2025届高考化学二轮复习 电解池 导学案

三水中学 2025 届高三化学科导学案 电解池 一、电解池的构成及电解工作原理 电极电势_____ 电极电势_____ ______离子移向 ______离子移向 电子__________ 电子__________ 化合价________ 化合价________ __________反应 __________反应 电流方向：由外接电源___极经______、_______、______、_______、________、______回到外接电源_____极。 阳极放电顺序： 阴极放电顺序： 二、电解原理的应用 (1)电解饱和食盐水 [2023 广东卷 13]利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合 K1，一段时间后 A．U 型管两侧均有气泡冒出，分别是 Cl2 和 O2 B．a 处布条褪色，说明 Cl2 具有漂白性C．b 处出现蓝色，说明还原性：Cl->I- D．断开 K1，立刻闭合 K2，电流表发生偏转[问题 1]用惰性电极电解 MgCl2 溶液 阳极电极反应式：____________________________阴极电极反应式：____________________________ 总反应的离子方程式：__________________________________________________ 1 (2)电镀、电解精炼 [问题 2]离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7−和AlCl4− 组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_______极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为_______________ __________________________。若改用 AlCl3 水溶液作电解液，则阴极产物为_____ (3)电解冶炼金属 [2018 全国卷] 电解硫酸锌溶液制备单质锌时， 阴极的电极反应式为______________；阳极的电极反应式为________________。沉积锌后的电解液可返回_______工序继续使用。 [2021 广东卷]钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是 A. 工作时，I 室和 II 室溶液的 pH 均增大 B. 生成 1mol Co，I 室溶液质量理论上减少 16g C. 移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D. 电解总反应： [2024 广东卷] 一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A．阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑ B．阴极区溶液中 OH-浓度逐渐升高 C．理论上每消耗 1mol Fe2O3，阳极室溶液减少 213g D．理论上每消耗 1mol Fe2O3，阴极室物质最多增加 138g 2 (4)工业三废处理 [2016 全国卷]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SO24−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。 ab 为______离子交换膜 cd 为______离子交换膜 负极区为_______溶液 正极区为_______溶液 [选必 1P110]用电解法处理酸性含铬废水（主要含有 −）时，以铁板作阴、阳极， 处理过程中发生反应： − + + + + = + + + + ，最后 Cr3+以 Cr(OH)3 形式除去。已知：Ksp[Fe(OH)3]=6.3×10-38，Ksp[Cr(OH)3]=6.7×10-31 (1)阳极电极反应式：_______________________________ (2)阴极电极反应式：_______________________________ (3)简述 Cr(OH)3 的形成过程，此时 Fe3+以什么形式存在？ (4)每生成 1mol Cr(OH)3，电路中理论上至少需要转移_____mol e- [2018 全国卷] 最近我国科学家设计了一种 CO2+H2S 协 同转化装置，实现对天然气中 CO2 和 H2S 的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为 ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的 ZnO）和石墨烯。 (1)阳极区的反应方程式： (2)阴极电极反应式： (3)协同转化总反应： (4) 若采用 Fe3+/Fe2+取代 EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为____性 [2013 重庆卷]化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO−3的原理如图所示。 ①电源正极为_____________（填 A 或 B），阴极反应式为___________________________________________。 ②若电解过程中转移了 2mol 电子，则膜两侧电解液的质量 变化差(Δ 左－Δ 右)为________g。 3 (5)电解法制备物质 [2018 全国卷]制备 Na2S2O5 可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 SO2 碱吸收液中含有 NaHSO3 和 Na2SO3。电解后，____室的 NaHSO3 浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到 Na2S2O5。 阳极的电极反应式为____________________阴极的电极反应式为____________________ I 号膜存在____离子从___室到___室的迁移， II 号膜存在_____离子从___ 室到___室的迁移。 生成 Na2S2O5 的化学方程式：________________ [2023 广东卷]用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解 KNO3 溶液制氨。工作时，H2O 在双极膜界面处被催化解离成 H+和 OH-，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A．电解总反应：KNO3+3H2O=NH3∙H2O+2O2↑+KOH B．每生成 1mol NH3∙H2O，双极膜处有 9 mol 的 H2O 解离C．电解过程中，阳极室中 KOH 的物质的量不因反应而改变D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 (6)电解储能——将电能转化为化学能 [2022 广东卷] 科学家基于 Cl2 易溶于 CCl4 的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型 氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极 a 的反应为：NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是 A．充电时电极 b 是阴极 B．放电时 NaCl 溶液的 pH 减小 C．放电时 NaCl 溶液的浓度增大 D．每生成 1mol Cl2，电极 a 质量理论上增加 23g 4 (7)电有机合成——直接合成与间接合成[选必 1P109 资料卡片]电合成己二腈 阳极电极反应式阴极电极反应式 电合成总反应方程式 [问题 3]乙醛酸是一种重要的化工中间体。可用如下图所示的电化学装置合成。 (1)阴极电极反应式 (2)制得 1 mol 乙醛酸，理论上电路中通过___mol电子 [2021 广东适应卷]环氧乙烷(C2H4O)常用于医用消毒，一种制备方法为：使用惰性电极电解 KCl 溶液，用 Cl-交换膜将电解液分为阴极区和阳极区，其中一区持续通入乙烯；电解结束，移出交换膜，两区混合反应：HOCH2CH2Cl + OH- =Cl- + H2O + C2H4O。下列说法错误的是 A.乙烯应通入阴极区 B.移出交换膜前存在反应 Cl2 + H2O⇌HCl + HClO C.使用 Cl- 交换膜阻止 OH- 通过，可使 Cl2 生成区的 pH 逐渐减小D.制备过程的总反应为： H2C=CH2 + H2O = H2↑+ C2H4O [2022 重庆卷]硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中水溶液的主要成分及反应过程如图所示。 下列说法错误的是 A．惰性电极 2 为阳极 B．反应前后WO24−/WO25−数量不变 C．消耗 1 mol 氧气，可得到 1 mol 硝酮 D．外电路通过 1 mol 电子，可得到 1 mol 水 5 (8)电化学防腐——外加电流的阴极保护法 [2017 全国卷] 支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工 作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。判断下列有关表述是否正确 (1)通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 (2)通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 (3)高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 (4)通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 三、考点归纳 (3)电化学相关计算 计算依据：电子得失守恒，整个电路中通过的电子数相同[2019 全国卷] 在传统的电解氯化氢回收氯气技术 的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示。当电路中转移 1mol 电子时，需消耗氧气________L(标准状况)。 [2019 天津卷] 我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。 (1)充电时，b 电极每增重 0.65g，溶液中有___mol I-被氧化 (2)放电时，b 电极每减少 0.65g，溶液中增加___mol 离子 [2024 湖北卷] 我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用 H2C2O4 和 NH2OH 电化学催化合成甘氨酸，原理如图。 理论上，每生成 1mol H3N+CH2COOH，双极膜中有_____mol H2O 解离 6 学科网（北京）股份有限公司 $$