电解原理的应用教案

电解原理的应用教案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

电解原理的应用

1.电解饱和食盐水 (1)电极反应

阳极反应式：2Cl －－2e －===Cl 2↑(氧化反应) 阴极反应式：2H ＋＋2e －===H 2↑(还原反应) (2)总反应方程式：

2NaCl ＋2H 2O=====电解

2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑

离子反应方程式：2Cl －＋2H 2O=====电解2OH －＋H 2↑＋Cl 2↑

(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AgNO 3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Cu 2＋的盐溶液。

(3)电极反应：

阳极：Zn －2e －===Zn 2＋、Fe －2e －===Fe 2＋、Ni －2e －===Ni 2＋、Cu －2e

－

===Cu 2＋；

阴极：Cu 2＋＋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 ＋Cl 2↑

电极反应：

阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑；阴极：2Na ＋＋2e －===2Na 。 (2)冶炼铝

2Al 2O 3(熔融)=====电解4Al ＋3O 2↑

电极反应：

阳极：6O 2－－12e －===3O 2↑；阴极：4Al 3＋＋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Cl 2可以用淀粉­KI 试纸检验，阴极产物H 2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H 2和Cl 2混合爆炸，防止Cl 2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。

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

解析氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。

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 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Cl 2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)。

为正极，b 为负极；NaClO 和NaCl 为负极，b 为正极；NaClO 和NaCl 为阳极，b 为阴极；HClO 和NaCl 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) mol·L －1 (2)B

(3)Fe Fe ＋2H 2O=====电解

Fe(OH)2↓＋H 2↑

解析 (1)n (H 2)＝n (Cl 2)＝ mol ，参加反应的n (NaCl)＝ mol ，说明NaCl 恰好电解完毕，溶液变为NaOH 溶液，n (NaOH)＝n (NaCl)＝ mol ，c (NaOH)＝ mol·L －1。

(2)电解饱和氯化钠溶液的总反应：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑

＋Cl 2↑，题目要求使Cl 2被完全吸收，则氯气必须在下部的电极上

产生，下部的电极是阳极，推出b 为电源的正极，另一极为负极a 。生成的Cl 2与阴极区产生的NaOH 反应：Cl 2＋2NaOH===NaCl ＋NaClO ＋H 2O ，则消毒液的主要成分是NaClO 、NaCl 。

(3)题目要求通过电解法制取Fe(OH)2，电解质溶液是NaCl 溶液，必须通过电极反应产生Fe 2＋和OH －。根据电极发生反应的特点，选择铁作阳极，铁发生氧化反应产生Fe 2＋；溶液中的阳离子Na ＋、H ＋向阴极移动，根据放电顺序，阴极H ＋放电产生氢气，H ＋来源水的电离，反应式2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －。在电场作用下，阳极产生的Fe 2＋与阴极产生的OH －在定向移动的过程中相遇，发生复分解反应生成Fe(OH)2沉淀。将阳极反应式、阴极反应式叠加得到总的反

应式：Fe ＋2H 2O=====电解

Fe(OH)2↓＋H 2↑。

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，下列说法不正确的是

( )

为电源正极

B.阳极区溶液中发生的氧化还原反应为

Cr 2O 2－7＋6Fe 2＋＋14H ＋===2Cr 3＋＋6Fe 3＋＋7H 2O