第四章 第二节 第2课时　电解原理的应用

第2课时电解原理的应用[核心素养发展目标]1.认识电解原理在氯碱工业、电镀及电冶金等工业生产中的实际应用。2.深化对电解原理的理解。一、电解饱和食盐水——氯碱工业1．氯碱工业的概念烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把____________________的工业生产叫做氯碱工业。2．电解饱和食盐水的原理(用惰性电极电解)通电前：溶液中的离子有_____________________________________________________。通电后：①移向阳极的离子是_________________________________________________，在阳极放电的离子是________。阳极电极反应：_________________________(________反应)。②移向阴极的离子是________________，在阴极放电的离子是________。阴极电极反应：________________________(________反应)。③总反应：化学方程式：___________________________________________________________________；离子方程式：___________________________________________________________________。3．氯碱工业生产流程工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。(1)阳离子交换膜电解槽(2)阳离子交换膜的作用：①_____________________________________________________，②阻止________________________________________________________________________。(3)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，目的是________________。4．氯碱工业产品及其应用(1)氯碱工业产品主要有________、________、________、________、______________等。(2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。(1)电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl－－2e－=Cl2↑()(2)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区()(3)电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁)()(4)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠()1．(2023·浙江6月选考，13)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()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2．“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和食盐水，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、d都为石墨电极。完成下列填空：(1)a为电源的________(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)极，c为电解池的________极。(2)d电极的电极反应式：_________________________________________________________，电解产生消毒液的总化学方程式为_________________________________________________。3.工业上常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。电极B区电解液为____________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_________________________，电解过程中Li＋向电极________(填“A”或“B”)迁移。二、电镀电解精炼1．电镀(1)电镀：利用________原理在某些金属表面镀上一薄层其他________或________的加工工艺。(2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。(3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)：阳极材料：镀层金属________，电极反应：Cu－2e－=Cu2＋；阴极材料：镀件________，电极反应：Cu2＋＋2e－=Cu。电解质溶液：Cu2＋浓度________。2．电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质)阳极材料：________，电极反应：Zn－2e－=Zn2＋、Cu－2e－=Cu2＋；阴极材料：________，电极反应：Cu2＋＋2e－=Cu；电解质溶液：Cu2＋浓度________，金、银等金属沉积形成阳极泥。(1)在Fe上电镀Zn，应用Zn作阳极，用ZnSO4溶液作电镀液()(2)电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区()(3)电解精炼铜时，电解质溶液的成分不发生变化()(4)电镀过程相当于金属的“迁移”，属于物理变化()1．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，思考回答下列问题：(1)阳极发生________反应，其电极反应式：________________________________________________________________________。(2)电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量________(填“相等”或“不相等”)。(3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有________、________、Ni2＋等。(4)电解后，电解槽底部含有________等金属。2．利用电解法制备超细银粉的示意图如下，Ag2SO4­H2SO4电解液中添加Ti3＋/Ti4＋，解决了高电流密度下阴极发生析氢反应的问题，并实现Ti3＋/Ti4＋循环利用。请结合化学用语解释阴极区附近生成超细银粉的原因：___________________________________________________。3．[2023·湖南，17(2)]“电解精炼”装置如图所示(以粗Ga为原料制高纯Ga)，电解池温度控制在40～45℃的原因是_____________________________________________________，阴极的电极反应式为_________________________________________________________________。已知：①金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8℃。三、电冶金1．电冶金的原理金属冶炼的本质就是使矿石中的________获得电子变成________的过程：Mn＋＋ne－=M。2．常用电解法制备的金属电解法用于冶炼较活泼的金属，如________________等。3．实例分析——冶炼金属钠(1)电解熔融NaCl装置示意图阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。(2)电解时的反应阳极：________________________________________________________________________；阴极：________________________________________________________________________；总反应：________________________________________________________________________。(1)活泼的金属往往采用电解法冶炼()(2)工业上常用钠与熔融的氯化镁反应制取金属镁()(3)工业冶炼金属铝时，电解熔融态AlCl3()(4)电解熔融NaOH的化学方程式：4NaOH(熔融)电解,4Na＋2O2↑＋2H2↑()(5)电解碱土金属氧化物和汞的混合物时，汞齐(汞合金)能保护金属()(6)冶炼钠和镁的阳极电极反应式均为2Cl－－2e－=Cl2↑()1．金属镁的工业制备是电解熔融________(填“MgCl2”或“MgO”)，原因是____________。2．如图为工业电解熔融氧化铝冶炼铝的装置示意图。(1)写出电解时的电极反应式及总反应方程式。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)资料表明Al2O3的熔点为2054℃，冰晶石(Na3AlF6)的熔点为1000℃，用电解Al2O3制取金属铝时会加入冰晶石，其作用是________________________________________________。(3)该电解过程要在1000℃以上进行，工业上冶炼铝过程中会发生阳极损耗，试分析发生阳极损耗原