1、基础课时6电解原理的应用学习任务1.通过对电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀等电解实例的认知，认识电解在实现物质转化和储存能量中的重要作用。培养科学态度与社会责任的化学核心素养。2通过讨论电镀工业对环境造成的影响，提升科学态度与社会责任的化学核心素养。一、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气向上述实验中滴入酚酞溶液，接通电源后，哪个电极附近溶液的颜色发生了变化？为什么？ 提示：接通电源后，阴极区溶液变红色。原因：H2O电离出的H放电，水的电离平衡右移，使c(OH)增大，即阴极区呈碱性，使酚酞变红色。(正确的打“”，错误的打“”)(1)向电解NaCl溶液的电解池中加入酚酞，阳极区变红。()(2)氯碱工业
2、可以得到金属钠、Cl2和H2。()(3)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：(1)NaOH为阴极区产物，因此变红的是阴极区。(2)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。(3)阴极区产生的气体为H2，不能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。二、铜的电解精炼1装置2粗铜成分(1)主要成分：Cu。(2)杂质金属：比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等。比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等。3电极反应粗铜电解精炼时，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、
3、Fe2、Zn2、Ni2得电子，所以CuSO4溶液浓度会略有降低。(正确的打“”，错误的打“”)(1)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。()(2)精炼铜后，电解质溶液中含Zn2、Cu2、Ag、Fe2等阳离子。()(3)精炼铜装置中，阴极得到32 g铜，阳极电子转移1 mol。()提示：(1)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。(2)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。(3)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
4、1 mol电子。三、电镀钒液流电池1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：增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。(3)根据电解原理，设计在铁钉上镀铜的实验方案电镀原理阳极：Cu2e=Cu2阴极：Cu22e=Cu电镀方案电极材料阳极：铜片阴极：铁钉电镀液CuSO4溶液镀件铁钉2钒液流电池以全钒液流电池为例，酸性溶液中钒通常以V2、V3、VO2、VO等形式存在。充电时，VO2在阳极被氧化为VO，V3在阴极被还原为V2。以液流电池为代表的电化学储能技术可为可再生能源发电提供有力的支持，缓冲昼夜、季节的用电变化对电网的影响。白铁，我们日常生活中常
5、用的一种金属材料，是一种镀锌铁。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。铁钉上镀铜如下所示：阴极待镀的金属制品：_阳极镀层金属：_电镀液含有镀层金属离子的盐溶液：_装置图电极反应阳极：_阴极：_答案铁钉铜CuSO4溶液Cu2e=Cu2Cu22e=Cu应用电解原理解决实际问题实验目的：模拟电解原理的应用。实验装置：如图所示：1若用如图所示装置，模拟氯碱工业，则电解质溶液c、电极a、电极b的电极材料分别是什么？电极反应式和总反应式分别是什么？用这种装置进行氯碱工业生产有什么缺点？如何改进？提示：若用如图所示装置，模拟氯碱工
6、业，则电解质溶液c是NaCl溶液、电极a、电极b的电极材料分别为Pt电极或石墨。电解时，阳极发生氧化反应：2Cl2e=Cl2，阴极发生还原反应：2H2e=H2，电解的总反应式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。该装置的缺点是生成的NaOH和Cl2以及Cl2与H2容易混合反应。改进的方法是在两极之间加一个阳离子交换膜。2若用如图所示装置，模拟铁制品上镀铜，则电解质溶液c、电极a、电极b的电极材料分别是什么？电镀过程中电解质溶液的浓度如何变化？提示：若用如图所示装置，模拟铁制品上镀铜，则电极a是Cu，电极b是铁制品，电解质溶液c是CuSO4溶液。电镀过程中电解质溶液的浓度不变。3若用如图所示
7、装置，模拟电解精炼粗铜(含Zn、Fe、Ag等杂质)，则电解质溶液c、电极a、电极b的电极材料分别是什么？电极反应式分别是什么？电镀过程中电解质溶液中Cu2的浓度如何变化？提示：若用如图所示装置，模拟电解精炼粗铜(含Zn、Fe、Ag等杂质)，则电解质溶液c为CuSO4溶液、电极a为粗铜、电极b为纯铜。电解精炼过程中，阳极上发生的反应依次为Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Cu2e=Cu2，阴极上发生的反应为Cu22e=Cu，电镀过程中电解质溶液中Cu2的浓度先减小后保持不变。1工业电解食盐水制备烧碱工业电解食盐水制备烧碱时必须阻止OH移向阳极，以使氢氧化钠在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两
8、极溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，可知溶液A的溶质是NaOH。2铜的电解精炼与电镀铜对比电解精炼铜电镀铜电极材料阴极精铜镀件阳极粗铜纯铜电极反应式阳极Cu(粗铜)2e=Cu2等Cu2e=Cu2阴极Cu22e=Cu(精铜)Cu22e=Cu电解质溶液浓度的变化Cu2减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液电解质溶液成分及浓度均不变3常见活泼金属的电冶法金属电极反应式总反应式钠阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2Na2e=2Na2NaCl(熔融)2NaCl2铝阳极：6O212e=3O2阴极：4Al312e=4Al2Al2O3(熔融)4Al3O
9、2镁阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Mg22e=MgMgCl2(熔融)MgCl21在突如其来的新冠肺炎疫情期间，“84”消毒液成了家庭消毒的必备物品。某同学想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作为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，设计了如图所示的装置(垂直使用)。以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaClB电解饱和食盐水的总反应为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，NaO
10、H在阴极区生成，Cl2在阳极区生成。按照该同学制作的竖直的家用环保型消毒装置，若将阳极置于上方，则氯气一生成即逸出，不能完全与NaOH作用。因此，应将阳极置于下方，阴极置于上方，下方阳极生成的氯气通过溶液时即可充分地被阴极生成的NaOH吸收，吸收过程发生反应的化学方程式为Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。还应注意的是图中电极a、b是电源的电极而非电解池的电极。与电解装置上方阴极相连的a为电源的负极，则b为正极。2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，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2NO)，根据题给信息，阳极一定是OH放电，生成0.
11、05 mol氧气，转移0.2 mol电子；阴极离子放电能力：Cu2HNa，所以Cu2先放电，然后是H放电，阴极生成0.05 mol氢气时，转移0.1 mol电子，根据得失电子守恒知，Cu2转移0.1 mol电子，n(Cu2)0.05 mol。所以原溶液中nCu(NO3)20.05 mol，n(NO)0.3 molL1 0.5 L0.15 mol，n(NaNO3)0.05 mol。原混合溶液中c(Na)0.1 molL1，A项错误；结合以上分析及电解总方程式Cu22H2OCuH2O22H可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2、0.05 mol H2和0.1 mol H，电解后溶
12、液中c(H)0.2 molL1，B项正确、D项错误；上述电解过程中共转移0.2 mol电子，C项错误。借题发挥(1)上题电解后溶液中的溶质为_。(2)若为上述过程提供电能的是氢氧燃料电池，则消耗标准状况下的氢气的体积为_。提示：(1)HNO3、NaNO3。开始阶段电解Cu(NO3)2溶液，生成HNO3，后来电解水，溶质NaNO3不变。(2)2.24 L。上述过程转移0.2 mol e，在氢氧燃料电池中也转移0.2 mol e，则消耗0.1 mol H2，标准状况下的体积为2.24 L。(1)电解混合溶液时要注意电解的阶段性，电极反应式和总电池反应式，电解产物与转移电子数之间的关系式是电化学计算
13、的主要依据。(2)当电流通过一个或多个串联的电解池时，它们均处于同一闭合电路中，所以同一时间内通过的电子的物质的量相等。1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的氯化铜溶液，B池中加入0.1 molL1的硝酸银溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比是()ABA2241B1121C2111 D2121A由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出铜，b极上析出氯气，c极上析出银，d极上析出氧气。由电子守恒可得出：2eCuCl22AgO2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为2241。2用惰性电极电解硫酸铜溶
14、液。若阳极上产生气体的物质的量为0.01 mol，阴极无气体逸出，则阴极上析出铜的质量为()A0.64 g B1.28 gC2.56 g D5.12 gB用惰性电极电解硫酸铜溶液，在阳极产生的气体为氧气，由4OH4e=2H2OO2知，产生0.01 mol的氧气转移0.04 mol电子，则根据得失电子守恒可知Cu22e=Cu，可推出，应析出0.02 mol的铜，其质量为1.28 g。1下列图示中关于铜电极的连接，错误的是()A铜锌原电池B电解精炼铜C镀件上镀铜D电解氯化铜溶液CA.原电池中易失电子的金属作负极，Cu、Zn、稀硫酸原电池中，锌易失电子作负极、Cu作正极，故A正确；B.电解精炼粗铜时
15、，粗铜作阳极、精铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液，其连接正确，故B正确；C.电镀时，镀层作阳极、镀件作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液，其连接错误，故C错误；D.电解氯化铜溶液时，可以用石墨作阳极、铜作阴极，石墨连接电池正极、铜连接电池负极，故D正确。2(双选)化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法正确的是()A铁表面镀锌，铁作阳极B工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl2e=Cl2C电解法精炼粗铜，用精铜作阴极D电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁BC选项A，铁作阳极，则铁失电子生成Fe2，起不到保护铁的作用，故铁应该作阴极。选项B，Cl在阳极失电子能力大于OH，电解饱和食盐水时，Cl在
16、阳极失去电子变为Cl2。选项C，电解法精炼粗铜，用精铜作阴极，粗铜作阳极。选项D，电解MgCl2饱和溶液，发生的化学反应为MgCl22H2OMg(OH)2Cl2H2，不会产生金属镁，电解熔融的MgCl2能制取单质镁，发生的反应为MgCl2(熔融)MgCl2。3如图所示，某同学设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合溶液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是()A铅笔端作为阳极，发生还原反应B铂片端作为阴极，发生氧化反应C铅笔端有少量的氯气产生Da极是直流电源负极，b点是直流电源正极D本题是利用化学原理实现趣味
17、化的实验，根据原理可知电极反应为：阴极：2H2e=H2(还原反应)阳极：2Cl2e=Cl2(氧化反应)若要能够出现“黑笔写红字”的现象，必须是铅笔作为阴极，这样铅笔附近产生的OH会使酚酞溶液变红，因此与铅笔相连的a极是直流电源的负极。4用如图所示装置，可由乙二醛制备乙二酸，反应原理为。下列说法正确的是()A该装置利用上述反应将化学能转化为电能BPt1电极的反应式为2H2O2e=H22OHC盐酸除起增强溶液导电性的作用，还提供Cl参与电极反应D理论上每得到0.1 mol乙二酸，将有0.2 mol H从右室迁移到左室C该装置为电解池，能量转化关系为电能转化为化学能，A错误；Pt1为阴极，阴极上发生得电子的还原反应，电极反应式为2H2e=H2，B错误；盐酸作为电解质溶液起提供Cl的作用，Cl在Pt2极放电生成Cl2，此外，盐酸还有增强溶液导电性的作用，C正确；由反应可知，每生成1 mol乙二酸转移4 mol e，将有4 mol H从右室迁移到左室，则理论上每得到0.1 mol乙二酸，将有0.4 mol H从右室迁移到左室，D错误。
