(新课标)2020高考化学二轮复习第一部分专题突破方略专题九化学反应与能量教学案

向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表指针不会发生偏转，但由于I2 浓度增大，所以溶液颜色变深；向图ⅡB烧杯中加入NaOH溶液，C2 上发生AsO3－2e＋2OH===AsO4＋H2O，电子沿导线流向C1 棒，C1棒发生I2＋2e===2I，所以C2 为负极，C1 为正极。

电解池的原理及应用 “膜”化学

1．图解电解池的工作原理

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2．正确判断电极产物

(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极做阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁做阳极溶解生成Fe，而不是Fe)；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S＞I＞Br＞Cl＞OH(水)。

(2)阴极产物直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag＞Fe＞Cu＞H＞Fe＞Zn……

活泼阳极失电子后得到的离子一般都会继续与电解质溶液中的离子发生复杂的反

应，因此最终的氧化产物需要根据试题中的信息确定。

(1)铁阳极

Fe做阳极时其氧化产物可能是Fe、Fe(OH)2或FeO4。如用铁电极电解含Cr2O7的酸性废水时，阳极反应为Fe－2e===Fe，生成的Fe会还原废水中的Cr2O7，离子反应方程式为Cr2O7＋6Fe＋14H===2Cr＋6Fe＋7H2O，由于废水中H不断被消耗，溶液的pH增大，碱性增强，Fe和Cr分别转化为Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀除去。再如，用铁电极电解稀NaOH溶液制备Fe(OH)2的阳极反应为Fe－2e＋2OH===Fe(OH)2；用铁电极电解浓的KOH溶液制备K2FeO4的阳极反应为Fe－6e＋8OH===FeO4＋4H2O。

(2)铝阳极

Al做阳极时其氧化产物可能是Al2O3、Al(OH)3、AlO2、Al。如给铝制品氧化膜增厚，铝制品做电解池阳极，电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液，阳极反应为2Al－6e＋3H2O===Al2O3＋6H；若是用铝电极电解烧碱溶液，阳极反应为Al－3e＋4OH===AlO2＋2H2O。

(3)铜阳极

Cu做阳极时其氧化产物可能是Cu或Cu(如Cu2O)。如电镀铜或精炼铜的阳极反应为Cu－2e===Cu；用铜电极电解NaOH溶液制备Cu2O的阳极反应为2Cu－2e＋2OH===Cu2O＋H2O。

3．对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)

电解类型 电解质实例 使溶液复原加入的物质 2＋

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电解水 电解电解质 放氢生碱型 放氧生酸型 NaOH、H2SO4 、Na2SO4 HCl、CuCl2 NaCl CuSO4 、AgNO3 水 原电解质 HCl气体 CuO、Ag2O 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO2 复原。

4．电化学中的“膜”化学 (1)常见的隔膜

隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：

①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。

②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 ③质子交换膜，只允许H通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 (2)隔膜的作用

①能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 ②能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 (3)解答步骤

第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜、质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。

第二步，写出电极反应式。判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。

第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。

角度一 利用电解原理制备物质

1．[2019·高考全国卷Ⅱ，T27(4)]环戊二烯(

)可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为

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2＋

]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如图所示，其中电解液

为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。

该电解池的阳极为________，总反应为_____________________________________。 电解制备需要在无水条件下进行，原因为___________________________________。

解析：结合图示电解原理可知，Fe电极发生氧化反应，为阳极；在阴极上有H2生成，故电解时的

总反应为Fe＋2===＋H2↑或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑。结合相关反应可知，电解制备

需要在无水条件下进行，否则水会阻碍中间物Na的生成，水电解生成OH－，OH－会进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2，从而阻碍二茂铁的生成。

答案：Fe电极 Fe＋2===＋H2↑[或Fe＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑] 水会阻碍中间物

Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2

2．(2019·高考天津卷)将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为 ①SiCl4(g)＋H2(g)

SiHCl3(g)＋HCl(g) ΔH1>0

4SiHCl3(g) ΔH2<0

3SiHCl3(g) ΔH3

②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)

③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)

氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备，写出产生H2的电极名称：______(填“阳极”或“阴极”)，该电极反应方程式为__________________________。

解析：用惰性电极电解KOH溶液，实质为电解水，阴极上产生氢气，电极反应式为2H2O＋2e===2OH＋H2↑。

答案：阴极 2H2O＋2e===H2↑＋2OH

3．(“单膜”电解池)[2018·高考全国卷Ⅲ，T27(3)①②]KIO3可采用“电解法”制备，装置如图所示。

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(1)写出电解时阴极的电极反应式：_________________________。

(2)电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为______，其迁移方向是________。

解析：(1)电解法制备KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：2H2O＋2e===2OH＋H2↑。(2)电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a向电极b迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K

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通过阳离子交换膜。

答案：(1)2H2O＋2e===2OH＋H2↑ (2)K 由a到b

4．(“双膜”电解池)[2018·高考全国卷Ⅰ，T27(3)]制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置

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如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。

电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

解析：阳极发生氧化反应：2H2O－4e===4H＋O2↑，阳极室H向a室迁移，a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。阴极发生还原反应，析出H2，OH增多，Na由a室向b室迁移，则b室中Na2SO3浓度增加。

答案：2H2O－4e===4H＋O2↑ a 角度二 电解原理的其他应用

5．(2017·高考全国卷Ⅱ，T11，6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( )

A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极

C．阴极的电极反应式为Al＋3e===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

解析：选C。利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件做阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解

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