2024届高考化学二轮专题复习与测试第一部分专题七化学反应与能量变化考点三电解池工作原理及应用.docVIP

考点三电解池工作原理及应用

1．电解池工作原理

2．电解产物的判断

(1)阳极产物的判断：金属(Au、Pt除外)作阳极时，金属失电子生成阳离子，如Fe－2e－===Fe2＋；惰性电极作阳极时，由溶液中阴离子还原性强弱决定，阴离子放电顺序：S2－I－Br－Cl－OH－含氧酸根离子。

(2)阴极产物的判断：直接由阳离子放电顺序进行判断：Ag＋Hg2＋Fe3＋Cu2＋H＋Pb2＋Sn2＋Fe2＋Zn2＋Al3＋Mg2＋Na＋Ca2＋K＋，注意当溶液中Fe3＋放电时，生成物是Fe2＋，而不是单质Fe，Fe3＋＋e－===Fe2＋。

3．电解类型的确定

(1)电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐作电解质，如H2SO4、NaOH、NaNO3。

(2)电解质型：无氧酸(HF除外)，不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)作电解质，如CuCl2。

(3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)作电解质，如NaCl。

(4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐，如CuSO4、AgNO3。

4．电化学原理的应用

(1)电化学装置的设计。

(2)增大氧化还原反应速率。

5．常见的膜化学

(1)膜的作用。

阳离子交换膜允许阳离子通过，不允许阴离子通过；阴离子交换膜允许阴离子通过，不允许阳离子通过；质子交换膜允许质子通过而避免不同电极区域内某些离子间的反应。

(2)阴、阳离子交换膜的判断方法。

①看清图示，是否在交换膜上标注了阴、阳离子，是否标注了电源的正、负极，是否标注了电子流向、电荷流向等，明确阴、阳离子的移动方向。

②根据原电池、电解池中阴、阳离子的移动方向，结合题意中给出的制备、电解物质等信息，找出物质生成或消耗的电极区域、确定移动的阴、阳离子，从而推知离子交换膜的种类。

1．电极方程式的书写，书写电极方程式一定要结合题中所给条件(如电极材料、溶液的性质、是否有选择透过性膜)进行。

2．电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。

3．离子交换膜的应用。

(2023·浙江卷)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是()

A．电极A接电源正极，发生氧化反应

B．电极B的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液

D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗

解析：电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A项正确；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B项错误；右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C项正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过提高反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D项正确。故选B。

答案：B

1．“五类”依据判断原电池电极

电极

判断依据

电极材料

电极反应

电子流向

离子移向

电极现象

负极

活泼金属

氧化反应

流出

阴离子移向

电极质量减小

正极

不活泼金属或非金属

还原反应

流入

阳离子移向

电极增重或质量不变

2.“三步”突破原电池电极反应式的书写

第一步：分析氧化还原反应。根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正、负极反应物质及电子得失数目。

第二步：注意电解质溶液环境。分析电解质溶液的酸、碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式。

第三步：合并正、负电极反应。先调整两极反应式，使得失电子数目相等，再叠加两极反应式消去电子，得出总反应式。

3.可充电电池原理示意图

4.“五类”依据判断电解池电极

电极

判断依据

电极材料

电极反应

电子流向

离子移向

电极现象

阳极

与电源正极相连

氧化反应

流出

阴离子移向

电极溶解或pH减小

阴极

与电源负极相连

还原反应

流入

阳离子移向

电极增重或pH增大

5.电解池电极反应式的书写模式

6．析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较

类型

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

水膜呈酸性

水膜呈弱酸性或中性

正极反应

2H＋＋2e－H2↑

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

负极反应

Fe－2e－===Fe2＋

其他反应

—

Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，

Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈

ＫＫ

1．(2023·浙江卷)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(Ti