高考化学考点电解原理的应用(提高)

1、高考总复习电解应用【考纲要求】1 .巩固电解池的工作原理和电解规律。2 . 了解电解原理在氯碱工业、电镀、电冶金属等方面的应用。【考点梳理】考点一：氯碱工业1 .定义工业上用电解饱和NaQ溶液的方法来制取NaOH、Q?和H?,并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯 碱工业。2 .电解饱和食盐水< 1）反应原理饱和食盐水成分：溶液存在Na+、Cl、H+、OH四种离子。电极反应式：阴极：2H+2e =H2T （还原反应）：阳极：2Cl-2e =C121 （氧化反应）。电解总化学方程式：2NaCl+2H2O =2= 2NaOH+H2 T+C12 个一凝区阳极区（2）实验简易装置如图所示在烧杯

2、里装入饱和食盐水，滴入几滴酚醐试液。用导线把铁钉、石墨捧、电流表接在直流电源上。 观察现象，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。7ZZ7石墨棒一快的饱和食（3）实验现象阳极（石墨棒）上有气泡逸出、该气体呈黄绿色，有刺激性气味，使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝：石墨棒 附近的溶液由无色变为黄绿色。阴极（铁钉）上逸出气体，该气体无色、无味；阴极附近的溶液由无色先后变为 浅红色、红色，且红色区域逐渐扩大。要点诠释：阴极区域变红原因：由于H+被消耗，使得阴极区域0H离子浓度增大（实际上是破坏了附近水的电离平 衡，由于Kw为定值，c（H+）因电极反应而降低，导致c（OH ）增大，使酚酰试液变红）。湿润

3、的碘化钾淀粉试纸变蓝原因：氯气可以置换出碘化钾中的碘，Ch+2KI=2KC1+L, L使淀粉变蓝。3.生产过程（1）NaCl溶液的精制粗盐中含泥沙、Ca2 Mg2+、Fe3+、SO?'等杂质，会影响NaCl溶液的电解。精制食盐水时经常加入BaCh, Na2cO3、 NaOH等，使杂质成为沉淀，过滤除去，然后加入盐酸调节盐水的pH。2要点诠释：除杂质时所加试剂的顺序要求是：Na2cCh必须在BaCL之后，以除去Ca?+和前而引入的Ba?+等:过滤之后再向滤液中加入盐酸，以免沉淀重新溶解,试剂加入顺序有多种选择，如：BaCb、NaOH、Na2co3、过滤、HC1：BaCb、Na2co3、N

4、aOH、过滤、HC1：NaOH、BaCh> Na2co3、过滤、HCL（2）生产装置淡盐水阳极金属钛网JNaOH溶液阴极 碳钢网阳极室离子交换膜精制饱和NaCI溶液阴极室H20 （含少量NaOH）要点诠释：阳离子交换膜的特点阳离子交换膜只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl、OH ）和分子（CL）通过，这样既能阻止 H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量，还能极大地降低碱液中NaCI的 含量。考点二：铜的电解精炼装置示意图（）纯铜<1二g1:（十 ）7粗钢（。1>. Zn、 Ni. Ag 等）阳极反应式Zn-2e =Zn2 N

5、i-2e =Ni2 Fe-2e =Fe2 Cu-2e =Cu2*阴极反应式Cu2+2e =Cu要点诠释：粗铜作阳极，接电源正极；纯铜作阴极，接电源负极，用CuSO4溶液 作电解液。Cu和比Cu活泼的杂质Zn、Fe、Ni等均失去电子变成相应的离子留在 电解液中；较Cu不活泼的Ag、Au等杂质沉积在电解槽底，形成阳极泥。 长时间电解，电解质溶液需要定时补充考点三：电镀（如铁件镀铜）电镀液：含Cu2+ （镀层金属离子）的盐溶液（如CUSO4溶液）阳极（Cu）： Cu-2e =Cu2+阴极（铁件）:Cu2+2e =Cuplating solution镶件阴极卜待键铁制品电镀池要点诠释：（1）电镀铜和精

6、炼铜的原理是一致的，但阴、阳两极材料略有差别：精炼铜时，粗铜板作阳极，纯铜片作阴极，用CuSO溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。电镀铜时，镀层金属（铜片）作阳极，待镶件（铁片）与直流电源的负极相连作阴极，用含有镀层金属离子的 电解质（CuSOQ配成电镀液。（2）电镀就是金属Cu的“搬家”，所以，电镀前后，电解质Q1SO4溶液的浓度基本不变。电镀铜规律可概 括为“阳极溶解，阴极沉积，电解液不变工 考点四：电解冶炼活泼金属一些较活泼的金属常用电解的方法冶炼，如Na、Mg、Al等金属（这是因为这些金属的阳离子的氧化性很 弱，难以找到经济实用的还原剂，从这个意义上看，电源的负极是最强的还原剂）。电解熔

7、融的电解质，可冶炼活泼金属（如K、Na、Ca、Mg、Al等）。冶炼原理：金属阳离子在阴极上得到电子而被还原。1、钠的冶炼原料：NaCl阴极材料：不锈钢阳极材料：石墨电极反应：阴极：2Na+2e =2Na阳极：2Cr-2e =Cl3t总方程式：211式1（熔融）里2耳&林142、镁的冶炼原料:MgCl2阴极材料：不锈钢阳极材料：石墨电极反应：阴极：Mg2+2e = Mg阳极:2C1 -2e =CL t总方程式：则1：(熔融)里峥Lt3、铝的冶炼Al熔点很高2045c1冰晶石(NaWH)作熔剂 1°0成为共熔体、节约能源 电离:A1A (熔融)=2A1''+3(T

8、电极方程式：阳极(石墨 C)： 6O=-12e = 30： t阴极(不锈钢Fe)： 4A+12e = 4A1电解方程式:电解2心。：(熔融)褊京4配+3。/阳极副反应C+0;=co： 需补充碳块【典型例题】类型一：氯碱工业例1、氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下图所示。依据下图完成下列填空:粗盐 HQ NaO» N入CO，CL 凡Illi I I3瓯国函F葡您烟"3典LpTF，渣NaCl晶体|50%NaOH 溶液(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为，与电源负极 相连的电极附近，溶液pH。(选填“不变”、“升高”、或“下降”)(

9、2)工业食盐含Ca2+、Mg?等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为,(3)如果粗盐中SOJ一含量较高，必须添加钢试剂除去SCV一，该钢试剂可以是。A. Ba(OH)2 B. Ba(NCh)2 C. BaCh(4)为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-,加入试剂的合理顺序为。A.先力口 NaOH,后力11 Na2co3,再力口钢试剂B.先加NaOH,后加领试剂,再加Na2cChC.先加领试剂，后加NaOH,再加Na2cO3(5)在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止。2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食 盐水时，Ch与NaOH充分接触，产物仅是NaQO和H”相应的化学方程式

10、为 0【答案】(D2C1-2e-=Cl2T，升高(2)Ca2+CO32-=CaCO3i, Mg2+2OH-=Mg(OH)2XA C(4)B C电解2NaCl+2H2O=2NaOH+H2t+Cl2tCl2 十 2NaOH=NaCI 十 NaClO 十 H2O【解析】电解NaQ溶液时，在与电源正极相连的电极上（阳极），CL失去电子生成C® 2C1-2e-=Ch t ； 在与电源负极相连的电极（阴极）发生的反应为2H+十2e=HM ,消耗H+,产生OHi所以附近的pH上升。工业食盐中含有较多的Ca?+、Mg2+杂质，可以用试剂NaOH、Na2cO3除去，所以离子反应式为Ca2+CO32-

11、=CaCO3l，Mg2+2OH-=Mg（OH）2l，如果含有则可加Ba?+形成BaSO4白色沉淀。由于不能引进其他阴 离子，所以钢试剂只能用BaCL或Ba（OH）2。为了有效除去Mg?+、Ca?+和SO/，必须先加钢试剂或NaOH,最 后加入Na2c03溶液，如果先加入Na2cCh溶液，后加BaCL或Ba（OH）?,则多余Ba?+无法除去。经过一段时间的电解，NaCl溶液浓度在下降，NaOH溶液浓度在上升。当NaOH溶液质量分数变成10%, NaCl溶液质量分数变成16%时，停止电解，电解液加热蒸发，由于NaOH的溶解度大于NaCl,冷却后经过滤可 得NaCl固体，NaCl可循环使用。若在电解

12、过程中，不使用隔膜，则在阳极区生成的氯气与阴极区生成的NaOH溶液混合，发生反应，其反电解应式为Cb十2NaOH=NaCl十NaClO十H9。连同电解时发生的反应2NaC1 + 2H2°2NaOH* CI2 t + H2 t两步反应可合并成NaQ +修0/NaCKH %+。举一反三：【高清课堂:399168例4】【变式1】下列描述中，不符合生产实际的是A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂银碳钢网作阴极D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极【答案】A【变式2】下列关于离子交换膜电解槽的叙述错误的是（）«A.精制饱和食

13、盐水进入阳极室B.纯水（加少量NaOH）进入阴极室C.阴极产物为氢氧化钠和氢气D.电解槽的阳极用金属铁网制成【答案】D【解析】用离子交换膜电解槽电解饱和食盐水时，C1在阳极放电，比0电离出的H+在阴极放电，因此食盐 水和纯水分别进入阳极室和阴极室，A、B对；在阴极H+放电，生成H2的同时，产生大量0H，故H?和NaOH 为阴极产物，C项对：电解槽的阳极材料用金属钛网制成（一种惰性材料），不能用非惰性材料铁网，D错。【变式3】电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a； X、Y是两块电极板，通 过导线与直流电源相连。请回答以下问题：（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和Na。

14、溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酰试液，则：电解池中X极上的电极反应式为,在X极附近观察到的现象是。Y电极上的电极反应式为,检验该电极反应产物的方法是。（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuS04溶液，则（说明：杂质发生的电极反应不必写出）：X电极的材料是,电极反应式是；Y电极的材料是,电极反应式是o【答案】（1）2H+2e =H2t放出气体，溶液变红2。-2e =C12 t把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色（2）纯铜 Cu2+2e =Cu 粗铜 Cu-2e =Cu2+类型二：金属的电解精炼例2.下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是（）0A.粗铜板作阳极，纯铜

15、片作阴极，CuSO4溶液作电解液B.电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu2，+2e=CuC.粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥D.电解铜的纯度可达99.95%s99.98%【答案】C【解析】精炼某金属，含杂质金属应作阳极，纯单质作阴极，含该种金属元素的离子作电解液，金属活动性 在Cu后面的金属杂质形成阳极泥，活动性在Cu前而的金属先放电进入溶液但其阳离子不放电，从而将该金属 与杂质分离。举一反三：【高清课堂：399168例5】【变式1】下列关于铜电极的叙述正确的是A.铜锌原电池中铜作负极B.在铁制品上电镀铜时，用铜作阴极C.电解饱和食盐水制

16、烧碱时，用铜作阳极D.电解法精炼铜时，粗铜连接电源的正极【答案】D【变式2】金属银有广泛的用途。粗银中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的银，下列 叙述正确的是（已知氧化性Fe2+<NP+VCu2+）（）。A.阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+2e =NiB.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe?+和ZM+D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt【答案】D【解析】阳极应发生氧化反应。电解后溶液中的阳离子主要为NF+。根据金属原子的还原性顺序和金属阳离 子的氧化性顺序知，阳极反应为：Zn-2e =Zn2

17、+, Fe-2e =Fe2+o Ni-2e =Ni2+, Cu、Pt在该条件下不失电 子，形成阳极泥。阴极反应为：Ni2+2e =Ni, Zn"、Fe?+在该条件下不得电子。比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni相对原子质量不等，当两电极通过电量相等时，阳极减少质量与阴极增加质量不等。类型三：电镀（如铁件镀锌）例3.在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（）0A. A作阳极,B.能作阴极, C.铁作阳极, D.锌作阴极,镀件作阴极, 镀件作阳极, 镀件作阴极, 镀件作阳极,溶液中含有锌离子 溶液中含有锌离子 溶液中含有亚铁离子 溶液中含有锌离子【答案】A【解析】在铁制品上镀锌，

18、即要求锌作阳极，镶件铁为阴极，电解质溶液中含锌离子。阳极Zn放电生成Z/+ 进入溶液补充由于在阴极放电而消耗的Zn”, Z#+在阳极铁（镀件）上析出。举一反三：【变式1】若在铁片上镀铜，以下叙述中错误的是（）A.可把铁片与电源的正极相连B.电解质必须用含有铜离子的可溶性盐C.铜极发生氧化反应D.铁极的电极反应式为C#+2e =Cu【答案】A类型四：冶炼活泼金属例4.下列金属冶炼的反应原理，错误的是（）由融AA. 2NaQ（熔融）A2Na+Q2 tB. MgO+H2=Mg+H2OC. FC3O4+4CO速娶3Fe+4cChD. 2HgO=2Hg+O2 t【答案】B【解析】根据金属活动性强弱顺序，不同金属冶炼方法为：K Ca Na Mg AlZn Fe S