2021年高中化学 第四章 第三节 第2课时 电解原理的应用课时作业 新人教版选修4

第2课时电解原理的使用
[方针要求] 1.了解氯碱工业，电镀，冶金的原理。

2.把握电解原理及其使用。

电解原理的使用
1．氯碱工业：电解饱满食盐水，制取烧碱、氯气和氢气。

电极的反响式(并注明反响类型)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反响)；
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(复原反响)。

总反响式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。

其间阴极反响中的H＋是由水电离发生的。

2．电镀
1.电镀是使用电解的原理在金属表面镀上一薄层
其他金属或合金的办法。

2.电镀
在电镀进程中，电镀液的浓度不变。

3．电解精粹(如电解精粹铜，杂质为铁、锌、金、银)
1.粗铜作阳极，电极反响Cu－2e－===Cu2＋；
精铜作阴极，电极反响Cu2＋＋2e－===Cu；
电解质溶液CuSO4溶液。

2.生动性较强的铁、锌以离子办法进入溶液，生
动性较差的金、银构成阳极泥。

4．电冶金制取金属
Na、Ca、Mg、Al等生动金属，很难用复原剂从它们的化合物中复原得到单质，因此有必要经过电解熔融的化合物的办法得到。

如电解熔融的氯化钠能够得到金属钠：
阴极：2Na＋＋2e－===2Na，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，总反响式：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。

知识点一氯碱工业
1.某学生想制造一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱满氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被彻底吸收制得有较强灭菌才能的消毒液，规划了如图所示的设备，以下对电源电极称号和消毒液的首要成分判别正确的是()
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
答案B
解析电解饱满食盐水的方程式为2NaCl＋2H2O电
解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，NaOH在阴极区生成，Cl2在阳极区生成。

依照该学生制造的竖直的家用环保型消毒设备，若将阳极置于上方，则氯气一生成即逸出，不能彻底与NaOH反响。

明显，应将阳极置于下方，阴极置于上方，下方阳极生成的氯气经过溶液时即可很好地被阴极生成的NaOH吸收。

反响为Cl2＋
2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。

还应留意的是图中电极a、b是
电源的电极而非电解池的电极。

与电解设备上方阴极相连的a
为电源的负极，则b为正极。

2.如图Ⅰ所示是用石墨和铁作电极电解饱满食盐水的设备，请填空：
1.X的电极称号是__________极，发生的电极反
响式为______________，Y极的电极资料是____________，
查验X极产品的办法是
________________________________。

2.某同学在试验时误将两种电极资料接反，导致
X极上未收集到预期产品，一段时刻后又将南北极的衔接
办法纠正过来，发现X极邻近呈现了白色沉积，此沉积
是________(填化学式)，其构成原因是
_________________________________________________
_________
_________________________________________________
_______________________，
该沉积在空气中放置，现象是______________________。

工业上电解饱满食盐水的办法之一是将两个电极室用离
子交换膜离隔(如图Ⅱ所示)，其意图是________________，阳极室(A处)参加____________，阴极室(B处)参加__________，离子交换膜只许__________离子经过。

答案(1)阳2Cl－－2e－===Cl2↑Fe用湿润的淀粉碘化钾试纸放在X极邻近，若试纸变蓝，阐明生成了Cl2
(2)Fe(OH)2铁作阳极时被氧化为Fe2＋，纠正过错后，这一端又变为阴极，2H＋＋2e－
===H2↑，生成的OH－与Fe2＋结组成Fe(OH)2先变灰绿色，后变红褐色
(3)避免H2与Cl2混合发生爆炸，避免Cl2与NaOH反响生
成NaClO，使NaOH不纯饱满食盐水纯水(或NaOH稀溶液) Na＋
解析与电源正极相接的为电解池的阳极，与电源负极
相接的为电解池的阴极，若接反则金属Fe失掉电子而发生
Fe(OH)2沉积。

知识点二电镀池及电冶金
3．在铁制品上镀上一层锌层，以下电镀计划中合理的是() A．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Fe2＋
B．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Zn2＋
C．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Fe3＋
D．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Zn2＋
答案D
解析要在铁制品上镀锌，应该用锌作阳极，铁制品作
阴极，含有Zn2＋的溶液作电镀液，所以D项正确。

4．金属镍有广泛的用处。

粗镍中含有少数Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙说正确的是(已知：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)()
A．阳极发生复原反响，其电极反响式：Ni2＋＋2e－===Ni B．电解进程中，阳极质量的削减与阴极质量的添加持平C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只需Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只需Cu和Pt
答案D
解析此题考察的是电解的根本原理。

在电解池中，阳极失掉电子，化合价升高，发生氧化反响，而阴极得到电子，化合价下降，发生复原反响。

题目中现已告知氧化性：Fe2＋
<Ni2＋<Cu2＋，能够推出题中几种金属在阳极的放电次序为：Zn>Fe>Ni>Cu>Pt(慵懒金属不放电)，阴极的放电次序为：Zn2＋<Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋，所以A中阳极电极反响式有：Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋(首要电极反响)。

B：因为阳极中Cu和Pt沉于电解槽底部的阳极泥中，而Zn和Fe在阳极放电，在阴极不能放电，因此阳极质量的削减>阴极质量的添加。

C：溶液中除了Fe2＋和Zn2＋还有Ni2＋、H＋等。

知识点三电化学核算
5．有三个烧杯，别离盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种
溶液，均以Pt作电极，将它们串联在一起电解必定时刻，测
得电极增重总和2.8 g，这时发生的有色气体与无色气体的物
质的量之比为()
A．4∶1 B．1∶1 C．4∶3 D．3∶4
答案C
解析串联电路中，相一起刻内各电极得或失的电子的
物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。

不用留意电极增重是多少，只需判别出生成何种气体及生成该气体必定物质的量所得失电子的物质的量，就能够经过得失电子守恒，判别气体体积之比，第一个烧杯中放出Cl2，第二个烧
杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。

在有1 mol电子搬
运时，生成的气体的物质的量别离是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。

所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol＋0.5
mol＝1 mol，无色气体(O2和H2)0.5 mol＋0.25 mol＝0.75 mol。

6．把两支慵懒电极刺进500 mL AgNO3溶液中，通电电解。

当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气分出，且电解液在电解前后体积改变能够疏忽)，电极上应分出银的
质量是()
A．27 mg B．54 mg C．108 mg D．216 mg
答案B
解析由电子守恒知，e－～OH－～H＋～Ag，所以n(Ag)＝n(H＋)。

AgNO3溶液电解后发生酸，发生的H＋的物质的量可由pH差来核算：pH从6.0变为3.0，即
c(H＋)＝10－3mol·L－1－10－6mol·L－1≈10－3mol·L－1。

所以n(Ag)＝n(H＋)＝10－3mol·L－1×0.5 L＝5×10－4 mol，
m(Ag)＝n(Ag)×M＝5×10－4mol×108 g·mol－1＝0.054 g，
即54 mg。

练根底执行
1．在冶金工业中，常用电解法得到钠、镁、铝等金属，其原因是()
A．都是轻金属 B．都是生动金属
C．本钱低价 D．这些金属的化合物熔点较低
答案B
解析金属锻炼办法的选取首要根据的是金属的生动性
强弱，不生动的金属能够用热分化法制备，如加热氧化汞；比较生动的金属用热复原法制备，如用焦炭炼铁；生动的金属离子很难被其他复原剂复原，只能用电解法制备。

因为钠、镁、铝是生动金属，所以只能用电解法。

2．电解CuSO4溶液时，若要到达以下三点要求：①阳极
质量削减；②阴极质量添加；③电解液中c(Cu2＋)不变，则可
选用的电极是()
A．含Zn、Ag的铜合金作阳极，纯铜作阴极
B．纯铜作阳极，含Zn、Ag的铜合金作阴极
C．用纯铁作阳极，用纯铜作阴极
D．用石墨作阳极，用慵懒电极(Pt)作阴极
答案B
解析根据①，须挑选非慵懒电极(除石墨、金、铂外的
电极)作阳极；根据③，须挑选纯铜为阳极，含有Cu2＋的盐溶
液(如硫酸铜溶液)作电解液。

至于阴极资料则挑选的地步较大，如B选项顶用含Zn、Ag的铜合金作阴极，当然也可用纯铜、
石墨、铂等作阴极。

3．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。

铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“＋”，另一个接线柱旁标有“－”。

关于标有“＋”的接线柱，下列说法中正确的是()
A．充电时作阳极，放电时作正极 B．充电时作阳极，放电时作负极
C．充电时作阴极，放电时作负极 D．充电时作阴极，放电时作正极
答案A
解析关于蓄电池，充电和放电进程中发生的电极反响相反。

铅蓄电池标有“＋”的接线柱，表明原电池的正极，放电时该极发生复原反响，当充电时，该极发生氧化反响，因此标有“＋”的接线柱，充电时作阳极。

4．根据下图判别，下列叙说正确的是()
A．Ⅰ是原电池，Ⅱ是电镀设备
B．Ⅰ、Ⅱ设备中锌极上均发生氧化反响
C．Ⅱ、Ⅲ设备中，铜极均发生氧化反响而溶解
D．Ⅱ、Ⅲ设备中Cu2＋浓度根本不变
答案A
解析仔细观察三个设备，Ⅰ为原电池，电极反响式为负极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，正极(Cu)：Cu2＋＋2e－===Cu，Ⅱ为电镀池，电极反响式为
阳极(Cu)：Cu－2e－===Cu2＋，阴极(Zn)：Cu2＋＋2e－===Cu，Ⅲ为电解池，电极反响式为
阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，阴极Cu：Cu2＋＋2e－===Cu。

练办法技巧
5．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝6.0 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时刻后，南
北极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积
仍为500 mL，下列说法正确的是()
A．原混合溶液中c(K＋)为4 mol·L－1
B．上述电解进程中共搬运4 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol
D．电解后溶液中c(H＋)为2 mol·L－1
答案B
解析阴极上分段发生以下两个反响：Cu2＋＋2e－
===Cu,2H＋＋2e－===H2↑，阳极反响式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，当阳极发生22.4 L氧气时，搬运电子4 mol，此刻阴极上H＋放电2 mol，还有2 mol电子搬运来自于Cu2＋放电，分出Cu 1 mol，溶液中c(K＋)＝c(NO)－2c(Cu2＋)＝6.0 mol·L－1－2×＝2.0 mol·L－1，故A、C项错，B项正确；根据电荷守恒，电解后溶液中c(H＋)＝2c(Cu2＋)＝4 mol·L－1，D项错。

6．用慵懒电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g 时，在阳极上一起发生b L氧气(标准状况)，然后可知M的相对原子质量为()
1. B. C. D.
答案C
解析根据得失电子守恒列出物质间的对应联系，设M 的相对原子质量为M r。

M x＋～x e－～O2
M r g22.4· L
a g
b L
解得M r＝＝。

练归纳拓宽
7．某课外活动小组预备用如图所示的设备进行试验。

现
有甲、乙、丙三位同学别离挑选了如下电极资料和电解质溶液：
A电极B电极X溶液
甲Cu Zn H2SO4
乙Pt Pt CuCl2
丙Fe Cu ？
1.甲同学在试验中将电键K5闭合，Zn电极上的
电极反响式为________________。

2.乙同学预备进行电解CuCl2溶液的试验，则电
解时的总反响方程式为
_________________________________________________
_______________________；
试验时应闭合的电键组合是________。

(从下列五项中挑
选一切或许组合，第三小题也在这五项中挑选)
A．K1和K2B．K1和K3C．K1和K4 D．K2和K3 E．K2
和K4
3.丙同学预备在Fe上镀Cu，挑选了某种盐来制
造电镀液，则该盐的化学式为________，试验时，应闭
合的电键组合是________(选项如上)。

答案(1)Zn－2e－===Zn2＋
(2)CuCl2Cu＋Cl2↑C、D
(3)CuCl2或CuSO4D
解析(1)甲同学在试验中将电键K5闭合，设备为原电池，较生动的Zn为原电池负极，电极反响式为Zn－2e－===Zn2＋。

(2)乙同学用慵懒电极电解CuCl2溶液，电解时的总反响
方程式为CuCl2Cu＋
Cl2↑，试验时应闭合K1和K4或K2和K3。

(3)丙同学预备在Fe上镀Cu，则Fe为电镀池阴极，接电源负极，Cu为电镀池阳极，接电源正极，试验时应闭合K2和
K3。

应挑选含有Cu2＋的电解质溶液为电解液。

8．氯碱厂电解饱满食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：
根据上图，完结下列填空：
1.在电解进程中，与电源正极相连的电极上所发生反响的电极反响式为________________________，与电源负极相连的电极邻近，溶液pH________(选填“不变”、“升高”或“下降”)。

2.工业食盐中含Ca2＋、Mg2＋等杂质，精制进程中除掉这些杂质时发生反响的离子方程式为
_________________________________________________ _______________________、
_________________________________________________ _______________________。

3.假如粗盐中SO含量过高，有必要添加钡试剂除掉SO，该钡试剂能够是________(填写字母序号，下同)。

A．Ba(OH)2B．Ba(NO3)2C．BaCl2
4.为有用除掉Ca2＋、Mg2＋、SO，参加试剂的合理次序为________。

A．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂
B．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3
C．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3
5.脱盐工序中使用NaOH和NaCl在溶解度上的差
异，经过________、冷却、________(填写操作称号)除
掉NaCl。

6.用隔阂法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区
和阴极区，避免Cl2与NaOH反响；选用无隔阂法电解冷
的食盐水时，Cl2与NaOH充沛触摸，得到的产品仅是
NaClO和H2，则与该反响相应的化学方程式为
_________________________________________________ ___。

答案(1)2Cl－－2e－===Cl2↑升高
(2)Ca2＋＋CO===CaCO3↓
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
(3)AC(4)BC(5)蒸腾过滤
(6)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑(或2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O)
解析(1)电解饱满食盐水，与电源正极相连的电极为阳极，电极反响式是2Cl－－2e－===Cl2↑；与电源负极相连的电极为阴极，电极反响式是2H＋＋2e－===H2↑，耗费H＋，发生OH －，所以溶液的pH升高。

(2)除掉Ca2＋：Ca2＋＋CO===CaCO3↓，除掉Mg2＋：Mg2＋＋
2OH－===Mg(OH)2↓，由
于Mg(OH)2的溶解才能小于MgCO3，所以Mg2＋与CO、OH－
混合时，一般是生成Mg(OH)2
沉积。

(3)除掉SO，应挑选Ba2＋，假如参加Ba(NO3)2，溶液中会
引入新的杂质，参加
Ba(OH)2、BaCl2不会添加新的杂质，选A、C。

(4)除掉杂质时参加Ba2＋和OH－，无先后之分，但Na2CO3
必定要在最终参加，因为CO
还要除掉剩余的Ba2＋，过滤沉积后即以为NaCl被提纯，
选B、C。

(5)脱盐实际上是别离NaOH和NaCl，因为NaCl溶解度小，因此NaCl首要分出，其操作进程是蒸腾、冷却、结晶，经过
滤得NaCl晶体，滤液进一步精制得NaOH。

(6)将2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑和Cl2＋
2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O兼并，即可得出答案。