電解原理的應(yīng)用-2024年高中化學(xué)講義

第4課第4課時(shí)電解原理的應(yīng)用

目標(biāo)任務(wù)

課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.能依據(jù)微粒的放電順序預(yù)測(cè)并判斷電解產(chǎn)物，能從電解過

1.了解電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

程中的宏觀現(xiàn)象判斷電極反應(yīng)、解釋變化的規(guī)律。

2.認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量中的

2.基于電解的具體應(yīng)用及相應(yīng)規(guī)律，建立電解應(yīng)用問題的分

具體應(yīng)用。

析及相關(guān)計(jì)算的思維模型，并能解決相關(guān)應(yīng)用問題。

預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

自主梳理

i.氯堿工業(yè)：電解飽和食鹽水，制取燒堿、氯氣和氫氣。

（1）電極反應(yīng)式（并注明反應(yīng)類型）

陽極：（氧化反應(yīng)）；

陰極：（還原反應(yīng)）。

其中陰極反應(yīng)中的H+是由水電離產(chǎn)生的。

（2）總反應(yīng)式：o

2.電鍍

（1）電鍍是應(yīng)用原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或的方法。

,陽極：—金屬，電極本身發(fā)生—反應(yīng)

（2）電鍍，陰極：―金屬制品

.電鍍?nèi)芤海汉衉_:金屬離子的溶液

3.電解精煉（如電解精煉銅，雜質(zhì)為鐵、鋅、金、銀等）

⑴粗銅作陽極,主要的電極反應(yīng)為;作陰極，電極反應(yīng)為;

電解質(zhì)溶液為溶液。

（2）活潑性較強(qiáng)的鐵、鋅等以離子形式進(jìn)入溶液，活潑性較差的形成陽極泥。

4.電冶金制取金屬

等活潑金屬，很難用還原劑從它們的化合物中還原得到單質(zhì)，因此必須通過電解熔融

的化合物的方法得到。

(1)電解熔融的氯化鈉可以得到金屬鈉：

陰極：,陽極：,

總反應(yīng)式：o

(2)電解熔融A12O3制AL冰晶石(NasAlF6)作熔劑。

陰極：,陽極：O

電解

總反應(yīng)式：2Al2。3(熔融)4A1+3O2T。

NasAlFb

【答案】

電解

-+

1.(1)：2Cr-2e=Cl2f2H+2e-=H2t(2)2NaCl+2H2O==2NaOH+H2t+C12t

2.(1電解合金(2)鍍層氧化待鍍鍍層

2+2+

3.⑴粗銅Cu-2e"=Cu純銅Cu+2e"=CuCuSO4

⑵Ag、Au

電解

+

4.K、Ca、Na、Mg、Al(l)2Na+2e^=2Na2Cr-2e*=Cl2t,2NaCl(熔融)-2Na+Cbt。

3+2-

(2熔劑4Al+12e^=4Al6O-12e-=3O2to

預(yù)習(xí)檢測(cè)

1.下列描述中，不符合實(shí)際的是

A.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極

B.鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池

C.電解飽和食鹽水制燒堿的裝置中用隔膜把電解槽分成陽極區(qū)和陰極區(qū)

D.電解熔融的氯化鎂制取金屬鎂，用鐵作陽極

【答案】D

【解析】A.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極，電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zi?+,鍍件作陰極，電極反應(yīng)式為

Zn2++2e=Zn,符合實(shí)際，故A不符合；

B.鉛酸蓄電池是一種常見的二次電池，符合實(shí)際，故B不符合；

C.電解飽和食鹽水制燒堿時(shí)，陽極反應(yīng)式為2。--20=。2T,陰極反應(yīng)式為2Hq+26-=凡1+2011-，氯氣

能與陰極生成的OH反應(yīng)，為得到NaOH,應(yīng)用陽離子交換膜把電解槽分成陽極區(qū)和陰極區(qū)，鈉離子通過陽

離子交換膜移向陰極，在陰極得到燒堿，符合實(shí)際，故C不符合；

D.電解熔融的氯化鎂制取金屬鎂，用惰性電極作陽極，在制得金屬鎂的同時(shí)，也可得到副產(chǎn)物氯氣，而不

消耗鐵，故不用鐵作陽極，不符合實(shí)際，故D符合；

故選D。

2.如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色，下列說法錯(cuò)誤的個(gè)數(shù)是

XY

②若用右側(cè)裝置（電解液改為C11SO4溶液）在鑰匙上鍍銅，則將鑰匙放在b處

③CuSC\溶液的酸性先增強(qiáng)，當(dāng)銅電極有氣泡產(chǎn)生時(shí)，此后一段時(shí)間酸性會(huì)繼續(xù)增強(qiáng)

④若用右側(cè)裝置（電解液改為CuSC）4溶液）精煉粗銅時(shí)，則將粗銅放在b處

A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)

【答案】B

【解析】a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色，則b極上水放電得到電子發(fā)生還原

反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子，b為陰極，與之相連的Y為負(fù)極，則a為陽極、X為正極、Pt極為陽極、Cu

為陰極；

①由分析可知，X是正極，Y是負(fù)極，錯(cuò)誤；

②若用右側(cè)裝置（電解液改為CuSC）4溶液）在鑰匙上鍍銅，則鍍件鑰匙應(yīng)該作為陰極，故放在b處，正確；

③CuSC\溶液開始電解生成銅單質(zhì)和氫離子，溶液酸性先增強(qiáng)；當(dāng)銅電極有氣泡產(chǎn)生時(shí)，此時(shí)本質(zhì)為電解

水，使得生成硫酸濃度變大，此后一段時(shí)間酸性會(huì)繼續(xù)增強(qiáng)，正確；

④若用右側(cè)裝置（電解液改為CuSC）4溶液）精煉粗銅時(shí)，則將粗銅放在陽極a處，錯(cuò)誤；

故選Bo

3.下列與金屬銅相關(guān)的敘述正確的是

A.在鍍件上鍍銅時(shí)，可用銅做陽極B.用銅做電極的原電池中，銅電極一定做正極

C.用電解法精煉銅時(shí)，用純銅做陽極D.電解CuCU飽和溶液時(shí)，用銅做陽極

【答案】A

【解析】A.在鍍件上鍍銅時(shí)，銅做陽極在電極上發(fā)生氧化反應(yīng)補(bǔ)充溶液中的銅離子，A正確；

B.用銅做電極的原電池中，銅與鋅做電極，硫酸銅做電解液，銅做正極，銅與銀做電極，硝酸銀做電解液，

銅做負(fù)極，B錯(cuò)誤；

C.用電解法精煉銅時(shí)，用粗銅做陽極，純銅做陰極，C錯(cuò)誤；

D.電解CuCb飽和溶液時(shí)，不能用銅做陽極，若用銅做陽極，銅會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子形成銅離子，D

錯(cuò)誤；

故答案為A。

甲乙丙丁

A.裝置甲防止鐵被腐蝕B.裝置乙鐵件上鍍銀

C.裝置丙粗銅精煉D.裝置丁銅鋅原電池

【答案】A

【解析】A.圖甲防止鐵被腐蝕，該方法是外加電流的陰極保護(hù)法，要保護(hù)的金屬作電解池的陰極，故A正

確；

B.圖乙鐵件鍍銀，鍍件(Fe)作陰極，鍍層金屬(Ag)做陽極，故B錯(cuò)誤;

C.圖丙粗銅精煉，粗銅應(yīng)該作陽極，純銅作陰極，故C錯(cuò)誤；

D.圖丁銅鋅原電池，鋅電極下面應(yīng)該是硫酸鋅溶液，銅電極下面應(yīng)該是硫酸銅溶液，故D錯(cuò)誤;

綜上所述，答案為A。

5.下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置的說法正確的是

甲乙丙丁

A.用圖甲裝置可測(cè)定NaOH溶液的濃度

B.用圖乙裝置可探究溫度對(duì)2NO2^^N2O4平衡體系的影響

C.用圖丙裝置可制得消毒劑NaClO同時(shí)減少Cl2的逸出

D.用圖丁裝置可驗(yàn)證鐵釘發(fā)生了析氫腐蝕

【答案】B

【解析】A.用圖甲裝置HCI應(yīng)使用酸式滴定管，故A錯(cuò)誤；

B.用圖乙裝置可探究溫度對(duì)平衡體系的影響，根據(jù)左側(cè)顏色加深，由于該反應(yīng)是放熱反

應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，故B正確；

C.用圖丙裝置可制得消毒劑NaClO同時(shí)減少C1?的逸出，則下端應(yīng)該生成氯氣，上端應(yīng)該生成NaOH溶液，

則下端為陽極，上端為陰極，故c錯(cuò)誤；

D.用圖丁裝置，鐵釘浸有食鹽水的綿團(tuán)，該溶液為中性溶液，只能驗(yàn)證鐵釘發(fā)生了吸氧腐蝕，故D錯(cuò)誤。

綜上所述，答案為B。

6.如圖是某課題組設(shè)計(jì)的一種利用電解原理制取出。2并用來處理工業(yè)廢氨水的裝置。為了不影響山。2的

產(chǎn)量，需向廢氨水中加入適量硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH約為5。下列說法正確的是（）

A.陰極的電極反應(yīng)式為2H2O4e=4H++O2個(gè)

B.陽極的電極反應(yīng)式為O2+2H++2e=H2O2

C.處理廢氨水的過程中所發(fā)生的反應(yīng)為3H2O2+2NH3?H2O=8H2O+N2個(gè)

D.工作過程中陽極附近溶液的pH逐漸增大

【答案】C

【解析】A.根據(jù)題給裝置圖可知，陰極的電極反應(yīng)式為O2+2H++2e-=H2C>2,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;

B.根據(jù)題給裝置圖可知，陽極的電極反應(yīng)式為2Hq-4e.—4H++C）2T,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;

C.根據(jù)題圖可知，凡。?可將NIVH。氧化為N2,C項(xiàng)正確;

D.根據(jù)電極反應(yīng)式可知，工作過程中陽極上生成氫離子，所以陽極附近溶液的pH逐漸減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤;

故選C。

探究提升

A環(huán)節(jié)一電解飽和食鹽水

【情境材料】

探究電解氯化鈉溶液

實(shí)驗(yàn)裝置：

鐵石墨

H.

-ci2

加酚曲試液

的NaCl溶液

實(shí)驗(yàn)操作：在U形管中裝入飽和食鹽水，滴入幾滴酚麟試液，用石墨棒作陽極，鐵棒作陰極。把濕潤的碘

化鉀淀粉試紙放在陽極附近。接通直流電源后，觀察U形管內(nèi)產(chǎn)生的現(xiàn)象及試紙顏色的變化。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，U形管內(nèi)陰極區(qū)溶液變紅且有無色無味的氣體產(chǎn)生，陽極放出有刺激

性氣味的黃綠色氣體，濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)。

【問題探究】

1.電解液中存在的離子有哪些？通電后離子移動(dòng)的方向如何？分別在兩極上放電的離子是什么？

2.電解時(shí)兩極得到的產(chǎn)物分別是什么？寫出電極反應(yīng)式和總的電解化學(xué)方程式。

3.電解一段時(shí)間后，得到的混合液能使紅色布條褪色的原因是什么？用上述電解法制得的NaOH純凈嗎？

4.工業(yè)制取燒堿時(shí)，如何避免CL與NaOH溶液反應(yīng)，從而提高NaOH的純度？如何充分利用兩極產(chǎn)生的

氣體，變廢為寶？

【答案】

1.電解液中存在的離子是Na+、H+、Cl->OH-；通電后，U形管中的Cl，OIT移向陽極，依據(jù)放電順序：

CF>OH-可知，C「在陽極上先放電，Na+、H+移向陰極，依據(jù)放電順序：H+>Na+可知，H+在陰極上先放

電。

2.陽極產(chǎn)物是Cb，電極反應(yīng)式為2C1一21==。2t，陰極產(chǎn)物是H2和NaOH,電極反應(yīng)式為2H2O+2e

=H2t+2OH'總反應(yīng)式：2NaCl+2H2?？招?NaOH+H2t+C12f。

3.電解飽和食鹽水時(shí)陰極區(qū)生成NaOH,陽極區(qū)生成Cb，二者發(fā)生反應(yīng)：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+

H2O,NaClO具有漂白性，故能使有色布條褪色。用上述方法制得的NaOH溶液中混有NaCl和NaClO,純

度較低。

4.工業(yè)用離子交換膜電解槽來制燒堿，陽離子交換膜把電解池分成陽極室和陰極室，從而避免了CL與NaOH

溶液的接觸反應(yīng)，提高了NaOH的純度。電解時(shí)兩極產(chǎn)生H2和CL，可以使二者發(fā)生反應(yīng)生成HC1,得到

鹽酸副產(chǎn)品。

要點(diǎn)歸納

氯堿工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，電解精制后的飽和食鹽水制取燒堿、氫氣和氯氣的裝置是離子交換膜電解槽，圖示

如下：

H2

NaOH溶液

陽極金/、陰極

屬鈦網(wǎng)碳鋼網(wǎng)

陽極室/、陰極室

NaCl溶液交換膜H2O（含少量NaOH）

（1）使用的離子交換膜是陽離子交換膜，它只允許陽離子（如Na+）通過，能阻止陰離子（如C「）及分子（如Cl2）

通過，這樣既避免了CL與壓混合光照下發(fā)生爆炸，又防止了CL與NaOH溶液的反應(yīng)。

（2）兩極室放入的原料：陽極室是精制后的飽和食鹽水；陰極室是稀的NaOH溶液。

（3）食鹽水必須精制的原因是防止食鹽中的雜質(zhì)離子（如Ca2+.Mg2+等）與OIF反應(yīng)生成沉淀而堵塞交換膜,

導(dǎo)致無法制得燒堿。

精制食鹽水的方法（除去食鹽中的Ca2+、Mg2+、SOf）

Na+、Cr（Ca2+、Mg2+、SO-）

]①加入過量BaCl2溶液（除SO，）

Na+、C1（C-2+、B於、Mg2+）

\②加入過量NaOH溶液（除Mg2）

Na+、Cl（Ca2，Ba2+、0H.）

I③加入過量Na2cO3溶液

i并過濾（除Ca2+及Ba2+）

Na+、Cl-（COj-、OH）

I④加入適量稀鹽酸至不再

I有氣泡產(chǎn)生（除CO；、OH-）

Na\Cl

除上述操作順序外，還可以是②一①一③一④或①一③（去掉過濾）一②（增加過濾）一④。

典例精講

【例1】4023秋?浙江溫州?高二統(tǒng)考期末）如圖為氯堿工業(yè)的簡(jiǎn)易裝置示意圖，其中兩電極均為惰性電極。

下列說法正確的是

陽離子交換膜

+

A.A室中的電極反應(yīng)為：2H2O-4e-=O2T+4H

B.若電路中通過0.2mol電子，理論上可在b處得到1.12L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

C.電解過程中Na+由A室移向B室

D.a出口的物質(zhì)為NaOH,b出口為

【答案】C

【解析】根據(jù)圖示可知，A室為陽極室，陽極室內(nèi)電極上氯離子失電子生成氯氣，B室為陰極室，陰極室內(nèi)

電極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子。

A.A室中氯離子失電子生成氯氣，則電極反應(yīng)為2cl2e=Cb個(gè)，A錯(cuò)誤；

B.陰極上電極反應(yīng)為2H2O+2e=2OH+H2個(gè)，通過0.2mol電子,生成O.lmol氫氣即2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）,B錯(cuò)誤；

C.電解過程中電解質(zhì)溶液中的陽離子向陰極移動(dòng)，則電解過程中鈉離子由A室向B室移動(dòng)，C正確；

D.A室內(nèi)氯離子失電子生成氯氣，沒有氫氧化鈉生成，a出口的物質(zhì)為稀鹽水，b出口為也，D錯(cuò)誤；

故答案選Co

【例2】（2023春?廣東?高二校聯(lián)考階段練習(xí)|）氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的

新工藝，節(jié)能超過30%,在此工藝中，物料傳輸和轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示（電極均為石墨電極），下列說法錯(cuò)誤的

是

精制飽和NaCl溶液a%NaOH溶液,

丙

一

離

X離

子

子

空

氣

膜

膜

除83

稀NaCl溶液NaOH溶液6%NaOH溶液

A（電解池）B（燃料電池）

A.A池中Na+通過交換膜向乙電極移動(dòng)

B.若兩池中所用離子膜類型相同，則a%>b%

C.A池中每生成lmolH2,B池中會(huì)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2LO2

D.B池中丁電極上的反應(yīng)為O?+4e-+2Hq=4OIT

【答案】B

【解析】A是電解池，甲電極通入飽和NaCl溶液，出來的是稀NaCl溶液,則甲為陽極，電極反應(yīng)式為2cl2e=Cb

T,乙為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2T+2OH,鈉離子通過陽離子交換膜向乙電極移動(dòng)，陰極生成NaOH,

X是氯氣、Y是氫氣。B是氫氧燃料電池，丙電極通入氫氣、丁電極通入空氣，則丙作燃料電池負(fù)極，電極

反應(yīng)式為H22e+2OH=2H2。；丁作正極，電極反應(yīng)式為Ch+4e+2H2。=4?？?/p>

A.根據(jù)分析，A是電解池，甲為陽極，乙為陰極，Na+通過交換膜向乙電極移動(dòng)，A正確；

B.若兩池中所用離子膜類型相同，則燃料電池中與電解池一樣，其離子膜為陽離子交換膜，在B中丁作正

極，電極反應(yīng)式為5+4e+2H2O=4OH,鈉離子通過陽離子交換膜向丁電極移動(dòng)，丁電極生成NaOH,則a%<b%,

B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒可得關(guān)系式2H2~O2~4e,則A池中每生成lmolH2,B池中會(huì)消耗0.5molC）2,其在標(biāo)

準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L,C正確；

D.根據(jù)分析，B池中丁作正極，電極反應(yīng)式為5+4e+2H2O=4OH,D正確；

故選B。

A環(huán)節(jié)二電鍍、精煉銅、電冶金

【情境材料】

I.模擬電解原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，裝置閉合電鍵K時(shí)，電流表的指針將發(fā)生偏

轉(zhuǎn)。

II.某些化合物的類型與熔點(diǎn)如下表所示:

化合物NaClNa2OMgOMgChAI2O3AlCh

離子離子離子離子離子共價(jià)

類型

化合物化合物化合物化合物化合物化合物

熔點(diǎn)/℃804127528007142050191

【問題探究】

1.哪個(gè)裝置是原電池？哪個(gè)裝置是電解池？

2.a、b、c、d電極名稱分別是什么？

3.若模擬氯堿工業(yè)生產(chǎn)燒堿、氯氣和氫氣，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？

4.若模擬電鍍生產(chǎn)，在鐵件上鍍一層金屬銀，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？電極反應(yīng)式如何書寫？

5.若模擬電解精煉銅，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？

6.工業(yè)上制取鈉時(shí)，用電解熔融NaCl而不用電解NaCl溶液或熔融NazO方法的原因是什么？寫出電解總

反應(yīng)式。

7.工業(yè)上制鎂時(shí)，用電解熔融MgCL而不用電解熔融MgO的方法的原因是什么？寫出電解總反應(yīng)式。

8.工業(yè)上制鋁時(shí)，用電解熔融ALCh還是AlCb?其原因是什么？電解時(shí)為什么要加入冰晶石（Na3AlF6）?寫

出電解的總反應(yīng)式。

【答案】

1.甲、乙構(gòu)成原電池，丙是電解池。

2.a是負(fù)極，b是正極，c是陽極，d是陰極。

3.c電極用Pt或石墨，d電極用鐵絲（導(dǎo)體均可），X溶液為飽和食鹽水。

4.c電極用Ag,d電極用Fe,X溶液為AgNCh溶液；陽極：Ag—e-^=Ag+,陰極：Ag++e-=Ago

5.c電極用粗銅，d電極用純銅，X溶液為CuSCU溶液。

6.電解NaCl溶液得到的是NaOH而不是Na；在空氣中加熱Na2O,Na2O能與Ch反應(yīng)生成Na2O2,且Na2O

的熔點(diǎn)高，熔融時(shí)消耗更多的能源。

電解總反應(yīng)式：2NaCl（熔融）3=2Na+Cl2t。

7.MgO的熔點(diǎn)比MgCb高很多，熔融時(shí)耗費(fèi)更多的能源，增加生產(chǎn)成本；電解總反應(yīng)式：MgCb（熔融）空區(qū)

Mg+Cbt-

8.工業(yè)上制鋁是用電解熔融AbCh的方法，不用電解熔融AlCb的原因是AlCb是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下

電解

不導(dǎo)電。電解時(shí)加入冰晶石的目的是降低AI2O3的熔化溫度，節(jié)約能源；電解總反應(yīng)式：2AbO3(熔融):

4A1+3O2t0

要點(diǎn)歸納

1.電鍍銅與精煉銅的比較

電鍍銅精煉銅

能量轉(zhuǎn)變電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

陽極材料純銅粗銅(含鋅、銀、金等雜質(zhì))

陰極材料鍍件純銅

Zn—2e^^=Zn2+、

陽極反應(yīng)Cu—2e-^=Cu2+

Cu-2e等

陰極反應(yīng)Cu2++2e=CuCu2++2e=Cu

電解質(zhì)溶液及其變化硫酸銅溶液保持不變反應(yīng)后硫酸銅溶液中混有Zi?+等，Ci?+濃度減小

2.原電池、電解池、電鍍池的判斷方法

(1)若裝置中無外加電源，則該裝置可能為原電池，然后根據(jù)原電池的構(gòu)成條件進(jìn)行分析判斷。

(2)若有外接直流電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池；當(dāng)陰極為金屬，陽極亦為金屬

且與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子屬同種元素時(shí)，則為電鍍池。

(3)若多個(gè)單池相互串聯(lián)，又有外接直流電源時(shí)，則與直流電源相連接的為電解池或電鍍池。若無外接直流

電源時(shí)，較活潑的金屬電極為原電池的負(fù)極(電子輸出極)，有關(guān)裝置為原電池，其余為電鍍池或電解池。

3.電冶金

電冶金：由于電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，所以電解法是冶煉金屬的一種重要方法。本方法適用于一

些活潑金屬單質(zhì)的制取，如冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬。

4.電解法制取活潑金屬

(1)電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉

陽極：2c「一2e-=Cbt

陰極：2Na++2e-=2Na

總反應(yīng)：2NaCl(熔融)里叫2Na+Cl2t

裝置如圖所示：

⑵電解熔融MgCb制取金屬M(fèi)g

陰極：Mg2++2e-=Mg

陽極：2c「一2屋=Cbt

總反應(yīng)：MgCL（熔融）空且Mg+Cbt

⑶電解熔融A12O3制取金屬A1

陰極：4Al3++12e-=4Al

陽極：6O2—12e^^=30zt

總反應(yīng)：2Al2。3（熔融）空維4A1+3O2t

口易錯(cuò)提醒

⑴電鍍特點(diǎn)：“一多、一少、一不變”。一多是指陰極上有鍍層金屬沉積，一少是指陽極上有鍍層金屬溶

解，一不變是指電解質(zhì)溶液的濃度不變。

（2）由于在陽極上溶解的金屬有Fe、Zn、Ni>Cu等，而在陰極上只有Cu析出，根據(jù)得失電子守恒可知，

陽極產(chǎn)生的銅離子數(shù)目和陰極得電子變成銅單質(zhì)的銅離子數(shù)目不相等，所以電解液中C/+的濃度減小。

典例精講

【例3】?2023春?上海崇明?高二上海市崇明中學(xué)?？计谀┤粼阢~片上鍍銀，下列敘述正確的是

①將銅片接在電源的正極上

②將銀片接在電源的正極上

③在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag1+e=Ag

④在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是4OH4e=O2個(gè)+2出0

⑤需用硫酸銅溶液為電鍍液

⑥需用硝酸銀溶液為電鍍液

A.①③⑥B.②③⑥C.①④⑤D.②③④⑥

【答案】B

【解析】根據(jù)電鍍?cè)?，若在銅片上鍍銀，銅做電解池的陰極與電源負(fù)極相連，電解質(zhì)溶液中的銀離子得

到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銀，電極反應(yīng)式為Ag++e=Ag；銀做電解池的陽極和電源正極相連，銀失電子發(fā)生

氧化反應(yīng)生成銀離子，電極反應(yīng)式為Age=Ag+；電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液。

①將銅片接在電源的負(fù)極上，故①錯(cuò)誤；

②銀做電解池的陽極，與電源正極相連，故②正確；

③在銅片上，電解質(zhì)溶液中的Ag+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Ag,電極反應(yīng)式為Ag++e=Ag,故③正確；

④在銀片上，Ag失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Ag+,電極反應(yīng)式為Age=Ag+,故④錯(cuò)誤；

⑤用含有鍍層金屬的鹽溶液作電解質(zhì)溶液，不能選用硫酸銅溶液為電鍍液，故⑤錯(cuò)誤；

⑥用含有鍍層金屬的鹽溶液作電解質(zhì)溶液，可以選用硝酸銀溶液為電鍍液，故⑥正確；

綜上所述，正確的有②③⑥；故選B。

【例4】（加23秋?廣東廣州?高二統(tǒng)考期末）電解法將粗Cu（含Zn、Fe、Ag、Pt等雜質(zhì)）精煉純Cu的裝置圖如

下所示，下列敘述中錯(cuò)誤的是

A.a是粗Cu,作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電解時(shí)，b極上的電極反應(yīng)為Cu2++2e-=Cu

C.電解時(shí)，外電路每通過0.2mol電子，陽極上減小的Cu為6.4g

D.電解后，電解槽底部的陽極泥中含有少量Ag、Pt等金屬

【答案】C

【解析】A.電解精煉粗銅時(shí)，粗銅作陽極、純銅作陰極，即a是粗Cu,作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確;

B.精銅連接電源的負(fù)極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，b極上的電極反應(yīng)為：Cu2++2e=Cu,B正確；

C.粗銅作陽極，陽極連接原電池正極，銅、鐵、鋅等失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極反應(yīng)式為:Cu2e=Cu2+,Fe2e=Fe2+,

Zn2e=ZM+,故電解時(shí)，外電路每通過0.2mol電子，陽極上減小的Cu的質(zhì)量小于6.4g,C錯(cuò)誤；

D.電解后，電解槽底部會(huì)形成含有少量Ag、Pt等金屬的陽極泥，D正確；

故答案為：Co

A環(huán)節(jié)三電解的相關(guān)計(jì)算

【情境材料】

在如圖裝置中，甲燒杯中盛有100mL0.50mol-L1AgNCh溶液，乙燒杯中盛有100mL0.25mol-L1CuCb

溶液，A、B、C、D均為質(zhì)量相同的石墨電極，如果電解一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)A極比C極重1.9g。

【問題探究】

1.發(fā)現(xiàn)A極比C極重，說明A極和C極上分別析出什么物質(zhì)？說明電源E為正極還是負(fù)極？

2.A極比C極重1.9g,則A極上析出單質(zhì)的質(zhì)量為多少？C極上析出單質(zhì)的質(zhì)量為多少？

3.寫出B極的電極反應(yīng)式；計(jì)算B極析出氣體的體積是多少(標(biāo)準(zhǔn)狀況)？

【答案】

1.A極比C極重，說明A極上有Ag析出，說明電源E是負(fù)極，則C極為陰極，C極上有銅析出。

XX

2.設(shè)A極析出的Ag為xmol,則對(duì)應(yīng)析出的銅為5mol(電子守恒)，即得108x—64義5=1.9,解得龍=0.025,

則析出Ag的質(zhì)量為2.7g,析出銅的質(zhì)量為0.8g。

3.B極的電極反應(yīng)式：4OH-4e=O2t+2H2O；根據(jù)2中分析可知，該過程轉(zhuǎn)移0.025mol電子，則B

極生成。2的體積V=22.4L-mol-iX氣為mol=0.14Lo

要點(diǎn)歸納

1.計(jì)算方法

有關(guān)電解的計(jì)算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)、元素的相對(duì)原子質(zhì)量、溶

液的pH及物質(zhì)的量濃度等。不論哪種計(jì)算，均可概括為下列三種方法：

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

電子守恒計(jì)算

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

2.等量關(guān)系

(1)電解池中陽極失去的電子總數(shù)=陰極得到的電子總數(shù)。

(2)當(dāng)電流通過一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的電解池時(shí)，它們皆處于同一閉合電路中，所以各池的電流強(qiáng)度相等，同一

時(shí)間內(nèi)通過的電子的物質(zhì)的量相等。

(3)常見電化學(xué)計(jì)算的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

H2~Ch~2。2?Cu?2Ag?2H-?2OIJ一。

如電解池中析出氣體時(shí)，在同溫同壓下析出各氣體的物質(zhì)的量之比為“(H2)：”(C12)："(。2)=1：1：0.5?

口易錯(cuò)提醒

⑴電解混合溶液時(shí)要注意電解的階段性，電極反應(yīng)式和總電池反應(yīng)式，電解產(chǎn)物與轉(zhuǎn)移電子數(shù)之間的關(guān)系

式是電化學(xué)計(jì)算的主要依據(jù)。

⑵當(dāng)電流通過一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的電解池時(shí)，它們均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。

典例精講

【例5】（2023春?湖南懷化?高二統(tǒng)考期末）碳中和是一場(chǎng)影響廣泛而深刻的綠色工業(yè)革命，用可再生能源

電還原銅粉CO2時(shí)，采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來提高多碳產(chǎn)物（乙醇等）的生成率，裝

置如圖所示。下列說法正確的是

光照

A.電解過程中，右極區(qū)溶液中氫離子濃度逐漸減小

B.圖中能量轉(zhuǎn)換過程為太陽能玲化學(xué)能玲電能

C.IrO「Ti電極發(fā)生的反應(yīng)為2H++2d=H2T

D.當(dāng)生成ImolC2H50H時(shí)，理論上右極區(qū)質(zhì)量減少108g

【答案】D

【解析】硅電池在光照條件下將光能轉(zhuǎn)化為電能，左側(cè)電極上CO2得電子生成乙醇，因此左側(cè)銅電極作陰

極；右側(cè)IrO「Ti電極作陽極，溶液中0H失電子生成氧氣。

+

A.由以上分析可知右極區(qū)為陽極，電極反應(yīng)為：2H2O-4e=O2T+4H,氫離子濃度逐漸增大，故A錯(cuò)誤;

B.圖中能量轉(zhuǎn)換過程為太陽能玲電能玲化學(xué)能，故B錯(cuò)誤；

+

C.IrO「Ti電極作陽極，電極反應(yīng)為：2H2O-4e=O2T+4H,故C錯(cuò)誤；

+

D.生成乙醇的電極反應(yīng)為：2CO2+12H+12e-=C2H5OH+3H2O:生成ImolC2H50H時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移12mol

電子，則右側(cè)電極上消耗6molH?。，水放電生成氧氣逸出，生成的氫離子透過離子交換膜進(jìn)入左側(cè)，則右

側(cè)質(zhì)量減少108g,故D正確；

故選：D?

［例6］（2023春?四川成都?高二四川省成都市新都一中校聯(lián)考期中）用惰性電極電解1LCuCb和NaCI的混

合溶液，其中c（Cr）為5.0mol-L,一段時(shí)間后兩極均收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下67.2L的氣體。下列說法錯(cuò)誤的是

A.原溶液中c（Na+）為4mol-L-1

B.電解過程共轉(zhuǎn)移7mol電子

C.電解過程陰極共析出32g銅

D.加入CuCL和HCI即可復(fù)原電解質(zhì)溶液

【答案】D

【解析】用惰性電極電解ILCuCb和NaCI的混合溶液，其中c(C廠)為5.0mohL,Cl物質(zhì)的量為5moi，陽極

先發(fā)生的電極反應(yīng)為2cl2e=Cb個(gè)，Cl完全反應(yīng)生成2.5molCl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為56L),陽極接著發(fā)生的電

2+

極反應(yīng)為2H2O4e=O2個(gè)+4H+,此過程產(chǎn)生02的體積為67.2L56L=11.2L；陰極依次發(fā)生的反應(yīng)為Cu+2e=Cu.

2H2O+2e=H2個(gè)+20H。

A.陽極收集到3moi氣體，n(C\~)=5.0mol,完全反應(yīng)生成2.5mol氯氣，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為5mol；說明還生成了

0.5mol氧氣；轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol；總電子轉(zhuǎn)移數(shù)為7mol；陰極也收集到3moi氫氣，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6moI,

說明Ci|2+得到了lmol電子,n(Cu2+)=0.5mol；n(C|-)=5.0mol,根據(jù)電荷守恒可知川Na+)=4.0mol,原溶液中

c(Na+)為4moi故A正確；

B.根據(jù)A項(xiàng)計(jì)算，電解過程共轉(zhuǎn)移7moi電子，故B正確；

C.根據(jù)A項(xiàng)計(jì)算，w(Cu2+)=0.5mol,所以電解過程陰極共析出32g銅；故C正確；

D.復(fù)原電解質(zhì)溶液需加入CuCb、HCI和出0；故D錯(cuò)誤；

故答案選Do

課堂總結(jié)

強(qiáng)化訓(xùn)練探究

一、單選題

1.(|2023秋?天津和平?高二天津一中?？计诶?有關(guān)電化學(xué)知識(shí)的描述正確的是

A.反應(yīng)Cu+H2sO4(3CuSO4+H2個(gè)可設(shè)計(jì)成原電池實(shí)現(xiàn)

B.利用Cu+2FeCl3(3CuCl2+2Fea2,可設(shè)計(jì)如圖所示原電池裝置，鹽橋內(nèi)K+向FeCb溶液移動(dòng)

C.氯化鋁是一種電解質(zhì)，可用于電解法熔融態(tài)氯化鋁制金屬鋁

D.在鐵制品上鍍銀時(shí)，鐵制品與電源正極相連

【答案】B

【解析】A.反應(yīng)Cu+H2SO4=CuSO4+H2個(gè)為非自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，不可設(shè)計(jì)成原電池，A錯(cuò)誤；

B.利用Cu+2FeCb=CuCl2+2FeCl2,可設(shè)計(jì)如圖所示原電池裝置，Cu失電子作負(fù)極，C作正極，鹽橋內(nèi)K+向

FeCb溶液移動(dòng)，B正確；

C.熔融態(tài)氯化鋁中不存在自由移動(dòng)的離子，電解熔融態(tài)氧化鋁制金屬鋁，C錯(cuò)誤；

D.在鐵制品上鍍銀時(shí)，鐵制品做陰極，與電源負(fù)極相連，D錯(cuò)誤；

故答案為：Bo

2.（2023秋?江蘇常州?高二常州市第一中學(xué)?？计谀﹟下列指定反應(yīng)的離子方程式正確的是

通電小小

A.電解氯化鎂溶液：2Cr+2H2O-20H-+H2T+C12T

通電小心

B.用銅做電極電解NaCl溶液：2C1+2H2O-H2T+C12T+2OH

通電小小

+

C.用惰性電極電解NaCl溶液：2C1+2H—C12T+H2T

3+2

D.電解熔融氧化鋁時(shí)反應(yīng)的離子方程式：4A1+6O--4A1+3O2T

【答案】D

【解析】A.電解氯化鎂溶液的離子反應(yīng)為Mg2++2C「+2H2。-Mg（OH）2工+凡個(gè)+5個(gè)，A錯(cuò)誤；

B.銅作陽極時(shí)，銅失電子變成CU+,Cl不參與反應(yīng)，B錯(cuò)誤；

通電小小

C.用惰性電極電解NaCl溶液的離子方程式：2CF+2H2O-H2T+C12T+2OH-,C錯(cuò)誤；

D.氧化鋁在熔融條件下，能電離成自由移動(dòng)的離子，則電解熔融氧化鋁時(shí)反應(yīng)的離子方程式為

3+2-

4Al+6O-4Al+3O2T,D正確；

故選D。

3.（|2023春?云南昆明?高二云南省昆明市第十四中學(xué)校考階段練習(xí)）NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列敘

述正確的是

A.1.8gH2i8。中所含電子數(shù)目為M

B.2L0.05mo乙酸溶液中H+數(shù)目小于O.INA

C.4.6gNO2與N2O4混合氣體中氮原子數(shù)為0.5NA

D.用石墨作電極電解飽和食鹽水時(shí)，若陰極得到2NA個(gè)電子，則陽極產(chǎn)生22.4L氣體

【答案】B

【解析】A.1個(gè)H聲。分子含1。個(gè)電子，1.8gH聲。的物質(zhì)的量為福斯=。。9根。/,所含電子數(shù)目為

0.9NA,A錯(cuò)誤;

B.乙酸為弱酸，溶液中不能完全電離，則lmol乙酸溶液中H+數(shù)目小于O.INA,B正確；

C.NO2與止。4的最簡(jiǎn)式均為N5,4.6g該混合氣體可看成只由NS組成，所含N原子數(shù)為

D.未指出氣體所處狀態(tài)，無法計(jì)算氣體的體積，D錯(cuò)誤；

故選B。

4.（2023春?上海閔行?高二上海市七寶中學(xué)校考開學(xué)考試）19世紀(jì)以后，科學(xué)家通過電解飽和食鹽水制取

氯氣并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，關(guān)于電解飽和食鹽水的說法不正確的是

A.通過電解飽和食鹽水可以制備氯氣、氫氣和燒堿

B.陽極產(chǎn)生的氣體是氫氣

C.陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e=H2個(gè)+2OH

D.陽極發(fā)生的是氧化反應(yīng)

【答案】B

【解析】A.通過電解飽和食鹽水，在陽極上CI失去電子被氧化產(chǎn)生CI2；在陰極上水電離產(chǎn)生的H+得到電

子被還原產(chǎn)生出，同時(shí)在陰極附近溶液中產(chǎn)生NaOH,故可以制備氯氣、氫氣和燒堿，A正確；

B.電解飽和NaCI溶液時(shí)，在陽極上CI失去電子被氧化產(chǎn)生CL,故陽極產(chǎn)生的氣體是氯氣，B錯(cuò)誤；

C.在電解時(shí)，在陰極上水電離產(chǎn)生的H+得到電子被還原產(chǎn)生出,故陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e=H2個(gè)+2OH,

C正確；

D.在陽極上溶液中NaCI電離產(chǎn)生的CI失去電子，發(fā)生的是氧化反應(yīng)，D正確；

故合理選項(xiàng)是Bo

5.（2022秋?河南深河?高二統(tǒng)考期末）下列裝置或操作能完成對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)且能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/p>

A.裝置甲蒸干氯化鎂溶液，制無水氯化鎂B.裝置乙測(cè)"84"消毒液的pH

C.裝置丙驗(yàn)證AgCI和Agl的小大小D.裝置丁電鍍銅

【答案】C

【解析】A.鎂離子容易水解，直接蒸干氯化鎂溶液，鎂離子會(huì)水解生成氫氧化鎂，分解后得到的是氧化鎂,

A錯(cuò)誤；

B."84"消毒液中的次氯酸鈉會(huì)與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成次氯酸，次氯酸具有強(qiáng)氧化性，會(huì)將pH試紙

漂白，B錯(cuò)誤；

C.白色沉淀轉(zhuǎn)化為黃色沉淀，說明氯化銀轉(zhuǎn)化成為碘化銀，也就是碘化銀更難溶，可以比較出二者的0

大小，C正確；

D.在鐵上鍍銅，鐵應(yīng)該做陰極，銅做陽極，D錯(cuò)誤；

故選Co

6.*023秋?廣西桂林?高二統(tǒng)考期追）利用如圖所示裝置模擬電解在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用，下列說法正確的是

直流電源

A.若要在鐵片上鍍銅，Z為FeSCU溶液

B.若要在鐵片上鍍銅，X、Y分別為純銅和鐵片

C.若Z是飽和NaCI溶液，電解一段時(shí)間后，Y電極析出少量的Na

D.若Z是飽和NaCI溶液，X電極首先發(fā)生的電極反應(yīng)式是：4OH-4e=2H2O+O2T

【答案】B

【解析】A.若要在鐵片上鍍銅，應(yīng)該使Fe片與電源負(fù)極連接作陰極；銅片與電源正極連接作作陽極，Z為

CuSC）4溶液，A錯(cuò)誤；

B.若要在鐵片上鍍銅，則陽極X為Cu,陰極Y為鐵片，B正確；

C.若Z是飽和NaCI溶液，由于離子的放電能力：H+>Na+,所以電解時(shí)陰極Y上會(huì)產(chǎn)生出，故電解一段時(shí)

間后，Y電極不會(huì)析出金屬Na,C錯(cuò)誤；

D.若Z是飽和NaCI溶液，由于離子放電順序：CI>OH,陽極X電極首先是Cl放電產(chǎn)生Cb,故陽極X發(fā)生

的電極反應(yīng)式是2CI2e=Cl2個(gè)，D錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是Bo

7.（2023春?江蘇徐州?高二統(tǒng)考期末）銅是人類祖先最早應(yīng)用的金屬，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷開發(fā)出新的

用途，如制印刷電路板等。目前工業(yè)上生產(chǎn)銅的主要方法為火法冶煉銅，部分工業(yè)流程如下。

O.Sio,

下列化學(xué)方程式或離子方程式書寫正確的是

A.制印刷電路板：Fe3++Cu=Fe+Cu2+

B.電解精煉銅陽極電極反應(yīng)式：Cu2++2e-=Cu

高溫小

C.生產(chǎn)粗銅時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)可能有：CU2S+2CUO-4CU+SO2T

D.青銅器產(chǎn)生銅綠的過程：2Cu+3H2O+CO2=Cu2（OH）2CO3+2H2

【答案】C

【解析】A.制印刷電路板時(shí)Cu與Fe3+反應(yīng)生成CLP+和Fe2+,離子方程式為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B.電解精煉銅時(shí)粗銅為陽極，粗銅中比Cu活潑的金屬如Fe等先失電子發(fā)生氧化反應(yīng)、后Cu失電子發(fā)生

氧化反應(yīng)，即陽極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2+等、Cu2e=Cu2+（主要），精銅為陰極，陰極電極反應(yīng)式為Ct|2++2e=Cu,B

項(xiàng)錯(cuò)誤；

C.生產(chǎn)粗銅時(shí)，Cu2s與。2高溫反應(yīng)可生成CuO和S02,CuO可能與未反應(yīng)的Cu2s高溫反應(yīng)生成Cu和S02,

可能反應(yīng)為Cu2s+2Cu。4C11+SO2個(gè)，C項(xiàng)正確；

D.在金屬活動(dòng)性順序表中Cu處在H的后面，青銅器不可能發(fā)生析氫腐蝕，青銅器發(fā)生吸氧腐蝕，青銅器

生產(chǎn)銅綠的過程：2CU+O2+H2O+CO2=CU2（OH）2CO3,D項(xiàng)錯(cuò)誤;

答案選C。

8.（|2023春?四川綿陽?高二四川省綿陽南山中學(xué)?？计谥衸）下列電化學(xué)裝置完全正確的是

A.防止鐵被腐蝕B.鐵件上鍍銀

C.粗銅精煉D.銅鋅原電池

CuSO4ZnSO4

溶液溶液

A.AB.BC.CD.D

【答案】A

【解析】A.該電解池裝置中，鐵作為陰極，被保護(hù)，A正確；

B.鐵件上鍍銀，應(yīng)該將銀放在陽極，發(fā)生反應(yīng)：Age=Ag+,鐵放在陰極，發(fā)生反應(yīng)：Ag++e=Ag,生成

的銀單質(zhì)附著在鐵上，B錯(cuò)誤；

C.電解精煉銅，是將粗銅放在陽極，發(fā)生反應(yīng)：Cu-2e-=Cu2+,純銅放在陰極，發(fā)生反應(yīng)：Cu2++2F=Cu，C

錯(cuò)誤；

D.銅鋅原電池中，鋅電極應(yīng)該置于ZnSC>4溶液中，銅電極置于CuSC)4溶液中，D錯(cuò)誤；

故選A。

9.(2023春,河南?高二校聯(lián)考階段練習(xí))利用光伏電池電解處理含銅污水，回收銅單質(zhì)并制備較高濃度硫酸，

裝置如圖