1、第2课时电解原理的应用记一记1.电解饱和食盐水的化学方程或为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。2电镀时，待镀的金属制品作阴极，镶层金属作阳交，用鏊疆罐i金属离子的溶液作电镀液。3电解精炼铜时，用纯铜作阴极，粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电解液。4电解熔融Al2O3制取铝电解熔融MgCl2制取镁，电解熔融NaCl制取钠。探一探1.氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？提示防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2与溶液中的NaOH反应。2电镀池应该具备什么条件？电镀过程中电解质溶液的浓度如何变化？提示条件：镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属阳离子的盐溶液作电解
2、质溶液。电镀过程中电解质溶液的浓度不变。3电解精炼铜应具备什么条件？精炼过程中电解质溶液的浓度如何变化？提示条件：粗铜作阳极，纯铜作阴极，含铜离子的盐溶液作电解质溶液。由于粗铜中含有比铜活泼的金属杂质，电解过程中会失去电子溶解在溶液中，故精炼过程中电解质溶液的浓度略有减小。4工作生产金属镁和金属铝均采用电解法，制取Mg时电解的是熔融的MgCl2，而制取Al时却电解的是熔融的氧化铝，不是AlCl3，这是为什么？提示MgCl2是离子化合物，在熔融状态时导电，而AlCl3是共价化合物，在熔融状态不导电，故制取金属铝用的是电解熔融的氧化铝(属离子化合物)。判一判判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(
3、1)氯碱工业是非常重要的化工生产，在电解饱和食盐水时，在阴极上得到的产物为H2和NaOH。()(2)电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阳极。()(3)电解法精炼粗铜，用纯铜作阳极。()(4)在镀件上电镀锌，用锌作阳极。()(5)电解法精炼粗铜时，电解质溶液中各离子浓度一定不变。()(6)在镀件上电镀铜，电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量。()(7)活泼性强的金属，如Na、Ca、Mg、Al、Zn等均用电解法冶炼。()(8)电解饱和食盐水可制得钠和氯气。()(9)用石墨作电极，通直流电电解熔融的氧化铝制铝时，阴极石墨要定期补充更换。()(10)用电解法可以实现下列反应Cu2H=Cu2H2
4、。()练一练1.2019信阳高二月考下列描述中，不符合生产实际的是()A电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D在镀件上电镀锌，用锌作阳极答案：A22019西宁高二检测如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是()A电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色B蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应C铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝D蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触答案：D32019南宁高二摸底下列关于电化学知识的说法正确的是()A电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠B电解精炼
5、铜时，阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加C电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Al、Fe、CuD电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2未反应完)，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态答案：B42019开封高二检测把两个惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通入直流电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是()A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg答案：B知识点一 氯碱工业1.2019宁夏育才中学高二期末氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水，
6、下列关于实验牵电解饱和食盐水的说法中正确的是()A可以选用碳棒作为阴、阳极材料，但阳极材料也可以用铁棒B用湿润的淀粉KI试纸靠近阴极区域，试纸变蓝C电解过程中，在阴极区域溶液中滴加酚酞，溶液变红色D实验结束后将溶液搅拌，然后用pH试纸检验，溶液呈中性解析：可以选用碳棒作为阴、阳极材料，但阳极材料不可以用铁棒，因为铁作阳极时会溶解，故A错误；阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，用湿润的淀粉KI试纸靠近阴极区域，试纸不变蓝，故B错误；电解过程中，阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，有OH生成，在阴极区域溶液中滴加酚酞，溶液变红色，故C正确；阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，阳极反应式为2C
7、l2e=Cl2，阴极产物为NaOH和H2，阳极产物为Cl2，实验结束后将溶液搅拌然后用pH试纸检验，溶液会显碱性，故D错误。答案：C2下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法中不正确的是()A装置出口处的物馈是氯气B出口处的物质是氢气，该离子交换只能让阳离子通过C装置中发生反应的离子方程式为2Cl2HCl2H2D该装置是将电能转化为化学能解析：出口处是电解池的阳极区，溶液中的氯离子失电子生成氯气，A项正确；出口处是电解池的阴极区，溶液中的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，B项正确；电解饱和食盐水生成氢氧化钠和氢气、氯气，离子方程式为2Cl2H
8、2OCl2H22OH，C项错误；该装置是电解装置，是把电能转化为化学能，D项正确。答案：C知识点二 金属的精炼3.2019甘肃武威高二期末电解精炼铜时，下列叙述不正确的是()A与电源正极相连的电檄是粗铜板B阴极发生反应：Cu22e=CuC电解池的阳极材料为纯铜薄片D粗铜板上发生氧化反应解析：电解精炼铜时，粗铜为阳极，和电源正极相连，发生氧化反应；精铜为阴极，和电源负极相连，发生还原反应，阴极发生反应：Cu22eCu，因此A、B、D正确，C错误。答案：C4以铜为电极，a molL1的硫酸铜溶液作电解液，对含有铁、锌、银的粗铜进行电解精炼，下列叙述中正确的是()粗铜应与电源的负极相连；当有1 mo
9、l精铜析出时，就有2NA个电子通过电解质溶液；阴极上的反应只有Cu22e=Cu；电解结束时，c(CuSO4)铁铜银，锌、铁、铜先后失电子变成离子，而银沉积形成阳极泥；纯铜作阴极，与电源负极相连，发生还原反应：Cu22e=Cu，有大量铜析出，所以错误，正确。电子只经过外电路，在电解质溶液中发生的是离子的移动，错误。因为阳极失电子的有锌、铁、铜，阴极析出的只有铜，所以随着电解进行，铜离子的浓度逐渐减小，正确。故选D。答案：D5金属镍柯广泛的用途。料镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解泼制备高纯度的镍，则下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2HNi2(低浓度)。下列说法中不正确的
10、是()A碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小C为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pHD若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应的总方程式发生改变解析：由题图可知，碳棒与电源正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为4OH4e=O22H2O，故A正确；电解过程中为平衡A、C室中的电荷，A室中的Na和C室中的Cl分别通过阳离子膜和阴离子膜移向B室中，使B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，故B错误；因Ni2在弱酸性溶液中易发生水解反应，且氧化性：Ni2(高浓度)HNi2(低浓度)，为了提高Ni的产率，电解过程中需
11、要控制废水的pH，故C正确；若将图中阳离子膜去掉，由于放电顺序：ClOH，则Cl在阳极放电：2Cl2e=Cl2，电解反应的总方程式会发生改变，故D正确。答案：B11.电解原理在化学工业中有广泛应用。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都是惰性电极，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极上的电极反应式是_。Y电极上的电极反应式为_，检验该电极反应产物的方法是_。该反应的总反应方程式是_。(2)如果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_，电极反应式为_。Y
12、电极的材料是_，电极反应式为_。解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl2e=Cl2；阴极反应：2H2e=H2。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H，溶液呈碱性，加入酚酞溶液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的KI淀粉试纸变为蓝色。(2)电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子进入溶液，活泼性比Cu弱的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，
13、电极反应式为Cu22e=Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu2e=Cu2。答案：(1)2H2e=H22Cl2e=Cl2把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(2)纯铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu212氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。如图是某氯碱工业生产原理示意图：(1)写出装置A在通电条件下反应的化学方程式：_。(2)装置A所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时，为除去食盐水中的Mg2和Ca2，要加入的试剂分别为_、_。(3)氯碱工业是高耗能产业，按上图将电解池与燃料电池相组合的新T艺可以节(电)能30%以上，相关物料的传
14、输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。图中Y是_(填化学式)；X与稀NaOH溶液反应的离子方程式是_。比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小：_。若用装置B作为装置A的辅助电源，每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2 L时，则装置B可向装置A提供的电量约为_(一个e的电量为1.601019 C；计算结果精确到0.011)。解析：(1)根据生产原理示意图，装置A是电解池装置，电解饱和食盐水，因此反应的化学方程式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。(2)除去杂质时不能引入新的杂质，所以除去Mg2用NaOH溶液，除去Ca2用Na2CO3溶液。(3)装置A右
15、端产生NaOH溶液，说明右端电极是阴板，发生反应2H2O2e=H22OH，因此Y是氢气，装置A的左端是阳极，发生反应2Cl2e=Cl2，X为Cl2，Cl2和NaOH溶液反应的离子方程式为Cl22OH=ClClOH2O。装置B中通氧气的一极为正极，电解质是NaOH溶液，因此正极反应式为O22H2O4e=4OH，Na通过离子膜由左向右迁移，NaOH的物质的量增加，因此b%a%。两装置通过的电量相等，即转移的电量是46.021023 mol11.601019 C1.93105 C。答案：(1)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(2)NaOH溶液Na2CO2溶液(3)H22OHCl2=ClOClH
16、2Ob%a%1.93105 C能力达标13.如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲，乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。请回答：(1)A极是电源的_，一段时间后，甲中溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明_在电场作用下向Y极移动。(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极上均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为_。(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应是_，电镀液是_溶液。.某小组运用工业上离子交换膜法制烧碱的原理，用如图所示装
17、置电解K2SO4溶液。(4)该电解槽的阳极反应式为_，通过阴离子交换膜的离子数_(填“”“”或“”)通过阳离子交换膜的离子数。(5)图中a、b、c、d分别表示有关溶液的pH，则a、b、c、d，由小到大的顺序为_。解析：将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色，说明F极附近溶液显碱性，氢离子在该电极放电，所以F是阴极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源的正极，B是负极。(1)A是电源的正极。在甲池中，电解硫酸铜落液的总反应为2Cu22H2O4H2CuO2。在丁池中，Y极是阴极，该电极附近颜色逐渐变，.异性电荷相互吸引，说明带正电荷的氢氧化铁胶体粒子向该电极移动。(2)C、
18、D、F、F电板发生的电极反应分别为4OH4e=O22H2O、Cu22e=Cu、2Cl2e=Cl2、2H2e=H2，当各电极转移的电子均为1 mol时，生成单质的物质的量分别为0.25 mol、0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol，所以单质的物质的量之比为1222。(3)电镀装置中t镀层金属必须作阳极，镀件作阴极，电镀液选择含有镀屡金属离子的溶液，所以H应该是镀件，即为铜件，电镀液选择AgNO3溶液。(4)使据电解池工作原理，阳极的电极反应式为2H2O4e=O24H；阴极放电的是H，透过阳离子交换膜的H数目与透过阴离子交换膜的OH数目相等，因为溶液呈电中性，所以透过阳离子交换膜的K数目
19、大于透过阴离子交换膜的SO数目。(5)因为电解后生成的硫酸和氢氧化钾溶液浓度均增大，故ba、cd，结合碱溶液的pH大于酸溶液的pH, 可得bacd。答案：(1)正极减小Fe(OH)3胶粒(2)1222(3)铜件AgNO3(4)2H2O4e=O24H(5)bacd14已知铅蓄电池的工作原理为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。现用如图装置进行电解实验，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时，铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题：(1)A是铅蓄电池的_极，铅蓄电池正极的电极反应式为_，放电过程中电解液的密度(忽略电解液的体积变化)_(填“减小”“增大”或“不变”)。(2)Ag电
20、极的电极反应式是_，该电极的电极产物有_g。(3)Cu电极的电极反应式是_，CuSO4溶液的浓度_(填“减小”“增大”或“不变”)。(4)如图表示电解进行过程中某个物理量x随时间t的变化曲线，其中曲线表示左侧U形管中的变化，曲线表示右侧U形管中的变化，则x表示_(填序号)。aU形管中产生的气体的体积bU形管中阳极质量的减少量cU形管中阴极质量的增加量解析：(1)当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时，铁电极的质量减少11.2 g，说明铁电极作阳极，银电极作阴极，阴极连接原电池的负极，所以A是铅蓄电池的负极，B是铅蓄电池的正极，正极上二氧化铅得电子发生还原反应，电极反应式为PbO24HSO2e=P
21、bSO42H2O.，由于放电过程中消耗H2SO4，故电解液的密度减小。(2)银电极作阴极，电解稀硫酸时，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H2e=H2=H2，根据得失电子守恒可知，生成氢气的质量为2 gmol10.4 g。(3)铜电极作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu2e=Cu2，阴极上铜离子得电子发生还原反应析出铜，电解质溶液的浓度不变。(4)右侧U形管中不产生气体，左侧U形管中产生气体，故a错误；当转移电子数相等时，溶解的阳极金属的物质的量相等，但由于铜的摩尔质量大于铁的摩尔质量，所以右侧U形管中阳极减少的质量大于左侧U形管中阳极减少的质量，故b正确：电解初始阶段左侧U形管中阴极上没有析出固体，其质量不变，右侧U形管中阴极上有铜析出，其质量增大，故c错误。答案：(1)负PbO24HSO2e=PbSO42H2O减小(2)2H2e=H20.4(3)Cu2e=Cu2不变(4)b