4.3.2 电化学原理的综合应用2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

电化学原理的综合应用 第2课时 1.利用电化学原理制备物质、处理污水和有害物质。 2.能够书写新情景下的电极反应式。 书写物质制备和环保等新情景下的电极反应式。 [学习目标] [重点难点] 2 电解原理在物质制备中的应用 1.电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。 导学 2.多室电解池的分析思路 1.一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置 如图所示。下列说法正确的是 A.a为直流电源的正极 B.阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ C.工作时，乙池中溶液的pH不变 D.若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体 导练 √ C项，工作时，甲池中硫酸根离子移向乙池，丙池中氢离子移向乙池，乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，错误； D项，若有1 mol离子通过A膜，即丙池产生1 mol氢离子，则理论上阳极生成0.25 mol氧气，正确。 A项，电解法制备铬，则Cr电极应该是阴极，即a为直流电源的负极，错误； B项，阴极反应式为Cr3＋＋3e－===Cr，错误； 2.NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 A.若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为Pb B.阳极反应式为ClO2＋e－=== C.交换膜左侧NaOH 的物质的量不变，气体X为Cl2 D.制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na＋由交换膜左侧向右侧迁移 √ 由总反应式2ClO2＋2NaCl===2NaClO2＋Cl2知，交换膜左边NaOH的物质的量不变，在阳极上氯离子失电子，发生氧化反应，产生氯气，气体X为Cl2，故B错误、C正确； Na＋由交换膜右侧向左侧迁移，故D错误。 二氧化氯转化为NaClO2(亚氯酸钠)的过程发生了还原反应，应该发生在阴极，所以a是负极，b是正极，若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为正极，应该是PbO2，故A错误； 3.H3PO2可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)： (1)写出阳极的电极反应式：________________________。 (2)分析产品室可得到H3PO2的原因：___________________________________ _______________________________________________________。 (3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_____杂质，该杂质产生的原因是_____________________。 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的 穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2 电化学原理在污水处理中的应用 导学 电化学技术的基本原理是使水体污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学反应而得到转化，从而达到削减和去除污染物的目的。 导练 √ 根据题意分析可知，X电极材料为铁，Y电极材料为石墨。若X、Y电极材料连接反了，铁就不能失电子变为离子，也就不能生成FePO4，A错误； Y极为石墨，该电极上发生还原反应，B错误； 电解过程中Y极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，氢离子浓度减小，溶液的pH变大，C错误； 铁在阳极失电子变为Fe2＋，通入的氧气把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与 反应生成FePO4，D正确。 2.工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN－，装置如图所示，依次发生的反应有： ⅰ.CN－－2e－＋2OH－===CNO－＋H2O ⅱ.2Cl－－2e－===Cl2↑ ⅲ.3Cl2＋2CNO－＋8OH－===N2＋6Cl－＋ ＋4H2O (1)a为电源____极。 正 电解时铁电极作阴极，则b为电源负极，a为电源正极。 (2)通电过程中溶液pH不断________(填“增大”“减小”或“不变”)。 阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，根据反应ⅰ、ⅱ、ⅲ及阴极反应式可知，通电过程中消耗OH－的量大于生成OH－的量，故溶液pH不断减小。 减小 (3)除去1