資源簡介

(共38張PPT)
3.電解原理的多方面應用
選擇題專攻
核心精講
01
1.圖解電解池工作原理(陽極為惰性電極)
2.對比掌握電解規(guī)律(陽極為惰性電極)
電解類型 電解質實例 溶液復原物質
電解水型 NaOH、H2SO4或Na2SO4 水
電解電解質型 HCl或CuCl2 原電解質
放氫生堿型 NaCl HCl氣體
放氧生酸型 CuSO4或AgNO3 CuO或Ag2O
注意　電解后有關電解質溶液恢復原態(tài)的問題應該用質量守恒法分析。一般是加入陽極產物和陰極產物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2＋完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復原，而Cu2＋完全放電之后，溶液中H＋繼續(xù)放電，應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復原。
3.金屬的電化學腐蝕與防護
4.陌生電解池裝置圖的知識遷移
(1)電解池
(2)金屬腐蝕
真題演練
02
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1.(2021·江蘇，12)通過下列方法可分別獲得H2和O2：①通過電解獲得NiOOH和H2(如圖)；②在90 ℃將NiOOH與H2O反應生成Ni(OH)2并獲得O2。下列說法正確的是
A.電解后KOH溶液的物質的量濃度減小
B.電解時陽極電極反應式：Ni(OH)2＋OH－－e－===
　NiOOH＋H2O
C.電解的總反應方程式：2H2O　　　2H2↑＋O2↑
D.電解過程中轉移4 mol電子，理論上可獲得22.4 L O2
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陰極水電離的氫離子得電子生成氫氣，陽極
Ni(OH)2失電子生成NiOOH，電解過程總反應為
2Ni(OH)2　　　　 2NiOOH＋H2↑，電解后KOH溶
液的物質的量濃度不變，故A、C錯誤；
電解時陽極Ni(OH)2失電子生成NiOOH，電極反應式為Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，故B正確；
電解過程中轉移4 mol電子，生成1 mol氧氣，非標準狀況下的體積不一定是22.4 L，故D錯誤。
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2.(2020·江蘇，11)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在題圖所示的情境中，下列有關說法正確的是
A.陰極的電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋
B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱
C.鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護
D.鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快
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陰極得電子，A錯誤；
金屬M失電子，其活動性應比鐵強，B錯誤；
M失去的電子流入鋼鐵設施表面，因積累大量
電子而被保護，C正確；
海水中所含電解質的濃度遠大于河水中的，因此鋼鐵設施在海水中腐蝕的速率快，D錯誤。
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3.(2023·浙江6月選考，13)氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是
A.電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應
B.電極B的電極反應式為：2H2O＋2e－===
　H2↑＋2OH－
C.應選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液
D.改進設計中通過提高電極B上反應物的氧化性來降低電解電壓，減少
　能耗
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電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r升高，
失去電子，是電解池陽極，因此電極A接
電源正極，發(fā)生氧化反應，故A正確；
電極B為陰極，通入的氧氣得到電子，其
電極反應式為2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B錯誤；
右室生成氫氧根離子，應選用陽離子交換膜，左室的鈉離子進入右室，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；
改進設計中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，從而降低電解電壓，減少能耗，故D正確。
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4.(2023·北京，5)回收利用工業(yè)廢氣中的CO2和SO2，實驗原理示意圖如下。
下列說法不正確的是
A.廢氣中SO2排放到大氣中會形成
　酸雨
C.裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的CO2和SO2
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SO2是酸性氧化物，廢氣中SO2排
放到大氣中會形成硫酸型酸雨，
故A正確；
裝置a中溶液的溶質為NaHCO3，
溶液顯堿性，說明　　 的水解程度大于其電離程度，故B正確；
裝置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2氣體，NaHCO3溶液不能吸收CO2，故C錯誤。
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5.(2023·廣東，16)用一種具有“卯榫”結構的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H＋和OH－，有利于電解反應順利進行。下列說法不正確的是
A.電解總反應：KNO3＋3H2O===
　NH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B.每生成1 mol NH3·H2O，雙極膜處
　有9 mol的H2O解離
C.電解過程中，陽極室中KOH的物質的量不因反應而改變
D.相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構可提高氨生成速率
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由大電流催化電解KNO3溶液制氨可知，在電極a處KNO3放電生成NH3，發(fā)生還原反應，故電極a為陰極，電極反應式為　　＋8e－＋9H＋===NH3·H2O＋2H2O，電極
b為陽極，電極反應式為4OH－
－4e－===O2↑＋2H2O，電解總
反應為KNO3＋3H2O===NH3·H2O
＋2O2↑＋KOH，故A正確；
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每生成1 mol NH3·H2O，陰極得
8 mol e－，同時雙極膜處有8 mol
H＋進入陰極室，即有8 mol的H2O
解離，故B錯誤；
電解過程中，陽極室每消耗4 mol OH－，同時有4 mol OH－通過雙極膜進入陽極室，KOH的物質的量不因反應而改變，故C正確；
相比于平面結構雙極膜，“卯榫”結構具有更大的膜面積，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。
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6.(2023·遼寧，7)某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產生。下列說法正確的是
A.b端電勢高于a端電勢
B.理論上轉移2 mol e－生成4 g H2
C.電解后海水pH下降
D.陽極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
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由題圖分析可知，a為正極，b為負極，
則a端電勢高于b端電勢，A錯誤；
右側電極上產生氫氣的電極方程式為2H＋
＋2e－===H2↑，則理論上轉移2 mol e－生
成2 g H2，B錯誤；
電解總反應為Cl－＋H2O　　　ClO－＋H2↑，ClO－水解使溶液呈堿性，海水pH上升，C錯誤。
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考向預測
03
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1.(2023·南京師范大學附屬中學高三模擬)科研人員發(fā)現(xiàn)利用低溫固體質子導體作電解質，催化合成NH3，與傳統(tǒng)的熱催化合成氨相比，催化效率較高。其合成原理如圖1所示，電源電壓改變與生成NH3速率的關系如圖2所示，下列說法不正確的是
A.Pt-C是該合成氨裝置的陽極
B.Pt-C3N4電極上發(fā)生的反應為N2＋6H＋
　＋6e－===2NH3
C.若H2的進出口流量差為22.4 L·min－1，則固體質子導體中H＋的流速為
　2 mol·min－1
D.當電壓高于1.2 V時，混合氣體中N2和NH3的體積分數(shù)之和小于100%
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圖1可知，Pt-C電極是電解池的陽極，
氫氣在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生
成氫離子，電極反應式為H2－2e－===
2H＋，Pt-C3N4電極為陰極，酸性條件
下氮氣在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成氨氣，電極反應式為N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故A、B正確；
未說明標準狀況下，無法計算22.4 L氫氣的物質的量和反應生成氫離子的物質的量，則無法計算固體質子導體中氫離子的流速，故C錯誤；
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由圖2可知，當電壓高于1.2 V時，生成氨氣速率變慢，說明氫離子在陰極得到電子生成氫氣，導致混合氣體中氮氣和氨氣的體積分數(shù)之和小于100%，故D正確。
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2.(2023·連云港高級中學高三5月模擬)為實現(xiàn)氮氧化物脫除和再利用，工業(yè)上可以通過電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示(圖中a、b電極均為石墨電極)。下列有關說法不正確的是
A.b電極發(fā)生氧化反應
B.a電極上發(fā)生的反應：NO＋5e－＋6H＋===
　 ＋H2O
C.若兩極共通入標準狀況下22.4 L NO，理論
　上可以得到30 g NH4NO3
D.為使電解產物全部轉化為NH4NO3，需補充的物質A是HNO3
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由圖可知，a電極NO得到電子發(fā)生還原反應生成銨根離子，a電極為陰極，則b電極為陽極，發(fā)生氧化反應，A、B正確；
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結合C分析可知，反應后生成的硝酸過量，故為使電解產物全部轉化為NH4NO3，需補充的物質A是氨氣，D錯誤。
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3.雙極膜是一種離子交換復合膜，在直流電場作用下能將中間層的水分子解離成H＋和OH－，并分別向兩極遷移。用雙極膜電解制備金屬鈷，工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是
A.電極a接電源的正極
B.電解過程中溶液中的　　 透過陰離子交換
　膜向左移動
C.當電路中轉移2 mol電子時，陽極產生22.4 L
　H2(標準狀況)
D.電解池工作時，陰離子交換膜與雙極膜之間的溶液的pH減小
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電解池中陽離子向陰極移動，則電極b是
陰極，電極a是陽極，電極a接電源的正極，
故A正確；
電解池中陰離子向陽極移動，電解過程中
溶液中的　　 透過陰離子交換膜向左移
動，故B正確；
當電路中轉移2 mol電子時，陽極氫氧根離子失電子生成0.5 mol O2，故C錯誤；
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電解池工作時， 通過陰離子交換膜向左移動與氫離子結合生成硫酸，陰離子交換膜與雙極膜之間的溶液的pH減小，故D正確。
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4.八鉬酸銨[(NH4)4Mo8O26]可用于染料、催化劑、防火劑等。該化合物可通過電滲析法獲得，工作原理如圖。下列說法錯誤的是
A.a連接電源正極
C.電解一段時間后，b極附近氨水的濃度減小
D.雙極膜附近的OH－移向左側
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由圖可知，b為陰極，水放電生成氫氣和氫氧根離子，a為陽極，連接電源正極，水放電生成氧氣和氫離子，A正確；
電解一段時間后，b極附近生成的氫氧根離子和左側遷移過來的銨根離子結合生成一水合氨，氨水的濃度增大，C錯誤；
陰離子向陽極遷移，雙極膜附近的OH－移向左側，D正確。
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5.電解法處理含有Cl－、 的酸性廢水，其工作原理及電極b中鐵的化合物的催化機理如圖所示，H表示氫原子。下列說法錯誤的是
A.電極b接電源負極
B.處理1 mol ，電路中轉移5 mol e－
C.HClO在陽極生成：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
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由圖知，電極b上硝酸根離子轉變?yōu)殇@根離子，
被還原，則電極b為陰極，接電源負極，A正確；
硝酸根離子轉變?yōu)殇@根離子，N元素化合價從
＋5價降低到－3價，則處理1 mol ，電路中
轉移8 mol e－，B不正確；
陽極氯離子失去電子被氧化，生成HClO：Cl－＋
H2O－2e－===HClO＋H＋，C正確；
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本課結束

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