资源简介 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，习惯上把电解饱和食盐水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Na＋、Cl－、H＋、OH－。通电后：①移向阳极的离子是Cl－、OH－，在阳极放电的离子是Cl－。阳极电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ (氧化反应)。②移向阴极的离子是Na＋、H＋，在阴极放电的离子是H＋。阴极电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (还原反应)。③总反应：化学方程式：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；离子方程式：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。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能传导溶液中的阳离子，②阻止阴离子和气体分子通过。(3)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，目的是增强溶液导电性。4．氯碱工业产品及其应用(1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、盐酸、含氯漂白剂等。(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( )答案 (1)× (2)× (3)× (4)×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，减少能耗答案 B解析 电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；电极B为阴极，通入的氧气得到电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左室的钠离子进入到右室，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，从而降低电解电压，减少能耗，故D正确。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________________________________________________________________________。答案 (1)负 阳 (2)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ NaCl＋H2ONaClO＋H2↑解析 电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，该学生的目的是使Cl2被完全吸收制得NaClO溶液，即要让Cl2与NaOH溶液充分混合反应。所以应在下端产生Cl2，上端产生NaOH，则a为负极，b为正极，c为阳极，d为阴极，Cl2和NaOH溶液反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，故电解产生消毒液的总化学方程式为NaCl＋H2ONaClO＋H2↑。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。答案 LiOH 2Cl－－2e－===Cl2↑ B解析 根据电解装置图，电极B区生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，剩余OH－与Li＋结合生成LiOH，所以电极B区电解液为LiOH溶液，电极B为阴极，则电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，电解过程中Li＋向电极B迁移。二、电镀 电解精炼1．电镀(1)电镀：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)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Cu，电极反应：Cu－2e－===Cu2＋；阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu。电解质溶液：Cu2＋浓度保持不变。2．电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质)阳极材料：粗铜，电极反应：Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋；阴极材料：纯铜，电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu；电解质溶液：Cu2＋浓度减小，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( )答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)×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)阳极发生氧化反应，其电极反应式：Ni－2e－===Ni2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Zn－2e－===Zn2＋。(2)电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等(填“相等”或“不相等”)。(3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋等。(4)电解后，电解槽底部含有Cu、Pt等金属。解析 (2)电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni，阴极析出的是镍，依据得失电子守恒，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等。(4)粗镍作阳极，Fe、Zn在电极上失去电子形成阳离子进入溶液中，但Cu和Pt沉积到电解槽底部。2．利用电解法制备超细银粉的示意图如下，Ag2SO4-H2SO4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：______________。答案 阳极：Ag－e－===Ag＋，生成的Ag＋与电解质溶液中的SO结合生成微溶物Ag2SO4，使得电解质溶液中c(Ag＋)并不高，且存在Ag2SO4(s)??2Ag＋(aq)＋SO(aq)。阴极：Ti4＋＋e－===Ti3＋，生成的Ti3＋具有较强的还原性，在阴极区附近发生反应Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋，c(Ag＋)降低，促进Ag2SO4溶解，缓慢释放的Ag＋被还原得到超细银粉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 ℃。答案 使Ga充分熔化 GaO＋2H2O ＋3e－===Ga＋4OH－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金属离子获得电子变成金属单质的过程：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，如钠、钙、镁、铝等。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：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：2Na＋＋2e－===2Na；总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。(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)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↑( )答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√(6)√1．金属镁的工业制备是电解熔融________(填“MgCl2”或“MgO”)，原因是_____________。答案 MgCl2 熔融氧化镁需要的温度较高、耗能较大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。答案 阳极：2O2－－4e－===O2↑；阴极：Al3＋＋3e－===Al；总反应：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。(2)资料表明Al2O3的熔点为2 054 ℃，冰晶石(Na3AlF6)的熔点为1 000 ℃，用电解Al2O3制取金属铝时会加入冰晶石，其作用是_______________________________________________________________________________________________________________________________。答案 作助熔剂，降低熔点(3)该电解过程要在1 000 ℃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因：__________。答案 高温下，阳极产生的氧气与碳块反应生成CO、CO23.21世纪是钛的世纪，在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是( )A．a为电源的正极B．石墨电极上发生还原反应C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－D．每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子答案 C解析 由O2－的移动方向可知，b为电源正极，A错误；石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误；每生成0.1 mol Ti，转移0.4 mol电子，D错误。(选择题1～13题，每小题6分，共78分)题组一 氯碱工业1．用石墨电极电解饱和食盐水，下列分析错误的是( )A．得电子能力：H＋＞Na＋，故阴极得到H2B．电解过程中Na＋的物质的量不变C．失电子能力：Cl－＞OH－，故阳极得到Cl2D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后，溶液呈中性答案 D解析 得电子能力：H＋＞Na＋，电解饱和食盐水阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，故A正确；失电子能力：Cl－＞OH－，阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，故C正确；电解池中，总反应化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，所以电解过程中Na＋的物质的量不变且电解后溶液呈碱性，故B正确，D错误。2．(2024·上海普陀曹杨二中高二期中)如图，用有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的立式隔膜电解槽电解食盐水时，下列叙述错误的是( )A．精制饱和氯化钠溶液从阳极区补充B．Z处流出的溶液是较浓的NaOH溶液C．使用离子交换膜时产品烧碱更纯D．每转移NA个电子理论上可生成0.5 mol烧碱答案 D解析 电解食盐水时，阳极发生氧化反应，消耗NaCl，则应在阳极补充NaCl，故A正确；阴极生成OH－，且Na＋向阴极移动，则产品烧碱溶液从阴极区Z处流出，故B正确；未用离子交换膜时，阴极区混有NaCl，产品不纯，而用离子交换膜时，只有Na＋向阴极移动，产品较为纯净，故C正确；电解方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，每转移NA个电子理论上可生成1 mol烧碱，故D错误。题组二 电镀 电解精炼3．(2023·广东实验中学高二期中)粗银中含有Cu、Pt等杂质，以AgNO3溶液为电解质溶液用电解法提纯银。下列说法正确的是( )A．粗银与电源负极相连B．电解液中c(Ag＋)浓度保持不变C．Cu、Pt在阳极区中沉积D．阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag答案 D解析 电解精炼时，粗银作阳极，与电源正极相连，A错误；阳极Cu、Ag失电子进入溶液，阴极Ag＋得电子析出，电解液中c(Ag＋)浓度变小，B错误；Cu失电子形成Cu2＋进入溶液，Pt不反应，在阳极区沉积，C错误；阴极Ag＋得电子析出，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，D正确。4．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液C．Pt和Ag2CO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液答案 B解析 在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极，镀层金属银作阳极，电镀液是含有银离子的溶液，AgCl溶解度太小，不适合作电镀液，硝酸银溶液满足条件，故B正确。5．在铁片上镀锌时，下列叙述正确的是( )①将铁片接在电池的正极上 ②将锌片接在电池的正极上 ③在铁片上发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn ④在锌片上发生的反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ ⑤需用FeSO4溶液 ⑥需用ZnSO4溶液A．②③⑥ B．②③④⑥C．①④⑤ D．①③⑥答案 A解析 在铁片上镀锌时，铁片作电解池的阴极，与电源负极相连，①错误；锌片作电解池的阳极，和电源正极相连，②正确；在铁片上发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn，③正确；在锌片上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，④错误；电解质溶液为含锌离子的溶液，不能用FeSO4溶液，需用ZnSO4溶液，⑤错误、⑥正确。6．用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则下列说法错误的是( )A．两极得失电子相等B．阳极溶解的金属的物质的量之和等于析出的铜的物质的量C．阴极质量增加b g，bD．阳极减少的x g质量为溶解的锌和铜的质量答案 D解析 由于粗铜中含有Zn和Ag，在电解过程中阳极先是锌失去电子，然后是铜失去电子，Ag形成阳极泥；而阴极一直是铜析出。在电解过程中，两极得失电子相等，所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜的物质的量，A、B正确，但由于M(Zn)>M(Cu)，且还有一部分Ag形成阳极泥，所以阳极减少的金属的质量大于阴极析出铜的质量，即b题组三 电冶金7．下列有关传统工业电解法生产金属铝的说法错误的是( )A．铝土矿的主要成分是Al2O3，电解铝的阴极和阳极材料均为碳B．加入冰晶石和少量CaF2的目的是降低氧化铝的熔点C．将氧化铝转化为氯化铝再进行电解冶炼金属铝时可以节约大量能源D．冶炼过程中，阳极材料可能会因不断被消耗而需要定期更换答案 C解析 铝土矿的主要成分是Al2O3，可用石墨作电解池的阴、阳极电解熔融氧化铝冶炼铝，A正确；Al2O3的熔点较高，加入冰晶石和氟化钙可降低氧化铝的熔点，B正确；氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电，无法电解，C错误；用石墨电极电解熔融氧化铝，高温下阳极生成的氧气能氧化碳生成CO、CO2，则冶炼过程中，阳极材料可能会因不断被消耗而需要定期更换，D正确。8．1807年，化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠：4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠：3Fe＋4NaOHFe3O4 ＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是( )A．电解熔融氢氧化钠制取金属钠，阳极发生的电极反应为2OH－－2e－===H2↑＋O2↑B．盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强C．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠，电解槽中石墨为阴极，铁为阳极答案 C解析 由4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O可知，阳极OH－放电生成O2和H2O，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A错误；Na的还原性强于Fe，但Na的沸点比Fe低得多，盖·吕萨克法制钠利用了Fe与Na的沸点差异，B错误；由电解原理可知，戴维法制取4 mol Na时转移4 mol电子，但盖·吕萨克法制取4 mol Na时转移8 mol电子，则转移的电子总数不同，C正确；用电解熔融氯化钠法制钠时，铁为阳极时，阳极上Fe放电，D错误。9．下列图示关于铜电极的连接错误的是( )答案 C解析 电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误，C项符合题意。10.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是( )A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．电解精炼铜时，Y是粗铜C．在铁片上镀铜时，X是纯铜D．制取金属铝时，Z是氯化铝溶液答案 C解析 氯碱工业中，X电极连接电源正极，为电解池的阳极，溶液中的氯离子失电子生成氯气，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极连接电源正极，精铜作阴极连接电源负极，则Y是精铜，B项错误；在铁片上镀铜时，铁片作阴极，纯铜作阳极，C项正确；制取金属铝时，若Z是氯化铝溶液，阴极是水电离出来的氢离子得电子析出氢气，水溶液中铝离子不放电，D项错误。11．(2023·河北保定月考)电解装置示意图如图所示。下列电解目的不能实现的是( )电极材料 电解质溶液 电解目的A a：碳棒，b：碳棒 稀硫酸 制取O2和H2B a：银，b：铁 AgNO3溶液 铁上镀银C a：粗铜，b：精铜 CuSO4溶液 电解精炼铜D a：铜，b：碳棒 KNO3稀溶液 制取少量O2和H2答案 D解析 据图可知a为阳极，b为阴极。若a、b均为碳棒，电解稀H2SO4的实质是电解水，能达到电解目的，A不符合题意；铁上镀银时，阳极a是金属银，阴极b是铁，AgNO3溶液为电解质溶液，能达到电解目的，B不符合题意；电解精炼铜时，阳极a为粗铜 ，阴极b为精铜，用CuSO4溶液作电解质溶液，能达到电解目的，C不符合题意；阳极a为Cu时，Cu失电子发生氧化反应生成Cu2＋，不能得到O2，不能达到电解目的，D符合题意。12．如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是( )A．电极A是粗铜，电极B是纯铜B．电路中通过1 mol电子，生成32 g铜C．溶液中SO向电极A迁移D．膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区答案 D解析 电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，则电极A为粗铜，电极B为纯铜，A正确；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中通过1 mol电子时，生成0.5 mol Cu，即生成32 g Cu，B正确；根据电解原理，SO向阳极移动，C正确；阳极泥是阳极区产物，所以膜A为过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区，膜B为阳离子交换膜，D错误。13．用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，CN－与阳极产生的ClO－反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是( )A．用石墨作阳极，铁作阴极B．除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋ 5Cl－＋ H2OC．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2OD．阴极的电极反应式为2H2O ＋2e－===H2↑＋2OH－答案 B解析 根据已知信息可知，阳极上Cl－失电子生成ClO－，铁不能作阳极，否则阳极反应为铁失电子发生氧化反应，得不到ClO－，故用石墨作阳极，铁作阴极，A正确；阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，两种气体为二氧化碳和氮气，该反应在碱性条件下进行，化学方程式为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，B错误；阳极上Cl－失电子生成ClO－，电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，C正确； 电解质溶液呈碱性，则阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，D正确。14．(12分)某同学设计了一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为______(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为___________。(2)石墨电极为______(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液变红。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液的浓度将______(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为______________________________。答案 (1)负极 H2－2e－＋2OH－===2H2O(2)阳极 铁极 (3)减小 Cu2＋＋2e－===Cu解析 (1)通入氢气的电极为负极；由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(2)由于铁电极与电源的负极连接，所以铁电极为阴极，石墨电极为阳极；反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的水电离出的H＋在阴极(铁电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液呈碱性，因此铁极区的溶液变红。(3)因为粗铜中的锌等活动性比Cu强的杂质金属优先失去电子，而得到电子的只有Cu2＋，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液的浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。15．(10分)电解Na2CO3溶液可制得NaHCO3和NaOH，原理如图1所示：(1)阳极生成HCO的电极反应式为_________________________________________________________________________________________________________________，阴极产生的物质A的化学式为_____________________________________________。(2)工作一段时间后，两极区制得NaHCO3与NaOH的物质的量之比约为________________。(3)利用上述所得NaHCO3溶液在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原理如图2所示，原因是__________________________________(用相关的电极反应式表示)。答案 (1)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑ H2 (2)1∶1 (3)Al－3e－＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑解析 (1)电解时阳极区碳酸钠溶液中水电离的OH－失电子产生O2，同时生成HCO，电极反应式为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑；阴极区水电离的H＋得电子产生H2，物质A的化学式为H2。(2)工作一段时间后，两极区的电极反应分别为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑、2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，根据得失电子数相等，则制得NaHCO3与NaOH的物质的量之比约为1∶1。(3)铝与直流电源正极相连，为阳极，被氧化为Al3＋，继而和溶液中的HCO发生相互促进的水解反应，生成氢氧化铝沉淀，电极反应式为Al－3e－＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。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，Ag2SO4 H2SO4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2 054 ℃，冰晶石(Na3AlF6)的熔点为1 000 ℃，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1 000 ℃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因：___________________________________________________________________。3. 21世纪是钛的世纪，在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是( )A．a为电源的正极B．石墨电极上发生还原反应C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－D．每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子(共73张PPT)第四章 第二节第2课时 电解原理的应用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。核心素养发展目标一、电解饱和食盐水——氯碱工业二、电镀 电解精炼三、电冶金课时对点练内容索引电解饱和食盐水——氯碱工业一1.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。电解饱和食盐水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)。Na＋、Cl－、H＋、OH－Cl－、OH－Cl－2Cl－－2e－===Cl2↑氧化Na＋、H＋H＋2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－还原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NaOH精制饱和NaCl溶液(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。能传导溶液中的阳离子阴离子和气体分子通过增强溶液导电性NaOHCl2H2盐酸含氯漂白剂(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正误判断××××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，减少能耗思考交流√电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；电极B为阴极，通入的氧气得到电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B错误；右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左室的钠离子进入到右室，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，从而降低电解电压，减少能耗，故D正确。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____________________________。思考交流负阳2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，该学生的目的是使Cl2被完全吸收制得NaClO溶液，即要让Cl2与NaOH溶液充分混合反应。所以应在下端产生Cl2，上端产生NaOH，则a为负极，b为正极，c为阳极，d为阴极，Cl2和NaOH溶液反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，故电解产生消毒液的总化学方程式为NaCl＋H2O NaClO＋H2↑。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。思考交流LiOH2Cl－－2e－===Cl2↑B根据电解装置图，电极B区生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，剩余OH－与Li＋结合生成LiOH，所以电极B区电解液为LiOH溶液，电极B为阴极，则电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，电解过程中Li＋向电极B迁移。返回电镀 电解精炼二1.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_________。电解金属合金Cu铁制钥匙保持不变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。粗铜纯铜减小(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”，属于物理变化正误判断××√√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”)。思考交流电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni，阴极析出的是镍，依据得失电子守恒，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等。氧化Ni－2e－===Ni2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Zn－2e－===Zn2＋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。思考交流粗镍作阳极，Fe、Zn在电极上失去电子形成阳离子进入溶液中，但Cu和Pt沉积到电解槽底部。Fe2＋Zn2＋Cu、Pt2.利用电解法制备超细银粉的示意图如下，Ag2SO4-H2SO4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：____________________________________________________________思考交流____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。阳极：Ag－e－===Ag＋，生成的Ag＋与电解质溶液中的 结合生成微溶物Ag2SO4，使得电解质溶液中c(Ag＋)并不高，且存在Ag2SO4(s)2Ag＋(aq)＋ (aq)。阴极：Ti4＋＋e－===Ti3＋，生成的Ti3＋具有较强的还原性，在阴极区附近发生反应Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋，c(Ag＋)降低，促进Ag2SO4溶解，缓慢释放的Ag＋被还原得到超细银粉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 ℃。思考交流使Ga充分熔化返回电冶金三1.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。金属离子金属单质钠、钙、镁、铝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：__________________________。NaClCl2阴阳阴2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na(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) 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↑正误判断××√×√√思考交流1.金属镁的工业制备是电解熔融_______(填“MgCl2”或“MgO”)，原因是____________________________________。MgCl2熔融氧化镁需要的温度较高、耗能较大思考交流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。答案 阳极：2O2－－4e－===O2↑；阴极：Al3＋＋3e－===Al；总反应：2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑。思考交流(2)资料表明Al2O3的熔点为2 054 ℃，冰晶石(Na3AlF6)的熔点为1 000 ℃，用电解Al2O3制取金属铝时会加入冰晶石，其作用是____________________。作助熔剂，降低熔点(3)该电解过程要在1 000 ℃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因：________________________________________________。高温下，阳极产生的氧气与碳块反应生成CO、CO2思考交流3.21世纪是钛的世纪，在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是A.a为电源的正极B.石墨电极上发生还原反应C.阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－D.每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子√返回由O2－的移动方向可知，b为电源正极，A错误；石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误；每生成0.1 mol Ti，转移0.4 mol电子，D错误。课时对点练123456789题组一 氯碱工业1.用石墨电极电解饱和食盐水，下列分析错误的是A.得电子能力：H＋＞Na＋，故阴极得到H2B.电解过程中Na＋的物质的量不变C.失电子能力：Cl－＞OH－，故阳极得到Cl2D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后，溶液呈中性√1011121314对点训练151234567891011121314对点训练得电子能力：H＋＞Na＋，电解饱和食盐水阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，故A正确；失电子能力：Cl－＞OH－，阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，故C正确；电解池中，总反应化学方程式为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，所以电解过程中Na＋的物质的量不变且电解后溶液呈碱性，故B正确，D错误。151234567891011121314对点训练2.(2024·上海普陀曹杨二中高二期中)如图，用有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的立式隔膜电解槽电解食盐水时，下列叙述错误的是A.精制饱和氯化钠溶液从阳极区补充B.Z处流出的溶液是较浓的NaOH溶液C.使用离子交换膜时产品烧碱更纯D.每转移NA个电子理论上可生成0.5 mol烧碱√151234567891011121314对点训练电解食盐水时，阳极发生氧化反应，消耗NaCl，则应在阳极补充NaCl，故A正确；阴极生成OH－，且Na＋向阴极移动，则产品烧碱溶液从阴极区Z处流出，故B正确；未用离子交换膜时，阴极区混有NaCl，产品不纯，而用离子交换膜时，只有Na＋向阴极移动，产品较为纯净，故C正确；电解方程式为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，每转移NA个电子理论上可生成1 mol烧碱，故D错误。15题组二 电镀 电解精炼3.(2023·广东实验中学高二期中)粗银中含有Cu、Pt等杂质，以AgNO3溶液为电解质溶液用电解法提纯银。下列说法正确的是A.粗银与电源负极相连B.电解液中c(Ag＋)浓度保持不变C.Cu、Pt在阳极区中沉积D.阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag√1234567891011121314对点训练151234567891011121314对点训练电解精炼时，粗银作阳极，与电源正极相连，A错误；阳极Cu、Ag失电子进入溶液，阴极Ag＋得电子析出，电解液中c(Ag＋)浓度变小，B错误；Cu失电子形成Cu2＋进入溶液，Pt不反应，在阳极区沉积，C错误；阴极Ag＋得电子析出，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，D正确。154.欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是A.Ag和AgCl溶液 B.Ag和AgNO3溶液C.Pt和Ag2CO3溶液 D.Pt和Ag2SO4溶液1234567891011121314对点训练√在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极，镀层金属银作阳极，电镀液是含有银离子的溶液，AgCl溶解度太小，不适合作电镀液，硝酸银溶液满足条件，故B正确。155.在铁片上镀锌时，下列叙述正确的是①将铁片接在电池的正极上 ②将锌片接在电池的正极上 ③在铁片上发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn ④在锌片上发生的反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ ⑤需用FeSO4溶液 ⑥需用ZnSO4溶液A.②③⑥ B.②③④⑥C.①④⑤ D.①③⑥1234567891011121314对点训练√151234567891011121314对点训练在铁片上镀锌时，铁片作电解池的阴极，与电源负极相连，①错误；锌片作电解池的阳极，和电源正极相连，②正确；在铁片上发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn，③正确；在锌片上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，④错误；电解质溶液为含锌离子的溶液，不能用FeSO4溶液，需用ZnSO4溶液，⑤错误、⑥正确。156.用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则下列说法错误的是A.两极得失电子相等B.阳极溶解的金属的物质的量之和等于析出的铜的物质的量C.阴极质量增加b g，bD.阳极减少的x g质量为溶解的锌和铜的质量1234567891011121314对点训练√151234567891011121314对点训练由于粗铜中含有Zn和Ag，在电解过程中阳极先是锌失去电子，然后是铜失去电子，Ag形成阳极泥；而阴极一直是铜析出。在电解过程中，两极得失电子相等，所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜的物质的量，A、B正确，但由于M(Zn)>M(Cu)，且还有一部分Ag形成阳极泥，所以阳极减少的金属的质量大于阴极析出铜的质量，即b15题组三 电冶金7.下列有关传统工业电解法生产金属铝的说法错误的是A.铝土矿的主要成分是Al2O3，电解铝的阴极和阳极材料均为碳B.加入冰晶石和少量CaF2的目的是降低氧化铝的熔点C.将氧化铝转化为氯化铝再进行电解冶炼金属铝时可以节约大量能源D.冶炼过程中，阳极材料可能会因不断被消耗而需要定期更换√1234567891011121314对点训练151234567891011121314对点训练铝土矿的主要成分是Al2O3，可用石墨作电解池的阴、阳极电解熔融氧化铝冶炼铝，A正确；Al2O3的熔点较高，加入冰晶石和氟化钙可降低氧化铝的熔点，B正确；氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电，无法电解，C错误；用石墨电极电解熔融氧化铝，高温下阳极生成的氧气能氧化碳生成CO、CO2，则冶炼过程中，阳极材料可能会因不断被消耗而需要定期更换，D正确。158.1807年，化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠：4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠：3Fe＋4NaOH Fe3O4 ＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是A.电解熔融氢氧化钠制取金属钠，阳极发生的电极反应为2OH－－2e－===H2↑＋O2↑B.盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠，电解槽中石墨为阴极，铁为阳极√1234567891011121314对点训练151234567891011121314由4NaOH(熔融) 4Na＋O2↑＋2H2O可知，阳极OH－放电生成O2和H2O，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A错误；Na的还原性强于Fe，但Na的沸点比Fe低得多，盖·吕萨克法制钠利用了Fe与Na的沸点差异，B错误；由电解原理可知，戴维法制取4 mol Na时转移4 mol电子，但盖·吕萨克法制取4 mol Na时转移8 mol电子，则转移的电子总数不同，C正确；用电解熔融氯化钠法制钠时，铁为阳极时，阳极上Fe放电，D错误。对点训练159.下列图示关于铜电极的连接错误的是1234567891011121314√电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误，C项符合题意。15综合强化10.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是A.氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B.电解精炼铜时，Y是粗铜C.在铁片上镀铜时，X是纯铜D.制取金属铝时，Z是氯化铝溶液1234567891011121314综合强化√151234567891011121314氯碱工业中，X电极连接电源正极，为电解池的阳极，溶液中的氯离子失电子生成氯气，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极连接电源正极，精铜作阴极连接电源负极，则Y是精铜，B项错误；在铁片上镀铜时，铁片作阴极，纯铜作阳极，C项正确；综合强化制取金属铝时，若Z是氯化铝溶液，阴极是水电离出来的氢离子得电子析出氢气，水溶液中铝离子不放电，D项错误。15 电极材料 电解质溶液 电解目的A a：碳棒，b：碳棒 稀硫酸 制取O2和H2B a：银，b：铁 AgNO3溶液 铁上镀银C a：粗铜，b：精铜 CuSO4溶液 电解精炼铜D a：铜，b：碳棒 KNO3稀溶液 制取少量O2和H211.(2023·河北保定月考)电解装置示意图如图所示。下列电解目的不能实现的是√1234567891011121314综合强化151234567891011121314综合强化据图可知a为阳极，b为阴极。若a、b均为碳棒，电解稀H2SO4的实质是电解水，能达到电解目的，A不符合题意；铁上镀银时，阳极a是金属银，阴极b是铁，AgNO3溶液为电解质溶液，能达到电解目的，B不符合题意；电解精炼铜时，阳极a为粗铜 ，阴极b为精铜，用CuSO4溶液作电解质溶液，能达到电解目的，C不符合题意；阳极a为Cu时，Cu失电子发生氧化反应生成Cu2＋，不能得到O2，不能达到电解目的，D符合题意。1512.如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是A.电极A是粗铜，电极B是纯铜B.电路中通过1 mol电子，生成32 g铜C.溶液中 向电极A迁移D.膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区1234567891011121314综合强化√151234567891011121314综合强化电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，则电极A为粗铜，电极B为纯铜，A正确；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中通过1 mol电子时，生成0.5 mol Cu，即生成32 g Cu，B正确；根据电解原理， 向阳极移动，C正确；阳极泥是阳极区产物，所以膜A为过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区，膜B为阳离子交换膜，D错误。1513.用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，CN－与阳极产生的ClO－反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是A.用石墨作阳极，铁作阴极B.除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋ 5Cl－＋ H2OC.阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2OD.阴极的电极反应式为2H2O ＋2e－===H2↑＋2OH－1234567891011121314综合强化√151234567891011121314综合强化根据已知信息可知，阳极上Cl－失电子生成ClO－，铁不能作阳极，否则阳极反应为铁失电子发生氧化反应，得不到ClO－，故用石墨作阳极，铁作阴极，A正确；阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，两种气体为二氧化碳和氮气，该反应在碱性条件下进行，化学方程式为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，B错误；151234567891011121314综合强化阳极上Cl－失电子生成ClO－，电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，C正确；电解质溶液呈碱性，则阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，D正确。1514.(12分)某同学设计了一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。1234567891011121314综合强化根据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为______(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为_________________________。负极H2－2e－＋2OH－===2H2O151234567891011121314综合强化通入氢气的电极为负极；由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。15(2)石墨电极为_____(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，______(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液变红。1234567891011121314综合强化阳极铁极151234567891011121314综合强化由于铁电极与电源的负极连接，所以铁电极为阴极，石墨电极为阳极；反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的水电离出的H＋在阴极(铁电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液呈碱性，因此铁极区的溶液变红。15(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液的浓度将______(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_________________。1234567891011121314综合强化减小Cu2＋＋2e－===Cu151234567891011121314综合强化因为粗铜中的锌等活动性比Cu强的杂质金属优先失去电子，而得到电子的只有Cu2＋，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液的浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。1515.(10分)电解Na2CO3溶液可制得NaHCO3和NaOH，原理如图1所示：1234567891011121314综合强化(1)阳极生成 的电极反应式为________________________________，阴极产生的物质A的化学式为____。H21512345678910111213综合强化141512345678910111213综合强化(2)工作一段时间后，两极区制得NaHCO3与NaOH的物质的量之比约为______。1∶1141512345678910111213综合强化(3)利用上述所得NaHCO3溶液在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原理如图2所示，原因是_______________________________________(用相关的电极反应式表示)。Al－3e－＋141512345678910111213综合强化返回1415 展开更多...... 收起↑ 资源预览 当前文档不提供在线查看服务，请下载使用！
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