電解原理及應(yīng)用講義2023年屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)(知識梳理+強(qiáng)化練)

2023屆高三二輪復(fù)習(xí)——電解原理及應(yīng)用學(xué)案及訓(xùn)練核心學(xué)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(shè)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(shè)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(jìn)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(shí)例NaOH、H2SO4Na2SO4HClCuCl2NaClCuSO4AgNO3

溶液復(fù)原物質(zhì)水HClCuCl2HCl氣體CuOAg2O留意電解后有關(guān)電解質(zhì)溶液恢復(fù)原態(tài)的問題應(yīng)當(dāng)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(fù)原。電解原理的應(yīng)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(fù)原反響)。22②總反響方程式：2NaC＋22NaOH2↑；2C－＋22O＋H2↑。③應(yīng)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(fù)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(diǎn)：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(hù)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(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)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(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍②析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)展分析：類型類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或呈中性電極負(fù)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(hù)①電化學(xué)防護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法——原電池原理a．負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b．正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。外加電流的陰極保護(hù)法——電解原理a．陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b．陽極：惰性金屬或石墨。②轉(zhuǎn)變金屬的內(nèi)部構(gòu)造，如制成合金、不銹鋼等。③加防護(hù)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(xué)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(fù)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(fù)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(jī)廢水(CH3COOH)H。2答復(fù)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(xùn)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(jié)歸納做到“三看”，正確書寫電極反響式①一看電極材料，假設(shè)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(shè)是熔融狀態(tài)，就是金屬的電冶煉。躲避“三個”失分點(diǎn)①書寫電解池中電極反響式時(shí)，一般以實(shí)際放電的離子表示，但書寫總電解反響方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫成分子式。②要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目一樣，且應(yīng)注明條件“通電”。③電解水溶液時(shí)，應(yīng)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(jìn)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(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)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(fù)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(guān)鍵技術(shù)。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(fù)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(shí)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(hù)4．在一塊外表無銹的鐵片上滴食鹽水，放置一段時(shí)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(jìn)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(fù)以下問題。3鐵發(fā)生的腐蝕為 。鐵片 區(qū)域腐蝕最嚴(yán)峻， 區(qū)域鐵銹最多(填“正極”或“負(fù)極”)。正極反響式： ，負(fù)極反響式： 。2 答案(1)吸氧腐蝕(2)負(fù)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(jié)合，其工作原理如下圖，寫出放電過程中負(fù)極的電極反響式： 假設(shè)過程中產(chǎn)生2molHNO則消耗標(biāo)準(zhǔn)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(fù)極，其電極反響式為NO－3e－＋332H2O===NO－＋4H＋2molHNO33

6mole－1molO