第27講電解原理的應(yīng)用（學(xué)生版）高二化學(xué)講義（人教2019選擇性必修1）

第27講電解原理的應(yīng)用第27講電解原理的應(yīng)用知識導(dǎo)航知識導(dǎo)航知識精講知識精講一、氯堿工業(yè)（電解飽和食鹽水）方程式裝置圖陽極反應(yīng)陰極反應(yīng)總反應(yīng)方程式離子反應(yīng)方程式陽離子交換膜作用①防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸；②避免Cl2與NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。應(yīng)用制備氫氣、氯氣和燒堿二、電鍍1.電鍍是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的加工工藝。2.電鍍可增強(qiáng)金屬的抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。陽極材料鍍層金屬Cu陰極材料鍍件金屬Fe電鍍液含鍍層金屬離子CuSO4溶液陽極反應(yīng)陰極反應(yīng)溶液變化電解質(zhì)溶液的濃度__________三、電解精煉銅電解精煉粗銅時，以待精煉的銅（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）作陽極，用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液，可得含銅量為99.95%～99.98%的電解銅。陽極材料粗銅（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）陰極材料純銅陽極反應(yīng)陰極反應(yīng)“陽極泥”Ag、Au等金屬雜質(zhì)失電子能力弱，會以單質(zhì)形式沉積，形成“陽極泥”。溶液變化①電解質(zhì)溶液的Cu2+濃度_______②引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等雜質(zhì)，需定時除去四、電冶金電冶金的本質(zhì)是使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過程：Mn++neM1.電解熔融氯化鈉制取金屬鈉方程式陽極陰極總反應(yīng)2．電解熔融的氯化鎂制金屬鎂：MgCl2（熔融）eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑3．電解熔融的氧化鋁制金屬鋁：2Al2O3（熔融）eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑對點(diǎn)訓(xùn)練對點(diǎn)訓(xùn)練題型一：氯堿工業(yè)【例1】如圖用碳棒電解飽和食鹽水的示意圖，已知Na+向c極方向移動，則A．a(chǎn)極為正極 B．c極附近溶液pH變大C．d極產(chǎn)生可燃性氣體 D．電解后n(Na+)變大【變2】"84"消毒液（主要成分為NaClO）廣泛應(yīng)用于殺菌消毒。某化學(xué)演習(xí)小組用甲烷燃料電池電解飽和食鹽水制備"84"消毒液，裝置如圖所示，a、b、c、d均為惰性電極，下列說法正確的是（）A．c是陽極B．甲烷發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為：CH48e－+8OH?=CO2↑+6H2OC．消耗2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）甲烷，K＋通過交換膜向左室移動0.8molD．電解裝置中的總反應(yīng)為：NaCl+H2ONaClO+H2↑題型二：電鍍【變3】餐具表面鍍銀可達(dá)到增強(qiáng)抗腐蝕性、提升美觀等目的。下列關(guān)于鐵表面鍍銀的說法不正確的是A．電路中每通過1mole，陰極析出1mol銀B．鐵電極應(yīng)與電源負(fù)極相連C．陽極電極反應(yīng)式為Ag﹣e=Ag+D．電鍍液需要不斷更換題型三：電解精煉銅【例4】粗銅中含有、、等雜質(zhì)，用下圖裝置精煉銅。下列有關(guān)說法正確的是A．是粗銅、是純銅B．反應(yīng)前后電解液的濃度保持不變C．陰極電極反應(yīng)為：D．電解過程中，、兩極質(zhì)量的變化量一直相等題型四：電冶金【變51】下列有關(guān)金屬冶煉的原理，錯誤的是A． B．C．Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 D．2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑題型五：電解法制備物質(zhì)【變61】如圖所示，以為主要原料制備(已知：)，下列說法正確的是A．在陰極室產(chǎn)生B．每有生成時導(dǎo)線中有4mol電子通過C．電解過程中，陽極無氣體生成D．為提高制備的效率，應(yīng)選用陽離子交換膜【變63】回答下列問題：(1)某同學(xué)根據(jù)漂白粉的制備原理和電解原理制作了一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器(如圖所示，沒有使用離子交換膜)，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液。通電時，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，則：①利用Cl2與石灰乳反應(yīng)可以制取漂白粉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。②L極區(qū)的電極反應(yīng)式為_______。(2)電解法可以提純粗鎵，具體原理如圖所示。鎵在陽極溶解生成的Ga3+與NaOH溶液反應(yīng)生成GaO，GaO在陰極放電的電極反應(yīng)式_______。(3)我國學(xué)者發(fā)明的一種分解硫化氫制氫并回收硫的裝置如圖所示：若Y極液中的電對(A/B)選用I/I，裝置工作時Y極上的電極反應(yīng)式為______，Y極溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)為______。題型六：電解原理的應(yīng)用綜合【變71】關(guān)于下列各圖的說法（其中①③④中均為情性電極）中正確的是A．①裝置中陰極處產(chǎn)生的氣體能夠使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍(lán)B．②裝置中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連C．③裝置中電子由b極流向a極D．④裝置中的陽離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng)【例8】電解池在生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。（1）精煉銀：如圖為電解精煉銀的示意圖___________，(填“a”或“b”)極為含有雜質(zhì)的粗銀，b的電極反應(yīng)式___________，若b極有少量紅棕色氣體產(chǎn)生，則生成該氣體的電極反應(yīng)式為___________。（2）氯堿工業(yè)：用離子交換膜法電解飽和食鹽水的裝置如圖所示，①口有刺激性氣味的氣體逸出，則A為外電源的___________極，與B相連的電極的電極反應(yīng)式___________。為了獲得產(chǎn)品，選用___________(填“陰”或“陽”)離子交換膜。（3）若以惰性電極電解氯化鋁溶液，總反應(yīng)的離子方程式為___________。提分特訓(xùn)提分特訓(xùn)【題1】下列敘述正確的是A．電鍍時，通常把待鍍的金屬制品作陽極B．氫氧燃料電池(酸性電解質(zhì))中O2通入正極，電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e=2H2OC．氯堿工業(yè)是電解熔融的NaCl，在陽極能得到Cl2D．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極【題2】某小組用如圖裝置模擬電鍍銅和精煉銅。下列說法不正確的是A．電鍍銅和精煉銅時，Y上的電極反應(yīng)都是：Cu2+＋2e－=CuB．電鍍銅時，Y電極為待鍍的金屬制品C．精煉銅時，X電極是粗銅，比銅活潑的金屬最終變成陽極泥D．電鍍銅時，X電極是銅，溶液中的Cu2+濃度保持不變【題4】鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如圖：注：SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。(1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_______(2)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，寫出陽極的電極反應(yīng)式_______。(3)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為_______?！绢}6】（1）利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為________溶液(填化學(xué)式)，陽極電極反應(yīng)式為_________________，電解過程中Li＋向________電極遷移(填“A”或“B”)。（2）用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H2SO4，其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。圖中a極要連接電源的________(填“正”或“負(fù)”)極，C口流出的物質(zhì)是________，SO放電的電極反應(yīng)式為______________，電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動原理解釋原因：_______________。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】用鐵棒和銅棒做電極，模擬在鐵棒上鍍銅，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列判斷正確的是A．溶液中陽離子移向b極發(fā)生還原反應(yīng)B．銅棒的材質(zhì)必須用純銅C．電解一段時間后加Cu(OH)2固體使溶液恢復(fù)原來的濃度D．該實(shí)驗(yàn)過程中電解質(zhì)溶液的pH會不斷減小【練2】工業(yè)上冶煉鈉、銀、鐵，常采用的方法分別是A．電解法、熱還原法、熱分解法 B．電解法、熱分解法、熱還原法C．熱分解法、熱還原法、電解法 D．熱還原法、熱分解法、電解法【練3】某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完成吸收投籃有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，以下對電源電極名稱和消毒液和主要成分判斷正確的是（）A．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極：NaClO和NaClB．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極：NaClO和NaClC．a(chǎn)為陽極，b為陰極：HClO和NaClD．a(chǎn)為陰極，b為陽極：HClO和NaCl【練4】關(guān)于圖中電化學(xué)裝置，有關(guān)敘述正確的是

A．裝置①的石墨電極上會析出金屬鈉B．裝置②中隨著電解的進(jìn)行左邊電極會產(chǎn)生紅色的銅C．裝置③中的離子交換膜為陰離子交換膜D．裝置④的待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連【練5】某科研實(shí)驗(yàn)小組用EIS膜池構(gòu)型的電滲析裝置電解磷酸鈉和硫酸制備磷酸二氫鈉，裝置如圖所示，下列有關(guān)說法錯誤的是A．電極電勢：a<bB．離子交換膜為陽離子交換膜C．陰極的電極反應(yīng)式為2H++2e=H2↑D．電滲析過程中陽極液的pH不斷減小【練6】請按要求回答下列問題。（1）根據(jù)圖1回答①②：①打開，閉合，極現(xiàn)象_______，極的電極反應(yīng)式為_______。②打開，閉合，極可觀察到的現(xiàn)象是_______，極的電極反應(yīng)式為_______。（2）根據(jù)圖2回答③④：③石墨電極的電極反應(yīng)式為_______。④實(shí)驗(yàn)完成后，銅電極增重，石墨電極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積_______?！揪?】降低能耗是氯堿工業(yè)發(fā)展的重要方向。（1）我國利用氯堿廠生產(chǎn)的H2作為電池燃料，再將電池應(yīng)用于氯堿工業(yè)，原理如圖，a、b、c、d均為石墨電極。①a極為___________(填“正”或“負(fù)”)極，c極為___________(填“陰”或“陽”)極。②乙裝置中電解飽和NaCl溶液的化學(xué)方程式為___________；反應(yīng)一段時間后，d極產(chǎn)生1mol氣體時，乙裝置中轉(zhuǎn)移電子___________mol。③下列說法正確的是___________(填字母序號)。A．甲裝置可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化B．甲裝置中Na+透過陽離子交換膜向a極移動C．乙裝置中c極一側(cè)流出的是濃鹽水④結(jié)合電極反應(yīng)式解釋d極區(qū)產(chǎn)生NaOH的原因：___________。⑤實(shí)際生產(chǎn)中，陽離子交換膜的損傷會造成OH遷移至陽極區(qū)，從而在電