电解原理及其应用（课件）

电解原理及其应用（1）构建电解池模型（以惰性电极电解氯化铜溶液为例）电解原理（2）电解池阴、阳极的判断方法电解原理（3）放电顺序

①阳极放电顺序：活性电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。

惰性电极一般指Pt、Au、石墨等，惰性电极不参与电极反应；

活性电极（除Au、Pt以外的金属材料作电极），电极材料失电子，生成金属阳离子。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。

②阴极放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋（酸）＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋（水）＞Al3＋＞Mg2＋。

若金属阳离子（Fe3＋除外）放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。电解原理特别提醒：放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得（失）电子能力强的离子先放电。因氧化性、还原性强弱受外界因素（如试剂浓度、反应温度、溶液酸碱性等）的影响，放电顺序并非一成不变，具体应用时要结合试题情境加以分析。电解原理（4）惰性电极电解电解质溶液的产物判断电解原理电解原理的应用1.（2021年广东卷16题）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1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上减少16gC．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：2Co2+＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋真题突破阳极：2H2O—4e—＝4H++O2↑阴极：2Co2＋＋4e—＝2CoH+Cl—总反应：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋✔✘✘✘D2.（2020年山东卷）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是（

）A．阳极反应为2H2O—4e—＝4H++O2↑B．电解一段时间后，阳极室的pH未变C．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量阳极：2H2O—4e—＝4H++O2↑总反应为：O2+2H2O＝2H2O2阴极：O2+2e—+2H+＝H2O2H+✔✘D✔✔真题突破3.（2022年浙江卷）通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法不正确的是（

）A．电极A为阴极，发生还原反应B．电极B的电极发应：2H2O+Mn2+—2e—＝MnO2+4H+C．电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变D．电解结束，可通过调节pH除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3阴极：2LiMn2O4+6e—+16H+＝2Li++4Mn2++8H2O阳极：2H2O+Mn2+—2e—＝MnO2+4H+总反应：2LiMn2O4+4H+＝2Li++Mn2++3MnO2+2H2O✔✘C✔✔真题突破4.（2021年八省联考江苏卷9题）利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是（

）A．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移B．电极b上反应为：CO2＋8HCO3—－8e—＝CH4＋8CO32—＋2H2OC．电解过程中化学能转化为电能D．电解时Na2SO4溶液浓度保持不变阴极：CO2＋8HCO3—+8e—＝CH4＋8CO32—＋2H2O阳极：2H2O—4e—＝4H++O2↑H+✔✘✘✘A真题突破5.（2022年广东卷）以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中（

）A．阴极发生的反应为Mg—2e—＝Mg2+B．阴极上Al被氧化C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥

D．阳极和阴极的质量变化相等Al—3e—＝Al3+✔✘✘✘C阳极阴极Al3++3e—＝AlMg—2e—＝Mg2+Mg2+不放电Cu、Si不放电，形成阳极泥真题突破6.（2014年新课标全国Ⅰ卷27题节选）H3PO2也可用电渗析法制备。“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____________________________________。阳极：2H2O—4e—＝O2↑＋4H＋2H2O—4e—＝O2↑＋4H＋阳极室的H＋通过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2—通过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2H＋＋H2PO2—＝H3PO2PO43—H2PO2—或H3PO2在阳极被氧化阴极：2H2O+2e—＝H2↑＋2OH—H+Na+H2PO2—真题突破7.（2021年辽宁卷）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列说法正确的是（

）A．放电时，M电极反应为Ni—2e—＝Ni2+B．放电时，Li+由M电极向N电极移动C．充电时，M电极的质量减小D．充电时，N电极反应为Li3Bi+3e—＝3Li++Bi负极：Li—e—＝Li+阳极：Li3Bi—3e—＝3Li++Bi阴极：Li++e—＝Li正极：3Li++Bi+3e—＝Li3Bi放电充电✔✘✘✘B真题突破8.（2022年广东卷）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1molCl2，电极a质量理论上增加23g✔✘✘✘C正极：Cl2+2e—＝2Cl—阴极：NaTi2(PO4)3+2Na++2e—＝Na3Ti2(PO4)3真题突破归纳总结步骤1：运用电子守恒，配平变价物质的计量数和电子得失个数。步骤2：运用电荷守恒，配平H+或OH—等离子的计量数。步骤3：运用质量守恒配平其他物质的计量数，如H2O等。特别提醒：（1）书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，H2O要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，若考虑阴极实际放电的离子为H＋，阴极反应式可写作2H＋＋2e－＝H2↑，若考虑H＋来源于H2O，阴极反应式应写作2H2O＋2e－＝H2↑+2OH—。总反应式务必写作2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。（2）运用电荷守恒配平离子时，要考虑溶液的酸碱性环境。

强酸性环境：用H＋调电荷；

强碱性环境：用OH－调电荷。

其他情况：生成物中加H＋或OH－。归纳总结1.（2021·河北卷16题节选）CO2在碱性介质中电还原为正丙醇（CH3CH2CH2OH）的电极反应方程式为

。2.以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，在铝材表面形成氧化膜阳极反应式：

；阴极反应式：

；总反应方程式：

。3.用惰性电极电解饱和NaHSO4溶液可以制备过硫酸钠Na2S2O8。已知在阳极放电的离子主要为HSO4—，则阳极反应式为

。课后练习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.电化学干法氧化法脱除H2S的原理如图所示。阳极发生的电极反应为