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第2课时　电解原理的应用
学习目标
1.能分析电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜和电冶金的反应原理。 2.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，体会电解对人类社会进步的重要贡献。
知识点一　电解饱和食盐水
1.氯碱工业
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
（1）a极为　阴极　，电极反应式：　2H2O＋2e－H2↑＋2OH－　。
（2）b极为　阳极　，电极反应式：　2Cl－－2e－Cl2↑　。
（3）总反应：
化学方程式：　2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH　；
离子方程式：　2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－　。
3.氯碱工业生产中的离子交换膜电解槽
电解过程中，阳极室Cl－浓度减小，Na＋通过离子交换膜进入阴极室，阳极室NaCl溶液的浓度　减小　（填“增大”“减小”或“不变”，下同）。阴极室OH－浓度　增大　，形成NaOH浓溶液。
【教材挖掘】
　电解饱和食盐水原理示意图中的离子交换膜是阳离子交换膜还是阴离子交换膜？其主要作用是什么？
提示：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，故为阳离子交换膜。其作用是①防止阴极产生的H2与阳极产生的Cl2混合发生爆炸；②阻止OH－移向阳极，与产生的Cl2发生反应，从而提高了NaOH的产量和质量。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠。（　×　）
（2）电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl－－2e－Cl2↑。（　×　）
（3）氯碱工业中可以得到副产品盐酸。（　√　）
（4）氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区。（　×　）
（5）电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料（如铁）作电极。（　×　）
2.（2025·南充高二检测）下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
请回答下列问题：
（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式：　2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑　。
（2）离子交换膜的作用为　阻止OH－进入阳极室与Cl2发生反应：Cl2＋2NaOHNaCl＋NaClO＋H2O　阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸　。
（3）精制饱和食盐水从图中　a　（填“a”“b”“c”或“d”，下同）位置进入，氢氧化钠溶液从图中　d　位置流出。
解析：离子交换膜法电解饱和食盐水，阳极上生成氯气，阴极上生成氢气和氢氧化钠，中间离子交换膜只允许阳离子如Na＋通过，同时把Cl2和H2隔离开，防止混合爆炸，也防止氯气与生成的氢氧化钠反应。（1）电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
（2）阳离子交换膜可阻止OH－进入阳极室与Cl2发生反应，防止Cl2和H2混合发生爆炸。
（3）原料应该从阳极的a位置进入，氯离子在阳极失电子生成氯气，钠离子通过交换膜进入阴极生成氢氧化钠，生成的氢氧化钠溶液从阴极的d位置流出。
知识点二　电镀　电冶金
1.电镀
（1）含义
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。目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。
（2）电镀铜
电镀池的构成（以铁制钥匙表面镀铜为例）：
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：　CuSO4　溶液。
2.铜的电解精炼（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：　CuSO4　溶液；比铜活泼性差的金属（金和银）沉积下来形成阳极泥。
3.电冶金
（1）金属冶炼的本质
金属冶炼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）电冶金的应用
电解法用于冶炼较活泼的金属，如钠、钙、镁、铝等。
（3）电解熔融NaCl制取金属钠
阳极反应式：　2Cl－－2e－Cl2↑　；
阴极反应式：　Na＋＋e－Na　；
总反应式：　2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑　。
（4）电解熔融MgCl2制取金属镁
阴极反应式：　Mg2＋＋2e－Mg　；
阳极反应式：　2Cl－－2e－Cl2↑　；
总反应式：　MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑　。
（5）电解熔融Al2O3制取金属铝（加冰晶石：Na3AlF6）
阴极反应式：　Al3＋＋3e－Al　；
阳极反应式：　2O2－－4e－O2↑　；
总反应式：　2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑　。
【教材挖掘】
　工业上用电解法冶炼镁时为什么用MgCl2而不用MgO？冶炼铝时为什么用Al2O3而不用AlCl3？
提示：MgO的熔点高，熔融时消耗更多能源，增加生产成本。AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。
4.电有机合成
（1）含义
许多有机化学反应包含电子的转移，使这些反应在电解池中进行时称为电有机合成。
（2）实例
先以丙烯为原料制备丙烯腈（CH2CHCN），再用丙烯腈电合成己二腈，电合成己二腈的反应如下。
阳极反应式：H2O－2e－O2↑＋2H＋
阴极反应式：2CH2CHCN＋2H＋＋2e－NC（CH2）4CN
总反应：2CH2CHCN＋H2ONC（CH2）4CN＋O2↑
（3）优点
反应条件温和、反应试剂纯净和生成效率高。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（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。（　×　）
（5）工业上常用钠与熔融的氯化镁反应制取金属镁。（　×　）
（6）工业冶炼金属铝时，电解熔融态AlCl3。（　×　）
2.（教材改编题）下列关于电解法精炼粗铜的叙述错误的是（　　）
A.粗铜作阳极
B.电解时，阳极发生氧化反应，阴极发生的电极反应为Cu2＋＋2e－Cu
C.粗铜中含有Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后杂质以单质形式沉积槽底，形成“阳极泥”
D.电解铜的纯度可达99.95％～99.98％
解析：C　“阳极泥”是金、银等金属活动性弱于铜的贵重金属的沉积物。
3.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是（　　）
A.通电后，Ag＋向阳极移动
B.银片与电源负极相连
C.该电解池阴极发生的电极反应可表示为Ag＋＋e－Ag
D.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
解析：C　铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极的电极反应为Ag＋＋e－Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初，C正确。
归纳总结
电镀和电解精炼的比较
比较 项目 电镀 电解精炼
装置
形成 条件 ①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件接直流电源负极，作阴极 ②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液 ③形成闭合回路 ①不纯金属作阳极，纯金属作阴极 ②含该金属离子的可溶盐溶液作电解质溶液 ③形成闭合回路
比较 项目 电镀 电解精炼
差异 Cu2＋浓度保持不变，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 Cu2＋浓度减小，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等
联系 电镀池和电解精炼池都是特定条件下的电解池
【记忆口诀】　电镀的特点是“一多，一少，一不变”：“一多”是指阴极上有镀层金属沉积，“一少”是指阳极上有镀层金属溶解，“一不变”是指电解质溶液的浓度不变。
1.（2025·福州高二期中）下列装置可达到铁片上镀锌目的的是（　　）
A.①装置，含Fe2＋电镀液
B.②装置，含Fe2＋电镀液
C.①装置，含Zn2＋电镀液
D.②装置，含Zn2＋电镀液
解析：C　铁为阴极，锌为阳极，含Fe2＋电镀液则Fe2＋放电会在铁上镀一层铁，A错误；铁为阳极，锌为阴极，含Fe2＋电镀液则Fe2＋放电会在锌电极上镀一层铁，B错误；铁为阴极，锌为阳极，含Zn2＋电镀液则Zn2＋放电会在铁上镀一层锌，C正确；铁为阳极，锌为阴极，含Zn2＋电镀液则Zn2＋放电会在锌上镀一层锌，D错误。
2.（鲁科版改编题）在大烧杯中加入电镀液（含硝酸银的溶液）。用银片作为阳极，用待镀的铁制品（即镀件）作为阴极。接通直流电源几分钟后，就可看到镀件的表面镀上了一层银。下列说法错误的是（　　）
A.电镀时，Ag＋向铁制品迁移
B.阳极反应：Ag－e－Ag＋
C.阴极反应：Ag＋＋e－Ag
D.一段时间后，AgNO3溶液的浓度减小
解析：D　A项，电镀时，阳离子向阴极移动，Ag＋向铁制品移动，正确；B项，银作阳极，电极反应：Ag－e－Ag＋，正确；C项，银在铁制品表面析出，阴极反应：Ag＋＋e－Ag，正确；D项，由B、C电极反应知，阴极消耗和阳极生成Ag＋数目相等，反应过程中AgNO3溶液的浓度不变，错误。
3.（2025·太原高二期末）利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯。下列叙述正确的是（　　）
A.电解时精铜作阳极
B.电解时阴极上发生的反应为Cu2＋＋2e－Cu
C.用CuSO4溶液作电解质溶液，反应一段时间后浓度保持不变
D.电解后，可在电解槽阴极下方收集到少量Ag、Pt等金属
解析：B　将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯时，精铜作阴极，粗铜作阳极，A错误；电解时，溶液中的Cu2＋在阴极上发生还原反应：Cu2＋＋2e－Cu，B正确；电解时，阳极的其他金属杂质也会放电，故电解液中CuSO4溶液浓度减小，C错误；电解时，阳极（粗铜）中的Fe、Zn、Cu转化为金属阳离子，Ag、Pt不放电，则电解后，电解槽阳极底部会形成含有少量Ag、Pt等金属的阳极泥，D错误。
4.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，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。回答下列问题：
（1）选用　惰性（或石墨）电极　作阳极，阳极的电极反应式为　Cl－＋2OH－－2e－ClO－＋H2O　。
（2）除去CN－的反应的离子方程式为　5ClO－＋2CN－＋H2O5Cl－＋2CO2↑＋N2↑＋2OH－　。
题组一　电解饱和食盐水
1.如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水。下列说法错误的是（　　）
A.a电极是阳极，产生黄绿色气体
B.电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑
C.溶液中Na＋向b极移动
D.b极产生气泡，b极附近滴加酚酞后溶液会变红
解析：B　与电源的正极相连的是阳极，所以a极是阳极，b极是阴极，a极电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑，产生黄绿色气体，A正确；电解饱和氯化钠溶液的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－，B错误；阳离子向阴极移动，b极是阴极，Na＋向b极移动，C正确；b极是阴极，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，因此b极附近滴加酚酞后溶液会变红，D正确。
2.氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法错误的是（　　）
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
解析：B　电极A发生氧化反应，即电极A为阳极，接电源正极；改进设计中通入了氧气，提高了电极B处的氧化性，通过提高反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O24OH－，B错误。
题组二　电镀　电解精炼
3.下列关于电解法镀铜和粗铜精炼的叙述中，错误的是（　　）
A.粗铜精炼时，用纯铜作阴极
B.镀件上电镀铜时，用铜作阳极
C.都可以用CuSO4溶液作电解液
D.电解过程中Cu2＋浓度变化相同
解析：D　粗铜精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，A正确；镀件上电镀铜时，铜作电镀池的阳极，镀件作阴极，B正确；电解法镀铜和粗铜精炼时，都可以用硫酸铜溶液作电解液，C正确；粗铜精炼时，粗铜作阳极，锌、铁、铜在阳极发生氧化反应生成金属阳离子，纯铜作阴极，铜离子在阴极发生还原反应生成铜，则电解过程中铜离子浓度减小，D错误。
4.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错误的是（　　）
A.电路中每通过1 mol e－，阴极析出1 mol Ag
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
解析：D　阴极反应为Ag＋＋e－Ag，故电路中每通过1 mol e－，阴极析出1 mol Ag，A正确；铁为镀件，应与电源负极相连，B正确；阳极为镀层金属，电极反应式为Ag－e－Ag＋，C正确；阳极发生反应Ag－e－Ag＋，阴极发生反应Ag＋＋e－Ag，电镀液浓度不变，不需要更换，D错误。
5.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
解析：D　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。
题组三　电冶金
6.如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是（　　）
A.通过该装置可以将化学能转化为电能
B.石墨电极作正极
C.Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠原子
D.铁电极作阳极
解析：C　电解熔融NaCl制备金属钠时，电能转化为化学能，石墨电极作阳极，铁电极作阴极。
7.海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述正确的是（　　）
A.两个电极必须都用惰性电极
B.阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极
C.电解熔融状态的氯化镁
D.电解氯化镁的水溶液
解析：C　电解MgCl2获取金属镁，也就是说Mg2＋需要得电子，如果在水溶液中，水电离出的H＋会优先得电子，因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是Mg2＋得到电子的反应，对电极材料没有要求，在阳极上发生氧化反应，如果使用活性电极，活泼金属会优先失电子，所以阳极必须用惰性电极。
8.21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.阴极发生的电极反应为TiO2＋4e－Ti＋2O2－
D.每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子
解析：C　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。
题组四　其他应用
9.已知，阴离子交换膜只允许阴离子通过。草酸锌可应用于有机合成、电子工业等。工业上制取ZnC2O4的原理如图所示（电解液不参加反应，假设起始时两电极的质量相同），下列说法正确的是（　　）
A.电池工作时，Zn得到电子
B.Pb电极上的电极反应式为2CO2－2e－C2
C.每消耗6.5 g Zn，两电极的质量相差6.5 g
D.电池工作时，电路中电子的流动方向为Pb→电解液→Zn→电源→Pb
解析：C　Zn电极发生氧化反应，Zn电极作阳极，与电源正极相连，电极反应为Zn－2e－Zn2＋。Pb电极作阴极，与电源负极相连，CO2发生还原反应，电极反应为2CO2＋2e－C2。A.电池工作时，Zn电极上发生氧化反应，错误；B.Pb电极是阴极，发生还原反应，电极反应为2CO2＋2e－C2，错误；C.Pb电极不参与反应，每消耗6.5 g Zn，两电极的质量相差6.5 g，正确；D.电子不经过电解液，其流动方向为Zn→电源→Pb，错误。
10.（教材改编题）用电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中发生反应：Cr2＋6Fe2＋＋14H＋2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr（OH）3形式除去。下列说法中正确的是（　　）
A.阳极反应为Fe－3e－Fe3＋
B.电解过程中废水的pH不发生变化
C.电解过程中有Fe（OH）3沉淀生成
D.电路中每转移6 mol电子，最多有1 mol Cr2被还原
解析：C　电解时Fe作阳极，发生氧化反应生成Fe2＋，Fe2＋把废水中的Cr2还原为Cr3＋，A项错误；电解过程中消耗H＋，溶液的pH升高，B项错误；电解过程中阴极发生反应：2H＋＋2e－H2↑，c（OH－）增大，Cr3＋、Fe3＋与OH－结合生成相应的氢氧化物沉淀，C项正确；根据电极反应：Fe－2e－Fe2＋可知，每转移12 mol电子生成6 mol Fe2＋，6 mol Fe2＋可还原1 mol Cr2，D项错误。
11.LiOH是制造锂离子电池的材料，可用电解法制备。工业上利用如图装置制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。下列说法正确的是（　　）
A.B电极区电解液为LiOH溶液
B.电极每产生22.4 L气体，电路中转移2 mol e－
C.电解过程中Li＋迁移进入B电极区、OH－迁移进入A电极区
D.电解池中总反应为2HCl2H2↑＋Cl2↑
解析：A　由题图可知，右侧产生氢气，说明B电极为阴极，溶液中水电离出的氢离子放电生成氢气，则B电极区产生大量的氢氧根离子，所以B电极区电解液为氢氧化锂溶液，A正确；没有说明气体体积是否在标准状况下测量，不能确定电路中转移电子数，B错误；阳离子交换膜只允许阳离子通过，氢氧根离子不能通过，C错误；A电极区的电解液为LiCl溶液，Cl－在阳极失电子生成Cl2，结合B电极区反应可知，电解池中总反应为2LiCl＋2H2O2LiOH＋H2↑＋Cl2↑，D错误。
12.利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移
B.电极b上的电极反应为CO2＋8HC－8e－CH4＋8C＋2H2O
C.电解过程中化学能转化为电能
D.电解时Na2SO4溶液的浓度保持不变
解析：A　图中装置为电解池，由a极生成O2可以判断出电极a为阳极，则电极b为阴极，阴极的电极反应为CO2＋8HC＋8e－CH4＋8C＋2H2O，电解过程中，阳离子向阴极移动，则H＋由a极区向b极区迁移，A项正确，B项错误；电解过程中电能转化为化学能，C项错误；a极的电极反应为2H2O－4e－4H＋＋O2↑，溶液中的水被消耗，所以Na2SO4溶液的浓度增大，D项错误。
13.（1）（2025·衢州高二期末）工业上一般采用电解精炼的方法提纯铜。电解精炼的原理如图所示。
①纯铜薄片连接电源的　负　极。
②电解一段时间后，电解液CuSO4溶液的浓度　减小　（填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）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方法。在铁质铆钉上镀镍（Ni）能防止铁被腐蚀，实验室模拟铁片镀镍的装置如图所示。
①b极材料是　镍　（填物质名称）。
②电镀液中含有NiSO4、NaCl和硼酸。已知：NiSO4Ni2＋＋S、Ni2＋＋2H2ONi（OH）2＋2H＋。
a极的电极反应是　Ni2＋＋2e－Ni　。
硼酸的作用是调节溶液的pH。pH较小时，a极易产生　氢气　（填物质名称），使镀层疏松多孔。
解析：（1）①电解精炼铜时，粗铜片作阳极，纯铜薄片作阴极，接电源的负极。②电解一段时间后，CuSO4溶液的浓度减小。
（2）①电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，电解液含有镀层金属阳离子，实验室模拟铁片镀镍，铁片作阴极，金属镍作阳极。②a极为阴极，发生还原反应，电极反应为Ni2＋＋2e－Ni。pH较小时，氢离子浓度大，氢离子会放电生成氢气，发生的电极反应为2H＋＋2e－H2↑。
14.电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题：
（1）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，原理如图所示（电极材料为石墨）。图中a极应连接电源的　负　（填“正”或“负”）极，从C口流出的物质是　硫酸　，S放电的电极反应为　S－2e－＋H2OS＋2H＋　，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：　H2OH＋＋OH－，在阴极区，H2O电离产生的H＋放电生成H2，c（H＋）减小，水的电离平衡正向移动，c（OH－）增大，碱性增强　。
（2）（2023·湖南高考17题节选）“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　电解精炼温度需高于镓的熔点以上，使镓充分熔化　，阴极的电极反应式为　[Ga（OH）4]－＋3e－Ga＋4OH－　。
已知：金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。
解析：（1）根据Na＋、S的移动方向可知，Na＋移向阴极区，a极应接电源的负极，b极应接电源的正极；阳极上S发生氧化反应生成S，电极反应为S－2e－＋H2OS＋2H＋，阴极上水电离出的H＋发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，故从C口流出的物质是浓度较大的硫酸；在阴极区，H2O电离出的H＋放电破坏水的电离平衡，c（H＋）减小，c（OH－）增大，生成NaOH，溶液碱性增强，从B口流出的物质是浓度较大的NaOH溶液。
（2）镓的熔点为29.8 ℃，电解精炼温度需高于镓的熔点以便高纯Ga流出，因此电解池温度控制在40～45 ℃。Ga和Al性质相似，电解精炼过程中粗镓在阳极上失去电子在NaOH溶液中生成[Ga（OH）4]－，而[Ga（OH）4]－在阴极上得到电子生成单质Ga，电极反应式为[Ga（OH）4]－＋3e－Ga＋4OH－。
1 / 2第2课时　电解原理的应用
1.能分析电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜和电冶金的反应原理。 2.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，体会电解对人类社会进步的重要贡献。
知识点一　电解饱和食盐水
1.氯碱工业
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
（1）a极为　　　　，电极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）b极为　　　　，电极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）总反应：
化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.氯碱工业生产中的离子交换膜电解槽
电解过程中，阳极室Cl－浓度减小，Na＋通过离子交换膜进入阴极室，阳极室NaCl溶液的浓度　　　（填“增大”“减小”或“不变”，下同）。阴极室OH－浓度　　　　，形成NaOH浓溶液。
【教材挖掘】
　电解饱和食盐水原理示意图中的离子交换膜是阳离子交换膜还是阴离子交换膜？其主要作用是什么？
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠。（　　）
（2）电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl－－2e－Cl2↑。（　　）
（3）氯碱工业中可以得到副产品盐酸。（　　）
（4）氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区。（　　）
（5）电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料（如铁）作电极。（　　）
2.（2025·南充高二检测）下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
请回答下列问题：
（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）离子交换膜的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、
　　　　　　　　。
（3）精制饱和食盐水从图中　　　　（填“a”“b”“c”或“d”，下同）位置进入，氢氧化钠溶液从图中　　　　位置流出。
知识点二　电镀　电冶金
1.电镀
（1）含义
利用　　　　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。目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。
（2）电镀铜
电镀池的构成（以铁制钥匙表面镀铜为例）：
阳极材料：镀层金属　　　　，电极反应：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
阴极材料：镀件　　　　，电极反应：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
电解质溶液：　　　　溶液。
2.铜的电解精炼（粗铜含锌、银、金等杂质）
阳极材料：　　　　，电极反应：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
阴极材料：　　　　，电极反应：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
电解质溶液：　　　　溶液；比铜活泼性差的金属（金和银）沉积下来形成阳极泥。
3.电冶金
（1）金属冶炼的本质
金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得　　　　　　变成金属单质的过程：Mn＋＋ne－M。
（2）电冶金的应用
电解法用于冶炼较活泼的金属，如钠、钙、镁、铝等。
（3）电解熔融NaCl制取金属钠
阳极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
阴极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
总反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）电解熔融MgCl2制取金属镁
阴极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
阳极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
总反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（5）电解熔融Al2O3制取金属铝（加冰晶石：Na3AlF6）
阴极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
阳极反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
总反应式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【教材挖掘】
　工业上用电解法冶炼镁时为什么用MgCl2而不用MgO？冶炼铝时为什么用Al2O3而不用AlCl3？
4.电有机合成
（1）含义
许多有机化学反应包含电子的转移，使这些反应在电解池中进行时称为电有机合成。
（2）实例
先以丙烯为原料制备丙烯腈（CH2CHCN），再用丙烯腈电合成己二腈，电合成己二腈的反应如下。
阳极反应式：H2O－2e－O2↑＋2H＋
阴极反应式：2CH2CHCN＋2H＋＋2e－NC（CH2）4CN
总反应：2CH2CHCN＋H2ONC（CH2）4CN＋O2↑
（3）优点
反应条件温和、反应试剂纯净和生成效率高。
1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（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。（　　）
（5）工业上常用钠与熔融的氯化镁反应制取金属镁。（　　）
（6）工业冶炼金属铝时，电解熔融态AlCl3。（　　）
2.（教材改编题）下列关于电解法精炼粗铜的叙述错误的是（　　）
A.粗铜作阳极
B.电解时，阳极发生氧化反应，阴极发生的电极反应为Cu2＋＋2e－Cu
C.粗铜中含有Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后杂质以单质形式沉积槽底，形成“阳极泥”
D.电解铜的纯度可达99.95％～99.98％
3.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是（　　）
A.通电后，Ag＋向阳极移动
B.银片与电源负极相连
C.该电解池阴极发生的电极反应可表示为Ag＋＋e－Ag
D.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
归纳总结
电镀和电解精炼的比较
比较 项目 电镀 电解精炼
装置
形成 条件 ①镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件接直流电源负极，作阴极 ②电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液 ③形成闭合回路 ①不纯金属作阳极，纯金属作阴极 ②含该金属离子的可溶盐溶液作电解质溶液 ③形成闭合回路
续表
比较 项目 电镀 电解精炼
差异 Cu2＋浓度保持不变，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 Cu2＋浓度减小，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等
联系 电镀池和电解精炼池都是特定条件下的电解池
【记忆口诀】　电镀的特点是“一多，一少，一不变”：“一多”是指阴极上有镀层金属沉积，“一少”是指阳极上有镀层金属溶解，“一不变”是指电解质溶液的浓度不变。
1.（2025·福州高二期中）下列装置可达到铁片上镀锌目的的是（　　）
A.①装置，含Fe2＋电镀液
B.②装置，含Fe2＋电镀液
C.①装置，含Zn2＋电镀液
D.②装置，含Zn2＋电镀液
2.（鲁科版改编题）在大烧杯中加入电镀液（含硝酸银的溶液）。用银片作为阳极，用待镀的铁制品（即镀件）作为阴极。接通直流电源几分钟后，就可看到镀件的表面镀上了一层银。下列说法错误的是（　　）
A.电镀时，Ag＋向铁制品迁移
B.阳极反应：Ag－e－Ag＋
C.阴极反应：Ag＋＋e－Ag
D.一段时间后，AgNO3溶液的浓度减小
3.（2025·太原高二期末）利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯。下列叙述正确的是（　　）
A.电解时精铜作阳极
B.电解时阴极上发生的反应为Cu2＋＋2e－Cu
C.用CuSO4溶液作电解质溶液，反应一段时间后浓度保持不变
D.电解后，可在电解槽阴极下方收集到少量Ag、Pt等金属
4.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，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。回答下列问题：
（1）选用　　　　作阳极，阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）除去CN－的反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
提示：完成课后作业　第四章　第二节　第2课时
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