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专题48 电解原理的应用一、高考题再现1（2017天津）（14分）某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答和中的问题。固体混合物的分离和利用（流程图中的部分分离操作和反应条件未标明）（1）反应所加试剂NaOH的电子式为_，BC的反应条件为_，CAl的制备方法称为_。（2）该小组探究反应发生的条件。D与浓盐酸混合，不加热，无变化；加热有Cl2生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有（填序号）_。a温度 bCl-的浓度 c溶液的酸度（3）0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为_。含铬元素溶液的分离和利用（4）用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是_，分离后含铬元素的粒子是_；阴极室生成的物质为_（写化学式）。【答案】（14分）（1） 加热（或煅烧） 电解法（2）a c（3）2Cl2(g)+ TiO2(s)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) H=85.6kJmol1（4）在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液CrO42-和Cr2O72- NaOH和H2【解析】惰性电极电解混合物浆液时，Na+移向阴极，CrO42-移向阳极。Al(OH)3、MnO2剩下在固体混合物中。固体混合物加入NaOH时，Al(OH)3转化为AlO2-，通入CO2转化为Al(OH)3沉淀，再加热分解为Al2O3，最后熔融电解得Al。（1）NaOH的电子式为；根据上述分析，BC的条件为加热或煅烧，CAl的制备方法称为电解法。（4）用惰性电极电解时，在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液，从而使CrO42-从浆液中分离出来；因2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O，所以分离后含铬元素的粒子是CrO42-和Cr2O72-；阴极室H+放电生成H2，剩余的OH-与透过阳离子交换膜移过来的Na+结合生成NaOH，所以阴极室生成的物质为NaOH和H2。2（2017江苏）(12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下: 注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_。 （2）向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_ (填“增大”、“不变”或“减小”)。（3）“电解”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。 （4）“电解”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质A的化学式为_。 （5）铝粉在1000时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_。 【答案】（1）Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O （2）减小 （3）石墨电极被阳极上产生的氧气氧化 （4）4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2 H2 （5）氯化铵分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜（3）电解I过程中，石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，在高温下，氧气与石墨发生反应生成气体，所以，石墨电极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化。 （4）由图中信息可知，生成氧气的为阳极室，溶液中水电离的OH-放电生成氧气，破坏了水的电离平衡，碳酸根结合H+转化为HCO3-，所以电极反应式为4CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2，阴极室氢氧化钠溶液浓度变大，说明水电离的H+放电生成氢气而破坏水的电离平衡生成大，所以阴极产生的物质A为H2 。 （5）铝在常温下就容易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜。氯化铵受热分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜，所以加入少量的氯化铵有利于AlN的制备。二、考点突破1、制备新物质典例1（2019届湖南师大附中高三上学期月考试卷一）以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH) 2，装置如右图所示，其中电解池两极材料分别为铁和石墨，通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。则下列说法正确的是A 石墨电极处的电极反应式为O24e=2O2B X是铁电极C 电解池中的电解液为蒸馏水D 若将电池两极所通气体互换，X、Y两极材料也互换，实验方案更合理【答案】D2、处理废水典例2（2019届安徽省合肥市高三上学期调研性检测）甲图为一种新型污水处理装置，该装冒可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能，乙图是种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。关于甲、乙的说法不正确的是A 装置甲的X极要与装置乙中的a极连接B 装置乙中b极的电极反应式为:2C1-2e-=Cl2C 当N极消耗lmol气体时，有2molH+通过离子交换膜D 若有机废水中主要含有淀粉，则装置甲中M极反应为:(C6H10O5)n+7nH2O-24ne-=6nCO2+24nH+【答案】C【解析】A、由题图甲分析得出M(或X)为负极，N(或Y)为正极，由图乙分析得出a为阴极，b为阳极。乙的a极要与甲的X极相连接，选项A正确；B、乙的b极为阳极，氯离子放电，选项B正确；C、氧气在N电极得到电子，电极反应式为O24H4e=2H2O，故当N极消耗lmol气体时，有4molH+通过离子交换膜，选项C不正确；D、因图甲中传递的是质子，葡萄糖在M极放电，故电极反应式为 (C6H10O5)n+7nH2O-24ne-=6nCO2+24nH+，选项D正确；答案选C。3、净化水典例3（2018届湖北省鄂州市高三下学期第三次模拟考试）世界水产养殖协会网介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其装置如图所示。下列说法正确的是A X为电源负极B 若该装置在高温下进行，则净化效率将降低C 若有1molNO3-被还原，则有6molH+通过质子膜迁移至阴极区D 若BOD为葡萄糖(C6H12O6)，1mol葡萄糖被完全氧化时，理论上电极流出20 mol e-【答案】B4、电镀典例4（2018届宁夏石嘴山市第三中学高三下学期第四次模拟考试）一种新型镁储备电池的储存寿命长,电压平稳,电池的总反应为Mg+Cu2Cl2=2Cu+MgCl2,以该电池为电源在铜片上镀银的实验装置如图所示。下列说法正确的是A 接通电路后,电池的正极质量减小B 若反应消耗1mol Mg,则有1mol Cl-通过阴离子交换膜C M电极材料为铜片D 接通电路后,AgNO3溶液的浓度减小【答案】A5、净化空气典例5（2018年江西省赣州市高三（5月）适应性考试）铈(Ce)是镧系金属元素。空气污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收，生成HNO2、NO3，再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质，同时生成Ce4+，其原理如图所示。下列说法正确的是A H+由右室进入左室B Ce4+从电解槽的c口流出，且可循环使用C 阴极的电极反应式：2HNO2+6H+6e=N2+4H2OD 若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6L甲烷时，理论上可转化HNO22mol【答案】C6、电解合成氨典例6（2018届山东省烟台市高三高考适应性练习一）电解法合成氨因其原料转化率大幅度提高，有望代替传统的工业合成氨工艺。电解法合成氨的两种原理及装置如图1和图2所示。下列说法错误的是A a电极上通入的物质是H2B 电解池中b是阳极，c是阴极C d电极上电极反应式是N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-D 若I=2.0A，通电1h，理论上两装置均可得NH3的质量为。(已知一个电子的电量为1.610-19C)【答案】B【解析】通过图1得出b极通入的是N2，所以a极通入的气体应该H2，A说法正确；b极通入的是N2，得到电子，发生还原反应，所以电解池的b极是阴极，c极O2-失去电子，发生氧化反应，c极是阳极，B说法错误；d电极是阴极，N2得到电子生成NH3，总反应式是：2N2+6H2O=4NH3+3O2，所以阴极（d电极）的电极反应式：N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，C说法正确；当流过的电流1 安培时，每秒钟所通过的电量为 1 库仑，所以I=2.0A，通电1h，理论上电量是：2.06060C，通过的电子：（2.06060）(1.610-19NA)mol,1molN原子得到3mol电子生成NH3，所以n（NH3）=（2.06060）(1.610-19NA3)mol, NH3的质量是：m（NH3）=n（NH3）M（NH3）=，D正确。7、金属表面抗腐蚀处理典例7（2018届四川省凉山州高三第三次诊断性检测）工业上通过电化学原理在铝片表面形成氧化膜来提高其抗腐蚀能力，工作原理如下图所示。列说法正确的是A 碳棒可用任意金属代替，其作用是传递电流B 通电一段时间后，溶液的pH增大C 通电后电子被强制从碳棒流向铝片使铝表面形成氧化膜D 可通过调节滑动变阻器来控制氧化膜的形成速度【答案】D
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