21-22版：4.3.3 电解原理的应用（步步高）

(4)电镀的两个主要特点是什么？ 答案 ①阳极本身参与电极反应； ②电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。
பைடு நூலகம்
2.电解精炼 粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。 (1)如何构成电解精炼铜的电解池？ 答案 粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液。 (2)写出其电极反应式。 答案 阳极：Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
√B.电解熔融氧化镁制镁
C.电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极产物相同 D.常用电解法制取钠、镁、铝等是因为它们都是活泼金属
解析 氧化镁熔点高，很难熔化，常用电解熔融氯化镁制镁。
2.下列叙述正确的是
①工业上用电解熔融氯化钠的方法制取钠 ②可以用钠加入氯化镁的饱
和溶液中制取金属镁 ③用于冶炼铝的原料是氧化铝 ④加热氧化汞可
第3课时
电解原理的应用
学习目标
1.掌握电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理。 2.学会电解应用问题的分析方法，能正确书写电极反应式。
内容索引
一、氯碱工业(电解饱和食盐水的工业生产) 二、电镀和电解精炼 三、电冶金
课时对点练
一、氯碱工业(电解饱和食盐水的工业生产)
1.通电前，饱和食盐水中含有的离子有 Na＋、Cl－、H＋、OH－ 。 2.通电时，溶液中各离子的移动方向如何？写出其电极反应式。
练中感悟
1.如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是 A.装置中的离子交换膜只允许阳离子通过，
不允许阴离子通过
√B.装置中出口①处的物质是氢气，出口②
处的物质是氯气 C.除去杂质后的NaOH溶液从出口B处导出 D.转移0.8 mol电子时产生H2 8.96 L(标准状
况下)
解析 阳离子交换膜只允许阳离子通过，A正确； ①处是阳极，发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑， ②处是阴极，发生反应2H＋＋2e－===H2↑， B错误； ②处H＋放电后生成OH－，Na＋通过离子交 换膜从左室进入右室，所以除去杂质后的 NaOH溶液从B口导出，C正确； 生成1 mol H2转移2 mol电子，转移0.8 mol电子时生成0.4 mol H2，标准状 况下体积为8.96 L，D正确。
2.在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水如图，下列说法不正确 的是 A.电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气 B.离子交换膜为阳离子交换膜 C.饱和NaCl溶液从a处进，NaOH溶液从d
处出
√D.OH－迁移的数量等于导线中通过电子的数量
解析 A对，由题图可知，电极A上产生Cl2，则电极A是阳极，发生氧化 反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑； B对，电极B是阴极，电极反应式为2H2O＋ 2e－===2OH－＋H2↑，为维持电解质溶液呈 中性，且得到较纯净的NaOH浓溶液，Na＋ 透过离子交换膜向电极B迁移，则离子交换 膜是阳离子交换膜； C对，饱和NaCl溶液从a处进，稀NaCl溶液从b处出；稀NaOH溶液从c处 进，浓NaOH溶液从d处出；
解析 断开K2，闭合K1时，装置为电解池，两极 均有气泡产生，则反应为2Cl－＋2H2O =电==解== H2↑ ＋2OH－＋Cl2↑，石墨为阳极，铜为阴极，因此 石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，附近产 生OH－，溶液变红，故A、B项错误； 断开K1、闭合K2时，装置为原电池，铜电极反应 为H2－2e－＋2OH－===2H2O，为负极，而石墨电 极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，为正极，故C项错误，D项正确。
3.关于电镀铜和电解精炼铜，下列说法正确的是 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
解析 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，若杂质中有比铜活泼的金属(如锌)，则还会发生Zn －2e－===Zn2＋的反应。
√D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，没有锌、铁、镍
解析 电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液中含有Ni2＋， 则阳极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋， Ni－2e－===Ni2＋，阴极电极反应式为Ni2＋＋2e－===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。
学习小结
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课时对点练
基础对点练
题组一 氯碱工业
1.工业上电解食盐水的阴极区产物是
A.氯气
√C.氢气和氢氧化钠
B.氢气和氯气 D.氯气和氢氧化钠
解析 电解食盐水生成三种产物，在阴极区生成氢气和氢氧化钠，在阳 极区生成氯气。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
2.某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两 极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合 K2，发现电流表指针偏转。下列有关描述正确 的是
A.断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为 2H＋＋2Cl－ =电==解== Cl2↑＋H2↑
B.断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红 C.断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－
√D.断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
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D错，由于离子交换膜是阳离子交换膜，OH－不能透过交换膜，不能向 左侧迁移，故Na＋迁移的数量等于导线中通过电子的数量。
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二、电镀和电解精炼
1.电镀 (1)根据图示装置，回答下列问题： ①写出其电极反应式。 阳极：_C_u_－__2_e_－_=_=__=_C_u_2_＋_； 阴极：_C_u_2_＋_＋__2_e_－_=_=_=__C_u_。 ②可观察到的现象是_铁__件__表__面__镀__上__一__层__红__色__的_ _铜__，__铜__片__不__断__溶__解___。 ③硫酸铜溶液的浓度 不变 。
以得到汞单质
A.②③④
B.①②③
C.①②④
√D.①③④
解析 活泼金属采用电解其熔融盐或氧化物的方法冶炼，不活泼金属可 以采用热分解方法冶炼。 ①钠是活泼金属，工业上采用电解熔融氯化钠的方法冶炼钠，正确； ②将钠加入氯化镁溶液中，钠先和水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再和 氯化镁发生复分解反应生成氢氧化镁、氯化钠，所以得不到镁，错误； ③铝是活泼金属，工业上采用电解氧化铝的方法冶炼铝，正确； ④汞属于不活泼金属，可以采用热分解的方法冶炼，正确。
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三、电冶金
1.金属冶炼的本质：使矿石中的 金属离子 获得电子，从它们的化合物中 _还__原__出来：Mn＋＋ne－===M。 2.常用电解法冶炼 钠、钙、镁、铝 等活泼金属。 3.写出电解熔融氯化钠制取金属钠的电极反应式和总反应方程式。
答案 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)=电==解==2Na＋Cl2↑。
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 Fe2 ＋ <Ni2 ＋ <Cu2＋) A.阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni B.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Zn2＋
(2)根据上述分析，总结回答什么是电镀？电镀的主要目的是什么？ 答案 电镀是应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。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。 (3)构成电镀池的条件是什么？ 答案 ①镀层金属与直流电源的正极相连，作阳极； ②待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极； ③用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液。 ④形成闭合回路。
练中感悟 1.某同学欲在铜钥匙上镀锌，有关说法正确的是 A.用铜钥匙作阳极，碳棒作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液 B.锌与铜钥匙用导线相连插入硫酸锌溶液中
√C.锌作阳极，铜钥匙作阴极，硫酸锌溶液作电镀液电解
D.在电镀过程中溶液中的Zn2＋浓度减小，Cu2＋浓度增大
解析 锌为镀层金属，需作阳极，铜为镀件，需作阴极，含有镀层金属 离子的溶液作电解液。
(3)请说明粗铜中的杂质是如何除去的？ 答案 粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在 溶液中；比铜不活泼的金属Ag、Au等以金属单质的形式沉积在电解池的 底部，形成阳极泥(粗铜中的铜在纯铜上析出)。
思维聚焦
电镀与电解精炼的比较
电镀
应用电解原理在某些金属表面 定义
镀上一层其他金属或合金
举例
以铁上镀锌为例
电解精炼 利用电解原理提纯金属
以精炼铜为例
装置
①镀层金属作阳极，镀件
形成 条件
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性盐溶液作 电解质溶液 ③形成闭合回路
电极 阳极：Zn－2e－===Zn2＋ 反应 阴极：Zn2＋＋2e－===Zn
答案 Na＋、H＋移向阴极；2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。 Cl－、OH－移向阳极；2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。
3.电解过程中，阴极附近的溶液能使酚酞溶液变红的原因是什么？
答案 阴极上H＋放电，导致水的电离平衡H2O H＋＋OH－向右移动， 阴极附近形成NaOH溶液。 4.电解的化学方程式为____2_N_a_C__l＋__2_H__2O__=电_=_=解_=_=_H_2_↑__＋__C_l_2↑__＋__2_N__aO__H_____； 离子方程式为__2_C_l－_＋__2_H__2_O_=电_=_=解_=_=_H_2_↑__＋__C_l_2_↑__＋__2_O_H_－__。
4.写出电解熔融氧化铝制取金属铝的电极反应式和总反应方程式。
答案 阳极：6O2－－12e－=== 3O2↑； 阴极：4Al3＋＋12e－=== 4Al； 总反应：2Al2O3(熔融)=电==解==4Al＋3O2↑。
练中感悟
1.下列关于工业冶金的描述不正确的是 A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，阳极反应式为2O2－－4e－===O2↑
深度思考 若用如图所示装置模拟氯碱工业：
(1)电解质溶液c、电极a的电极材料、电极b的电极材料分别是什么？ 提示 若用如图所示装置模拟氯碱工业，则电解质溶液c是饱和NaCl溶液， 电极a和电极b的电极材料均为Pt电极或石墨。
(2)写出电极a和电极b的电极反应式。 提示 电极a：2Cl－－2e－===Cl2↑ 电极b：2H＋＋2e－===H2↑ (3)用这种装置进行氯碱工业生产有什么缺点？如何改进？ 提示 该装置的缺点是电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液 和Cl2能反应生成NaClO，H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中， 为避免这几种产物混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。工业上在 阴极区和阳极区之间设置一个离子交换膜，阻止OH－向阳极区移动，使 氯气与氢氧化钠不能发生反应，从而制得烧碱、氯气和氢气。
阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋(主 要反应) 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(精铜)
联系
电镀池和精炼池在本质上都是电解池
深度思考 1.在铁上镀锌时，溶液中的阳离子有两种，为什么在阴极是锌离子得电 子而不是氢离子得电子被还原？ 提示 因为锌离子浓度远大于氢离子浓度，所以是锌离子得电子。 2.电解精炼铜的过程中，溶液中Cu2＋的浓度如何变化？ 提示 电解精炼过程中，阳极上发生的反应依次为Zn－2e－===Zn2＋、Fe － 2e － ===Fe2 ＋ 、 Cu － 2e － ===Cu2 ＋ ， 阴 极 上 发 生 的 反 应 为 Cu2 ＋ ＋ 2e － ===Cu，电镀过程中电解质溶液中Cu2＋的浓度先减小后保持不变。