2018年北京高中化学一轮复习电解原理的应用学案

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2019年北京高中化学一轮复习电解原理的应用（学案）

基础知识梳理

1.电解饱和食盐水

(1)电极反应

阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)

阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)

(2)总反应方程式：

2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

离子反应方程式：2Cl－＋2H2O=====电解2OH－＋H2↑＋Cl2↑

(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。

2.电镀

右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：

(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。

(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。

(3)电极反应：

阳极：Ag－e－===Ag＋；

阴极：Ag＋＋e－===Ag。

(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。

3.电解精炼铜

(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。

(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。

(3)电极反应：

阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；

第 2 页阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。

4.电冶金

利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

(1)冶炼钠

2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑

电极反应：

阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：2Na＋＋2e－===2Na。

(2)冶炼铝

2Al2O3(熔融)=====电解4Al＋3O2↑

电极反应：

阳极：6O2－－12e－===3O2↑；阴极：4Al3＋＋12e－===4Al。

深度思考

1.(1)电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？

答案阳极产物Cl2可以用淀粉-KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。

(2)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？

答案防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2与溶液中的NaOH反应。

2.电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？

答案粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。

典型题组训练

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题组一电解原理的“常规”应用

1.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是

A.氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变

C.在铁片上镀铜时，Y是纯铜

D.制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁

答案D

2.使用氯化钠作原料可以得到多种产品。

(1)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 mol·L－1 NaCl溶液，若阴阳两极均得到112 mL 气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是____________(忽略反应前后溶液体积的变化)。

(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是________(填字母序号)。

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

(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是__________(用元素符号表示)，总的反应式是_____________。答案(1)0.1 mol·L－1(2)B

(3)Fe Fe＋2H2O=====电解Fe(OH)2↓＋H2↑

题组二电解原理的“不寻常”应用

(一)处理废水

3.某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如下，

第 4 页下列说法不正确的是()

A.A为电源正极

B.阳极区溶液中发生的氧化还原反应为

Cr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

C.阴极区附近溶液pH降低

D.若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44 L(标准状况)时，有0.1 mol Cr2O2－7被还原答案C

(二)制备物质

4.电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：

电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极。

(1)A极为________，电__________________________________________。

(2)B极为________，电极反应式为_____________________________________。

答案(1)阳极CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO2－3＋6H2O(2)阴极6H2O＋6e－

===3H2↑＋6OH－

(三)处理废气

5.用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示。(电极材料为石墨)

(1)图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)________极，C口流出的物质是________。

(2)SO2－3放电的电极反应式为____________。

(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因________。

答案(1)负硫酸

(2)SO2－3－2e－＋H2O===SO2－4＋2H＋

(3)H 2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，