1、课时18 电解池及其应用(本课时对应学生用书第7983页)【课时导航】复习目标理解电解池工作原理，能写出常见的简单电极反应式和电池总反应方程式。知识网络问题思考问题1用惰性电极电解某些电解质溶液的本质是电解水，此时溶液的pH一定不变吗?用惰性电极电解硫酸铜溶液(CuSO4未完全反应)，放电的是Cu2+和OH-，使电解液复原需加入Cu(OH)2吗?问题2如何判断和比较原电池、电解池、电镀池? 【自主学习】 考点1电解池的工作原理【基础梳理】一、 电解池1. 定义：转化为的装置叫电解池。2. 形成条件(1) 有与相连的两个电极。(2) 存在(或)。(3) 形成。3. 电极：其中与电源正极相连的叫极
2、，与电源负极相连的叫极。阳极材料分为两类。(1) 惰性电极：石墨、Ti、Pt、Au等导体构成，只起导电作用；(2) 活性电极：电极材料参与反应，包括Ag及比Ag活泼的金属。4. 电极反应(1) 阳极反应：首先看电极，如果是活性电极，则失电子(发生反应)，电极被溶解，溶液中的离子不能失电子。如果是惰性电极，则由溶液中的离子失电子，要比较离子的失电子能力，可以根据放电顺序加以判断。阴离子的放电顺序为。(2) 阴极反应：通常是溶液中的离子得电子(发生反应)，要比较离子的得电子能力，可以根据放电顺序加以判断。阳离子的放电顺序为。5. 电子和离子移动方向(1) 电子：从电源流向电解池的；从电解池的流向电
3、源的。(注意电子不会进入电解质溶液中)(2) 离子：阳离子移向电解池的；阴离子移向电解池的。 6. 用惰性电极电解电解质溶液的规律类型实例电极反应式电解对象溶液pH变化溶液复原需加入的物质含氧酸H2SO4阳极：阴极：总反应：强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐KNO3无氧酸(氢氟酸除外)HCl阳极：阴极：总反应：不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：阴极：总反应：放氢生碱型活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：阴极：总反应：放氧生酸型不活泼金属的含氧酸盐AgNO3阳极：阴极：总反应：7. 原电池和电解池的比较装置类别原电池电解池原理(能量转化)化学能转化为电能电能转化为化学能举例(图)形成条件两根电极(活泼
4、性不同的两种金属或金属与非金属)电解质(可以是溶液也可以是熔融状态)构成闭合回路两根电极(活泼性可相同也可不同)电解质(可以是溶液也可以是熔融状态)构成闭合回路有外加电源装置特征无外加电源有外加电源电极名称正极负极阳极阴极反应类型还原反应氧化反应氧化反应还原反应是否自发进行自发的氧化还原反应自发或非自发的氧化还原反应电子流向(“电子不下线”)从负极经导线流向正极从负极流向阴极(阳离子在阴极得电子)；从阳极移向正极(阴离子或活泼金属在阳极失电子)溶液中离子的移动(“离子不上线”)阳离子移向正极；阴离子移向负极阳离子移向阴极；阴离子移向阳极【举题说法】例题1(2016苏州一模)铅蓄电池在现代生活中
5、有广泛应用，其电极材料是Pb和PbO2，电解液是硫酸。现用铅蓄电池电解硫酸钠稀溶液一段时间后，假设电解时温度不变且用惰性电极，下列说法正确的是()A. 蓄电池放电时，每消耗0.1 mol PbO2，生成0.1 mol PbSO4B. 电解硫酸钠溶液时的阳极反应式为4OH-4e-2H2O+O2C. 电解一段时间后若硫酸钠溶液中没有晶体析出，则c(Na2SO4)不变D. 蓄电池放电一段时间后其电解液中H2SO4的浓度、密度都变大【答案】B【解析】Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O，每消耗0.1 mol PbO2生成0.2 mol PbSO4，A错误；阳极是
6、氢氧根离子放电，B正确；电解硫酸钠的稀溶液，实质是电解水，硫酸钠溶液的浓度增大，C错误；放电时消耗硫酸同时生成了水，硫酸的浓度、密度都变小，D错误。变式1(2015南京、盐城、徐州二模)一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如下图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法正确的是()A. b电极为该电池的负极B. b电极附近溶液的pH减小C. a电极反应式：C6H10O5-24e-+7H2O6CO2+24H+D. 中间室：Na+移向左室，Cl-移向右室【答案】C【解析】由图示可看出，在a极上有机物转变成CO2，电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O6CO2+24H+
7、，C正确；在b电极上N转变成N2，电极反应式为2N+10e-+12H+N2+6H2O，故b极为正极，且电极附近pH增大，A、B错误；在原电池中阳离子移向正极而阴离子移向负极，D错误。例题2(2014广东高考)某同学组装了下图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则()A. 电流方向：电极电极B. 电极发生还原反应C. 电极逐渐溶解D. 电极的电极反应式：Cu2+2e-Cu【答案】A【解析】根据金属的活泼性确定为负极，为正极，电子从电极经过电流表流向电极，电流方向与之正好相反，A正确；电极发生氧化反应，B错误；电极上反应为Cu2+2e-Cu，C错误；是阳极，是阴极，上反应为Cu-2e-Cu
8、2+，D错误。变式2(2015焦作一模)下图是一套电化学装置，下列有关说法错误的是()A. 装置A是原电池，装置B是电解池B. 反应一段时间后，装置B中溶液pH增大C. a口若消耗1 mol CH4，d口可产生4 mol气体D. a口通入C2H6时的电极反应为C2H6-14e-+18OH-2C+12H2O【答案】B【解析】A装置进气，B装置出气，所以A是原电池，B是电解池，A正确；B中本质上电解水，c(H+)增大，pH减小，B错误；若a口消耗1 mol CH4，则转移8 mol电子，a极是负极，d极是阴极，产生H2，根据得失电子守恒，产生4 mol H2，C正确；a口通入C2H6，碳元素化合价
9、升高了7，C2H6失去14个电子，碱性溶液生成C，根据电荷守恒，需要18OH-，根据H原子守恒，生成12H2O，D正确。1. 电解池总反应方程式的书写(1) 用惰性电极电解某些溶液时(如饱和食盐水、AgNO3溶液等)，当电解液中H+或OH-放电时，在电极反应式中直接写2H+2e-H2或4OH-4e-2H2O+O2，但在总反应式中一定要写成H2O，当H+放电时生成H2同时生成OH-，当OH-放电时生成O2同时生成H+。(2) 阳极材料不同，总反应方程式可能不同。如(3) 还要注意电解质溶液中未参与放电的离子是否可与放电后生成的离子发生反应。如(4) 要注意电解质是溶液还是熔融状态如2. 用惰性电
10、极电解溶液的规律及电解液的恢复(1) 用惰性电极电解含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐溶液时，尽管电解的本质都是电解水，但pH的变化要具体情况具体分析：酸溶液，水减少，c(H+)增大，pH减小；碱溶液，水减少，c(OH-)增大，pH增大；活泼金属的含氧酸盐，因溶液呈中性，水减少，溶液仍然呈中性，pH不变。(2) 电解CuSO4溶液时，尽管是Cu2+和OH-分别放电，按照电极反应式Cu2+2e-Cu、4OH-4e-2H2O+O2，氢元素变成H2O仍然留在溶液中，只有Cu析出和O2逸出，且物质的量之比为21，所以要让溶液复原，需要加CuO，而不能加Cu(OH)2。加入CuCO3时，CO2变为气体逸出，
11、相当于加的是CuO。电解NaCl溶液时，根据电极反应，从溶液中逸出的是H2和Cl2，且物质的量之比为11，因而要让溶液复原，需向溶液中通入氯化氢气体，而不能加盐酸。3. 离子的放电顺序阴离子：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根(N、S、C等)F-阳离子：Au3+Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+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+
12、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。 考点2电解原理的应用【基础梳理】1. 氯碱工业(如下图)(1) 写出各个字母表示的物质：E；F；X；Y；W；Z。(2) 电极反应式阳极：；阴极：；总反应式： 。(3) 离子交换膜的作用是，阴极产物是，阳极产物是。2. 电镀铜(如下图)(1) 镀件作极，镀层金属铜作极。(2) 电解质溶液是。(3) 电极反应式阳极：；阴极：。(4) 特点：电镀液中c(Cu2+) 。3. 粗铜的精炼(1) 电极材料：阳极为；阴极为。(2) 电解质溶液：。(3) 电极反应式阳极：；阴极：。(4) 特点：电解
13、液中c(Cu2+)。4. 电冶金利用电解熔融盐或熔融氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1) 冶炼钠总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2阳极：；阴极：。(2) 冶炼铝总反应：2Al2O3(熔融)4Al+3O2阳极：；阴极：。【举题说法】例题3下列说法正确的是(填字母)。A. 氯碱工业中，烧碱在阳极区生成B. 马口铁(镀锡铁皮)镀层破损后铁仍不易腐蚀C. 电解熔融氯化铝冶炼金属铝D. 氯化镁属于电解质，工业上可用电解其溶液的方法制镁E. 电镀时，镀层金属与直流电源的正极相连F. 铁片镀锌时，铁片与外电源的正极相连G. 电解法精炼铜时，以粗铜作阳极，纯铜作阴极H. 用图1装置
14、电解精炼铝I. 用图2所示方法可保护钢闸门不被腐蚀 图1 图2【答案】EG【解析】A项，氯碱工业中阴极区H+放电，产生OH-，因而NaOH在阴极区产生，错误；B项，马口铁(镀锡铁皮)镀层破损后构成原电池，铁作负极，腐蚀加剧，错误；C项，铝的冶炼应电解熔融的氧化铝，氯化铝是共价化合物，熔融状态不导电，错误；D项，镁的冶炼应电解熔融的氯化镁，电解其溶液则生成Mg(OH)2，错误；E项，电镀时，镀层金属作阳极，应与直流电源的正极相连，正确；F项，铁片镀锌时，锌作阳极，锌与外电源的正极相连，错误；G项，精炼铜时，以粗铜作阳极，纯铜作阴极，正确；H项，电解精练Al时，粗铝作阳极与电源正极相连，纯铝作阴极
15、与电源负极相连，错误；I项，图2所示的应该是外加电流的阴极保护法，应有外加电源，且钢闸门连接电源负极，错误。变式3(2014扬州一模)电浮选凝聚法处理污水的原理如右下图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是()A. 可以用铝片或铜片代替铁片B. 阳极产生的气体可能是O2C. 电解过程中H+向阳极移动D. 若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸【答案】B【解析】该装置中阳极上铁失电子生成Fe2+，进一步生成的Fe3+在溶液中形成氢氧化铁胶体，从而起到凝聚作用，因铜离子不能形成胶体，A错；阳极上OH-可以失电子生成O2，B正确；电解过程中
16、阳离子向阴极移动，C错；在污水中加入硫酸，氢氧化铁胶体将无法形成，D错。【随堂检测】1. (2015保定联考)下图两个装置中，液体体积均为200 mL，开始工作前电解质溶液的浓度均为0.5 molL-1，工作一段时间后，测得有0.02 mol电子通过，若忽略溶液体积的变化，下列叙述正确的是()A. 产生气体体积=B. 中阴极质量增加，中正极质量减小C. 中阳极反应式：4OH- 4e-2H2O+O2，中负极反应式：2H+2e-H2D. 溶液的pH变化：减小，增大【答案】D【解析】中是电解硫酸铜溶液，阳极：2H2O-4e-4H+O2，阴极：Cu2+2e-Cu，是原电池，锌是负极，电极反应式为Zn-
17、2e-Zn2+，Cu作正极，电极反应式为2H+2e-H2，C错误；当有0.02 mol电子通过，中产生0.005 mol O2，中产生0.01 mol H2，A错误；中正极铜质量不变，B错误；中生成硫酸，pH减小，中消耗硫酸，pH增大，D正确。2. 用惰性电极电解溶液，下列说法正确的是()A. 电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变B. 电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小C. 电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12D. 电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上产物的物质的量之比为11【答案】D【解析】电解稀硫酸，本质上是电解水，所以水减少，c(H+)增大，pH减
18、小，A错；电解氢氧化钠溶液，本质上是电解水，所以水减少，c(OH-)增大，pH增大，B错；电解硫酸钠溶液，本质上是电解水，阴极产生H2，阳极产生O2，且物质的量之比为21，C错；电解氯化铜溶液，阴极析出Cu，阳极产生Cl2，物质的量之比为11，D正确。3. (2014浙江高考)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式如下：Ni(OH)2+MNiOOH+MH已知：6NiOOH+NH3+H2O+OH-6Ni(OH)2+N，下列说法正确的是()A. NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式：NiOOH+H2O+
19、e-Ni(OH)2+OH-B. 充电过程中OH-从阳极向阴极迁移C. 充电过程中阴极的电极反应式为H2O+M+e-MH+OH-，H2O中的H被M还原D. NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液【答案】AC【解析】根据充电时总反应式，可以写出阳极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O，阴极反应式为H2O+M+e-MH+OH-，放电时正极反应式为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-，A、C正确；充电时，阴离子移向阳极，B错误；根据已知条件，NiOOH可以跟氨水反应，D错误。4. (2015石家庄二模)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A. 图a中，插入海水
20、中的铁棒越靠近底端腐蚀越严重B. 图b中，闭合K2，铁电极的腐蚀速率比闭合K1时慢C. 图c中，接通开关时，Zn的腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D. 图d中，锌锰电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的【答案】B【解析】铁棒与水的接触面处，氧气的浓度最大，所以发生吸氧腐蚀最严重，A错误；图b中，闭合K2，形成电解池，其中Fe作阴极，被保护，而闭合K1，形成原电池，其中Fe作负极，被腐蚀，B正确；图c中，接通开关时形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，氢离子在Pt电极放电生成氢气的速率加快，C错误；自放电腐蚀Zn被氧化为Zn2+，主要是由Zn的还原作用引起的，D错误。5.
21、电化学在处理环境污染方面发挥了重要的作用。(1) (2015南京、盐城一模)据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如图1所示。电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为。图1(2) (2015常州一模)利用电解原理可将NO还原为N2，装置见图2，高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质，金属钯薄膜作电极。钯电极A为极，电极反应式为 。 图2 图3(3) (2015扬州一模)脱去冶金工业排放烟气中SO2的方法有多种。离子膜电解法：利用硫酸钠溶液吸收SO2，再用惰性电极电解。将阴极区溶液导出，经过滤分离硫黄后，可循环吸收利用，装置如图3所示，则阴极的电
22、极反应式为，阳极产生气体的化学式为。【答案】(1) 2CO2+12H+12e-C2H4+4H2O(2) 阴2NO+4H+4e-N2+2H2O(3) SO2+4H+4e-S+2H2O(或H2SO3+4H+4e-S+3H2O)O2【解析】(1) b电极与电源的负极相连为阴极，该极通入了CO2，故在该电极上CO2得电子后结合迁移过来的H+生成乙烯，电极反应式为2CO2+12H+12e-C2H4+4H2O。(2) 因为A电极上NO得电子后结合进入的H+生成N2，故A电极为阴极，电极反应式为2NO+4H+4e-N2+2H2O。(3) 由于阴极生成了硫黄，则在阴极上SO2得电子后结合H+生成单质硫的同时生
23、成了H2O，电极反应式为SO2+4H+4e-S+2H2O；在阳极上只能OH-失电子生成O2，故产生的气体为O2。【问题思考和基础梳理答案】【参考答案】问题思考问题1用惰性电极电解某些电解质溶液，尽管本质都是电解水，但原溶液的酸碱性影响溶液的pH，所以pH不一定不变。如电解硫酸溶液，c(H+)增大，pH减小；电解NaOH溶液，c(OH-)增大，pH增大；电解Na2SO4溶液，pH不变。用惰性电极电解CuSO4溶液，尽管OH-参与放电，但放电后生成水和氧气，氢元素仍留在溶液中，从溶液中析出的是Cu和O2，且物质的量之比为21，因而要使电解液复原，应加入CuO而非Cu(OH)2。问题2原电池是把化学
24、能转变为电能的装置，因此原电池中两种不同的导体用导线相连接并放于电解质溶液中(燃料电池中正、负两级的导体可以相同)，原电池无外加电源；电解池则是把电能转化为化学能的装置，一定要有外加直流电源。因此，只需根据装置中有无外加直流电源，即可区别原电池和电解池。电镀池是利用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一层其他金属，是一种特殊的电解池，电镀池的阳极为镀层金属，电解质溶液应含镀层金属的阳离子。基础梳理考点11. 电能化学能2. (1) 直流电源(2) 电解质溶液熔融电解质(3) 闭合回路3. 阳阴4. (1) 金属电极氧化阴阴S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-(2) 阳还原Ag+Hg2+F
25、e3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+5. (1) 负极阴极阳极正极 (2) 阴极阳极6. 4OH-4e-2H2O+O24H+4e-2H22H2O2H2+O2水减小增大不变水2Cl-2e-Cl22H+2e-H2 2HClH2+Cl2HCl增大HCl2Cl-2e-Cl2Cu2+2e-CuCuCl2Cu + Cl2CuCl2增大CuCl22Cl-2e-Cl22H+2e- H22NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOHNaCl和H2O增大HCl4OH-4e-2H2O+O24Ag+4e-4Ag4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3AgNO3和H2O减小Ag2O考
26、点21. (1) 饱和食盐水稀NaOH溶液氯气氢气稀食盐水浓NaOH溶液(2) 2Cl-2e-Cl22H+2e-H22NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH(3) 避免氢气和氯气混合引起爆炸，减少氯气和氢氧化钠反应，提高碱的纯度H2、NaOHCl22. (1) 阴阳(2) 含镀层金属阳离子的电解质溶液(3) Cu-2e-Cu2+Cu2+2e-Cu(4) 不变3. (1) 粗铜纯铜(2) 含Cu2+的电解质溶液(3) Zn-2e-Zn2+、Fe-2e-Fe2+、Cu-2e-Cu2+Cu2+2e-Cu(4) 基本保持不变，略减少4. (1) 2Cl-2e-Cl22Na+2e-2Na(2) 6O
27、2- 12e-3O24Al3+12e-4Al趁热打铁，事半功倍。请老师布置同学们完成配套检测与评估中的练习第2930页。【课后检测】课时18电解池及其应用1. 右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列判断正确的是()A. a为负极、b为正极B. a为阳极、b为阴极C. 电解过程中，d电极质量增加D. 电解过程中，氯离子物质的量浓度不变2. 如下图所示，四个装置中电极反应式相同的一组是()A. B. C. D. 3. 下图所示的电解池和中，a、b、c和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bFe3+B. 电池放电时，负极的电极反应式为Fe2
28、+-e-Fe3+C. 充电时，阴极的电极反应式为Cr3+e-Cr2+D. 电池放电时，Cl-从负极室穿过选择性透过膜移向正极室9. (2015郑州质检)中国首个空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，a、b、c、d均为Pt电极。下列说法正确的是()A. B区的OH-通过隔膜向a电极移动，A区pH增大B. 图中右管中的OH-通过隔膜向c电极移动，d电极上发生还原反应C. c是正极，电极上的电极反应为2H+2e-H2D. 当有1 mol电子转移时，b电极产生气体Y的体积为11.2 L10.
29、 电化学降解法治理水中硝酸盐的污染原理如下图所示。下列说法正确的是()A. B为电源正极B. 电解过程中H+ 向阳极移动C. 阴极反应式为2N+6H2O+10e-N2+12OH-D. 理论上电解过程中阴、阳两极产生的气体在同温同压下体积比为2511. 按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量，则下列叙述正确的是() 甲 乙A. a表示反应生成Cu的物质的量B. a表示反应消耗H2O的物质的量C. b表示反应生成H2SO4的物质的量D. b表示反应生成O2的物质的量12. 用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl-、Br-、Na+、Mg2+)的装置如下图所示(a、b为石墨电极
30、)。下列说法正确的是()A. 电池工作时，正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-B. 电解时，a电极周围首先放电的是Br-而不是Cl-，说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者C. 电解时，电子流动路径：负极外电路阴极溶液阳极正极D. b为负极，当电池中消耗0.02 g H2时，b极周围会产生0.02 g H213. (2015江西联考)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小、无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如下图装置，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH作为电解质。下列叙述不正确的是()A. 该燃料电池负极发生的电极反应为N2H4+4OH-4e-N2+4H
31、2OB. 用该燃料电池作为装置的直流电源，产生1 mol Cl2至少需要通入0.5 mol N2H4C. 该燃料电池的电极应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触D. 该燃料电池中，电子从右侧电极经过外电路流向左侧电极，溶液中OH-迁移到左侧14. . 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)精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出。(填“a”、“b”、“c”
32、或“d”). 有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如下图所示(电极未标出)。回答下列有关问题：(1)电解池的阴极反应式为。(2)通入空气的电极为(填“正极”或“负极”)，燃料电池中阳离子的移动方向(填“从左向右”或“从右向左”)。(3)电解池中产生2 mol Cl2，理论上燃料电池中消耗mol O2。(4)a、b、c的大小关系为。15. (2015江苏模拟)电解原理在污水处理过程中有广泛的应用。(1)某工业废水中含有毒性较大的CN-，可用电解法将其转变为N2，装置如图1所示。气体甲是(填化学式)，电解池中生成N2的电极反应式为。(2)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的
33、污染。电化学降解N的原理如图2所示。电源正极为(填“A”或“B”)，阳极反应式为。若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(m左-m右)为。 图1 图2 图3 图4(3)将含+6价铬的废水放入电解槽内，用铁作阳极，加入适量的氯化钠进行电解。阳极区生成的Fe2+和Cr2发生反应，生成的Fe3+和Cr3+在阴极区与OH-结合成氢氧化物沉淀而除去。写出阳极的电极反应式： 。电解法中加入氯化钠的作用是 。(4)甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用图3装置模
34、拟上述过程，写出阳极电极反应式：。(5)将有机污水去除氧气后加入到如图4所示的微生物电解池内，可以实现污水处理和二氧化碳还原制甲醇。写出电解时阴极的电极反应式：。【课后检测答案】课时18电解池及其应用1. A【解析】由溶液中离子移动方向可知，c是阴极，连接电源的负极，a是负极，A项正确，B项错误；阳极发生氧化反应，Cl-在阳极放电：2Cl-2e-Cl2，C、D项错误。2. B【解析】阴极Cu2+2e-Cu阳极Cu -2e-Cu2+阴极2H+2e-H2阳极4OH-4e-2H2O+O2阴极Cu2+2e-Cu阳极Cu -2e-Cu2+阴极Ag+e-Ag阳极Ag-e-Ag+3. D【解析】题意表明b、
35、d没有气体逸出，所电解的盐溶液中金属元素应该在金属活动顺序表中H以后，结合增重bCr3+，A错误；电池放电时，是原电池的工作原理，负极发生失电子的氧化反应，电极反应式为Cr2+-e-Cr3+，B错误；充电时是电解池工作原理，阴极发生得电子的还原反应，电极反应式为Cr3+e-Cr2+，C正确；电池放电时，Cl-从正极室穿过选择性透过膜移向负极室，D错误。9. B【解析】阴离子移向阳极，B区的OH-通过隔膜向a电极移动，并在a电极上失电子生成O2(气体X)，所以A区pH不会变大，A错误；气体Y为H2，c电极为负极，原电池中阴离子移向负极，d极是正极，发生还原反应，B正确；c极是负极，电极反应是H2
36、-2e-+2OH-2H2O，C错误；D选项未指明标准状况，错误。10. D【解析】根据图示，N转化为N2，得电子，在阴极反应，所以B是负极，A错误；电解池中阳离子移向阴极，B错误；因为是质子交换膜，所以电极反应中阴极反应式为2N+12H+10e-N2+6H2O，C错误；阳极产生的气体为O2，根据得失得失电子守恒：2N25O220e-，所以D正确。11. C【解析】电解硫酸铜溶液，阳极反应式：2H2O-4e-O2+4H+，阴极反应式：Cu2+2e-Cu，根据得失电子守恒，能找出相应的关系：2e-CuH2O(消耗)H2SO4O2。12. B【解析】电池工作时，通入O2的电极为电源的正极，发生还原反
37、应，由于该电池为酸性介质，因此正确的电极反应式为O2+4H+4e-2H2O，A错；a作阳极，现阳极材料为惰性电极，因此溶液中还原性强的离子Br-先放电，B正确；要注意不论在原电池还是在电解池溶液中均无电子通过，溶液中依靠离子的定向移动构成回路，C错；b为阴极，D错。13. D【解析】负极失电子发生氧化反应，根据图中物质可知，N2H4失去4个电子生成N2，在碱性溶液中结合OH-生成H2O，A正确；根据得失电子守恒，可找到关系式：N2H42Cl2，所以产生1 mol Cl2至少需要通入0.5 mol N2H4，B正确；C正确；该燃料电池左侧是负极，电子从负极经导线流向正极，D错误。14. . (1
38、) 2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(2) ad. (1) 2H2O+2e-H2+2OH-(2) 正极从左向右(3) 1(4) cab【解析】. (2) 电解槽中阴极是氢离子放电生成氢气，水电离平衡正向移动，氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠溶液，NaOH溶液的出口为d；Cl2在阳极产生，依据装置图分析可知精制饱和食盐水从阳极进入，即进口为a。. (2) 氧气是氧化剂，在正极消耗，生成氢氧根离子；原电池中，阳离子移向正极，所以阳离子从左向右移动。(3) 产生2 mol Cl2，转移4 mol电子，所以消耗1 mol氧气。(4) 阴极产生的a%的氢氧化钠加入燃料电池的正、负极，正极生成氢氧
39、化钠使浓度增大，负极氢气失电子生成的氢离子消耗氢氧根离子，所以负极出来的氢氧化钠浓度减小，所以cab。15. (1) H2 2CN-10e-+12OH-2C+N2+6H2O(2) A2H2O-4e-O2+4H+14.4 g(3) Fe-2e-Fe2+增强溶液导电性(4) Co2+-e-Co3+(5) CO2+6H+6e-CH3OH+H2O【解析】(1) 根据电解质溶液中OH-的移动方向可知，生成N2的电极为阳极，故生成气体甲的电极为阴极，在阴极上是H+得电子生成H2；在CN-中，C为+2价，N为-3价，故1 mol CN-失去5 mol电子生成C和N2，由此可写出电极反应式为2CN-10e-+
40、12OH-2C+N2+6H2O。(2) 根据图示，B所连接的电极上N变成了N2，得电子，发生了还原反应，则该电极是阴极，B是负极，A是正极。阳极反应式为2H2O-4e-O2+4H+，阴极反应式为2N+12H+10e-N2+6H2O，转移了2 mol电子，阳极消耗1 mol H2O，生成2 mol H+，进入阴极室，阳极室质量减少18 g；阴极放出0.2 mol N2(5.6 g)，同时有2 mol H+进入阴极室，阴极室质量减少3.6 g，故膜两侧电解液的质量变化差(m左-m右)=18 g-3.6 g=14.4 g。(3) 用铁作阳极，则阳极反应为Fe-2e-Fe2+ 。(4) 通电后，将Co2+氧化成Co3+，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2+-e-Co3+。(5) 阴极得电子发生还原反应，根据图示，CO2转化为CH3OH，得6个电子，酸性介质，结合H+生成H2O，配平即可。
