电解池及应用 |
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| 知识点详情 | ||||||||||||
电解池及应用知识点包括电解池、电解原理的应用、离子交换膜、“多池组合”类型的判断方法等部分，有关电解池及应用的详情如下： 电解池(1)定义：电解池是把电能转变为化学能的装置。 (2)电解池的构成条件 ①有外接直流电源。 ②有与电源相连的两个电极。 ③形成闭合回路。 ④电解质溶液或熔融电解质。 (3)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)
①电解原理示意图
②阴阳两极上放电顺序 a．阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋。 b．阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。 若是惰性电极作阳极，则还原性强的先放电，放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH 电解原理的应用(1)氯碱工业 ①电极反应 阳极：2Cl－－2e－ 阴极：2H＋＋2e－ ②总反应方程式：2NaCl＋2H2O 总反应离子方程式：2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 电解装置如图：
(2)电解精炼铜
(3)电镀
(4)电冶金 利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
离子交换膜(1)离子交换膜分三类： ①阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 ②阴离子交换膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 ③质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他离子通过。 (2)离子交换膜的选择 想让何种离子通过就选择什么样的离子交换膜。 “多池组合”类型的判断方法(1)有外接电源的“多池组合”类型的判断方法 有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如：
则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。 (2)无外接电源的“多池组合”类型的判断方法 ①直接判断 非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如图所示：A为原电池，B为电解池。
②根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示：B为原电池，A为电解池。 ③根据电极反应现象判断
在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图所示：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。 |
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| 典型例题 | ||||||||||||
【第1题】
我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2＋H2O═══3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列说法中错误的是( )
A.a为阳极，CO(NH2)2发生氧化反应 B.b电极反应为：2H2O＋2e－═══H2↑＋2OH－ C.每转移6 mol电子，a电极产生1 mol N2 D.电解一段时间，a极区溶液pH升高 【第2题】
电解合成1,2－二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中正确的是( )
A.该装置工作时，化学能转变为电能 B.CuCl2能将C2H4还原为l,2－二氯乙烷 C.X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 D.该装置总反应为CH2CH2＋2H2O＋2NaCl 【第3题】
为探究电解的放电规律，进行如下实验：
下列说法不正确的是( ) A.对比①②可知，阴极放电顺序是：Cu2＋>H＋>Na＋ B.对比①③可知，阳极放电顺序是：Cl－>OH－>SO4 C.对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电 D.对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液 【第4题】
用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是( )
A.A点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态 B.电解过程中N电极表面先有红色物质生成，后有气泡产生 C.Q点时M、N两电极上产生的总气体在相同条件下体积相同 D.若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变 【第5题】
业上用Na2SO3溶液处理硫酸厂的废气SO2得NaHSO3溶液，然后用惰性电极电解NaHSO3废水(原理如图所示)使吸收液再生，两膜中间的Na＋和HSO3可通过离子交换膜。下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的HSO3离子通过C膜向左侧迁移，左侧电极室溶液pH增大 B.图中A连接电源的正极，B连接电源的负极 C.阳极反应为HSO3＋H2O－2e－ D.当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的Na2SO3生成 【第6题】
将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为( ) A.4×10－3 mol·L－1 B.2×10－3 mol·L－1 C.1×10－3 mol·L－1 D.1×10－7 mol·L－1 【第7题】
化学电源在日常生活和工业生产中有着重要的应用。 如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题
(1)甲烷燃料电池负极反应式是____________________________。 (2)石墨(C)极的电极反应式为__________________。 (3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________ L；丙装置中阴极析出铜的质量为________ g，一段时间后烧杯中c(Cu2＋)________(填“增大”“减小”或“不变”)。 |
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Cl2↑(反应类型：氧化反应)，
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
H2＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl
SO4＋3H＋，阳极区溶液pH降低