2023届新高考新教材化学鲁科版一轮专项提能特训四　对阴、阳极上放电纠偏和电化学转化效率的计算.docxVIP

专项提能特训四对阴、阳极上放电纠偏和电化学转化效率的计算

一、从原理和事实出发，对阴、阳极上放电纠偏

纠偏1阴离子能在阴极上放电吗？

阴极发生得电子的还原反应，体现出放电离子的氧化性，一些阴离子的氧化性比较强，当条件合适时肯定可以在阴极放电。

[典例1]离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。

钢制品应接电源的极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为。

[解析]电镀时钢制品应作阴极，故应接电源的负极；目的是在钢制品上镀铝，故阴极有Al产生，根据电荷守恒写出阴极反应式为4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－===Al＋7AlCleq\o\al(－,4)；若使用AlCl3水溶液则是H＋在阴极放电，产生H2。

[答案]负4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－===Al＋7AlCleq\o\al(－,4)H2

[练后归纳]很多具有氧化性的阴离子可以在电解池的阴极得电子发生还原反应，在高考题中需要特别关注NOeq\o\al(－,3)、MnOeq\o\al(－,4)、Cr2Oeq\o\al(2－,7)等在特定环境下具有氧化性的阴离子。

纠偏2阳离子能在阳极放电吗？

阳极发生失电子的氧化反应，本质是放电离子还原性的体现，某些处于较低价态阳离子具有较强的还原性，可以在阳极放电发生氧化反应。

[典例2]铝及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料。回答下列问题：

PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生反应的电极反应式为，阴极上观察到的现象是；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为，这样做的主要缺点是。

[解析]从实验目的来看应由Pb2＋价态升高变为PbO2，阳极电极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，故阴极石墨上有红色物质析出。只有Pb(NO3)2溶液时，阴极反应为Pb2＋＋2e－===Pb，导致Pb2＋的利用率降低(没有全部转化为产物PbO2)。

[答案]Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋石墨上有红色物质析出Pb2＋＋2e－===Pb不能有效利用Pb2＋

[练后归纳]阳离子可以在阳极放电，有些还原性较强的离子(如Fe2＋)甚至可能先于阴离子反应。而这恰好是符合氧化还原反应规律的(还原性：Fe2＋Cl－)。

纠偏3含氧酸根离子会参与电极反应吗？

[典例3]制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。

(1)阳极的电极反应式为。

(2)电解后，室的NaHSO3浓度增加。

(3)b室的(填“NaHSO3”或“Na2SO3”)浓度增加，原因是

(用电极反应式说明)。

[解析](1)阳极区为H2SO4溶液，故阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)电解后阳极区域产生的H＋透过阳离子交换膜进入a室，发生反应SOeq\o\al(2－,3)＋H＋===HSOeq\o\al(－,3)(SOeq\o\al(2－,3)结合H＋能力比HSOeq\o\al(－,3)强)使a室的NaHSO3浓度增加。(3)b室为阴极区，电极反应式为2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－===H2↑＋2SOeq\o\al(2－,3)(H＋主要来自于HSOeq\o\al(－,3)的电离)，故b室的Na2SO3浓度增加。

[答案](1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(2)a

(3)Na2SO32HSOeq\o\al(－,3)＋2e－===H2↑＋2SOeq\o\al(2－,3)

[练后归纳](3)中的