2018-2019学年高中化学第四章电化学基础第三节第2课时《电解原理的应用》知识点归纳及例题演练

学必求其心得，业必贵于专精第二课时电解原理的应用1．电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O错误!2NaCl＋H2↑＋Cl2↑。2．电镀时把待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，用含镀层金属离子的溶液作电镀液。3．电解精髓铜时，用纯铜作阴极,粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电解液。4．电解熔融Al2O3制取铝，电解熔融氯化钠制取钠，电解熔融MgCl2制取镁。电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气[自学教材·填要点］1学必求其心得，业必贵于专精1．装置及现象现象电极反应式阴生成无色2H＋＋2e－===H2↑极气体阳生成黄绿2Cl－－2e－极色气体===Cl2↑2．电解总反应式化学方程式：2NaCl＋2H2O错误!2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；离子方程式:2Cl－＋2H2O错误!2OH－＋H2↑＋Cl2↑。[师生互动·解疑难］（1)电解饱和食盐水阴极区溶液呈碱性的原因：电解饱和食盐水过程中，因离子放电序次为H＋＞Na＋，所以H＋在阴极上得电子而生成H2，破坏了水的电离平衡，促进了水的电离，使阴极区溶液中c(OH－）＞c(H＋）,所以阴极区溶液呈碱性.2)氯碱工业上电解饱和食盐水平时以石墨作阳极，涂镍碳钢网作阴极。2学必求其心得，业必贵于专精（3)用湿润的KI淀粉试纸检验阳极放出的氯气。1．工业上电解食盐水的阴极区产物是(）A．氯气B．氢气和氯气C．氢气和氢氧化钠D．氯气和氢氧化钠解析：用惰性电极电解食盐水时,阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑破坏水的电离平衡，阴极地区OH－与Na＋结合成NaOH。答案：C电镀[自学教材·填要点]1．电镀(1)定义：电镀是应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方法。(2)电镀池的构成：3学必求其心得，业必贵于专精(3）实例（往铁件上镀铜)：①阴极资料：Fe，电极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu；②阳极资料：Cu，电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋;③电解质溶液:CuSO4溶液。2．电解精髓铜(1）装置：粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液.（2)电极反应式，阳极为Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋。阴极为Cu2＋＋2e－===Cu。［师生互动·解疑难］1）电镀的目的是使金属增强抗腐化能力，增加雅观和表面硬度。2)电镀时，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属4学必求其心得，业必贵于专精阳离子的溶液作电解液。（3)电镀后,电解质溶液中的离子浓度保持不变。(4)电解精髓铜时，粗铜中的银、金等爽朗性差的金属会以单质的形式聚积在电解槽底部、形成阳极泥;而爽朗性比Cu强的金属(如Zn、Ni等)会以金属阳离子的形式进入溶液。（5）电解精髓铜时，电解液的浓度会减小。2．关于镀铜和电解精髓铜，以下说法中正确的选项是（)A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B．电解液的成分都保持不变C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu解析:A项电镀时镀件作阴极；B项电解精髓铜时电解液成分改变；C项电解精髓铜时，若有比铜爽朗的金属杂质（如锌）,则阳极还会发生Zn－2e－===Zn2＋的反应。答案：D电冶金1。金属冶炼的实质5学必求其心得，业必贵于专精使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来,如Mn＋＋ne－===M。2．电解熔融的NaCl制Na关于冶炼像钠、钙、镁、铝这样爽朗的金属，电解法几乎是独一可行的工业方法。比方电解熔融的NaCl制Na:NaCl在高温熔融，并发生电离：NaCl===Na＋＋Cl－，通直流电后，阴极:2Na＋＋2e－===2Na,阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，总化学方程式为:2NaCl(熔融）错误!2Na＋Cl2↑。3．特别提示1）电解法制取钠、钾、镁、铝时不能够电解含有这些金属阳离子的水溶液。2)工业上用电解熔融MgCl2而不是MgO的方法制Mg，用电解熔融Al2O3而不是AlCl3的方法制Al。4．以下金属只能采用电解法冶炼的是________。①Fe②Na③Ag④Cu⑤Ca⑥Hg解析:关于像K、Ca、Na、Mg、Al这样爽朗的金属，很难找到一种合适的还原剂从化合物中将其还原出来，电解法几乎是独一可行的方法。答案:②⑤6学必求其心得，业必贵于专精主题1：用惰性电极电解含有酚酞的饱和NaCl溶液，如何经过实验现象判断阴、阳两极?电极周边变红的一极为电解池的阴极，另一极为阳极,原因是H＋在阴极上放电（2H＋＋2e－甲===H2↑)，破坏了水的电离平衡，使此极周边c(OH－)＞c（H＋)，而碱会使酚酞变红有黄绿色气体产生的一极为电解池的阳极;电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑；有无色无味气体产乙生的一极为电解池的阴极；电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑能产生使湿润的的KI淀粉试纸变蓝的气体的一极丙为电解池的阳极，另一极为阴极主题2：如何在Fe片上镀一层铜？将铁片浸入CuSO4溶液中，可在Fe片上覆盖一薄甲层铜，反应方程式为：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4用Fe片作阴极，铜片作阳极，CuSO4溶液作电解乙质溶液，形成电镀池,可在铁片上镀一层铜氯碱7学必求其心得，业必贵于专精工业［例1］氯碱工业中电解饱和食盐水的原理表示图以以下列图所示.(1）溶液A的溶质是________.（2)电解饱和食盐水的离子方程式是__________________________________________.3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3。用化学平衡搬动原理讲解盐酸的作用：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4）电解所用的盐水需精制，去除有影响的Ca2＋、Mg2＋、NH错误!、SO错误!［c(SO错误!)＞c(Ca2＋）］。精制流程以下(淡盐水和溶液A来自电解池）：①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是________。8学必求其心得，业必贵于专精②过程Ⅰ中将NH错误!转变成N2的离子方程式是_________________________________________________________________________________________________________。③BaSO4的溶解度比BaCO3的小，过程Ⅱ中除去的离子有________。［解析］（1）从加入原料（水含少量NaOH）可知A为浓氢氧化钠溶液；也能够从电极反应推测，右室生成H2，H＋得电子,OH－浓度增大，Na＋向右搬动，因今生成物为NaOH。3）抓住信息（化学平衡搬动),解析阳极区存在的化学平衡只有Cl2与水反应。4)①由信息用溶液A（NaOH溶液)调pH＝11、溶液中含有Mg2＋，所以有积淀Mg(OH)2生成;②由信息可知NH错误!被氧化生成N2，所以氯气是氧化剂,溶液显碱性用OH－和H2O配平即可；BaCO3(s)Ba2＋（aq)＋CO错误!(aq）,Ba2＋与溶液中的SO错误!结合生成更难溶的BaSO4，且使BaCO3（s)Ba2＋（aq）＋CO23－（aq)右移,生成CO错误!与溶液中的Ca2＋结合生成CaCO3,除去SO错误!和Ca2＋。[答案］(1）NaOH2)2Cl－＋2H2O错误!H2↑＋Cl2↑＋2OH－(3)Cl2与水反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向搬动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出（4)①Mg（OH)29学必求其心得，业必贵于专精2NH＋4＋3Cl2＋8OH－===N2↑＋6Cl－＋8H2OSO错误!、Ca2＋除去食盐中Ca2＋、Mg2＋、SO2－，4的方法（精制食盐水）:1．某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答以下问题。（1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为________________。（2）若开始时开关K与b连接,则B极的电极反应式为________，总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。有关上述实验，以下说法正确的选项是(填序号)________。①溶液中Na＋向A极搬动②从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝③反应一段时间后加合适盐酸可恢复到电解前电解质的浓度④若标准状况下B极产生2。24L气体，则溶液中转移0.2mol电子10学必求其心得，业必贵于专精(3)该小组同学认为，若是模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么能够设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾.①该电解槽的阳极反应式为______________________此.时通过阴离子交换膜的离子数________(填“大于”、“小于"或“等于”）经过阳离子交换膜的离子数。②制得的氢氧化钾溶液从出口(填“A”、“B”、“C"或“D”）________导出。③通电开始后，阴极周边溶液pH会增大，请简述原因。________________________________________________________________________。④若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为________________________________________________________________________。解析:(1）开关K与a相连,装置构成原电池，Fe失去电子，作原电池负极。（2)开关K与b相连，装置构成电解NaCl溶液的电解池，B11学必求其心得，业必贵于专精为电解池的阴极,溶液中的H＋在B极放电生成H2.电解过程中Na＋应该向阴极B搬动；A极产生的气体为Cl2，Cl2能将I－氧化为I2，I2遇淀粉变蓝；依照电解反应：2NaCl＋2H2O错误!2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，电解一段时间后若加入盐酸会增加H2O的质量,应通入HCl气体使其恢复到电解前电解质的浓度；若标准状况下B极产生2.24L气体，即0.1molH2,则有0.2mol电子发生转移,但在溶液中转移的不是电子，而是离子。（3)①溶液中的OH－在阳极失电子产生O2：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑,所以在B口放出O2,从A口导出H2SO4。溶液中的H＋在阴极获得电子产生H2：2H＋＋2e－===H2↑，则从C口放出H2，从D口导出KOH溶液.因SO错误!所带电荷数大于K＋所带电荷数，SO错误!经过阴离子交换膜，K＋经过阳离子交换膜,所以通过阳离子交换膜的离子数大于经过阴离子交换膜的离子数。O2、H2、KOH溶液构成燃料电池时，O2在电池正极放电:O2＋4e－＋2H2O===4OH－。－2＋答案:（1）Fe－2e===Fe＋－（2）2H＋2e===H2↑2Cl－＋2H2O错误!2OH－＋H2↑＋Cl2↑②－－小于(3）①4OH－4e===2H2O＋O2↑②D③H＋在阴极周边放电，引起水的电离平衡向右搬动,使c（OH－）＞c(H＋）④O2＋2H2O＋4e－===4OH－12学必求其心得，业必贵于专精电解原理的有关应用［例2]以KCl和ZnCl2混杂液为电镀液在铁制品上镀锌,以下说法正确的选项是(）．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B．因部分电能转变成热能，电镀时经过的电量与锌的析出量无确定关系C．电镀时保持电流恒定，高升温度不改变电解反应速率．镀锌层破坏后对铁制品失去保护作用［解析］电镀过程中Zn与电源正极相连，若给原电池充电，则Zn应接电源负极，A错误;导线中经过的电子,在阴极均被Zn2＋获得，所以经过的电子与锌析出的物质的量成正比，B错误；只要电流恒定，阴阳极得失电子的速率不变,所以电解反应速率不变,C正确；镀锌层破坏后，Zn比铁爽朗,Zn作负极、Fe作正极，Fe被保护，D错