高中化学：1.2 第2课时 电解原理的应用

第2课时 电解原理的应用
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，Cl －、OH －移向阳极，Na ＋、H ＋
移向阴极。

(1)阳极离子放电顺序：Cl －>OH －，电极反应：2Cl －－2e －===Cl 2↑(氧化反应)。

(2)阴极离子放电顺序：H ＋>Na ＋，电极反应：2H ＋＋2e===H 2↑(还原反应)。

4．电解反应化学方程式： 2NaCl ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，
离子方程式：2Cl －＋2H 2O=====通电2OH －＋H 2↑＋Cl 2↑。

[师生互动·解疑难]
(1)电解饱和食盐水阴极区溶液呈碱性的原因：
电解饱和食盐水过程中，阴离子放电顺序为H ＋＞Na ＋，所以H ＋在阴极上得电子而生成H 2，破坏了水的电离平衡，促进了水的电离，使阴极区溶液中c (OH －)＞c (H ＋)，所以阴极区溶液呈碱性。

(2)氯碱工业上电解饱和食盐水通常以石墨作阳极，涂镍碳钢网作阴极。

(3)用湿润的KI 淀粉试纸检验阳极放出的氯气。

1．工业上电解食盐水的阴极区产物是( )
A ．氯气
B ．氢气和氯气
C ．氢气和氢氧化钠
D ．氯气和氢氧化钠
1.装置
2．原理
阳极：Cu(粗铜)－2e －===Cu 2＋。

阴极：Cu 2＋＋2e －===Cu 。

3．重要提示
(1)铜的电解精炼过程中，Zn 、Ni 、Fe 等比铜活泼的金属在阳极放电变成金属阳离子进入溶液，不如铜活泼的银、金、铂等金属不放电与其他不溶性杂质混在一起沉积在电解池的底部，形成阳极泥。

(2)精炼铜时，由于阳极上溶解的金属为Fe 、Zn 、Ni 、Cu 等，而在阴极上只有Cu 析出，根据电子守恒，阳极溶解的质量小于阴极析出的质量。

(3)电解精炼后溶液中阴离子浓度不变，阳离子浓度有的(如Cu 2＋)变小，有的(如Zn 2＋、Fe 2＋、Ni 2＋
等)变大。

2．下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不．
正确的是 A ．粗铜板作阳极
B ．电解时，阳极发生氧化反应，阴极反应为：Cu 2＋＋2e －===Cu
C ．粗铜中所含Ni 、Fe 、Zn 等金属杂质，电解后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%
[自学教材·填要点]
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，耐磨性或改善金属制品的外观。

3．电镀池⎩⎪⎨⎪⎧ 直流电源电极材料⎩⎪⎨⎪⎧ 阳极：镀层金属阴极：镀件电镀液：含有镀层金属离子的盐溶液形成闭合回路
[师生互动·解疑难]
(1)电镀的目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。

(2)电镀时，镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属阳离子的溶液作电解液。

(3)电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。

3．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计合理的是( )
A ．锌做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有锌离子
B ．铂做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子
C ．铁做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有亚铁离子
D ．锌做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子
[例1] (2011·镇江模拟)关于电解NaCl 水溶液，下列叙述正确的是( )
A ．若在阴极附近的溶液中滴入石蕊试液，溶液呈无色
B ．若在阳极附近的溶液中滴入KI 溶液，溶液呈棕色
C ．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D．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
据实验现象判断电解池的阴、阳极或电源的正、负极
(1)滴入酚酞变红的电极为阴极(接电源负极)。

滴入酚酞变红，说明此电极附近溶液呈碱性，即H＋放电导致，故该电极为阴极。

(2)滴入石蕊变红的电极为阳极(接电源正极)。

滴入石蕊变红，说明此电极附近溶液呈酸性，即OH－放电导致，故此电极为阳极。

1.某学生设计了一个“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．铅笔端作阳极，发生还原反应
B．铂片端作阴极，发生氧化反应
C．铅笔端有少量的氯气产生
D．a点是负极，b点是正极
[例2] 以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( )
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用
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。

2．关于镀铜和电解精炼铜，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Cu－2e－===Cu2＋
D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu
[随堂基础巩固]
1．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
2．用含有少量银和锌的粗铜片做阳极，纯铜片做阴极，CuSO4溶液做电解质溶液，电解一段时间后，阳极的质量减少x g，则( )
A．电解质溶液的质量增加x g B．阴极的质量增加x g
C．阴极的质量增加a g，a>x D．阴极的质量增加b g，b<x
3．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是( )
A．阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
4．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极。

( )
(2)电解精炼铜时，电解质溶液的浓度不变。

( )
(3)电解精炼铜时，用纯铜作阳极，粗铜作阴极。

( )
(4)工业上用电解熔融氧化镁的方法制取Mg。

( )
(5)用U形管作电解饱和食盐水的实验，通电前在U形管的两端滴加几滴石蕊试液，通电后阳极处溶液变蓝。

( )
5．如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。

(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，
A极是电解池的________，材料是________，电极反应式为________________________；
B极是电解池的________，材料是________，电极反应式为________________________。

(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈________色。

(3)若甲池阴极增重12.8 g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为________(不考虑气体溶解情况)。

[课时跟踪训练]
一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)
1．下列关于铜电极的叙述，正确的是( ) A．铜锌原电池中铜为负极，发生氧化反应
B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极
C．在镀件上电镀铜时，可用精铜作阳极
D．电解稀H2SO4制H2、O2时，可用铜作阳极
2．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．Fe和AgNO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液
3．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中，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
4．[双选题]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．电解时以精铜作阳极
B．电解时阴极发生还原反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu===Cu2＋＋2e－
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
5．电解硫酸铜溶液要达到如下三个要求：①阳极质量减小②阴极质量增加③电解过程中Cu2＋浓度不变，则可选用的电极是( )
A．石墨作阳极，铁作阴极 B．粗铜(含Fe、Ni、Zn)作阳极，纯铜作阴极
C．纯铜作阳极，铁作阴极 D．铁作阳极，纯铜作阴极
6．如图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )
7．[双选题]三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH 调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。

电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。

以下说法正确的是( ) A．可用铁作阳极材料
B．电解过程中阳极附近溶液的pH升高
C．阳极反应方程式为：2Cl－－2e－===Cl2↑
D．1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了 1 mol电子
二、非选择题(本题包括4小题，共39分)
8．(8分)对某滴有酚酞的饱和NaCl溶液在如图装置中进行电解，回答下列问题：
(1)C极现象为__________________，Fe极(含其周围的溶液)现象为
________________________________。

(2)若电解一段时间以后，将电源反接，C极电极反应式为________________，溶液
中可以观察到的现象是________________________，再向该溶液中通入O2，又会观察到的现象是_______________________________________。

9．(9分)图中的A为直流电源，B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色。

请填空：
(1)电源A中a点为________极。

(2)滤纸B上发生的总反应方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。

(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反
应为__________________，电极f上发生的反应为__________________________，槽
中盛放的电镀液可以是________或________(只要求填两种电解质溶液)。

10．(10分)工业上为了处理含有Cr2O2－7的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。

请回答下列问题：
(1)两极发生反应的电极反应式：
阴极：________________；阳极________________。

(2)写出Cr2O2－7变为Cr3＋的离子方程式：______________________。

(3)工业废水由酸性变为碱性的原因是_____________________________。

(4)________(填“能”或“不能”)改用石墨电极，原因是_ ___________________。

11．(12分)电解原理在化学工业中有广泛应用。

右图表示一个电解池，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：
①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
__________________________________________________________________。

②Y电极上的电极反应式是________________，检验该电极反应产物的方法是
________________________。

(2)如果用电解法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是________，
电极反应式是________________。

②Y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)。