1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。第2课时电解原理的应用必备知识自主学习一、电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气1装置2现象(1)阳极上：有气体产生。(2)阴极上：有气体产生，阴极附近溶液变红。3原理分析及电极反应电解时U形管中，Cl、OH移向阳极，H、Na移向阴极。(1)阳极离子放电顺序：ClOH，电极反应：2Cl2e=Cl2(氧化反应)。(2)阴极离子放电顺序：HNa，电极反应：2H2e=H2(还原反应)。4总反应化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2。离子方程式：2Cl2H2OH2Cl22
2、OH。5产物及验证方法(1)用湿润的淀粉KI试纸检验阳极放出的氯气。(2)用酚酞试液检验产物NaOH。(1)判断下列说法是否正确。正确的打“”，错误的打“”。向电解NaCl溶液的电解池中加入酚酞，阳极区变红。()提示：。NaOH为阴极区产物，因此变红的是阴极区。氯碱工业可以得到金属钠、Cl2和H2。()提示：。氯碱工业电解的是饱和食盐水，在阴极区放电的是H，而不是Na，因而得不到金属钠。电解饱和食盐水阴极产生的气体可使湿润的淀粉KI试纸变蓝。()提示：。阴极区产生的气体为H2，不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。(2)电解饱和食盐水在日常生活中常用作制取“84”消毒液，请写出电解饱和食盐水制取“84
3、”消毒液的主要化学反应。提示：主要反应有2NaCl2H2O2NaOHCl2H2，Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。二、铜的电解精炼1装置2电极反应阳极：Cu2e=Cu2(氧化反应)(主要)阴极：Cu22e=Cu(还原反应)3阳极泥铜的电解精炼过程中，粗铜中不如铜活泼的金属(Ag、Au、Pt等)与其他不溶性杂质混在一起沉积在电解池底部形成的物质。(1)粗铜电解精炼时，电解液的浓度是否不变？提示：由于在阳极上，Fe、Zn、Ni比Cu活泼，都能失电子而进入溶液，而在阴极上，溶液中氧化性较强的Cu2会优先于H、Fe2、Zn2、Ni2得电子，所以CuSO4溶液浓度会略有降低。(2)若电解精炼银
4、，则阴阳极电极材料和电解质溶液分别是什么？提示：阳极是粗银，阴极是精银，电解质溶液是硝酸银溶液。(3)判断下列说法是否正确。正确的打“”，错误的打“”。粗金属精炼时，粗金属作阳极，阳极泥是比被精炼金属不活泼的金属。()提示：。粗金属精炼时，比该金属活泼的金属变成金属阳离子进入溶液，不如该金属活泼的金属不发生反应，最终形成阳极泥。电解法精炼粗铜时，电解质溶液中各离子浓度一定不变。()提示：。被提纯的金属阳离子在溶液中的浓度是减小的。精炼铜后，电解质溶液中含Zn2、Cu2、Ag、Fe2等阳离子。()提示：。金属Ag的活泼性不如铜，因此不参加电极反应，而是进入阳极泥中。精炼铜装置中，阴极得到32 g
5、铜，阳极电子转移1 mol。()提示：。阴极得到32 g Cu，转移的电子为1 mol，则整个电路通过的电子物质的量均为1 mol，因此阳极转移1 mol电子。三、电镀1定义：应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。2目的：提高金属的抗腐蚀能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。3电镀池构成镀层金属(或惰性电极)用作阳极材料，镀件用作阴极材料，含有镀层金属离子的盐溶液作电镀液。(1)(情境思考)电镀是利用电解作用使金属或其他材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化(如锈蚀)，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等)及增进美观等作用。不少硬币的外层亦为电镀。电镀在日
6、常生活中的应用也十分广泛，请写出在一个铁质水龙头上镀上一层银的过程中阴阳极上所发生的电极反应。提示：阳极：Age=Ag；阴极：Age=Ag。(2)在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，应怎样设计电镀池？提示：根据电镀的要求，应将锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子。关键能力合作学习知识点一电解原理的应用1电解饱和食盐水氯碱工业：电解饱和食盐水的工业叫氯碱工业。2铜的电解精炼与电镀铜对比铜的电解精炼电镀铜电极材料阴极精铜镀件阳极粗铜铜片电极反应式阳极Cu2e=Cu2等Cu2e=Cu2阴极Cu22e=CuCu22e=Cu离子导体浓度的变化c(Cu2)减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液离子导体成分及浓度
7、均不变(1)(思维升华)试写出阳极分别用铁和惰性电极，阴极用惰性电极电解食盐水的电极反应。(变化观念与平衡思想)提示：阳极用铁时，阳极：Fe2e=Fe2，阴极：2H2e=H2；阳极是惰性电极时，阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2H2e=H2。(2)(情境应用)粗铜中含有少量Fe、Zn、Au、Ag等杂质，通过粗铜精炼怎样除去这些杂质的呢？(科学探究与创新意识)提示：粗铜精炼是将粗铜作阳极，粗铜中的Fe、Zn等比Cu活泼能失去电子生成Fe2、Zn2进入溶液中，因Fe2、Zn2的氧化性弱于Cu2不能在阴极析出，留在溶液中；Au、Ag等是不如Cu活泼的金属，在阳极不能失去电子，从而以固体的形式沉到阳极
8、底部，形成阳极泥。【典例】(双选)金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述不正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2Cu2)()A阴极发生还原反应，其电极反应式：Ni22e=NiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍【解题指南】解答本题时应注意以下几点：(1)通过几种离子的氧化性顺序判断金属的还原性顺序。(2)注意分析比Ni活泼和不活泼金属的去向。(3)注意电解原理的应用。【解析】选B、C。电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液
9、中含有Ni2，则阳极发生氧化反应，电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2，Ni2e=Ni2，阴极电极反应式为Ni22e=Ni，因此，电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2、Ni2、Zn2，电解槽底部的阳极泥中只有铜和铂，没有锌、铁、镍。如图所示安装仪器，电极材料为石墨，电解质溶液为饱和食盐水。(1)饱和食盐水中存在哪些离子？在电场中它们的移动方向如何？提示：在饱和食盐水中，存在着Na、Cl、H、OH四种离子；通电时Na、H向阴极移动，Cl、OH向阳极移动。(2)根据已学知识检验两极的气体产物。提示：阳极产物：用玻璃棒粘一块湿润的淀粉KI试纸
10、靠近阳极，一会儿发现试纸变蓝，说明阳极放出的气体是Cl2。阴极产物：用一小试管在阴极收集产生的气体，待收集满后，用拇指堵住管口，移到酒精灯火焰旁，松开拇指，若听到“噗”的一声，则说明收集的气体是H2。【加固训练】(2021洛阳高二检测)关于电镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是()A都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B电解液的成分都保持不变C阳极反应都只有Cu2e=Cu2D阴极反应都只有Cu22e=Cu【解析】选D。A项，电镀时镀件作阴极；B项，电解精炼铜时，电解液成分改变；C项，电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属(如锌)，则还会发生Zn2e=Zn2的反应。知识点二有关电解的计算1计算的原则(1)阳
11、极失去的电子数阴极得到的电子数。(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。2计算的方法(1)根据守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。3计算的步骤(1)正确书写电极反应式(要注意阳极材料)。(2)当溶液中有多种离子共存时，要确定放电离子的先后顺序。(3)最后根据得失电子守恒进行相关的计算。(1)(思维升华
12、)将两个分别装有Na2SO4、CuCl2溶液的电解池串联在一起，均用惰性电极进行电解，电解一段时间后，试分析电极产物H2、O2、Cl2、Cu之间物质的量的关系。(证据推理与模型认知)提示：根据得失电子守恒及元素的化合价可得出，电极产物物质的量的关系式：2H2O22Cl22Cu4e，即H2、O2、Cl2、Cu的物质的量之比为2122。(2)(情境应用)已知一个电子的电量是1.6021019 C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1.929105 C的电量时，生成NaOH的质量是多少？(证据推理与模型认知)提示：80 g。一个电子的电量是1.6021019 C，当电路中通过1.929105 C的
13、电量时，电子的个数为1.2041024，电子的物质的量为2 mol，根据转移电子和氢氧化钠的关系式2NaOH2e得，NaOH的质量为240 gmol180 g。【典例】(2021宜昌高二检测)如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 molL1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 molL1的AgNO3溶液，进行电解(假设溶液是足量的)。电解一段时间后，a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比是()A.2241B1121C2111 D2121【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)串联电解池通过整个电路的电量是相同的；(2)注意阴阳极的判断以及电极产物的判断。【解析
14、】选A。由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子得失守恒可得出：2eCuCl22AgO2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比1122241。【母题追问】(1)写出b电极和d电极的电极反应式。提示：b电极和d电极均为电解质的阳极，对应的电极反应式分别为2Cl2e=Cl2和2H2O4e=O24H。(2)当电路中通过2 mol电子时，b电极产生气体在标准状况下的体积是多少？提示：b极发生反应2Cl2e=Cl2，当通过2 mol电子时，产生1 mol气体，标准状况下的体积是22.4 L。如图是一个串联电解池示
15、意图，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：(1)电源中X极是正极还是负极？提示：铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。(2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前硫酸铜的浓度是多少？提示：0.025 molL1。C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子。由4eO2，可知B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL是H2，即Cu2全部在阴极放电后，H接着放电产生了
16、112 mL H2，则通过0.01 mol电子时，Cu2已被电解完。由2eCu，可知n(Cu2)0.005 mol，则：c(CuSO4)0.005 mol0.2 L0.025 molL1。(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液中仍有Cl，则电解后溶液的pH是多少？提示：由4e4OH知，A中生成0.02 mol OH，则：c(OH)0.1 molL1，pH13。三言两语话重点1氯碱工业原理：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，其中阳极产物为Cl2，阴极产物为NaOH和H2。2电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，含有铜离子的盐溶液作电解质溶液。3电镀时，镀层金属(或惰性电极
17、)作阳极，镀件作阴极，含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液。课堂检测素养达标1(2021开封高二检测)用惰性电极电解未精制的饱和食盐水，食盐水装在U形管内，结果很快在某一电极附近出现食盐水变浑浊现象。造成浑浊的难溶物主要是()A碳酸镁 B硫酸钡C氢氧化镁 D碳酸钡【解析】选C。未精制的食盐，含有Ca2、Mg2等杂质，通电后溶液中c(OH)增大，Mg2极易与OH作用产生Mg(OH)2沉淀。【加固训练】(2021北京西城区高二检测)如图所示，用石墨电极电解饱和食盐水。下列说法不正确的是()A.电极a是阳极B通电使NaCl发生电离CNa、H向b极移动Da极产生黄绿色气体【解析】选B。与电源的正极相连的
18、是阳极，和电源的负极相连的是阴极，所以a极是阳极，b极是阴极。阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。A.由分析可知，电极a是阳极，A项正确；B.NaCl在水中就能发生电离，通电不是必要条件，B项错误；C.由分析可知，Na、H向b极移动，C项正确；D.a极反应式为2Cl2e=Cl2，产生黄绿色气体，D项正确。2(双选)(2021潍坊高二检测)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是()A.阳极反应为2H2O4e=4HO2B电解一段时间后，阳极室的pH未变C电解过程中，H由b极区向a极区迁移D电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应
19、的O2等量【解析】选C、D。据图可知，b极由O2反应生成了H2O2，在这个过程中，氧元素化合价降低，发生了得电子的还原反应，因此b极是电解池的阴极，可推出阴极的电极反应式为O22e2H=H2O2；a极为电解池的阳极，电极反应为2H2O4e=4HO2。依据分析a极是阳极，属于放氧生酸型的电解池，所以阳极的反应式是2H2O4e=4HO2，A正确；电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH不变，B正确；由B的分析可知，氢离子通过质子交换膜移向阴极(b极)，C错误；根据分析，阳极的反应为2H2O4e=4HO2，阴极的反应为O22e2H=H2O2，总反
20、应为O22H2O=2H2O2，要消耗氧气，即a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，D错误。3(教材改编题)电镀在工业上有着广泛的应用，可以镀锌、镀铜、镀金等。利用如图所示装置可以将铜牌变为银牌，即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该电解池的阴极反应可表示为Age=AgD当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初【解析】选C。铜牌上镀银，银为阳极，Ag向阴极移动，阴极反应为Age=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均能溶解，铜牌不可能恢复如初。4(2021临沂高二检测)某溶液中含有两种溶质NaCl和H
21、2SO4，它们的物质的量之比为31。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是()A阴极自始至终只析出H2B阳极先析出Cl2，后析出O2C电解最后阶段为电解水D溶液pH不断增大，最后为7【解析】选D。电解质溶液中，n(Na)n(Cl)n(H)n(SO)3321，开始电解产生H2和Cl2，然后产生H2和Cl2的同时，生成OH，最后是电解水，因而最后pH7，阴极只放出H2。三个阶段分别相当于电解HClNaClH2O。【加固训练】用石墨电极电解100 mL H2SO4与CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况)，则原混合溶液
22、中Cu2的物质的量浓度为()A1 molL1B2 molL1C3 molL1 D4 molL1【解析】选A。电解质溶液中，阳离子为H、Cu2，阴离子为SO、OH。而阴离子放电顺序为OHSO，则阴极析出的全是O2；阳离子放电顺序为Cu2H，而阳极有气体H2析出，则说明Cu2全部得电子转变为Cu析出。故发生的电解反应有2Cu22H2O2CuO24H、2H2O2H2O2。电解水产生的H2为2.24 L，则同时产生的O2为1.12 L；故在Cu析出的同时，产生的O2也为1.12 L。由2Cu2O2，可算出Cu2的物质的量为n(Cu2)20.1 mol，故c(Cu2)1 molL1此题也可以根据电子得失
23、守恒来计算，即阳极产物失电子数等于阴极产物得电子数。设阴极有x mol铜析出，依题意有：2x24解得x0.1 (mol)，则c(Cu2)1 molL1。5(2021广东适应性测试)环氧乙烷(C2H4O)常用于医用消毒，一种制备方法为：使用惰性电极电解KCl溶液，用Cl交换膜将电解液分为阴极区和阳极区，其中一区持续通入乙烯；电解结束，移出交换膜，两区混合反应：HOCH2CH2ClOH=ClH2OC2H4O。下列说法错误的是()A乙烯应通入阴极区B移出交换膜前存在反应Cl2H2OHClHClOC使用Cl交换膜阻止OH通过，可使Cl2生成区的pH逐渐减小D.制备过程的总反应为：H2C=CH2H2O=
24、H2C2H4O【解析】选A。根据题意，电解时两区分别生成HOCH2CH2Cl、OH，可推知，阴极区反应：2H2O2e=2OHH2，C2H4则在阳极区反应，生成HOCH2CH2Cl，A错误；阳极区涉及反应包括：2Cl2e=Cl2，Cl2H2OHClHClO，HClOC2H4HOCH2CH2Cl，B正确；由于Cl交换膜的存在，Cl2与OH不相互接触，阳极区总反应为2Cl2eH2OC2H4=HOCH2CH2ClHCl，因此pH下降，C正确；由阳极区总反应、阴极反应以及两极混合反应，三个反应相加，可得总反应为C2H4H2O=H2C2H4O。6.(2021宣武区高二检测)电解原理在化学工业中有广泛应用。
25、如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y都是金属铁电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：电解池中X极上的电极反应式为_。在X极附近观察到的现象是_。Y电极上的电极反应式为_。一段时间后电解质溶液中看到的实验现象是_。(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X电极的材料是_，电极反应式是_。Y电极的材料是_，电极反应式是_。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)【解析】(1)电解池中X极上的电极为阴极，故电极反应式为2H2e=H2 ，在X极附近溶液呈碱性，观察到的现象：放出
26、气体，溶液变红；Y电极上的Fe电极为活性阳极，所以电极反应式为Fe2e=Fe2；一段时间后电解质溶液中看到的实验现象是溶液中出现白色沉淀，生成Fe(OH)3。(2)电解方法精炼粗铜，粗铜作为阳极， Cu2e=Cu2；精铜作为阴极， Cu22e=Cu。答案：(1)2H2e=H2 放出气体，溶液变红Fe2e=Fe2溶液中出现白色沉淀(2)精铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu2 素养新思维 7.工业上处理含Cr2O的酸性工业废水常用以下方法：往工业废水里加入适量的NaCl，搅拌均匀；用Fe作电极进行电解，经过一段时间后有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；过滤回收沉淀，废水达到排放标准。原理示
27、意图如图所示：试回答：(1)分析电极A、B的名称，并写出电极反应式。提示：从图可知B区产生H2：2H2e=H2，为阴极反应，故B电极为阴极；则A电极为阳极，发生的电极反应为Fe2e=Fe2。(2)电解过程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎样产生的？提示：产生的Fe2在向阴极移动的过程中与向阳极移动的Cr2O相遇，发生氧化还原反应：6Fe2Cr2O14H=6Fe32Cr37H2O，使Cr2O转化为Cr3，同时Fe2也转化为Fe3，在以上电解的阴极反应及Fe2与Cr2O的氧化还原反应中消耗了大量的H，溶液的pH不断变大，碱性逐渐增强，因此Fe3、Cr3生成相应的Fe(OH)3、Cr(OH)3
28、沉淀。(3)往工业废水里加入适量的NaCl的作用是什么？能否用稀硫酸？提示：增强溶液的导电性。不能用稀硫酸代替，因为铬元素最终以沉淀Cr(OH)3的形式除去，若用稀硫酸则不利于沉淀的生成。(4)能否用Cu电极来代替Fe电极？简述理由。提示：不能；因为阴极产生的Cu2不能将Cr2O还原为Cr3。(5)若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44 L(标准状况)时，计算处理的废水中 Cr2O的物质的量。提示：0.1 mol。生成13.44 L H2，转移电子1.2 mol，根据电子守恒生成0.6 mol Fe2，则根据Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O可知，还原Cr2O的物质的量为0.1 mol。关闭Word文档返回原板块