電解原理及其應(yīng)用（課件）

電解原理及其應(yīng)用（1）構(gòu)建電解池模型（以惰性電極電解氯化銅溶液為例）電解原理（2）電解池陰、陽(yáng)極的判斷方法電解原理（3）放電順序

①陽(yáng)極放電順序：活性電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。

惰性電極一般指Pt、Au、石墨等，惰性電極不參與電極反應(yīng)；

活性電極（除Au、Pt以外的金屬材料作電極），電極材料失電子，生成金屬陽(yáng)離子。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產(chǎn)物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放電，則得到H2O和O2。

②陰極放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋（酸）＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋（水）＞Al3＋＞Mg2＋。

若金屬陽(yáng)離子（Fe3＋除外）放電，則得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若H＋放電，則得到H2。電解原理特別提醒：放電順序本質(zhì)遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得（失）電子能力強(qiáng)的離子先放電。因氧化性、還原性強(qiáng)弱受外界因素（如試劑濃度、反應(yīng)溫度、溶液酸堿性等）的影響，放電順序并非一成不變，具體應(yīng)用時(shí)要結(jié)合試題情境加以分析。電解原理（4）惰性電極電解電解質(zhì)溶液的產(chǎn)物判斷電解原理電解原理的應(yīng)用1.（2021年廣東卷16題）鈷（Co）的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說(shuō)法正確的是（

）A．工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B．生成1molCo，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16gC．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D．電解總反應(yīng)：2Co2+＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋真題突破陽(yáng)極：2H2O—4e—＝4H++O2↑陰極：2Co2＋＋4e—＝2CoH+Cl—總反應(yīng)：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋????D2.（2020年山東卷）采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過(guò)電解法制備雙氧水的裝置如下圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（

）A．陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O—4e—＝4H++O2↑B．電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極室的pH未變C．電解過(guò)程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D．電解一段時(shí)間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量陽(yáng)極：2H2O—4e—＝4H++O2↑總反應(yīng)為：O2+2H2O＝2H2O2陰極：O2+2e—+2H+＝H2O2H+??D??真題突破3.（2022年浙江卷）通過(guò)電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下（其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過(guò)。電解過(guò)程中溶液的體積變化忽略不計(jì)）。下列說(shuō)法不正確的是（

）A．電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B．電極B的電極發(fā)應(yīng)：2H2O+Mn2+—2e—＝MnO2+4H+C．電解一段時(shí)間后溶液中Mn2+濃度保持不變D．電解結(jié)束，可通過(guò)調(diào)節(jié)pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO3陰極：2LiMn2O4+6e—+16H+＝2Li++4Mn2++8H2O陽(yáng)極：2H2O+Mn2+—2e—＝MnO2+4H+總反應(yīng)：2LiMn2O4+4H+＝2Li++Mn2++3MnO2+2H2O??C??真題突破4.（2021年八省聯(lián)考江蘇卷9題）利用電解法將CO2轉(zhuǎn)化為CH4的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（

）A．電解過(guò)程中，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移B．電極b上反應(yīng)為：CO2＋8HCO3—－8e—＝CH4＋8CO32—＋2H2OC．電解過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D．電解時(shí)Na2SO4溶液濃度保持不變陰極：CO2＋8HCO3—+8e—＝CH4＋8CO32—＋2H2O陽(yáng)極：2H2O—4e—＝4H++O2↑H+????A真題突破5.（2022年廣東卷）以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過(guò)程中（

）A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg—2e—＝Mg2+B．陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽(yáng)極泥

D．陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等Al—3e—＝Al3+????C陽(yáng)極陰極Al3++3e—＝AlMg—2e—＝Mg2+Mg2+不放電Cu、Si不放電，形成陽(yáng)極泥真題突破6.（2014年新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷27題節(jié)選）H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示（陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò)）：①寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：________________________________________。②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：___________________________________________。③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有____________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是____________________________________。陽(yáng)極：2H2O—4e—＝O2↑＋4H＋2H2O—4e—＝O2↑＋4H＋陽(yáng)極室的H＋通過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2—通過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2H＋＋H2PO2—＝H3PO2PO43—H2PO2—或H3PO2在陽(yáng)極被氧化陰極：2H2O+2e—＝H2↑＋2OH—H+Na+H2PO2—真題突破7.（2021年遼寧卷）如圖，某液態(tài)金屬儲(chǔ)能電池放電時(shí)產(chǎn)生金屬化合物L(fēng)i3Bi。下列說(shuō)法正確的是（

）A．放電時(shí)，M電極反應(yīng)為Ni—2e—＝Ni2+B．放電時(shí)，Li+由M電極向N電極移動(dòng)C．充電時(shí)，M電極的質(zhì)量減小D．充電時(shí)，N電極反應(yīng)為L(zhǎng)i3Bi+3e—＝3Li++Bi負(fù)極：Li—e—＝Li+陽(yáng)極：Li3Bi—3e—＝3Li++Bi陰極：Li++e—＝Li正極：3Li++Bi+3e—＝Li3Bi放電充電????B真題突破8.（2022年廣東卷）科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì)，發(fā)展了一種無(wú)需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲(chǔ)能設(shè)備（如圖）。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為：NaTi2(PO4)3+2Na++2e—＝Na3Ti2(PO4)3。下列說(shuō)法正確的是（

）A．充電時(shí)電極b是陰極B．放電時(shí)NaCl溶液的pH減小C．放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大D．每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g????C正極：Cl2+2e—＝2Cl—陰極：NaTi2(PO4)3+2Na++2e—＝Na3Ti2(PO4)3真題突破歸納總結(jié)步驟1：運(yùn)用電子守恒，配平變價(jià)物質(zhì)的計(jì)量數(shù)和電子得失個(gè)數(shù)。步驟2：運(yùn)用電荷守恒，配平H+或OH—等離子的計(jì)量數(shù)。步驟3：運(yùn)用質(zhì)量守恒配平其他物質(zhì)的計(jì)量數(shù)，如H2O等。特別提醒：（1）書(shū)寫(xiě)電解池的電極反應(yīng)式時(shí)，可以用實(shí)際放電的離子表示，但書(shū)寫(xiě)電解池的總反應(yīng)時(shí)，H2O要寫(xiě)成分子式。如用惰性電極電解食鹽水時(shí)，若考慮陰極實(shí)際放電的離子為H＋，陰極反應(yīng)式可寫(xiě)作2H＋＋2e－＝H2↑，若考慮H＋來(lái)源于H2O，陰極反應(yīng)式應(yīng)寫(xiě)作2H2O＋2e－＝H2↑+2OH—。總反應(yīng)式務(wù)必寫(xiě)作2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。（2）運(yùn)用電荷守恒配平離子時(shí)，要考慮溶液的酸堿性環(huán)境。

強(qiáng)酸性環(huán)境：用H＋調(diào)電荷；

強(qiáng)堿性環(huán)境：用OH－調(diào)電荷。

其他情況：生成物中加H＋或OH－。歸納總結(jié)1.（2021·河北卷16題節(jié)選）CO2在堿性介質(zhì)中電還原為正丙醇（CH3CH2CH2OH）的電極反應(yīng)方程式為

。2.以鋁材為陽(yáng)極，電解H2SO4溶液，在鋁材表面形成氧化膜陽(yáng)極反應(yīng)式：

；陰極反應(yīng)式：

；總反應(yīng)方程式：

。3.用惰性電極電解飽和NaHSO4溶液可以制備過(guò)硫酸鈉Na2S2O8。已知在陽(yáng)極放電的離子主要為HSO4—，則陽(yáng)極反應(yīng)式為

。課后練習(xí)CO2

＝CH3CH2CH2OH3＋18e—＋18OH—+13H2O12CO2＋18e—＋4H2O＝CH3CH2CH2OH＋9CO32—Al＝Al2O32—6e—＋6H＋+3H2O6H＋＋6e—＝3H2↑

2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑

HSO4—=S2O82—2—2e—+2H＋

4.電化學(xué)干法氧化法脫除H2S的原理如圖所示。陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為