資源簡介

第38講　電解原理創新應用
1.提升應用電解原理解決工業生產、生活中實際問題的能力。
2．建立電化學與生產、生活及新科技等相聯系。
1.電解原理常見的考查點
電解原理及應用是高考高頻考點，該類試題往往與生產、生活及新科技等相聯系，以裝置圖或流程圖為載體呈現，題材廣、信息新，題目具有一定難度。主要考查陰、陽極的判斷、電極反應式、電解反應方程式的書寫、溶液離子濃度變化及有關計算等。
2．“5點”突破電解綜合應用題
(1)分清陰、陽極，與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極反應為“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。
(3)注意放電順序，正確判斷放電的微?；蛭镔|。
(4)注意介質，正確判斷反應產物，酸性介質不出現OH－，堿性介質不出現H＋；不能想當然地認為金屬作陽極，電極產物為金屬陽離子。
(5)注意得失電子守恒和電荷守恒，正確書寫電極反應式。
3．離子交換膜的作用及意義
(1)隔離某些物質，防止發生反應，常用于物質制備。
(2)限制某些離子的移動，常用于物質制備及純化。
(3)雙極膜：由一張陽膜和一張陰膜復合制成的陰、陽復合膜。
【教考銜接】
典例[2023·湖北卷，10]我國科學家設計如圖所示的電解池，實現了海水直接制備氫氣技術的綠色化。該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為x mol·h－1。下列說法錯誤的是(　　)
A．b電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．離子交換膜為陰離子交換膜
C．電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜
D．海水為電解池補水的速率為2x mol·h－1
【解題思路】　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，電極反應為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；b電極與電源負極相連，為電解池的陰極，電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；電池總反應為2H2O通電2H2↑＋O2↑。
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【對點演練】
考向一　應用電解原理制備無機物
1．含磷有機物應用廣泛。電解法可實現由白磷直接制備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1 mol Li[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移2 mol電子
B．陰極上的電極反應為：
C．在電解過程中CN－向鉑電極移動
D．電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH
考向二　應用電解原理制備有機物
2．電解高濃度RCOONa(羧酸鈉)的NaOH溶液，在陽極RCOO－放電可得到R—R(烷烴)。下列說法不正確的是(　　)
A．電解總反應方程式：2RCOONa＋2H2OR—R＋2CO2↑＋H2↑＋2NaOH
B．RCOO－在陽極放電，發生氧化反應
C．陰極的電極反應：
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
D．電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷
考向三　應用電解原理提純物質
3．科學家采用電滲析法提純乳清(富含NaCl的蛋白質)，有價值的蛋白質回收率達到98%，工作原理如圖所示：
下列說法錯誤的是(　　)
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極的電極反應式為
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
D．每轉移2 mol電子，理論上乳清質量減少58.5 g
考向四　應用電解原理處理污水
4．某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極，槽中盛放含鉻廢水，原理如圖所示，下列說法不正確的是(　　)
A．a接電源正極
B．陽極區溶液中發生的氧化還原反應為
＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
C．若不考慮氣體的溶解，當收集到13.44 L(標準狀況)H2時，有被還原
D．陰極區附近溶液pH增大
考向五　應用電解原理儲能
5．鋅溴液流電池是一種先進的水溶液電解質電池，廣泛應用于再生能源儲能和智能電網的備用電源等。三單體串聯鋅溴液流電池工作原理如圖所示：
下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時，N極為正極
B．放電時，左側貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小
C．充電時，M極的電極反應式為Zn2＋＋2e－===Zn
D．隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過
第38講　電解原理創新應用
突破·關鍵能力
教考銜接
典例　解析：b電極為陰極，發生還原反應，電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正確；該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽極發生的電極反應為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，為保持OH－離子濃度不變，則陰極產生的OH－離子要通過離子交換膜進入陽極室，即離子交換膜應為陰離子交換摸，故B正確；電解時電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動能高的水可穿過PTFE膜，為電解池補水，故C正確；由電解總反應可知，每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O，生成H2的速率為x mol·h－1，則補水的速率也應是x mol·h－1，故D錯誤。
答案：D
對點演練
1．解析：石墨電極物質轉化為：P4→Li[P（CN）2]，磷元素化合價升高，發生氧化反應，所以石墨電極為陽極，對應的電極反應式為：P4＋8CN－－4e－===4[P（CN）2]－，則生成1 mol Li[P（CN）2]，理論上外電路需要轉移1 mol電子，右側電極為陰極，A、B錯誤；電解池工作過程中陽離子移向陰極，陰離子移向陽極，CN－應該向陽極移動，即移向石墨電極，C錯誤；由圖示物質轉化關系可知，HCN在陰極放電，產生CN－和H2，而HCN中的H來自LiOH，則電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH，D正確。
答案：D
2．解析：CO2可與NaOH反應，故電解后不能得到CO2，A項錯誤；陽極發生失電子的氧化反應，B項正確；陰極得電子，電極反應為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，C項正確；根據電解RCOONa的NaOH溶液生成R—R可知，電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH的混合溶液，CH3—、CH3CH2—可結合成乙烷、丙烷、丁烷，D項正確。
答案：A
3．解析：a極區的稀氫氧化鈉溶液變為濃氫氧化鈉溶液，說明a極區生成了氫氧化鈉，即鈉離子通過膜1向a極區遷移，膜1為陽離子交換膜；同理，氯離子通過膜2向b極區遷移，膜2為陰離子交換膜，A項正確；提純蛋白質，不能讓蛋白質（膠體粒子）通過膜1、膜2，所以膜1、膜2孔徑應不大于半透膜孔徑，B項正確；a極為陰極，發生還原反應：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，C項正確；每轉移2 mol電子，結合電極反應和電荷守恒可知，理論上乳清減少的質量為2 mol NaCl的質量，即質量減少117 g，D項錯誤。
答案：D
4．解析：由圖可知，右側生成氫氣，發生還原反應，右側鐵板為陰極，則左側鐵板為陽極，故a接電源正極，A項正確；左側鐵板為陽極，鐵放電生成亞鐵離子，亞鐵離子被溶液中的Cr2氧化，反應的離子方程式為Cr2＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，B項正確；標準狀況下，13.44 L氫氣的物質的量為＝0.6 mol，根據轉移電子守恒得n（Fe2＋）＝＝0.6 mol，根據Cr2～6Fe2＋可知，被還原的Cr2的物質的量為0.6 mol×＝0.1 mol，C項錯誤；陰極氫離子放電生成氫氣，氫離子濃度降低，溶液的pH增大，D項正確。
答案：C
5．解析：由圖可知，放電時，N電極為電池的正極，溴在正極上得到電子發生還原反應生成溴離子，電極反應式為Br2＋2e－===2Br－，M電極為負極，鋅失去電子發生氧化反應生成鋅離子，電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋，正極放電生成的溴離子通過離子交換膜進入左側，同時鋅離子通過交換膜進入右側，維持兩側溴化鋅溶液的濃度保持不變；充電時，M電極與直流電源的負極相連，做電解池的陰極，N電極與直流電源的正極相連，做陽極。由分析可知，放電時，N電極為電池的正極，故A正確；由分析可知，放電或充電時，左側儲液器和右側儲液器中溴化鋅的濃度維持不變，故B錯誤；由分析可知，充電時，M電極與直流電源的負極相連，做電解池的陰極，鋅離子在陰極上得到電子發生還原反應生成鋅，電極反應式為Zn2＋＋2e－===Zn，故C正確；由分析可知，放電或充電時，交換膜允許鋅離子和溴離子通過，維持兩側溴化鋅溶液的濃度保持不變，故D正確。
答案：B(共22張PPT)
第38講　電解原理創新應用
1.提升應用電解原理解決工業生產、生活中實際問題的能力。
2．建立電化學與生產、生活及新科技等相聯系。
夯實·必備知識
突破·關鍵能力
突破·關鍵能力
1.電解原理常見的考查點
電解原理及應用是高考高頻考點，該類試題往往與生產、生活及新科技等相聯系，以裝置圖或流程圖為載體呈現，題材廣、信息新，題目具有一定難度。主要考查陰、陽極的判斷、電極反應式、電解反應方程式的書寫、溶液離子濃度變化及有關計算等。
2．“5點”突破電解綜合應用題
(1)分清陰、陽極，與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極反應為“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。
(3)注意放電順序，正確判斷放電的微?；蛭镔|。
(4)注意介質，正確判斷反應產物，酸性介質不出現OH－，堿性介質不出現H＋；不能想當然地認為金屬作陽極，電極產物為金屬陽離子。
(5)注意得失電子守恒和電荷守恒，正確書寫電極反應式。
3．離子交換膜的作用及意義
(1)隔離某些物質，防止發生反應，常用于物質制備。
(2)限制某些離子的移動，常用于物質制備及純化。
(3)雙極膜：由一張陽膜和一張陰膜復合制成的陰、陽復合膜。
突破·關鍵能力
【教考銜接】
典例[2023·湖北卷，10]我國科學家設計如圖所示的電解池，實現了海水直接制備氫氣技術的綠色化。該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為x mol·h－1。下列說法錯誤的是(　　)
A．b電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．離子交換膜為陰離子交換膜
C．電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜
D．海水為電解池補水的速率為2x mol·h－1
答案：D
解析：b電極為陰極，發生還原反應，電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正確；該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽極發生的電極反應為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，為保持OH－離子濃度不變，則陰極產生的OH－離子要通過離子交換膜進入陽極室，即離子交換膜應為陰離子交換摸，故B正確；電解時電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動能高的水可穿過PTFE膜，為電解池補水，故C正確；由電解總反應可知，每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O，生成H2的速率為x mol·h－1，則補水的速率也應是x mol·h－1，故D錯誤。
【解題思路】　
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，電極反應為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；b電極與電源負極相連，為電解池的陰極，電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；電池總反應為2H2O通電2H2↑＋O2↑。
【對點演練】
考向一　應用電解原理制備無機物
1．含磷有機物應用廣泛。電解法可實現由白磷直接制備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1 mol Li[P(CN)2]，理論上外電路需要轉移2 mol電子
B．陰極上的電極反應為：
C．在電解過程中CN－向鉑電極移動
D．電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH
答案：D
解析：石墨電極物質轉化為：P4→Li[P（CN）2]，磷元素化合價升高，發生氧化反應，所以石墨電極為陽極，對應的電極反應式為：P4＋8CN－－4e－===4[P（CN）2]－，則生成1 mol Li[P（CN）2]，理論上外電路需要轉移1 mol電子，右側電極為陰極，A、B錯誤；電解池工作過程中陽離子移向陰極，陰離子移向陽極，CN－應該向陽極移動，即移向石墨電極，C錯誤；由圖示物質轉化關系可知，HCN在陰極放電，產生CN－和H2，而HCN中的H來自LiOH，則電解產生的H2中的氫元素來自于LiOH，D正確。
考向二　應用電解原理制備有機物
2．電解高濃度RCOONa(羧酸鈉)的NaOH溶液，在陽極RCOO－放電可得到R—R(烷烴)。下列說法不正確的是(　　)
A．電解總反應方程式：2RCOONa＋2H2OR—R＋2CO2↑＋H2↑＋2NaOH
B．RCOO－在陽極放電，發生氧化反應
C．陰極的電極反應：
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
D．電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷
答案：A
解析：CO2可與NaOH反應，故電解后不能得到CO2，A項錯誤；陽極發生失電子的氧化反應，B項正確；陰極得電子，電極反應為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，C項正確；根據電解RCOONa的NaOH溶液生成R—R可知，電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH的混合溶液，CH3—、CH3CH2—可結合成乙烷、丙烷、丁烷，D項正確。
考向三　應用電解原理提純物質
3．科學家采用電滲析法提純乳清(富含NaCl的蛋白質)，有價值的蛋白質回收率達到98%，工作原理如圖所示：
下列說法錯誤的是(　　)
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極的電極反應式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
D．每轉移2 mol電子，理論上乳清質量減少58.5 g
答案：D
解析：a極區的稀氫氧化鈉溶液變為濃氫氧化鈉溶液，說明a極區生成了氫氧化鈉，即鈉離子通過膜1向a極區遷移，膜1為陽離子交換膜；同理，氯離子通過膜2向b極區遷移，膜2為陰離子交換膜，A項正確；提純蛋白質，不能讓蛋白質（膠體粒子）通過膜1、膜2，所以膜1、膜2孔徑應不大于半透膜孔徑，B項正確；a極為陰極，發生還原反應：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，C項正確；每轉移2 mol電子，結合電極反應和電荷守恒可知，理論上乳清減少的質量為2 mol NaCl的質量，即質量減少117 g，D項錯誤。
考向四　應用電解原理處理污水
4．某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極，槽中盛放含鉻廢水，原理如圖所示，下列說法不正確的是(　　)
A．a接電源正極
B．陽極區溶液中發生的氧化還原反應為
＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
C．若不考慮氣體的溶解，當收集到13.44 L
(標準狀況)H2時，有被還原
D．陰極區附近溶液pH增大
答案：C
解析：由圖可知，右側生成氫氣，發生還原反應，右側鐵板為陰極，則左側鐵板為陽極，故a接電源正極，A項正確；左側鐵板為陽極，鐵放電生成亞鐵離子，亞鐵離子被溶液中的Cr2氧化，反應的離子方程式為Cr2＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，B項正確；標準狀況下，13.44 L氫氣的物質的量為＝0.6 mol，根據轉移電子守恒得n（Fe2＋）＝＝0.6 mol，根據Cr2～6Fe2＋可知，被還原的Cr2的物質的量為0.6 mol×＝0.1 mol，C項錯誤；陰極氫離子放電生成氫氣，氫離子濃度降低，溶液的pH增大，D項正確。
考向五　應用電解原理儲能
5．鋅溴液流電池是一種先進的水溶液電解質電池，廣泛應用于再生能源儲能和智能電網的備用電源等。三單體串聯鋅溴液流電池工作原理如圖所示：
下列說法錯誤的是(　　)
A．放電時，N極為正極
B．放電時，左側貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小
C．充電時，M極的電極反應式為Zn2＋＋2e－===Zn
D．隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過
答案：B
解析：由圖可知，放電時，N電極為電池的正極，溴在正極上得到電子發生還原反應生成溴離子，電極反應式為Br2＋2e－===2Br－，M電極為負極，鋅失去電子發生氧化反應生成鋅離子，電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋，正極放電生成的溴離子通過離子交換膜進入左側，同時鋅離子通過交換膜進入右側，維持兩側溴化鋅溶液的濃度保持不變；充電時，M電極與直流電源的負極相連，做電解池的陰極，N電極與直流電源的正極相連，做陽極。由分析可知，放電時，N電極為電池的正極，故A正確；由分析可知，放電或充電時，左側儲液器和右側儲液器中溴化鋅的濃度維持不變，故B錯誤；由分析可知，充電時，M電極與直流電源的負極相連，做電解池的陰極，鋅離子在陰極上得到電子發生還原反應生成鋅，電極反應式為Zn2＋＋2e－===Zn，故C正確；由分析可知，放電或充電時，交換膜允許鋅離子和溴離子通過，維持兩側溴化鋅溶液的濃度保持不變，故D正確。

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