4-2-2 電解原理的應(yīng)用（人教版2019選擇性必修1）（原卷版）

第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用1.以變化觀念與平衡思想認(rèn)識(shí)電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅、電冶金的原理，會(huì)寫其電極反應(yīng)式及化學(xué)方程式。2.學(xué)會(huì)電解的有關(guān)計(jì)算，特別是電子守恒法的應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)一、電解飽和食鹽水1.裝置2.原理(1)電極反應(yīng)：陽極：發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為。

陰極：發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為。

(2)總反應(yīng)式：化學(xué)方程式：。

離子方程式：。知識(shí)點(diǎn)二、電鍍1.定義電鍍是一種利用原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他或的加工工藝。

2.電鍍?cè)?1)實(shí)例(往鐵件上鍍銅)：①陰極材料：，電極反應(yīng)式：；

②陽極材料：，電極反應(yīng)式：；

③電解質(zhì)溶液：溶液。

(2)電鍍的目的主要是增強(qiáng)金屬的能力，增加表面硬度和美觀。

知識(shí)點(diǎn)三、電解精煉銅1.粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì)，常用電解的方法進(jìn)行精煉。其電解池的構(gòu)成是用作陽極，用作陰極，用作電解質(zhì)溶液。2.電極反應(yīng)式：陽極為Cu－2e－=Cu2＋、Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋等，陰極為Cu2＋＋2e－=Cu。3.電解精煉銅的原理是粗銅中比銅的金屬Zn、Fe等失去電子，產(chǎn)生的陽離子殘留在溶液中，不比銅活潑的金屬等以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽的底部，形成，粗銅中的銅在純銅上析出。知識(shí)點(diǎn)四、電冶金1.金屬冶煉的本質(zhì)使礦石中的金屬離子變成金屬單質(zhì)的過程：Mn++ne-==M。

2.電冶金電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，適用于制取一些單質(zhì)，如冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬。3.電解熔融的氯化鈉陽極反應(yīng)：；

陰極反應(yīng)：；

總反應(yīng)：。

探究任務(wù)一電解原理的應(yīng)用1.電鍍與電解精煉的比較電鍍電解精煉定義利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金利用電解原理提純金屬舉例以鐵上鍍鋅為例以精煉銅為例裝置形成條件①鍍層金屬作陽極接直流電源正極，鍍件作陰極接直流電源負(fù)極②電鍍液必須是含有鍍層金屬離子的鹽溶液③形成閉合回路①不純金屬作陽極，純金屬作陰極②含該金屬離子的可溶性鹽溶液作電解質(zhì)溶液③直流電源④形成閉合回路電極反應(yīng)陽極：Zn-2e-==Zn2+陰極：Zn2++2e-==Zn陽極：Cu(粗銅)-2e-==Cu2+(主要)陰極：Cu2++2e-==Cu(精銅)聯(lián)系電鍍池和精煉池在本質(zhì)上都是電解池2.電鍍時(shí)，鍍層金屬離子濃度遠(yuǎn)高于其他陽離子濃度，因此一定是電鍍液中的鍍層金屬離子得到電子變?yōu)榻饘賳钨|(zhì)在陰極析出，而不是其他陽離子。例如在鐵片上鍍鋅時(shí)，陰極反應(yīng)式為Zn2++2e-=Zn，而不是2H++2e-=H2↑?！镜淅?】(2023·安徽師大附中高二檢測)以KCl和ZnCl2的混合溶液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是()A.未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程B.因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系C.電鍍時(shí)保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D.工業(yè)上電解飽和食鹽水制取Na和Cl2【變式訓(xùn)練1】以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，下列說法正確的是()A.溶液中Cu2+濃度保持不變B.粗銅接電源正極，發(fā)生還原反應(yīng)C.溶液中Cu2+向陽極移動(dòng)D.利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬探究任務(wù)二電解的有關(guān)計(jì)算1.電化學(xué)的有關(guān)計(jì)算(1)計(jì)算的原則：①陽極還原劑失去的電子數(shù)=陰極氧化劑得到的電子數(shù)。②串聯(lián)電路中通過各電極的電子總數(shù)相等。③電源輸出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等。(2)計(jì)算的方法：電子守恒法計(jì)算用于串聯(lián)電路，通過陰、陽兩極的電量相同等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等總反應(yīng)式計(jì)算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需要的關(guān)系式(3)注意幾個(gè)等量關(guān)系式：①當(dāng)電流通過多個(gè)串聯(lián)的電解池時(shí)，它們皆處于同一閉合電路中，所以同一時(shí)間內(nèi)通過的電子的物質(zhì)的量相等。②常見電化學(xué)計(jì)算的對(duì)應(yīng)關(guān)系：H2~Cl2~QUOTEO2~Cu~2Ag~2H+~2OH-。如電解過程中析出氣體時(shí)，在同溫、同壓下析出各氣體物質(zhì)的量之比為n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)=1∶1∶0.5。總之，電解混合溶液時(shí)要注意電解的階段性以及電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式，知道電解產(chǎn)物與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量之間的關(guān)系式是電化學(xué)計(jì)算的主要依據(jù)。2.解答與電解有關(guān)的計(jì)算題的基本步驟(1)正確書寫電極反應(yīng)式(要特別注意陽極材料)。(2)當(dāng)溶液中有多種離子共存時(shí)，先要根據(jù)離子放電順序確定離子放電的先后。(3)根據(jù)得失電子守恒進(jìn)行相關(guān)計(jì)算?！镜淅?】如圖所示，若電解5min時(shí)，測得銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答：(1)電源中X極是(填“正”或“負(fù)”)極。

(2)通電5min時(shí)，B中共收集到224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，溶液體積為200mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前c(CuSO4)=。

(3)若A中KCl溶液的體積也是200mL，電解后溶液中仍有Cl-，則電解后溶液的pH為。(KW=1.0×10-14)

【變式訓(xùn)練2】有一電解裝置如圖所示。圖中B裝置中盛有1L2mol·L-1Na2SO4溶液，A裝置中盛有1L2mol·L-1AgNO3溶液。通電后，濕潤的淀粉KI試紙的C端變藍(lán)色，電解一段時(shí)間后，試完成下列問題。(1)A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(2)在B中觀察到的現(xiàn)象是

。

(3)室溫下，從電解開始到時(shí)間為t時(shí)，A、B裝置中共收集到氣體0.168L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，若電解過程中無其他副反應(yīng)發(fā)生，且溶液體積變化忽略不計(jì)，則在t時(shí)，A中溶液的pH為。

1.欲在金屬表面鍍銀，應(yīng)把鍍件掛在電鍍池的陰極。下列各組中，選用的陽極金屬和電鍍液均正確的是()A.Ag和AgCl溶液B.Ag和AgNO3溶液C.Fe和AgNO3溶液D.Pt和Ag2SO4溶液2.關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是()A.電解時(shí)在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B.若在陽極附近的溶液中滴入淀粉KI溶液，溶液呈現(xiàn)藍(lán)色C.若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈現(xiàn)無色D.電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼尸F(xiàn)中性3．下列關(guān)于銅電極的敘述中，正確的是()A．銅鋅原電池中銅是正極B．用電解法精煉粗銅時(shí)粗銅作陰極C．在鍍件上電鍍銅時(shí)金屬銅與外電源負(fù)極相連D．電解稀硫酸制H2、O2時(shí)銅作陽極4.(2023·遼寧丹東鳳城第一中學(xué)高二月考)電解降解法可用于治理水體硝酸鹽污染,將NO3-降解成N2的電解裝置如下圖所示。下列說法正確的是()A.電源的正極為b極B.電解時(shí)H+從膜右側(cè)遷移到膜左側(cè)C.Ag-Pt電極反應(yīng)為2H2O-4e-==4H++O2↑D.若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.204×1024,生成N25.6g5.如圖是電解飽和氯化鈉溶液(含酚酞)的裝置。收集有毒氣體的裝置省略沒有畫出,兩電極均是惰性電極。(1)a電極的名稱是。

(2)電解過程中觀察到的現(xiàn)象是。(3)鑒定N出口的氣體最簡單的方法是。(4)電解總反應(yīng)的離子方程式為。(5)若將b電極換成鐵電極,寫出在電解過程中U形管底部出現(xiàn)的現(xiàn)象:。6.下圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個(gè)電解池，甲池利用電解原理在鐵上鍍銀，試回答：(1)A是、(填電極材料和電極名稱)，電極反應(yīng)式是；B是、(填電極材料和電極名稱)，電極反應(yīng)式是，應(yīng)選用的電解質(zhì)溶液是。

(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，開始電解一段時(shí)間，鐵極附近呈色；C極附近呈色。

(3)若甲池陰極增重43.2g，則乙池中陽極上放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是mL。

若電解后乙池中剩余溶液仍為400mL，則所得NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為。1.某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置，探究氯堿工業(yè)原理，下列說法正確的是()A.石墨電極與直流電源負(fù)極相連B.用濕潤淀粉KI試紙?jiān)阢~電極附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色C.氫氧化鈉在石墨電極附近產(chǎn)生，Na+向石墨電極遷移D.銅電極的反應(yīng)式為2H++2e-==H2↑2．關(guān)于鍍銅和電解精煉銅，下列說法中正確的是()A．都用粗銅作陽極、純銅作陰極B．電解液的成分都保持不變C．陽極反應(yīng)都只有Cu－2e－=Cu2＋D．陰極反應(yīng)都只有Cu2＋＋2e－=Cu3.(2023·廣東中山紀(jì)念中學(xué)高二檢測)某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液。通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖的裝置，則對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是()A.a為正極，b為負(fù)極；消毒液主要成分為NaClO和NaClB.a為負(fù)極，b為正極；消毒液主要成分為NaClO和NaClC.a為陽極，b為陰極；消毒液主要成分為HClO和NaClD.a為陰極，b為陽極；消毒液主要成分為HClO和NaCl4.某同學(xué)欲在銅鑰匙上鍍鋅，有關(guān)說法正確的是()A.用銅鑰匙作陽極，石墨棒作陰極，CuSO4溶液做電解質(zhì)溶液B.Zn與銅鑰匙用導(dǎo)線相連插入ZnSO4溶液中C.Zn作陽極，銅鑰匙作陰極，ZnSO4溶液作電鍍液電解D.在電鍍過程中溶液中的Zn2+濃度減小，Cu2+濃度增大5.如圖所示的A、B兩個(gè)電解池中的電極均為金屬鉑，在A池中加入足量的0.05mol·L-1的CuCl2溶液，在B池中加入足量的0.1mol·L-1的AgNO3溶液，進(jìn)行電解。a、b、c、d四個(gè)電極上所析出的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是 ()A.2∶2∶4∶1 B.1∶1∶2∶1C.2∶1∶1∶1 D.2∶1∶2∶16.(2023·河北邢臺(tái)第八中學(xué)高二檢測)兩個(gè)裝置中，液體體積均為200mL，開始工作前電解質(zhì)溶液的濃度均為0.5mol·L-1，工作一段時(shí)間后，測得有0.2mol電子通過，若忽略溶液體積的變化，下列敘述正確的是()A.產(chǎn)生氣體體積①=②B.①中陰極質(zhì)量增加，②中正極質(zhì)量減小C.①中陽極反應(yīng)式為4OH--4e-==2H2O+O2↑，②中負(fù)極反應(yīng)式為2H++2e-==H2↑D.溶液的pH變化：①減小，②增大7.Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取Cu2O的電解池示意圖如下，電解總反應(yīng)為2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列說法正確的是()A.石墨電極上產(chǎn)生氫氣B.銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C.銅電極接直流電源的負(fù)極D.當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.1molCu2O生成8.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問題。若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液，則：(1)電解池中X極上的電極反應(yīng)式是，在X極附近觀察到的現(xiàn)象是。

(2)Y電極上的電極反應(yīng)式是，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是

。

9．（2023·江蘇南通高二調(diào)研）常溫下用石墨作電極，電解100mL0.1mol·L－1的Cu(NO3)2和0.1mol·L－1的AgNO3組成的混合溶液，當(dāng)某一電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12L時(shí)，假設(shè)溶液體積不變，下列說法正確的是()A．陰極增重1.4g B．所得溶液pH＜1C．陰極增重2.8g D．所得溶液pH＞110.在100mLH2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作電極進(jìn)行電解，兩極上均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為()A.1mol·L-1 B.2mol·L-1C.3mol·L-1 D.4mol·L-111.電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法，如圖是電解污水的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，實(shí)驗(yàn)用污水中主要含有可被吸附的懸浮物(不導(dǎo)電)。下列有關(guān)推斷明顯不合理的是()A.陰極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O==4OH-B.通電過程中燒杯內(nèi)產(chǎn)生可以吸附懸浮物的Fe(OH)3C.通電過程中會(huì)產(chǎn)生氣泡，把懸浮物帶到水面形成浮渣棄去D.如果實(shí)驗(yàn)用污水導(dǎo)電性不良，可加入少量Na2SO4固體以增強(qiáng)導(dǎo)電性12.(2023·山西太原第五中學(xué)高二檢測)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和SO42-可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是()A.通電后中間隔室的SO42-離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B.該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e-==O2+4H+，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D.當(dāng)電路中通過1