高中化学人教版选择性必修1第四章第二节电解池（教师版）

高中化学人教版（2019）选择性必修1第四章第二节电解池【问题查找】定位的题型涉及有（电解池工作原理的应用，电解池在工业上的应用，电解池的计算题，金属的腐蚀）1．某小组为研究电化学原理，设计如下图装置，下列叙述中正确的是()A．若a和b为石墨，通电后a电极上发生的及应为2Cl＋2e═Cl2↑B．若a和b为石墨，通电后b电极上发生氧化反应C．若a为铜，b为铁，通电后a电极质量增加D．若a为铜，b为铁，通电后Cu2+向铁电极移动答案：D2.下列关于烧碱的制备、性质及其应用的表述错误的是()A．电解饱和食盐水制烧碱的离子方程式为：2Cl+2H2O通电2OH+H2↑+Cl2↑B．1807年英国科学家戴维通过电解熔融烧碱在阴极获得金属钠C．向石灰乳中加入纯碱是工业上制备烧碱的方法之一D．不慎将酸沾到皮肤上，要立即用大量水冲洗，然后涂上烧碱溶液答案：D3．近年来，加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO3)，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为：KI+3H2O==KIO3+3H2↑。下列有关说法正确的是A．电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极B．电解时，阳极反应是：I6e+3H2O=IO3+6H+C．溶液调节至强酸性，对生产有利D．电解过程中溶液的pH逐渐减小答案：B4．将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(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．4×10－3mol·L－1 B．2×10－3mol·L－1,C．1×10－3mol·L－1 D．1×10－7mol·L－1答案：A5．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是()A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应C．阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－=CuD．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥答案：C6．如图所示，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液显红色。下列说法中正确的是()A．CuSO4溶液的n(SO42)保持不变B．U型管中溶液pH值逐渐变小C．CuSO4溶液的c(Cu2+)逐渐减小D．X是正极，Y是负极答案：A7．下列叙述的方法不正确的是()A．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍B．用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀C．钢铁在干燥空气中不易被腐蚀D．用牺牲锌块的方法来保护船身答案：B【要点精讲】【学习目标】（说明：此处教师根据学生的情况判断,通过学生已具备的关于本课题的知识能力进行勾选。）1.认识电解池的工作原理。2.电化学定量计算3.认识金属的电化学腐蚀与防护【目标分解】认识电解池的工作原理1.1正确了解电解池的概念和形成条件，能理解电解池的工作原理。1.2知道阴阳两极的放电顺序和清楚电极产物的判断1.3知道电极产物的判断和准确书写电极方程式，能进行相关的计算。1.4熟练掌握电解原理的工业应用1.5了解离子交换膜在电解池中的应用电化学定量计算2.1掌握电子守恒计算原理2.2掌握反应的总方程式2.3掌握关系比例计算方法3.认识金属的电化学腐蚀与防护2.1认识金属腐蚀的种类，了解金属发生电化学腐蚀的原因2.2了解金属防护的方法和金属腐蚀的危害【教学过程】用合适的活动激发学生动机。（说明：教师通过“原因分析”个性化设计合适的活动激发学生的学习动机，增强学生内驱力）通过问答了解学生的先行知识能力，先突破学生不具备的先行知识（说明：教师自己设计环节精准突破先行知识）解决问题（说明：此部分是全部学习内容的突破，教师可根据“原因分析”有针对性地选择需要突破的知识内容进行精讲）精讲1认识电解池的工作原理教师：今天学习的内容是电解池，首先我们知道原电池是将化学能转化成电能的装置，那电解池是什么装置，那电解的概念是什么呢？学生：将电能转化成化学能的装置，电解是在通电的条件下，在阴阳极引发氧化还原反应的过程。教师：理解准确，那电解池的形成需要条件么？如果需要，那条件是什么？学生：①有与电源相连的两个电极。②电解质溶液(或熔融盐)。③形成闭合回路。（学生回答不全面，老师要补充说明）教师：回答很全面，那与电源正极相连的是什么极，发生什么反应，电子怎么得失呢？学生：阳极，发生氧化反应，失去电子。教师：回答的不错，老师就以电解CuCl2为例，全面分析一下电解池的工作原理（老师画图做解析）学生：现在更清晰了。教师：根据老师刚才的分析，你现在总结一下电解池中电子和离子的移动方向学生：1.电子从电源负极流入电解池的阴极，2.电解质电离产生的阴阳离子在电流的作用下定向移动，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，3.阳极失去电子，电子沿导线流回电源的正极（学生容易出现电子从负极流向正极的笼统说法，要进行解释纠正。）教师：在电解过程中，到底是谁发生了反应，谁得失电子，有没有规律呢？学生：(1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序：(2)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，则仅是溶液中的阴离子放电，常见离子的放电顺序是（如果学生忘记这块内容，预留给学生记忆的时间）教师：很不错，特别提醒一般情况下，离子按上述顺序放电，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电。如理论上H＋的放电能力大于Fe2＋、Zn2＋，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液中，由于溶液中c(Fe2＋)或c(Zn2＋)≥c(H＋)，则先在阴极上放电的是Fe2＋或Zn2＋，因此阴极上的主要产物为Fe或Zn；但在水溶液中，Al3＋、Mg2＋、Na＋等是不会在阴极上放电的。电解过程的实质类型分为4种，请归纳一下电解规律（惰性电极）。完成下列表格学生：(1)电解水型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O阴极：4H＋＋4e－=2H2↑H2O2H2O通电O2↑＋2H2↑增大减小加H2O强碱(如NaOH)增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)不变加H2O(2)电解电解质型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原无氧酸(如HCl)，除HF外阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：2H＋＋2e－=H2↑酸2HCl通电H2↑＋Cl2↑减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：Cu2＋＋2e－=Cu盐CuCl2通电Cu＋Cl2↑加CuCl2固体(3)放H2生碱型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(NaCl)阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：2H＋＋2e－=H2↑水和盐2Cl－＋2H2O通电Cl2↑＋H2↑＋2OH－生成新电解质增大通入HCl气体(4)放O2生酸型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑阴极：2Cu2＋＋4e－=2Cu水和盐2Cu2＋＋2H2O通电2Cu＋O2↑＋4H＋生成新电解质减小加CuO或CuCO3教师：小试牛刀一下，写出下列阴阳极反应方程式(1)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：；阴极反应式：；总反应离子方程式：。(2)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式：；阴极反应式：；总反应离子方程式：。学生：(1)2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)Mg2＋＋2Cl－＋2H2O通电Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(2)2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－2Al＋2H2O＋2OH－通电2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑教师：在电化学同样会涉及到计算题，主要考察的内容是电子得失守恒。先完成一道相关的习题，看你一下你的掌握情况。（根据化合价的变化，确定电子的得失，书写电极反应，再求解）将两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解，当电解液的pH由6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略）。

（1）写出电极反应式阳极：

，

阴极：

。

（2）电极上应析出银的质量是

。

（3）欲使该溶液复原应加入

。学生：（1）4OH－—4e=2H2O+O2↑4Ag++4e="4Ag

"

（2）54mg或5.4×102g

（3）Ag2O教师：电解原理在工业生产中的应用也是比较广泛的，主要涉及有氯碱工业，电镀（镀银），电解精炼铜，电冶金（制取金属钠）。分别写出他们的工作原理（写总反应方程式或电极反应方程式）。学生：氯碱工业：2NaCl＋2H2O通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，电镀（镀银）：镀件作阴极，镀层金属银作阳极，阳极：Ag－e－=Ag＋；阴极：Ag＋＋e－=Ag。电解精炼铜：(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。阳极：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－=Cu。电冶金：2NaCl(熔融)通电2Na＋Cl2↑（如果回答不准确，老师要进行补充说明）教师：小试牛刀：正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变()(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料()(3)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3()(4)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()(5)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌()学生：答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×（根据学生的做题情况，进行逐题分析）精讲2电化学定量计算教师：根据电子守恒法计算用于串联电路、阴阳两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。教师：根据总反应式计算凡是总反应式中反映出的物质的量关系都可以列比例式计算。教师：根据关系计算由得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式，如物质：H2～O2～Cl2～Cu～Ag～H＋～OH－～e－n(mol)21224444教师：涉及电化学的计算题，可依据电子得失守恒原理，通过“转移电子数相等”之桥，寻找关系式进行计算。教师：通过4mole－为桥可构建如下关系式：4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2～4H＋阳极产物4OH－～2H2～2Cu～4Ag～eq\f(4,n)M阴极产物说明：M为金属，n为其化合价。当然，也可根据电池总反应式列比例式求解。精讲3金属的腐蚀与防护教师：金属容易发生腐蚀，那金属腐蚀的本质是什么呢？学生：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。教师：金属腐蚀有几种类型，之间有什么区别？学生：化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍教师：发生电化学腐蚀，有哪两类呢？以钢铁的腐蚀为例进行分析学生：析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe－2e－=Fe2＋正极2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－总反应式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍教师：既然金属容易腐蚀，那如何防护呢？学生：(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理a．负极：比被保护金属活泼的金属；b．正极：被保护的金属设备。②外加电流阴极保护法—电解原理a．阴极：被保护的金属设备；b．阳极：惰性金属或石墨。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。（学生一般只会回答制成合金，加防护层，适当引导往电化学防护进行思考）教师：比较电化学防护，各电极的防护强弱情况如何呢，用大小关系表示学生：阴极>正极>负极>阳极教师：小试牛刀一下1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样()(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋()(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用()(5)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀()学生：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√（让学生分析，老师来点评）教师：现在在高考中，更容易出现的题型是将多个电池串联在一起，进行考察。串联装置图比较，如何理解这两个装置图学生：图甲中无外接电源，二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置)，为电解装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池装置，即左图为原电池装置，右图为电解装置。图乙中有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过的电流相等。（学生理解不全面，要进行相应的补充说明）老师：下图装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b>d。符合上述实验结果的盐溶液是()选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3学生：B（学生逐题分析，老师进行点评）【查漏补缺】1.Cu2O是一种半导体材料，制取Cu2O的电解池如图，总反应为：2Cu+H2O通电Cu2O+H2↑．下列说法不正确的是()A．铜电极发生氧化反应B．铜电极接直流电源的负极C．石墨电极上产生氢气D．每生成1molCu2O时，就有2mol电子转移答案：B2．以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水，关于两个电解池反应的说法正确的是()A．阳极反应式相同B．电解结束后所得液体的pH相同C．阴极反应式相同D．通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)答案：C3．用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生……下列对实验现象的解释或推测不合理的是()A．a、d处：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．b处：2Cl－－2e－=Cl2↑C．c处发生了反应：Fe－2e－=Fe2＋D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜答案：B4．500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝0.6mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是()A．原混合溶液中c(K＋)为0.2mol·L－1B．上述电解过程中共转移0.2mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.05molD．电解后溶液中c(H＋)为0.2mol·L－1答案：A5．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是()A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用答案：C6．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()A．图1中，铁钉易被腐蚀B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极答案：C7．利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B．一段时间后，a管液面高于b管液面C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－=Fe2＋答案：C8．研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是()A．d为石墨，铁片腐蚀加快B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－→4OH－C．d为锌块，铁片不易被腐蚀D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－→H2↑答案：D9．用下图所示装置处理含CN－废水时，控制溶液pH为9～10，并加入NaCl，一定条件下电解，阳极产生的ClO－将CN－氧化为无害物质而除去。铁电极为(填“阴极”或“阳极”)，阳极产生ClO－的电极反应为。答案：阴极2OH－＋Cl－－2e－=ClO－＋H2O10．在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。试回答下列问题。(1)电源中X电极为直流电源的极。(2)pH变化：A：(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，B：，C：。(3)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为(设电解前后溶液体积无变化)。(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为(设电解前后溶液体积无变化)。答案：(1)负(2)增大减小不变(3)0.025mol·L－1(4)13【梳理优化】【查漏补缺】若学生在“巩固练习”阶段掌握不好，就回到“精准突破”，补救学习。用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是()A．AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B．KClNa2SO4CuSO4C．CaCl2KOHNaNO3D．HClHNO3K2SO4答案：B用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为()A．0.4mol B．0.5molC．0.6mol D．0.8mol答案：C3．已知：电流效率＝电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。下列说法正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同B．能量转化形式不同C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D．5min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质答案：C4．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为()A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥答案：C5．如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是()A．X极是电源负极，Y极是电源正极B．a极的电极反应是2Cl－－2e－=Cl2↑C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大D．Pt极上有6.4gCu析出时，b极产生2.24L(标准状况)气体答案：B6．(1)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为(填化学式)溶液，阳极电极反应式为，电解过程中Li＋向(填“A”或“B”)电极迁移。(2)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)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，阴极电极反应式为。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为。答案：(1)LiOH2Cl－－2e－=Cl2↑B(2)负4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)H27．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式： 。(2)离子交换膜的作用为、。(3)精制饱和食盐水从图中(选填“a”、“b”、“c”或“d”)位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出。答案：(1)2Cl－＋2H2O通电Cl2↑＋H2↑＋2OH－(2)能得到纯度更高的氢氧化钠溶液阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生反应(3)ad8．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。(1)图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是。(2)SOeq\o\al(2－,3)放电的电极反应式为。(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因 。答案：(1)负硫酸(2)SOeq\o\al(2－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋(3)H2O⇌H＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强学生在“巩固练习”阶段掌握很好，就拓展延伸【拓展1】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SOeq\o\al(2－,4)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SOeq\o\al(2－,4)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1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成答案：B【拓展2】某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A．该装置将化学能转化为光能和电能B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移C．每生成1molO2，有44gCO2被还原D．a电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－=C3H8O＋5H2O答案：B【拓展3】化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH通电FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeOeq\o\al(2－,4)，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为。③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因： 。答案：①阳极室②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低③M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢[或N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低]【拓展4】如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。①腐蚀过程中，负极是(填图中字母“a”或“b”或“c”)；②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为；③若生成4.29gCu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为L(标准状况)。答案：①c②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓③0.448【拓展5】(1)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为。(2)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCleq\o\al(－,4)和Al2Cleq\o\al(－,7)两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为。答案：(1)2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑(2)Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)【优化】1.做到“三看”，正确书写电极反应式(1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2＋)。(2)二看介质，介质是否参与电极反应。(3)三看是否有特殊信息，再如【拓展5】是非水体系，且不产生其他离子，因而离子只能在Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)之间转化。2.电解溶液过程中的电解实质(1)电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际上都是电解水，即：2H2O通电2H2↑+O2↑(2)电解无氧酸(HF除外)、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身．例如：2HCl通H2↑+Cl2↑；CuCl2通电Cu+C12↑(3)电解活泼金属无氧酸盐溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：溶质+H2O通电H2↑+碱+卤素单质X2(或S)(4)电解不活泼金属含氧酸盐的溶液时，电解的总化学方程式的通式可表示为：溶质+H2O通电O2↑+酸+金属单质(5)电解时，若只生成H2，pH增大．若只生成O2，则pH减小．若同时生成H2和O2，则分为三种情况：电解酸的溶液，pH减小；电解碱的溶液，pH增大；电解盐的溶液，pH不变．3.常见的隔膜类型题归纳(1)分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。(2)写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。(3)分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。4．“串联”类电池的解题流程【强化巩固】1．用如图装置研究电化学原理，下列分析中错误的是()选项连接电极材料分析AK1K2ab模拟铁的吸氧腐蚀石墨铁BK1K2锌铁模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保护法CK1K3石墨铁模拟电解饱和食盐水DK1K3铁石墨模拟钢铁防护中外加电流的阴极保护法答案：D2．观察如右图装置，下列说法正确的是()A．a、b接电流表，该装置为原电池B．a、b接直流电源，该装置为电解池C．a、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀D．a、b接电流表或接直流电源，铁都可能是负极答案：C工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极)。下列说法正确的是()A．A电极接电源的正极B．A极区溶液的碱性逐渐增强C．本装置中使用的是阴离子交换膜D．B极的电极反应式为SO2＋2e－＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋答案：B电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，即保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是()A．石墨电极上发生氧化反应B．为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇C．根据图示，物质A为CO2D．甲烷燃料电池中COeq\o\al(2－,3)向空气一极移动答案：C5．下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH值明显下降的是()答案：D6．甲图为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。乙图是一种家用环保型消毒液发生器，用惰性电极电解饱和食盐水。下列说法中正确的是()A．装置乙的b极要与装置甲的X极连接B．装置乙中a极的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑C．若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中M的电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋D．N电极发生还原反应，当N电极消耗5.6L气体(标准状况下)时，则有2NA个H＋通过离子交换膜答案：C7．按如图所示的装置进行电解实验。A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质溶液为硫酸铜溶液(足量)。通电一段时间后，A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68g，溶液质量增加0.03g，则A合金中铜、锌原子个数比为()A．4∶1 B．3∶1C．2∶1 D．任意比答案：B8．知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是(填化学式)，U形管(填“左”或“右”)边的溶液变红。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的极；该发生器中反应的总离子方程式为。(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示(其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过)。①燃料电池B中的电极反应式分别为负极，正极。②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为。答案：(1)H2右(2)负Cl－＋H2O通电ClO－＋H2↑(3)①2H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－②b%>a%>c%9．富铁铝土矿(主要含有Al2O3、Fe2O3、FeO和SiO2)可制备新型净水剂液体聚合硫酸铝铁[AlaFeb(OH)m(SO4)n]。研究发现，当a＝b时净水效果最好。工艺流程如下(部分操作和产物略)：过量H2SO4FeSO4·7H2OH2O2↓↓↓eq\x(富铁铝土矿)过滤eq\x(滤液)→eq\x(溶液A)通电eq\x(液体聚合硫酸铝铁)(1)Al2O3与H2SO4发生反应的离子方程式是 。(2)测得滤液中eq\f(cAl3＋,cFe3＋)>1。加入FeSO4·7H2O和H2O2的作用是(结合化学用语说明)。(3)将溶液A电解得到液体聚合硫酸铝铁。装置如图所示(阴离子交换膜只允许阴离子通过，电极为惰性电极)：①阴极室的电极反应式是。②电解过程阳极室溶液pH的变化是(填“增大”、“减小”或“不变”)。③简述在反应室中生成液体聚合硫酸铝铁的原理。答案：(1)Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，补充Fe3＋(3)①2H＋＋2e－=H2↑②减小③电解过程中反应室中的SOeq\o\al(2－,4)通过阴离子交换膜进入阳极室，阴极室中的OH－通过阴离子交换膜进入反应室，生成聚合硫酸铝铁【课后练习】【第1天】1．用石墨作电极，电解1mol•L1下列物质的溶液，溶液的pH保持不变的是()A．HCl

B．CuSO4C．Na2SO4D．NaCl答案：C2．下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是()