第27讲电解原理的应用（学生版）高二化学讲义（人教2019选择性必修1）

第27讲电解原理的应用第27讲电解原理的应用知识导航知识导航知识精讲知识精讲一、氯碱工业（电解饱和食盐水）方程式装置图阳极反应阴极反应总反应方程式离子反应方程式阳离子交换膜作用①防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸；②避免Cl2与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。应用制备氢气、氯气和烧碱二、电镀1.电镀是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.电镀可增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。阳极材料镀层金属Cu阴极材料镀件金属Fe电镀液含镀层金属离子CuSO4溶液阳极反应阴极反应溶液变化电解质溶液的浓度__________三、电解精炼铜电解精炼粗铜时，以待精炼的铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）作阳极，用CuSO4溶液作电解质溶液，可得含铜量为99.95%～99.98%的电解铜。阳极材料粗铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）阴极材料纯铜阳极反应阴极反应“阳极泥”Ag、Au等金属杂质失电子能力弱，会以单质形式沉积，形成“阳极泥”。溶液变化①电解质溶液的Cu2+浓度_______②引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去四、电冶金电冶金的本质是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：Mn++neM1.电解熔融氯化钠制取金属钠方程式阳极阴极总反应2．电解熔融的氯化镁制金属镁：MgCl2（熔融）eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑3．电解熔融的氧化铝制金属铝：2Al2O3（熔融）eq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑对点训练对点训练题型一：氯碱工业【例1】如图用碳棒电解饱和食盐水的示意图，已知Na+向c极方向移动，则A．a极为正极 B．c极附近溶液pH变大C．d极产生可燃性气体 D．电解后n(Na+)变大【变2】"84"消毒液（主要成分为NaClO）广泛应用于杀菌消毒。某化学演习小组用甲烷燃料电池电解饱和食盐水制备"84"消毒液，装置如图所示，a、b、c、d均为惰性电极，下列说法正确的是（）A．c是阳极B．甲烷发生的电极反应方程式为：CH48e－+8OH−=CO2↑+6H2OC．消耗2.24L（标准状况）甲烷，K＋通过交换膜向左室移动0.8molD．电解装置中的总反应为：NaCl+H2ONaClO+H2↑题型二：电镀【变3】餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是A．电路中每通过1mole，阴极析出1mol银B．铁电极应与电源负极相连C．阳极电极反应式为Ag﹣e=Ag+D．电镀液需要不断更换题型三：电解精炼铜【例4】粗铜中含有、、等杂质，用下图装置精炼铜。下列有关说法正确的是A．是粗铜、是纯铜B．反应前后电解液的浓度保持不变C．阴极电极反应为：D．电解过程中，、两极质量的变化量一直相等题型四：电冶金【变51】下列有关金属冶炼的原理，错误的是A． B．C．Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 D．2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑题型五：电解法制备物质【变61】如图所示，以为主要原料制备(已知：)，下列说法正确的是A．在阴极室产生B．每有生成时导线中有4mol电子通过C．电解过程中，阳极无气体生成D．为提高制备的效率，应选用阳离子交换膜【变63】回答下列问题：(1)某同学根据漂白粉的制备原理和电解原理制作了一种家用环保型消毒液发生器(如图所示，没有使用离子交换膜)，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，则：①利用Cl2与石灰乳反应可以制取漂白粉，反应的化学方程式为_____。②L极区的电极反应式为_______。(2)电解法可以提纯粗镓，具体原理如图所示。镓在阳极溶解生成的Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO，GaO在阴极放电的电极反应式_______。(3)我国学者发明的一种分解硫化氢制氢并回收硫的装置如图所示：若Y极液中的电对(A/B)选用I/I，装置工作时Y极上的电极反应式为______，Y极溶液中发生的离子反应为______。题型六：电解原理的应用综合【变71】关于下列各图的说法（其中①③④中均为情性电极）中正确的是A．①装置中阴极处产生的气体能够使湿润KI淀粉试纸变蓝B．②装置中待镀铁制品应与电源正极相连C．③装置中电子由b极流向a极D．④装置中的阳离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应【例8】电解池在生产中有广泛的应用。（1）精炼银：如图为电解精炼银的示意图___________，(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，b的电极反应式___________，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为___________。（2）氯碱工业：用离子交换膜法电解饱和食盐水的装置如图所示，①口有刺激性气味的气体逸出，则A为外电源的___________极，与B相连的电极的电极反应式___________。为了获得产品，选用___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。（3）若以惰性电极电解氯化铝溶液，总反应的离子方程式为___________。提分特训提分特训【题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【题2】某小组用如图装置模拟电镀铜和精炼铜。下列说法不正确的是A．电镀铜和精炼铜时，Y上的电极反应都是：Cu2+＋2e－=CuB．电镀铜时，Y电极为待镀的金属制品C．精炼铜时，X电极是粗铜，比铜活泼的金属最终变成阳极泥D．电镀铜时，X电极是铜，溶液中的Cu2+浓度保持不变【题4】铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图：注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_______(2)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，写出阳极的电极反应式_______。(3)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_______。【题6】（1）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为________溶液(填化学式)，阳极电极反应式为_________________，电解过程中Li＋向________电极迁移(填“A”或“B”)。（2）用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。图中a极要连接电源的________(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是________，SO放电的电极反应式为______________，电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：_______________。提分作业提分作业【练1】用铁棒和铜棒做电极，模拟在铁棒上镀铜，实验装置如图所示，下列判断正确的是A．溶液中阳离子移向b极发生还原反应B．铜棒的材质必须用纯铜C．电解一段时间后加Cu(OH)2固体使溶液恢复原来的浓度D．该实验过程中电解质溶液的pH会不断减小【练2】工业上冶炼钠、银、铁，常采用的方法分别是A．电解法、热还原法、热分解法 B．电解法、热分解法、热还原法C．热分解法、热还原法、电解法 D．热还原法、热分解法、电解法【练3】某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完成吸收投篮有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，以下对电源电极名称和消毒液和主要成分判断正确的是（）A．a为正极，b为负极：NaClO和NaClB．a为负极，b为正极：NaClO和NaClC．a为阳极，b为阴极：HClO和NaClD．a为阴极，b为阳极：HClO和NaCl【练4】关于图中电化学装置，有关叙述正确的是

A．装置①的石墨电极上会析出金属钠B．装置②中随着电解的进行左边电极会产生红色的铜C．装置③中的离子交换膜为阴离子交换膜D．装置④的待镀铁制品应与电源正极相连【练5】某科研实验小组用EIS膜池构型的电渗析装置电解磷酸钠和硫酸制备磷酸二氢钠，装置如图所示，下列有关说法错误的是A．电极电势：a<bB．离子交换膜为阳离子交换膜C．阴极的电极反应式为2H++2e=H2↑D．电渗析过程中阳极液的pH不断减小【练6】请按要求回答下列问题。（1）根据图1回答①②：①打开，闭合，极现象_______，极的电极反应式为_______。②打开，闭合，极可观察到的现象是_______，极的电极反应式为_______。（2）根据图2回答③④：③石墨电极的电极反应式为_______。④实验完成后，铜电极增重，石墨电极产生标准状况下的气体体积_______。【练7】降低能耗是氯碱工业发展的重要方向。（1）我国利用氯碱厂生产的H2作为电池燃料，再将电池应用于氯碱工业，原理如图，a、b、c、d均为石墨电极。①a极为___________(填“正”或“负”)极，c极为___________(填“阴”或“阳”)极。②乙装置中电解饱和NaCl溶液的化学方程式为___________；反应一段时间后，d极产生1mol气体时，乙装置中转移电子___________mol。③下列说法正确的是___________(填字母序号)。A．甲装置可实现化学能向电能的转化B．甲装置中Na+透过阳离子交换膜向a极移动C．乙装置中c极一侧流出的是浓盐水④结合电极反应式解释d极区产生NaOH的原因：___________。⑤实际生产中，阳离子交换膜的损伤会造成OH迁移至阳极区，从而在电