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秘籍11 电解及电化学应用
1. (2020·全国卷Ⅱ)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入到无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色。对于该变化过程,下列叙述错误的是( )
A.Ag为阳极
B.Ag+由银电极向变色层迁移
C.W元素的化合价升高
D.总反应为:WO3+xAg═══AgxWO3
2.利用太阳能电解水制H2是解决能源危机的重要方向。采用固体氧化还原调节剂作为离子交换体系,实现H2、O2分离。下列分析正确的是( )
A.左侧电解池应选用酸性溶液,a极反应式为:2H++2e-═══H2↑
B.b极反应式:NiOOH+H2O+e-═══Ni(OH)2+OH-
C.c为阳极,发生氧化反应
D.电解一段时间后,可将b、c对调,循环利用物质
1.图解电解池的构成工作原理(阳极为惰性电极)
2.构建电解池模型,类比分析陌生电解原理
3.正确判断电极反应及产物
(1)阳极产物的判断首先看电极,如果是活性电极作阳极,则电极材料失电子,电极溶解(注意:铁作阳极溶解生成Fe2+,而不是Fe3+);如果是惰性电极,则需看溶液中阴离子的失电子能力,阴离子放电顺序为S2->I->Br->Cl->OH-(水)。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)。
4.列表比较四种常见电解规律(阳极为惰性电极)
电解类型
电解质实例
溶液复原物质
电解水
NaOH、H2SO4或Na2SO4
水
电解电解质
HCl或CuCl2
原电解质
放氢生碱型
NaCl
HCl气体
放氧生酸型
CuSO4或AgNO3
CuO或Ag2O
3.(2016·课标全国Ⅰ,11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的SO离子向正极迁移,正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O-4e-===O2+4H+,负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成
4.某化学小组设计“全氢电池”如图中甲池(其中a、b为多孔石墨电极),拟用该电池电解处理生活污水,达到絮凝净化的目的。其工作原理示意图如下。
闭合K工作过程中,下列分析错误的是( )
A.甲池中a极反应为:H2-2e-+2OH-═══2H2O
B.乙池中Fe电极区附近pH增大
C.一段时间后,乙池的两极间出现污染物颗粒沉降现象
D.如果Al电极上附着较多白色物质,甲池中Na+经过交换膜速率定会加快
构建电解池模型类比分析多室电解
电解池模型
惰性电极电解CuCl2溶液
多室电解池
三室电渗析法处理Na2SO4废水
5.(2019·江苏卷)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是( )
A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-═══Fe3+
B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能
C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀
D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀
6.某研究小组为探究铁发生电化学腐蚀的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化(结果如图2)。下列叙述错误的是( )
A.图2中,t2时容器中压强明显小于起始压强是因为铁粉发生了吸氧腐蚀
B.碳粉表面的电极反应式只有:O2+2H2O+4e-═══4OH-
C.碳粉表面一定发生了还原反应
D.图3中,发生腐蚀时电子转移方向如箭头所示
1.列表比较金属的化学腐蚀和电化学腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与接触到的物质直接反应
不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应
本质
M-ne-═══Mn+
M-ne-═══Mn+
现象
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
区别
无电流产生
有微弱电流产生
联系
普遍性:M-ne-═══Mn+,电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多,腐蚀速率更快,危害也更严重
2.列表比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
水膜酸性很弱或呈中性
水膜酸性较强
负极
反应
Fe-2e-═══Fe2+
正极
反应
O2+2H2O+4e-═══4OH-
2H++2e-══