2021高考化学一轮复习6.3电解池的工作原理及应用练习含解析苏教版

本文主要探讨了电解池在化学处理中的应用，特别是针对水处理中的磷去除。电解池的工作原理是通过外加直流电源使电极发生氧化或还原反应，从而实现污染物的去除。 在电解除磷过程中，通常使用铁板或铝板作为阳极。这是因为阳极在直流电源的作用下，可以电解生成Fe2+或Al3+离子。这些离子能够与水中的磷酸根（P）结合，形成不溶性的磷酸盐化合物，通过固液分离可以从水中去除。同时，铝或铁离子还能与水中的OH-反应，形成羟基化合物沉淀，磷也会吸附在这些沉淀物表面被一同去除。另外，阴极产生的氢气(H2)则能产生气浮效应，帮助污水中的颗粒物上浮，便于分离。 在具体的应用中，例如去除含CN-、Cl-的废水中的CN-，铁作为电极时，控制溶液pH在9~10，CN-会与阳极产生的ClO-反应生成无污染的气体。在这个装置中，铁作为阴极，石墨作为阳极，因为阳极需要发生氧化反应生成ClO-。 然而，电解法处理废水面临的技术难题主要包括：金属阳极（如铁或铝）容易发生钝化，导致电流减小，影响除磷效率；电解后的出水可能无法满足色度标准，由于铁离子溶出可能导致水体变色，且形成的有机铁化合物难以絮凝沉降。 在实际操作中，例如2020年重庆模拟题中，使用铁和石墨电极电解酸性废水去除磷，铁为阳极，石墨为阴极。若电极材料连接反了，铁将无法失电子生成Fe2+，从而影响除磷效果。电解过程中，阴极（石墨）附近会生成氢气，pH增大。铁离子被氧气氧化为Fe3+，并与磷反应生成FePO4沉淀。 另一个例子是我国科学家设计的二氧化碳捕获及电化学转化装置，其中b电极为电源正极，a电极的电极反应是2C2-4e-4CO2 +O2，即二氧化碳被捕获后在阳极转化为氧气。此装置可能存在CO2分解为C和O2的反应。 电解池在环保领域有着广泛的应用，但需要克服金属阳极钝化、水质颜色问题以及电解效率等技术挑战。通过理解电解过程中的微观反应机制，可以优化电极材料和操作条件，提高污染物去除的效率和质量。