备考2024届高考化学一轮复习讲义第六章化学反应与能量变化第6讲电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护考点1氯碱工业电镀及精炼铜

第6讲电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。2.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。3.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。4.学生必做实验：简单的电镀实验氯碱工业、电镀及精炼铜2023年6月浙江，T13；2023上海，T18；2023广东，T13；2020年1月浙江，T18证据推理与模型认知：能判断装置是否可以实现电解；能解释电解过程的工作原理金属的腐蚀与防护2023重庆，T5；2021重庆，T17；2020上海，T18；2020江苏，T11；2019上海，T17；2019江苏，T10命题分析预测1.高考中关于氯碱工业、铜的精炼、电镀等传统应用的考查相对较少，常引入新情境考查离子交换膜和双极膜的应用。2.预计2025年高考会以新型电化学装置为载体，结合环保、物质的分离与提纯以及物质的制备考查离子交换膜的应用和金属的防护在实际工业中的应用考点1氯碱工业、电镀及精炼铜1.氯碱工业阴极反应：[1]2H2O＋2e－2OH－＋H2↑；阳极反应：[2]2Cl－－2e－Cl2↑电解反应：2NaCl＋2H2O电解H2↑＋Cl2↑＋2NaOH该电解池中，离子交换膜为[3]阳离子交换膜，其作用为[4]允许阳离子（Na＋）通过，不允许OH－和气体通过，防止OH－与Cl2反应，防止H2与Cl2反应2.精炼铜阳极反应：[5]Cu－2e－Cu2＋（或Zn－2e－Zn2＋；Fe－2e－Fe2＋；Ni－2e－Ni2＋）。阴极反应：Cu2＋＋2e－Cu注意（1）阳极泥的主要成分有Ag、Au。（2）利用该原理也可设计精炼银。3.电镀电镀铜，阳极反应：[6]Cu－2e－Cu2＋。阴极反应：[7]Cu2＋＋2e－Cu电镀银，阳极反应：[8]Ag－e－Ag＋。阴极反应：[9]Ag＋＋e－Ag4.工业电解制活泼金属制钠，阴极反应：[10]Na＋＋e－Na。阳极反应：[11]2Cl－－2e－Cl2↑。总反应：2NaCl（熔融）电解2Na＋Cl2↑制镁，阴极反应：[12]Mg2＋＋2e－Mg。阳极反应：[13]2Cl－－2e－Cl2↑。总反应：MgCl2（熔融）电解Mg＋Cl2↑制铝，阴极反应：[14]Al3＋＋3e－Al。阳极反应：[15]2O2－－4e－O2↑。总反应：2Al2O3（熔融）电解冰晶石4Al＋3O21.易错辨析。（1）电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。（✕）（2）电解精炼铜和电镀铜时，电解质溶液中的Cu2＋浓度均保持不变。（✕）（3）[2021湖南]工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁。（√）2.电解食盐水时：（1）将湿润的淀粉碘化钾试纸沾到玻璃棒上，靠近阳极产生的气体，若试纸变蓝，则证明阳极产生氯气。（2）向阴极室滴入酚酞溶液的现象是溶液变红。3.电解精炼铜时，阴极析出Cu，阳极Zn、Fe、Cu等放电时，Au、Ag形成阳极泥，阴极增加的质量与阳极减少的质量不相等（填“相等”或“不相等”）。4.（1）MgO的熔点高（填“高”或“低”，下同），能耗高，所以不采用电解MgO的方法制金属镁。（2）AlCl3是分子晶体，熔融状态不导电（填“导电”或“不导电”），所以不采用电解熔融AlCl3的方法制金属铝。（3）电解制备金属铝时，阳极产生的O2与石墨在高温下反应，消耗石墨，所以要定期更换石墨。研透高考明确方向命题点1氯碱工业1.[交换膜种类判断][2023浙江]氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是（B）A.电极A接电源正极，发生氧化反应B.电极B的电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗解析由题图可知，电极A上发生氧化反应2Cl－－2e－Cl2↑，为阳极，接电源正极，A项正确；电极B为阴极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，B项错误；应选用阳离子交换膜，使Na＋从左侧阳极室进入右侧阴极室与右室生成的OH－结合，从而获得浓度较高的NaOH溶液，C项正确；氧化剂氧化性越强，越容易得到电子，电解需要的电压越低，改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性（O2的氧化性强于H2O）来降低电解电压，减少能耗，D项正确。命题拓展（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式2H2O＋2Cl－电解H2↑＋Cl2↑＋2OH－。（2）氯碱工业中产生的副产物氯酸盐需要处理。已知pH升高时，ClO－易歧化为ClO3－和Cl－。下列有关ClO3－的说法正确的是a.ClO3b.Cl－在电极上放电，可能产生ClOc.阳离子交换膜破损导致OH－向阳极室迁移，可能产生ClO解析（2）Cl2在阳极室产生，所以ClO3－应该主要在阳极室生成，a项错误；Cl－在阳极室被氧化，Cl的化合价升高，有可能生成ClO3－，b项正确；阳离子交换膜破损，导致OH－向阳极室迁移，阳极室OH－浓度增大，阳极生成的氯气与OH－反应生成ClO－，当pH升高时，ClO－歧化为ClO3－命题点2电解精炼金属2.[2022广东]以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中（C）A.阴极发生的反应为Mg－2e－Mg2＋B.阴极上Al被氧化C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D.阳极和阴极的质量变化相等解析阴极得电子，发生还原反应，Al3＋被还原，A