4.3 电解池 第二课时 电解原理的应用 学案 人教版高中化学选修四

第四章 第三节 电解池第二课时 电解原理的应用【知识回顾】1.电解饱和食盐水的化学方程或为2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。

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CuSO 4溶液作电解液。

4．电解熔融Al 2O 3制取铝．电解熔融MgCl 2制取镁，电解熔融NaCl 制取钠。

【问题探究】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？[友情提示] 防止H 2和Cl 2混合爆炸，防止Cl 2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？[友情提示]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？[友情提示] 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MgCl 2，而制取Al 时却电解的是熔融的氧化铝，不是AlCl 3，这是为什么？[友情提示] MgCl 2是离子化合物，在熔融状态时导电，而AlCl 3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)。

【初试牛刀】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(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H 2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Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑。

(√)【课堂演练】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：A2．[2019·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：D3．[2019·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：B4．[2019·开封高二检测]把两个惰性电极插入500 mL 的AgNO 3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( )A ．27 mgB ．54 mgC ．108 mgD ．216 mg答案：B【考点小练】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，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2H 2O ＋2e －===2OH －＋H 2↑，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2H 2O ＋2e －===2OH －＋H 2↑，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2H 2O ＋2e －===2OH －＋H 2↑，阳极反应式为2Cl －－2e －===Cl 2↑，阴极产物为NaOH 和H 2，阳极产物为Cl 2，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①处的物馈是氯气B ．出口②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2Cl －＋2H ＋=====电解Cl 2↑＋H 2↑D ．该装置是将电能转化为化学能解析：出口①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②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2Cl －＋2H 2O=====电解Cl 2＋H 2↑＋2OH －，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：Cu 2＋＋2e －===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：Cu 2＋＋2e －－Cu ，因此A 、B 、D 正确，C 错误。

答案：C4．以铜为电极，a mol·L －1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( )①粗铜应与电源的负极相连；②当有1 mol 精铜析出时，就有2N A 个电子通过电解质溶液；③阴极上的反应只有Cu 2＋＋2e －===Cu ；④电解结束时，c (CuSO 4)<a mol·L －1；⑤杂质银以Ag 2SO 4的形式沉入电解池中形成“阳极泥”。

A ．②③B ．①③⑤C ．①②④⑤D ．③④解析：电解精炼铜利用的是电解原理，在电解池中粗铜作阳极，与电源正极相连，根据放电顺序：锌>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：Cu 2＋＋2e －===Cu ，有大量铜析出，所以①⑤错误，③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，②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，④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Fe 2＋<Ni 2＋<Cu 2＋)( )A ．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni 2＋＋2e －===NiB ．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Fe 2＋和Zn 2＋D ．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu 和Pt解析：电解时阴极发生还原反应，A 项错误；电解过程中，阳极Zn 、Fe 、Ni 依次失去电子生成阳离子进入溶液；Cu 、Pt 不如Ni 活泼不被氧化，沉入槽底成为阳极泥，阴极只析出Ni ，B 项错误，D 项正确；电解后溶液中仍有少量的Ni 2＋，C 项错误。

答案：D知识点三 电镀6.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AgNO 3溶液C ．Pt 和Ag 2CO 3溶液D ．Pt 和Ag 2SO 4溶液解析：在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极，镀层金属银作阳极，电镀液是含有银离子的可溶性的盐溶液，硝酸银溶液满足条件，故B 正确。

答案：B7．[2019·安徽淮北实验高中高二期中]在铁片七镀锌时，下列叙述正确的是( )①将铁片接在电池的正极上 ②将锌片接在电池的正极上 ③在铁片上发生的反应是Zn 2＋＋2e －===Zn ④在锌片上发生的反应是4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O ⑤需用FeSO 4溶液 ⑥需用ZnSO 4溶液A ．②③⑥B ．②③④⑥C ．①④⑤D ．①③⑥解析：在铁片上镀锌时，铁作电解池的阴极与电源负极相连，电解质溶液中的锌离子在铁片上得到电子发生还原反应生成锌；锌作电解池的阳极和电源正极相连，锌失电子发生氧化反应生成锌离子，电解质溶液为含锌离子的溶液。

应将铁片接在电源的负极上，故①错误；应将锌片接在电源的正极上，故②正确；在铁片上发生的反应是Zn 2＋＋2e －===Zn ，故③正确；在锌片上发生的反应是Zn －2e －===Zn 2＋，故④错误；电解质溶液为含锌离子的溶液，不能用FeSO 4溶液，需用ZnSO 4溶液，故⑤错误、⑥正确；综上，A 正确。

答案：A【拓展延伸】 电解原理的综合应用8.[2019·北京东城区高二期末]用如图所示装置，可南乙二醛制备乙二酸，反应原理为 22CHO COOH CHO 2Cl 2H O COOH 4HCl| |→+++ 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B ．Pt 1电极的反应式为2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －C ．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 ＋从右室迁移到左室解析：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；Pt 1为阴极，阴极上发生得电子的还原反应，电极反应式为2H ＋＋2e －===H 2↑，B 错误；盐酸作为电解质溶液起提供Cl －的作用，Cl －在Pt 2极放电生成Cl 2，电极反应式为2Cl －－2e －===Cl 2↑，此外，盐酸还有增强溶液导电性的作用，C 正确；由反应22CHO COOHCHO 2Cl 2H O COOH 4HCl| |→+++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，一将有0.4 mol H ＋从右室迁移到左室，D 错误。