第二节 第2课时 电解原理的应用

第2课时电解原理的应用

学业要求核心素养建构

1.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。

2.能进行电解原理的有关计算。

『知识梳理』

一、电解饱和食盐水

1.氯碱工业单元槽电解原理示意图

2.原理分析及电极反应

电解时U形管中，Cl－、OH－移向阳极，H＋、Na＋移向阴极。

(1)阳极离子放电顺序：Cl－>OH－__________，电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)

(2)阴极离子放电顺序：H＋>Na＋，

电极反应：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。

3.总反应化学方程式：2NaCl＋2H2O=====

电解

2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。

离子方程式：2Cl－＋2H2O=====

电解

H2↑＋Cl2↑＋2OH－。

[微自测]

1.用惰性电极电解NaCl溶液，下列叙述正确的是()

A.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠

B.若在阳极附近的溶液中滴入KI 溶液，溶液呈褐色

C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色

D.电解一段时间后，将全部电解质溶液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 解析 用惰性电极电解NaCl 溶液，阳极产物为Cl 2，阴极产物为H 2和NaOH ，不是金属钠，A 错误；NaOH 溶液使酚酞溶液变红色，C 项错误；因产物中生成NaOH ，溶液不可能呈中性，D 项错误。 答案 B 二、电镀

1.电镀是一种利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加工工艺。

2.电镀⎩⎨⎧阳极：镀层金属，电极本身发生氧化反应阴极：待镀金属制品电镀溶液：含有镀层金属离子的溶液

3.电镀的目的主要是增强材料抗腐蚀能力，也有许多电镀是为了美观或增加表面硬度。 [微自测]

2.在铁片上镀银，铁片作________极，电极反应式为________________________，银作________极，电极反应式为________________________，电镀液的浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。

答案 阴 Ag ＋＋e －===Ag 阳 Ag －e －===Ag ＋ 不变

4.电解精炼(以铜的电解精炼为例，粗铜含Zn 、Fe 、Ni 、Au 、Pt 、Ag 等) (1)装置与原理

阳极材料用粗铜，阴极材料用纯铜，电解质溶液用硫酸酸化的硫酸铜溶液。

(2)电解特点

电解结束后，阳极泥中含有Au 、Pt 、Ag 等，电解质溶液中的金属阳离子有Zn 2＋、Fe 2＋、Ni 2＋、Cu 2＋，阴极得到精铜。 [微自测]

3.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

(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( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√ 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。如M n ＋＋n e －===M 。

2.电解熔融的氯化钠可制取金属钠： 阳极反应式：2Cl －－2e －===Cl 2↑； 阴极反应式：2Na ＋＋2e －===2Na ； 总反应：2NaCl(熔融)=====电解

2Na ＋Cl 2↑。 [微自测]

4.中学阶段介绍的应用电解法制备物质主要有三种：一是铝的工业制备，二是氯碱工业，三是金属钠的制备。下列关于这三种工业生产的描述中正确的是( ) A.电解法制金属钠时，阳极反应式：Na ＋＋e －===Na

B.电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性

C.在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H 2，NaOH 在阳极附近产生

D.氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl ，在电解时它们的阴极都是Cl －失电子 解析 A 项，阴极反应式为Na ＋＋e －===Na ，错误；B 项，氧化铝和氢氧化铝具

有两性，在分离提纯时可用NaOH溶液将其溶解，过滤除去难溶物，再将AlO－2转化成Al(OH)3，Al(OH)3热分解即得Al2O3，正确；C项，阴极产物为H2和NaOH，阳极产物为Cl2，错误；D项，阳极都是Cl－失电子，错误。

答案 B

探究一电解原理的应用

从氯碱工业电解原理提升系统思想与方法

[探究素材]

1.氯碱工业的生产过程

2.离子交换膜的分类和应用

注意：在多交换膜的池中，离子迁移遵循电荷守恒，离子的迁移数目可能不相等。[探究题目]

1.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处的物质是氯气

B.出口②处的物质是氢气，该离子交换膜只能让阳离子通过

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

电镀和电解精炼的对比分析提升

思辨意识

[探究素材]

电镀铜与精炼铜的比较