-新教材高中化学第四章化学反应与电能第二节第二课时电解原理的应用学案新人教版选择性必修

PAGEPAGE17第二课时电解原理的应用明课程标准扣核心素养1.了解电解原理在工业生产中的应用。2．认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。1.宏观辨识与微观探析：能依据微粒的放电顺序预测并判断电解产物，能从电解过程中的宏观现象判断电极反应、解释变化的规律。2．证据推理与模型认知：基于电解的具体应用及相应规律，建立电解应用问题的分析及相关计算的思维模型，并能解决相关应用问题。eq\a\vs4\al(电解饱和食盐水)[实验]探究电解氯化钠溶液实验装置实验操作在U形管中装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用石墨棒作阳极，铁棒作阴极。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电源后，观察U形管内产生的现象及试纸颜色的变化实验现象电流表的指针发生偏转，U形管内阴极区溶液变红且有无色无味的气体产生，阳极放出有刺激性气味的黄绿色气体，湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝[问题探讨]1．电解液中存在的离子有哪些？通电后离子移动的方向如何？分别在两极上放电的离子是什么？提示：电解液中存在的离子是Na＋、H＋、Cl－、OH－；通电后，U形管中的Cl－、OH－移向阳极，依据放电顺序：Cl－>OH－可知，Cl－在阳极上先放电，Na＋、H＋移向阴极，依据放电顺序：H＋>Na＋可知，H＋在阴极上先放电。2．电解时两极得到的产物分别是什么？写出电极反应式和总的电解化学方程式。提示：阳极产物是Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极产物是H2和NaOH，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。总反应式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。3．电解一段时间后，得到的混合液能使红色布条褪色的原因是什么？用上述电解法制得的NaOH纯净吗？提示：电解饱和食盐水时阴极区生成NaOH，阳极区生成Cl2，二者发生反应：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，NaClO具有漂白性，故能使有色布条褪色。用上述方法制得的NaOH溶液中混有NaCl和NaClO，纯度较低。4．工业制取烧碱时，如何避免Cl2与NaOH溶液反应，从而提高NaOH的纯度？如何充分利用两极产生的气体，变废为宝？提示：工业用离子交换膜电解槽来制烧碱，阳离子交换膜把电解池分成阳极室和阴极室，从而避免了Cl2与NaOH溶液的接触反应，提高了NaOH的纯度。电解时两极产生H2和Cl2，可以使二者发生反应生成HCl，得到盐酸副产品。氯碱工业实际生产中，电解精制后的饱和食盐水制取烧碱、氢气和氯气的装置是离子交换膜电解槽，图示如下：(1)使用的离子交换膜是阳离子交换膜，它只允许阳离子(如Na＋)通过，能阻止阴离子(如Cl－)及分子(如Cl2)通过，这样既避免了Cl2与H2混合光照下发生爆炸，又防止了Cl2与NaOH溶液的反应。(2)两极室放入的原料：阳极室是精制后的饱和食盐水；阴极室是稀的NaOH溶液。(3)食盐水必须精制的原因是防止食盐中的杂质离子(如Ca2＋、Mg2＋等)与OH－反应生成沉淀而堵塞交换膜，导致无法制得烧碱。[名师点拨]精制食盐水的方法(除去食盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))除上述操作顺序外，还可以是②→①→③→④或①→③(去掉过滤)→②(增加过滤)→④。1．实验室用石墨电极电解含有酚酞的饱和NaCl溶液，装置如图所示，下列说法不正确的是()A．a极为电解池的阳极B．a极发生的电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑C．在电场作用下Cl－、OH－向阴极移动D．解析：选Ca极与电池的正极相连，则其为电解池的阳极，A正确；a极上氯离子失电子生成氯气，发生的电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，B正确；此装置为电解池，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，故在电场作用下Cl－、OH－向阳极移动，C错误；b极酚酞变红的原因是水提供的H＋放电，则c(H＋)减小，导致H2OH＋＋OH－正向移动，c(OH－)＞c(H＋)，D正确。2．下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是()A．装置出口①处的物质是氯气B．出口②处的物质是氢气，该离子交换膜只能让阳离子通过C．装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H＋eq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5())Cl2↑＋H2↑D．该装置是将电能转化为化学能解析：选C出口①处是电解池的阳极区，溶液中的氯离子失电子生成氯气，A项正确；出口②处是电解池的阴极区，溶液中的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，B项正确；电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－，C项错误；该装置是电解装置，是把电能转化为化学能，D项正确。eq\a\vs4\al(电镀与电解精炼铜)1．电镀(1)定义：电镀是一种利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。(2)电镀装置(3)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。(4)原理：电镀时，通常把镀层金属一端作阳极，待镀的金属制品(镀件)一端作阴极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。在直流电的作用下，阳极金属失电子，溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，溶液中该金属离子在阴极获得电子被还原为金属，覆盖在镀件上。(5)实例如在铁制品表面镀铜，可用CuSO4溶液作电解质溶液，电极反应分别为：阳极：Cu－2e－=Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－=Cu。[记忆口诀]电镀规律口诀：镀层阳极待镀阴，镀层离子溶液跟。我与电解共原理，浓度不变要记真。2．电解精炼铜(1)目的①降低粗铜中的杂质含量，从而提高铜的性能。②回收粗铜中的金、银等贵金属。(2)电解精炼铜的装置图(3)电解特点电解结束后，阳极泥中含有Au、Pt、Ag等，电解质溶液中的金属阳离子有Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋、Cu2＋等，阴极得到精铜，但电解液中Cu2＋的浓度减小。[名师点拨](1)电镀特点：“一多、一少、一不变”。一多是指阴极上有镀层金属沉积，一少是指阳极上有镀层金属溶解，一不变是指电解质溶液的浓度不变。(2)由于在阳极上溶解的金属有Fe、Zn、Ni、Cu等，而在阴极上只有Cu析出，根据得失电子守恒可知，阳极产生的铜离子数目和阴极得电子变成铜单质的铜离子数目不相等，所以电解液中Cu2＋的浓度减小。1．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A．电解时以精铜作阳极B．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥C．粗铜连接电源负极D．电解时阴极发生氧化反应解析：选B电解精炼铜时，粗铜应作阳极，精铜作阴极，选项A错误；金属的活动性顺序为Zn＞Fe＞Cu＞Ag＞Pt，因此Ag、Pt不会放电，以单质形式沉积下来，选项B正确；粗铜连接电源的正极，发生氧化反应，选项C错误；阳极与电源的正极相连，发生氧化反应，阴极与电源的负极相连，发生还原反应，选项D错误。2．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是()A．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Zn2＋B．铂作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Zn2＋C．铁作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Fe2＋D．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Zn2＋解析：选A本题中镀层金属为锌，即金属锌作阳极；铁制品为待镀的金属制品，即铁制品作阴极。需选用含有Zn2＋的溶液为电镀液。eq\a\vs4\al(电冶金)[情境素材]某些化合物的类型与熔点如下表所示：化合物NaClNa2OMgOMgCl2Al2O3AlCl3类型离子化合物离子化合物离子化合物离子化合物离子化合物共价化合物熔点/℃804127528007142050191[情境探究]1．工业上制取钠时，用电解熔融NaCl而不用电解NaCl溶液或熔融Na2O方法的原因是什么？写出电解总反应式。提示：电解NaCl溶液得到的是NaOH而不是Na；在空气中加热Na2O，Na2O能与O2反应生成Na2O2，且Na2O的熔点高，熔融时消耗更多的能源。电解总反应式：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑。2．工业上制镁时，用电解熔融MgCl2而不用电解熔融MgO的方法的原因是什么？写出电解总反应式。提示：MgO的熔点比MgCl2高很多，熔融时耗费更多的能源，增加生产成本。电解总反应式：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑。3．工业上制铝时，用电解熔融Al2O3还是AlCl3？其原因是什么？电解时为什么要加入冰晶石(Na3AlF6)？写出电解的总反应式。提示：工业上制铝是用电解熔融Al2O3的方法，不用电解熔融AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。电解时加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔化温度，节约能源；电解总反应式：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑。1．电冶金电冶金：由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要方法。本方法适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属。2．电解法制取活泼金属(1)电解熔融的氯化钠制取金属钠阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－=2Na总反应：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑装置如图所示：(2)电解熔融MgCl2制取金属Mg阴极：Mg2＋＋2e－=Mg阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑总反应：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑(3)电解熔融Al2O3制取金属Al阴极：4Al3＋＋12e－=4Al阳极：6O2－－12e－=3O2↑总反应：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑1．我国科学家最新研发的固体透氧膜提取金属钛工艺，装置如图所示。将TiO2熔于NaCl­NaF融盐体系，以石墨为阴极，覆盖氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层为阳极，固体透氧膜把阳极和熔融电解质隔开，只有O2－可以通过。下列说法不正确的是()A.a极是电源的正极，O2－在熔融盐中从右往左迁移B．阳极电极反应式为2O2－－4e－=O2↑C．NaCl­NaF融盐的作用是降低熔化TiO2需要的温度D．阳极每产生4.48L的O2，理论上能生成0.1mol钛解析：选D连接阳极的电源电极是正极，连接阴极的电源电极是负极，电解质中阴离子向阳极移动，所以a是正极、b是负极，O2－在熔融盐中从右往左迁移，A项正确；阳极上氧离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2O2－－4e－=O2↑，B项正确；NaCl­NaF融盐的温度较高，它能降低熔化TiO2需要的温度，从而减少能量损失，C项正确；温度和压强未知，导致气体摩尔体积未知，无法计算氧气的物质的量，则无法计算生成钛的物质的量，D项错误。2．下列有关电解应用的说法中错误的是()A．电解熔融Al2O3可得到金属铝B．电解熔融NaCl或饱和NaCl溶液可制得单质钠C．利用电解法可在铁表面镀上一层均匀光滑的银D．利用电解原理可除去粗铜中的杂质得到高纯度的铜解析：选B电解熔融Al2O3生成金属铝和氧气，选项A正确；电解熔融NaCl生成金属钠和氯气，但电解饱和NaCl溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，选项B错误；利用电解法可在铁表面镀上一层均匀光滑的银，其中铁连接电源负极作阴极，银连接电源正极作阳极，电解质溶液为硝酸银溶液，形成电镀池，选项C正确；利用电解原理可除去粗铜中的杂质得到高纯度的铜，其中精铜为阴极，粗铜为阳极，硫酸铜溶液为电解质溶液，形成电解池，选项D正确。eq\a\vs4\al(电解的相关计算)[情境素材]在如图装置中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L－1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g。[情境探究]1．发现A极比C极重，说明A极和C极上分别析出什么物质？说明电源E为正极还是负极？提示：A极比C极重，说明A极上有Ag析出，说明电源E是负极，则C极为阴极，C极上有铜析出。2．A极比C极重1.9g，则A极上析出单质的质量为多少？C极上析出单质的质量为多少？提示：设A极析出的Ag为xmol，则对应析出的铜为eq\f(x,2)mol(电子守恒)，即得108x－64×eq\f(x,2)＝1.9，解得x＝0.025，则析出Ag的质量为2.7g，析出铜的质量为0.8g。3．写出B极的电极反应式；计算B极析出气体的体积是多少(标准状况)?提示：B极的电极反应式：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；根据2中分析可知，该过程转移0.025mol电子，则B极生成O2的体积V＝22.4L·mol－1×eq\f(0.025,4)mol＝0.14L。1．计算方法有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的pH及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：电子守恒计算用于串联电路，通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算关系式计算根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需要的关系式2．等量关系(1)电解池中阳极失去的电子总数＝阴极得到的电子总数。(2)当电流通过一个或多个串联的电解池时，它们皆处于同一闭合电路中，所以各池的电流强度相等，同一时间内通过的电子的物质的量相等。(3)常见电化学计算的对应关系：H2～Cl2～eq\f(1,2)O2～Cu～2Ag～2H＋～2OH－。如电解池中析出气体时，在同温同压下析出各气体的物质的量之比为n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)＝1∶1∶0.5。1．将含有0.4molCu(NO3)2和0.4molKCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2gCu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)()A．3.36L B．5.6LC．6.72L D．13解析：选B根据电解原理知，阴极的电极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，由题意知，在阴极上析出0.3molCu，则转移0.6mol电子；阳极的电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl－放电完全时，转移电子的物质的量为0.4mol，生成0.2molCl2，故根据得失电子守恒分析，阳极上Cl－放电完全后，OH－放电，即4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，转移电子的物质的量为0.2mol时，生成0.05molO2，故阳极放出气体的体积为(0.2mol＋0.05mol)×22.4L·mol－1＝5.6L。2．把两个惰性电极插入500mL的AgNO3溶液中，通入直流电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是()A．27mg B．54mgC．108mg D．216mg解析：选B由题意知电解AgNO3溶液时，阳极生成O2和HNO3，阴极生成Ag，n(H＋)＝cV＝10－3×0.5＝5×10－4(mol)，若设生成Ag的物质的量为x，则Ag～H＋1mol1molx5×10－4molx＝5×10－4mol，m(Ag)＝5×10－4mol×108g·mol－1＝0.054g＝54mg。3．如下图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是()A.Pt为阴极，Cu为阳极B．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大C．b极的电极反应式是2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．Pt极上有6.4gCu析出时，b极产生2.24L(标准状况)气体解析：选Ca、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，依据电解质溶液为氯化钠的酚酞溶液，可判断b电极是阴极，Y为电源负极，X为电源正极，Pt为阳极，Cu为阴极，A错误；电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在阳极Pt电极上失电子生成氧气，电极反应为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，溶液中铜离子在Cu电极上得到电子析出铜，电极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH逐渐减小，B错误；b电极为阴极，b极是氢离子得电子发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，C正确；电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在阳极Pt电极上失电子生成氧气，电极反应为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，溶液中铜离子在Cu电极上得到电子析出铜，电极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，滴有酚酞的NaCl溶液中的H＋在阴极b电极上得电子生成H2，电极反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，Cu极上有6.4gCu析出时，Cu的物质的量n＝eq\f(m,M)＝eq\f(6.4g,64g·mol－1)＝0.1mol，根据转移的电子数目相等可知，Cu2＋～2e－～H2，Cu极上析出0.1mol铜时，b极上产生0.1mol氢气，标准状况下0.1mol氢气的体积V＝nVm＝0.1mol×22.4L·mol－1＝2.24L，D错误。eq\a\vs4\al(分析与推理能力)四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是()A．b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜B．通电后Ⅲ室中的Cl－透过c迁移至阳极区C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ室中的溶液的pH均升高D．电解反应为4NaCl＋6H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑提示：由图中信息可知，左边电极与电源负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上H2O放电生成O2和H＋，阴极上H2O放电生成H2和OH－；H＋透过c膜，Cl－透过b膜，二者在b、c之间的Ⅲ室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；Na＋透过a膜，NaOH的浓度变大，所以a是阳离子交换膜，故A、B两项均错误；电解一段时间后，Ⅰ中溶液的c(OH－)升高，pH升高，Ⅱ中为NaCl溶液，pH不变，Ⅲ中有HCl生成，故c(H＋)增大，pH减小，Ⅳ中H＋移向Ⅲ，H2O放电生成O2，使水的量减小，c(H＋)增大，pH减小，C错误。1．交换膜的功能及工作原理(1)功能：使离子选择性定向移动，目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷。(2)工作原理(以阳离子交换膜为例)：交换膜上有很多微孔，“孔道”上有许多带负电荷的基团，阳离子可以自由通过“孔道”，由浓度大的区域向浓度小的区域移动。阴离子移动到“孔道”处，受到“孔道”带负电荷基团的排斥而不能进入“孔道”中，因而不能通过交换膜。这就是选择性透过的原因。其构造与工作原理示意图如下：阴离子交换膜的构造和工作原理与此相同，只不过是“孔道”中带正电荷基团而已。2．离子交换膜的类型和作用3．多室电解池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。(1)两室电解池①制备原理：工业上利用如图两室电解装置制备烧碱阳极室中的电极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。利用这种方法制备的物质，纯度较高，基本没有杂质。②阳离子交换膜的作用(以①中电解池为例)它只允许Na＋通过，而阻止阴离子(Cl－)和气体(Cl2)通过。这样既防止了两极产生的H2和Cl2混合爆炸，又避免了Cl2和阴极产生的NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量。(2)三室电解池利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。阴极的NO被还原为NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))：NO＋5e－＋6H＋=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O，NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))通过阳离子交换膜进入中间室；阳极的NO被氧化为NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))：NO－3e－＋2H2O=NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋4H＋，NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))通过阴离子交换膜进入中间室。根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，补充适量NH3可以使电解产生的HNO3转化为NH4NO3。(3)多室电解池利用“四室电渗析法”制备H3PO2(次磷酸)，其工作原理如图所示。电解稀硫酸的阳极反应：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2POeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))通过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；电解NaOH稀溶液的阴极反应：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室。1．电解降解法可用于治理水体硝酸盐污染，将NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))降解成N2的电解装置如下图所示。下列说法正确的是()A．电源的正极为b极B．电解时H＋从膜右侧迁移到膜左侧C．Ag­Pt电极反应为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑D．若转移的电子数为1.204×1024，生成N25.6g解析：选D根据题意分析可知，Ag­Pt电极作阴极，b极为电源负极，A项错误；阳离子向阴极移动，故质子应是由左侧向右侧迁移，B项错误；阴极得电子，C项错误；根据N原子守恒可知2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))～N2～10e－，若转移电子数为1.204×1024即转移2mol电子时，生成0.2molN2，N2的质量为5.6g，D项正确。2．KIO3可采用“电解法”制备，装置如图所示。(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)该装置为电解池，电解时阴极的电解质为KOH，由水电离出的氢离子放电，故电极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑；(2)电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为K＋，在电解池中离子移动方向为阳离子移向阴极，故K＋由a到b迁移。答案：(1)2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑(2)K＋由a到b[分级训练·课课过关]_____________________________________________________1．下列叙述正确的是()A．电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极B．氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．氯碱工业是电解熔融的NaCl，在阳极能得到Cl2D．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极解析：选B电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，故A错误；氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，由于是酸性环境，故电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，故B正确；氯碱工业是电解饱和NaCl溶液，在阳极能得到Cl2，阴极得到氢气和氢氧化钠，故C错误；铁作阳极时，铁将放电生成Fe2＋，开始时阴极析出少量铝，后来变成电镀铁，且用铁作阳极，阳极放电的是金属铁，电极被损耗，不符合生产实际，应用石墨作阳极，故D错误。2.如图为电解饱和食盐水的实验装置。下列有关叙述不正确的是()A．装置中a管能产生氢气B．b管导出的是能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体C．在石墨棒电极区域有NaOH生成D．以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”解析：选CA项，根据题图知，Fe作阴极、石墨棒作阳极，Fe电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，石墨棒电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，则a管得到的气体是氢气、b管导出的气体是氯气，正确；B项，根据A项分析知，b管导出的气体是氯气，正确；C项，根据A项分析知阴极氢离子放电，破坏水的电离平衡，Fe电极附近有NaOH生成，石墨电极附近没有NaOH生成，错误；D项，该电解池电解过程中有氯气、氢气和NaOH生成，所以用电解饱和食盐水的方法制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”，正确。3．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H2SO4­H2C2O4A．待加工铝质工件为阴极B．可选用不锈钢网作为阴极C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－=AlD．硫酸根离子在电解过程中向阴极移动解析：选B利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项错误；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；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H＋放电，阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－=H2↑，C项错误；在电解过程中，电解池