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1、电化学原理的综合应用第2课时1.利用电化学原理制备物质、处理污水和有害物质。2.能够书写新情景下的电极反应式。书写物质制备和环保等新情景下的电极反应式。学习目标重点难点电解原理在物质制备中的应用1.电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。导学2.多室电解池的分析思路1.一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正
2、确的是A.a为直流电源的正极B.阴极反应式为2H2e=H2C.工作时，乙池中溶液的pH不变D.若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体导练C项，工作时，甲池中硫酸根离子移向乙池，丙池中氢离子移向乙池，乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，错误；D项，若有1 mol离子通过A膜，即丙池产生1 mol氢离子，则理论上阳极生成0.25 mol氧气，正确。A项，电解法制备铬，则Cr电极应该是阴极，即a为直流电源的负极，错误；B项，阴极反应式为Cr33e=Cr，错误；2.NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是A.若直
3、流电源为铅酸蓄电池，则b极为PbB.阳极反应式为ClO2e=C.交换膜左侧NaOH 的物质的量不变，气体X为Cl2D.制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na由交换膜左侧向右侧迁移由总反应式2ClO22NaCl=2NaClO2Cl2知，交换膜左边NaOH的物质的量不变，在阳极上氯离子失电子，发生氧化反应，产生氯气，气体X为Cl2，故B错误、C正确；Na由交换膜右侧向左侧迁移，故D错误。二氧化氯转化为NaClO2(亚氯酸钠)的过程发生了还原反应，应该发生在阴极，所以a是负极，b是正极，若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为正极，应该是PbO2，故A错误；3.H3PO2可用电渗析法制
4、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_。2H2O4e=O24H 阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的 穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2电化学原理在污水处理中的应用导学电化学技术的基本原理是使水体污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学反应而得到转化，从而
5、达到削减和去除污染物的目的。导练根据题意分析可知，X电极材料为铁，Y电极材料为石墨。若X、Y电极材料连接反了，铁就不能失电子变为离子，也就不能生成FePO4，A错误；Y极为石墨，该电极上发生还原反应，B错误；电解过程中Y极发生反应：2H2e=H2，氢离子浓度减小，溶液的pH变大，C错误；铁在阳极失电子变为Fe2，通入的氧气把Fe2氧化为Fe3，Fe3与 反应生成FePO4，D正确。2.工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN，装置如图所示，依次发生的反应有：.CN2e2OH=CNOH2O.2Cl2e=Cl2.3Cl22CNO8OH=N26Cl4H2O(1)a为电源_极。正电解时铁电极作阴
6、极，则b为电源负极，a为电源正极。(2)通电过程中溶液pH不断_(填“增大”“减小”或“不变”)。阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，根据反应、及阴极反应式可知，通电过程中消耗OH的量大于生成OH的量，故溶液pH不断减小。减小(3)除去1 mol CN，外电路中至少需要转移_ mol电子。5(4)为了使电解池连续工作，需要不断补充_。NaOH和NaCl通电过程中OH不断被消耗，且有部分Cl2逸出，为了使电解池连续工作，需要不断补充NaOH和NaCl。电化学原理在环境保护中的应用利用电化学原理把污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒物质，具有易于控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。导
7、学导练1.我国科学家在太阳能光电催化化学耦合分解H2S研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是B.能量转化方式主要为“光能电能化学能”C.a极上发生的电极反应为Fe2e=Fe3D.a极区需不断补充含Fe3和Fe2的溶液该装置发生的有关反应为H2S2Fe3=2HS2Fe2(a极区)、2Fe22e=2Fe3(a极)、2H2e=H2(b极)，结合反应条件得到总反应H2S H2S，A正确；该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，B正确；a电极上电极反应式为Fe2e=Fe3，C正确；a极区涉及两步反应，第一步利用氧化性强的Fe3高效捕获H2S得到硫和还原性的Fe2，第二步是还原性的F
8、e2在a极表面失去电子生成氧化性强的Fe3，这两步反应反复循环进行，所以a极区无需补充含Fe3和Fe2的溶液，D错误。2.二氧化碳的转化和利用是重要的研究课题。“碳达峰”“碳中和”“低碳”成为近年热词。(1)研究人员开发了一种新型的硼、氮共掺杂的多孔石墨烯材料作为正极催化剂的锂二氧化碳二次电池，实现了碳酸锂在电池中的高度可逆分解，减少CO2的排放，其装置示意图如图1所示，放电时，正极反应式为_。3CO24e4Li=2Li2CO3C(2)设计CO2熔盐捕获及电化学转化装置如图2。a极的电极反应式为_。12自我测试1.电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示，电极为惰性电极。
9、已知海水中含Na、Cl、Ca2、Mg2、等离子。下列叙述中正确的是A.A膜是阳离子交换膜B.通电后，海水中阴离子向b电极处移动C.通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀D.通电后，a电极的电极反应式为2H2O4e=O24H312自我测试B错，通电后，海水中阴离子向阳极(a电极)处移动；C对，通电后，放电能力：HMg2Ca2，所以H在阴极(b电极)上放电：2H2O2e=H22OH，产生无色气体，由于破坏了附近水的电 离 平 衡，在 该 区 域 c(OH)增 大，会 发 生 反 应：Mg2 2OH=Mg(OH)2，所以溶液中会出现白色沉淀；D错，通电后，放电能力：ClOH，所以在阳极发生
10、反应：2Cl2e=Cl2。A错，a电极为电解池的阳极，且在电解池中阴离子向阳极移动，所以A膜是阴离子交换膜；3自我测试122.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法错误的是已知：Ni2在弱酸性溶液中发生水解氧化性：Ni2(高浓度)H Ni2(低浓度)A.碳棒上发生的电极反应：4OH 4e=O22H2OB.电解过程中，B室中NaCl溶液的浓度将不断减小C.为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD.若将阳离子膜去掉，电解时的阳极产物发生改变3自我测试12由于C室中Ni2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH不断减少，Na通过阳离子膜从A室移向
11、B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，B错误；由于H氧化性大于Ni2(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH，C正确；若去掉阳离子膜，在阳极Cl首先放电生成Cl2，阳极产物发生改变，D正确。根据图可知碳棒为阳极，阳极电极反应式为4OH4e=2H2OO2，阴极电极反应式为Ni22e=Ni、2H2e=H2，A正确；3自我测试123.厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A表示乳酸根离子)。下列有关说法中正确的是A.交换膜为阴离子交换膜，A从浓缩室通过交换膜向阳极移动B.交换膜为阳离子交换膜，H从浓缩室通过交
12、换膜向阴极移动C.阳极的电极反应式为2H2O4e=4H O2D.400 mL 0.1 molL1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升到0.6 molL1，则 阴极上产生的H2在标准状况下的体积为4.48 L3自我测试12右边电极反应式为2H2O4e=2OH H2，溶液中A从右侧通过交换膜进入浓缩室，所以为阴离子交换膜，氢离子从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，B错误；左边电极上电极反应式为2H2O4e=4HO2，生成的H通过交换膜进入浓缩室，所以交换膜为阳离子交换膜，A从阴极通过交换膜向浓缩室移动，A错误；3自我测试12400 mL 0.1 molL1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升到0.6 molL1，则生成的乳酸物质的量为0.4 L(0.60.1)molL10.2 mol，转移n(H)等于生成n(HA)为0.2 mol，同时转移电子物质的量为0.2 mol，根据2H2O2e=2OHH2知，生成氢气的物质的量为0.1 mol，在标准况下的体积是2.24 L，D错误。阳极上水失电子生成氢离子和氧气，电极反应式为2H2O 4e=4HO2，C正确；3