高頻題型二電解池及其應(yīng)用1．抓住兩點(diǎn)突破電解池的分析與判斷(1)準(zhǔn)確判定陰陽極，確保思路正確①根據(jù)所連接的外加電源判斷，與直流電源正極相連的為陽極，與直流電源負(fù)極相連的為陰極。②根據(jù)電子流動(dòng)方向判斷，電子流動(dòng)方向?yàn)殡娫簇?fù)極流向陰極，陽極流向電源正極。③根據(jù)電解池里電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷，陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)。④根據(jù)電解池兩極產(chǎn)物判斷，一般情況下：a．陰極上的現(xiàn)象是：析出金屬(質(zhì)量增加)或有無色氣體(H2)放出；b．陽極上的現(xiàn)象是：有非金屬單質(zhì)生成，呈氣態(tài)的有Cl2、O2或電極質(zhì)量減小(活性電極作陽極)。(2)明確放電順序，準(zhǔn)確判斷電極產(chǎn)物①陽離子在陰極上的放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞……②陰離子在陽極上的放電順序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞……2．牢記電解池中的三個(gè)易誤點(diǎn)(1)只有水被電解時(shí)，不要誤認(rèn)為溶液的pH不變化或一定變化。若電解NaOH溶液pH增大、電解H2SO4溶液pH減小、電解Na2SO4溶液pH不變。(2)在電解食鹽水的過程中，陰極區(qū)顯堿性。不要錯(cuò)誤認(rèn)為陰極上產(chǎn)生的OH－因帶負(fù)電荷，移向陽極，使陽極顯堿性。(3)電解MgCl2和AlCl3溶液時(shí)，雖然放電離子和電解NaCl溶液一樣，但總的電解離子方程式不同。1．(2017·全國卷Ⅱ)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列敘述錯(cuò)誤的是A．待加工鋁質(zhì)工件為陽極B．可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C．陰極的電極反應(yīng)式為Al3＋＋3e－=AlD．硫酸根離子在電解過程中向陽極移動(dòng)解析：A對(duì)：該電解池陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，氧氣將鋁制品表面氧化形成致密的氧化膜，所以待加工鋁質(zhì)工件應(yīng)為陽極。B對(duì)，C錯(cuò)：陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，陰極可選用不銹鋼網(wǎng)作電極。D對(duì)：電解質(zhì)溶液中的陰離子向陽極移動(dòng)。答案：C2．(2016·全國乙卷)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是()A．通電后中間隔室的SOeq\o\al(2－,4)離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.5mol的O2生成解析：A.電解池中陰離子向陽極區(qū)移動(dòng)，因此通電后中間隔室的SOeq\o\al(2－,4)離子向正極遷移；正極區(qū)氫氧根放電，產(chǎn)生氫離子，所以正極區(qū)溶液pH減小，錯(cuò)誤；B.陽極區(qū)氫氧根放電，產(chǎn)生硫酸，陰極區(qū)氫離子放電，產(chǎn)生氫氧化鈉，因此該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品，正確；C.負(fù)極區(qū)氫離子得到電子，使溶液中c(H＋)減小，所以負(fù)極區(qū)溶液pH升高，錯(cuò)誤；D.當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.25molO2生成，錯(cuò)誤。答案：B有關(guān)電解原理的考查通常都是以其在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用為背景進(jìn)行命題。主要考查角度有：①根據(jù)電解現(xiàn)象判斷電源正負(fù)極或電解池電極名稱。②電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向或濃度變化。③電極反應(yīng)式的書寫與判斷。④利用電子轉(zhuǎn)移守恒原理進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。難度一般。電解池的結(jié)構(gòu)與原理分析1．(2017·石家莊二檢)以鉛蓄電池為電源，將CO2轉(zhuǎn)化為乙烯的裝置如圖所示，電解所用電極材料均為惰性電極。下列說法不正確的是()A．b為鉛蓄電池的正極B．電解過程中，陽極區(qū)溶液中c(H＋)逐漸減小C．陰極反應(yīng)式：2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2OD．每生成1mol乙烯，理論上鉛蓄電池中消耗12mol硫酸解析：CO2轉(zhuǎn)化為乙烯，碳元素化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，則左側(cè)電極為陰極，故a為負(fù)極，b為正極，A項(xiàng)正確；陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，故電解過程中陽極區(qū)溶液中c(H＋)逐漸增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極上CO2得到電子，并結(jié)合H＋生成乙烯，陰極反應(yīng)式為2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O，C項(xiàng)正確；由2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O可知，每生成1mol乙烯轉(zhuǎn)移12mol電子，鉛蓄電池的電池反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移2e－，根據(jù)得失電子守恒可知，每生成1mol乙烯，理論上消耗12mol硫酸，D項(xiàng)正確。答案：B2．(2017·甘肅二診)加碘食鹽中含有碘酸鉀(KIO3)，現(xiàn)以電解法制備碘酸鉀，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。先將一定量的碘溶于過量氫氧化鉀溶液，發(fā)生反應(yīng)：3I2＋6KOH=5KI＋KIO3＋3H2O，將該溶液加入陽極區(qū)，另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，開始電解。下列說法正確的是()A．b電極是負(fù)極B．裝置中的離子交換膜是陽離子交換膜C．陽極的電極反應(yīng)為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑D．a(chǎn)極區(qū)的KI最終轉(zhuǎn)變?yōu)镵IO3解析：b極接電源負(fù)極，應(yīng)是陰極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在a極(陽極區(qū))I－發(fā)生氧化反應(yīng)生成IOeq\o\al(－,3)，電極反應(yīng)式為I－－6e－＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋3H2O，由此可見陰極區(qū)的OH－要通過離子交換膜進(jìn)入陽極區(qū)，故裝置中的離子交換膜是陰離子交換膜，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。答案：D電解原理的多維應(yīng)用3．(廢水處理)(2017·長沙三模)工業(yè)上，在強(qiáng)堿性條件下用電解法除去廢水中的CN－，裝置如圖所示，依次發(fā)生的反應(yīng)有：①CN－－2e－＋2OH－=CNO－＋H2O②2Cl－－2e－=Cl2↑③3Cl2＋2CNO－＋8OH－=N2＋6Cl－＋2COeq\o\al(2－,3)＋4H2O下列說法正確的是()A．a(chǎn)為電源負(fù)極B．通電過程中溶液pH不斷增大C．除去1molCN－，外電路中至少需要轉(zhuǎn)移5mol電子D．為了使電解池連續(xù)工作，需要不斷補(bǔ)充NaCl解析：電解時(shí)鐵電極作陰極，則b為電源負(fù)極，a為電源正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極反應(yīng)式為：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，根據(jù)反應(yīng)①、②、③及陰極反應(yīng)式可知，通電過程中消耗OH－的量大于生成OH－的量，故溶液pH不斷減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)①轉(zhuǎn)移2e－，反應(yīng)③轉(zhuǎn)移6e－，故除去1molCN－，外電路中至少需要轉(zhuǎn)移2mol＋eq\f(1,2)×6mol＝5mol電子，C項(xiàng)正確；通電過程中OH－不斷被消耗，且有部分Cl2逸出，為了使電解池連續(xù)工作，需要不斷補(bǔ)充NaOH和NaCl，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C4．(2017·巴蜀中學(xué)二診)NaClO2是重要的消毒劑和漂白劑，可用如圖所示裝置制備。下列說法正確的是()A．b為電源負(fù)極B．陽極區(qū)溶液的pH增大C．電極D的反應(yīng)式為ClO2＋e－=ClOeq\o\al(－,2)D．電極E上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L氣體時(shí)，解析：由裝置圖知，電極D上發(fā)生ClO2得電子生成ClOeq\o\al(－,2)的還原反應(yīng)，則電極D為陰極，a為電源的負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在陽極區(qū)，Cl－失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Na＋通過陽離子交換膜移向陰極，故陽極區(qū)溶液的pH基本不變或稍變小(Cl2溶于水)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)合A項(xiàng)分析知，電極D(陰極)發(fā)生反應(yīng)：ClO2＋e－=ClOeq\o\al(－,2)，C項(xiàng)正確；在電極E上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LCl2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子2mol，則陰極區(qū)有2molClO2轉(zhuǎn)化為ClOeq\o\al(－,2)，溶液質(zhì)量增加135g，同時(shí)還有2molNa＋移向陰極，導(dǎo)致溶液增重46g，故陰極區(qū)溶液質(zhì)量增加181g，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C5．(廢氣處理)用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時(shí)得到H2SO4，其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。(1)圖中a極要連接電源的________(填“正”或“負(fù)”)極，C口流出的物質(zhì)是________。(2)SOeq\o\al(2－,3)放電的電極反應(yīng)式為______________________________________________。(3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動(dòng)原理解釋原因：_______________________________________________________________________。解析：根據(jù)Na＋、SOeq\o\al(2－,3)的移向判斷陰、陽極。Na＋移向陰極區(qū)，a極應(yīng)接電源負(fù)極，b極應(yīng)接電源正極，其電極反應(yīng)式分別為陽極：SOeq\o\al(2－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－所以從C口