陰極產(chǎn)生的OH-要通過離子交換膜進(jìn)入陽極室,即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜,故B正確;高考怎么考PTFE膜可透氣但不透液態(tài)水,電解時(shí)電解槽中不斷有水被消耗,海水中動(dòng)能高的水分子即氣態(tài)水而非液態(tài)水可穿過PTFE膜,為電解池補(bǔ)水,使KOH溶液的濃度不變,故C正確;由電解總反應(yīng)可知,每生成1molH2要消耗1molH2O,生成H2的速率為xmol·h-1,則補(bǔ)水的速率也應(yīng)是xmol·h-1,故D錯(cuò)誤。高考怎么考2.[2022?遼寧卷]如圖,c管為上端封口的量氣管,為測(cè)定乙酸溶液濃度,量取10.00mL待測(cè)樣品加入b容器中,接通電源,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是(

)A.左側(cè)電極反應(yīng):2H2O-4e-

=O2↑+4H+B.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),b中溶液紅色恰好褪去C.若c中收集氣體11.20mL,則樣品中乙酸濃度為0.1mol·L-1D.把鹽橋換為U形銅導(dǎo)線,不影響測(cè)定結(jié)果A

高考怎么考[解析]本裝置為電解池,為測(cè)定乙酸溶液的濃度,右側(cè)電極消耗CH3COOH電離產(chǎn)生的H+析出H2,pH增大,酚酞指示終點(diǎn),則右側(cè)電極為陰極,左側(cè)陽極析出氧氣,據(jù)此分析解題。左側(cè)陽極析出氧氣,左側(cè)電極反應(yīng)為2H2O-4e-

=O2↑+4H+,A正確;右側(cè)電極反應(yīng)為2CH3COOH+2e-

=H2↑+2CH3COO-,反應(yīng)結(jié)束時(shí)溶液中存在CH3COO-,水解后溶液顯堿性,故b中溶液為紅色,B錯(cuò)誤;高考怎么考c中收集氣體11.20mL,若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,c中收集氣體的物質(zhì)的量為5×10-4mol,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為5×10-4mol×4=2×10-3mol,故產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量為1×10-3mol,則樣品中乙酸濃度為2×10-3mol÷(10×10-3L)=0.2mol·L-1,但題中未給定氣體所處狀況,不能準(zhǔn)確計(jì)算,C錯(cuò)誤;鹽橋換為U形銅導(dǎo)線后,右池Pt電極為陰極,Cu導(dǎo)線為陽極,則有Cu2+進(jìn)入溶液,電解過程中Cu2+會(huì)在Pt電極上析出,影響CH3COOH的反應(yīng),從而影響測(cè)定結(jié)果,D錯(cuò)誤。高考怎么考3.[2023?廣東卷]用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池(下圖),可實(shí)現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時(shí),H2O在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH-,有利于電解反應(yīng)順利進(jìn)行。下列說法不正確的是

(

)A.電解總反應(yīng):KNO3+3H2O=NH3·H2O+2O2↑+KOHB.每生成1molNH3·H2O,雙極膜處有9mol的H2O解離C.電解過程中,陽極室中KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變D.相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜,“卯榫”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率B

高考怎么考

高考怎么考每生成1molNH3·H2O,陰極得8mole-,同時(shí)雙極膜處有8molH+進(jìn)入陰極室,即有8mol的H2O解離,故B錯(cuò)誤;電解過程中,陽極室每消耗4molOH-,同時(shí)有4molOH-通過雙極膜進(jìn)入陽極室,KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變,故C正確;相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜,“卯榫”結(jié)構(gòu)具有更大的膜面積,有利于H2O被催化解離成H+和OH-,可提高氨生成速率,故D正確。高考怎么考

C

高考怎么考

命題角度一電解原理的應(yīng)用整合要點(diǎn)·夯實(shí)必備高考考什么1.構(gòu)建電解池模型整合要點(diǎn)·夯實(shí)必備高考考什么2.電解池陰、陽極的判斷方法整合要點(diǎn)·夯實(shí)必備高考考什么3.電解計(jì)算破題“3方法”探究典例·提升能力高考考什么例1[2023?遼寧卷]某無隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如下圖所示,其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是 (

)

A.b端電勢(shì)高于a端電勢(shì)B.理論上轉(zhuǎn)移2mole-生成4gH2C.電解后海水pH下降D.陽極發(fā)生:Cl-+H2O-2e-

=HClO+H+D

[解析]由圖可知,右側(cè)電極產(chǎn)生氫氣,則右側(cè)鈦箔-MnOx電極為陰極,b電極為負(fù)極,左側(cè)鈦網(wǎng)-PRT電極為陽極,a電極為正極,以此解題。由分析可知,a為正極,b為負(fù)極,則a端電勢(shì)高于b端電勢(shì),A錯(cuò)誤;該電解裝置的目的是制H2,陰極發(fā)生反應(yīng)2H2O+2e-

=H2↑+2OH-,則理論上轉(zhuǎn)移2mole-時(shí),生成2gH2,B錯(cuò)誤;探究典例·提升能力高考考什么例1[2023?遼寧卷]某無隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如下圖所示,其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是 (

)

A.b端電勢(shì)高于a端電勢(shì)B.理論上轉(zhuǎn)移2mole-生成4gH2C.電解后海水pH下降D.陽極發(fā)生:Cl-+H2O-2e-

=HClO+H+D

高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生,則陽極上的電極反應(yīng)式為Cl-+H2O-2e-

=HClO+H+,結(jié)合陰極反應(yīng)式可知,電解后海水pH不會(huì)下降,C錯(cuò)誤,D正確。

A

探究典例·提升能力高考考什么

A陰極區(qū)電極反應(yīng)為2H2O+2e-

=2OH-+H2↑,根據(jù)得失電子守恒,由陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)知,生成O2和H2的物質(zhì)的量之比為1∶2,生成O2和H2的質(zhì)量比為8∶1,B項(xiàng)正確;陰極區(qū)電極反應(yīng)為2H2O+2e-

=2OH-+H2↑,電解一段時(shí)間后陰極區(qū)溶液OH-的濃度增大,C項(xiàng)正確。探究典例·提升能力高考考什么命題角度二離子交換膜的應(yīng)用整合要點(diǎn)·夯實(shí)必備高考考什么1.離子交換膜的分類與作用整合要點(diǎn)·夯實(shí)必備高考考什么2.含膜電化學(xué)裝置原理分析整合要點(diǎn)·夯實(shí)必備高考考什么3.電滲析法的應(yīng)用模型將含AnBm的廢水再生為HnB和A(OH)m的模型及原理如下,已知A為金屬活動(dòng)順序中氫之前的金屬,Bn-為含氧酸根離子。探究典例·提升能力高考考什么例2

硼酸(H3BO3)為一元弱酸,已知H3BO3與足量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為H3BO3+OH-

=[B(OH)4]-,H3BO3可以通過電解的方法制備。電解Na[B(OH)4]溶液制備H3BO3的原理如圖所示,下列敘述正確的是

(

)A.通電片刻后,從左至右,各室的pH依次增大、不變、不變、減小B.a膜、c膜為陰離子交換膜,b膜為陽離子交換膜C.產(chǎn)品室中發(fā)生的反應(yīng)為[B(OH)4]-+H+

=H3BO3+H2OD.理論上每生成1molH3BO3,兩極室共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L氣體C探究典例·提升能力高考考什么[解析]M室中石墨電極為陽極,電解時(shí)陽極上水失電子生成O2和H+,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-

=O2↑+4H+,H+透過a膜進(jìn)入產(chǎn)品室,但水減少,M室pH減小;N室中石墨電極為陰極,電解時(shí)陰極上水得電子生成H2和OH-,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-

=H2↑+2OH-,原料室中Na+透過c膜進(jìn)入N室,N室pH增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤。原料室中的[B(OH)4]-通過b膜進(jìn)入產(chǎn)品室,Na+通過c膜進(jìn)入N室,M室中H+通過a膜進(jìn)入產(chǎn)品室,所以產(chǎn)品室中發(fā)生的反應(yīng)為[B(OH)4]-+H+

=H3BO3+H2O,則a膜、c膜為陽離子交換膜,b膜為陰離子交換膜,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。理論上每生成1molH3BO3,M室生成1molH+,轉(zhuǎn)移電子1mol,N室生成0.5molH2,M室生成0.25molO2,兩極室共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下16.8L氣體,D項(xiàng)錯(cuò)誤?！舅季S過程】探究典例·提升能力高考考什么試題信息解讀電極反應(yīng)原理分析由圖中電源的正負(fù)極可知M室為陽極室,發(fā)生電極反應(yīng)為2H2O-4e-

=O2↑+4H+,又因?yàn)镠3BO3應(yīng)該在產(chǎn)品室中產(chǎn)生,則產(chǎn)品室發(fā)生反應(yīng)為[B(OH)4]-+H+

=H3BO3+H2O膜的分析

M室中產(chǎn)生的H+通過a膜進(jìn)入產(chǎn)品室,故a膜為陽離子交換膜,同時(shí)需要原料室中的[B(OH)4]-通過b膜進(jìn)入產(chǎn)品室,則b膜為陰離子交換膜;N室為陰極室,發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O+2e-

=H2↑+2OH-,則原料室中的Na+通過c膜進(jìn)入N室,c膜為陽離子交換膜

D探究典例·提升能力高考考什么

探究典例·提升能力高考考什么

探究典例·提升能力高考考什么1.[2023?全國(guó)甲卷]用可再生能源電還原CO2時(shí),采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率,裝置如下圖所示。下列說法正確的是(

)A.析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx-Ti電極上B.Cl-從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有:2CO2+12H++12e-

=C2H4+4H2OD.每轉(zhuǎn)移1mol電子,陽極生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C

高考精準(zhǔn)練高考精準(zhǔn)練[解析]結(jié)合圖示裝置中電源正負(fù)極連接情況,可知IrOx-Ti電極為陽極,Cu電極為陰極,析氫時(shí)H+得電子被還原,該反應(yīng)應(yīng)在Cu電極上進(jìn)行,A錯(cuò)誤;質(zhì)子交換膜不允許Cl-通過,B錯(cuò)誤;左側(cè)的H+可通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極區(qū),酸性條件下CO2在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等,電極反應(yīng)式有2CO2+12H++12e-

=C2H4+4H2O,C正確;陽極上H2O放電,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-

=O2↑+4H+,生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L氣體,其物質(zhì)的量為0.5mol,此時(shí)電路中轉(zhuǎn)移2mol電子,D錯(cuò)誤。2.[2022?湖北卷]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LiOHD[解析]

P4→Li[P(CN)2],P元素的化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng),所以石墨電極為陽極,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;陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng),對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為2HCN+2e-

=H2↑+2CN-,B錯(cuò)誤;高考精準(zhǔn)練2.[2022?湖北卷]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LiOHD電解過程中,CN-應(yīng)該向陽極移動(dòng),即移向石墨電極,C錯(cuò)誤;由圖示可知HCN在陰極放電,產(chǎn)生CN-和H2,而HCN中的H來自LiOH,則電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來自LiOH,D正確。高考精準(zhǔn)練3.[2023?湖北十堰一模]1,2-二氯乙烷主要用作聚氯乙烯單體制取過程的中間體,用電有機(jī)合成法合成1,2-二氯乙烷的裝置如圖所示。下列說法中正確的是(

)A.直流電源電極a為負(fù)極B.X為陽離子交換膜,Y為陰離子交換膜C.液相反應(yīng)中,C2H4被氧化為1,2-二氯乙烷D.該裝置總反應(yīng)為2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑高考精準(zhǔn)練C高考精準(zhǔn)練[解析]由電解池裝置圖可知,左側(cè)CuCl被氧化為CuCl2,為電解池的陽極,則a為電源正極,A錯(cuò)誤;溶液中Cl-經(jīng)過陰離子交換膜X移向陽極,溶液中Na+經(jīng)過陽離子交換膜Y移向陰極,同時(shí)生成NaOH,故X為陰離子交換膜,Y為陽離子交換膜,B錯(cuò)誤;液相反應(yīng)中,C2H4與CuCl2反應(yīng)生成1,2-二氯乙烷時(shí)碳元素化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng),應(yīng)為C2H4被CuCl2氧化為1,2-二氯乙烷,C正確;以NaCl溶液和乙烯為原料合成1,2-二氯乙烷,CuCl循環(huán)使用,其實(shí)質(zhì)是NaCl、H2O與CH2CH2反應(yīng),故總反應(yīng)為CH2

=CH2+2H2O+2