湖南省永州市年高考化学研究团队二轮复习讲义：课时22 电解池(教师)

永州市2019年高考化学第二轮复习课时讲义

电解池原理及应用

编写：杨丰毓（道县一中） 审核：唐悟 龙路云

【明确考纲】

1、根据化学高考考纲，本节对学生的能力要求有： ①理解电解池的构成、工作原理以及应用；

②能准确判断电解池阴阳极，并能书写对应电极反应和总反应方程式；

③了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 2、以上各部分知识与技能的综合应用。

【课前真题】1. (2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO 2＋H 2S 协同转化装置，实现对天然气中CO 2和H 2S 的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①EDTA-Fe 2＋

－e －

===EDTA-Fe 3＋

②2EDTA-Fe 3＋

＋H 2S===2H ＋

＋S ＋2EDTA-Fe 2＋

该装置工作时，下列叙述错误的是( )

A ．阴极的电极反应：CO 2＋2H ＋＋2e －

===CO ＋H 2O B ．协同转化总反应：CO 2＋H 2S===CO ＋H 2O ＋S C ．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D ．若采用Fe 3＋

/Fe 2＋

取代EDTA-Fe 3＋

/EDTA-Fe 2＋

，溶液需

为酸性

【答案】 C

【解析】由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@

石墨烯上的高，C 项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO 2＋2H ＋＋2e －

===CO ＋H 2O ，A 项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO 2＋H 2S===CO ＋H 2O ＋S ，B 项正确；Fe 3＋、Fe 2＋

只能存在于酸性溶液中，D 项正确.

2．[2016·天津理综，10(5)]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

Na 2FeO 4，同时获得氢气：Fe ＋2H 2O ＋2OH －=====通电FeO 2－

4＋3H 2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO 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：Na 2FeO 4只在强碱性条件下稳定，易被H 2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]

【解析】①根据题意，镍电极有气泡产生是H＋得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH－被消耗且无补充，溶液中的OH－减少，因此电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室。②H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，需将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。

课堂精讲

【考点归类】电解原理的理解与应用，多池串联分析，电化学腐蚀与防护

题型一电解原理的理解与应用

核心知识必备：

1.构建电解池模型，类比分析电解基本原理

构建如图电解CuCl2溶液模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断电解池的阴、阳极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确判断离子的放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式，掌握电解基本原理。

2.注意放电顺序：①阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)>含氧酸根>F－。

②阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋。

【典例剖析】1. (2016·全国卷Ⅰ，11)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SO2－4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SO2－4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

【解析】电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即SO2－4离子向正极区移动，Na