第25講電解原理的應(yīng)用知識梳理知識梳理一、電解飽和食鹽水燒堿、氯氣都是重要的化工原料，習(xí)慣上把電解的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。1．電解飽和食鹽水的原理通電前：溶液中的離子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。通電后：①移向陽極的離子是、，Cl－比OH－容易電子，被成氯氣。陽極：2Cl－－2e－Cl2↑(氧化反應(yīng))。②移向陰極的離子是、，H＋比Na＋容易電子，被還原成氫氣。其中H＋是由產(chǎn)生的。陰極：(還原反應(yīng))。③總反應(yīng)：化學(xué)方程式為:；離子方程式為:。2．氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程工業(yè)生產(chǎn)中，電解飽和食鹽水的反應(yīng)在交換膜電解槽中進行。①陽離子交換膜電解槽②陽離子交換膜的作用：只允許Na＋等通過，不允許Cl－、OH－等及氣體分子通過，可以防止陰極產(chǎn)生的與陽極產(chǎn)生的混合發(fā)生爆炸，也能避免氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉反應(yīng)而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。3．氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用(1)氯堿工業(yè)產(chǎn)品主要有NaOH、Cl2、H2、鹽酸、含氯漂白劑。(2)電解飽和水為原理的氯堿工業(yè)產(chǎn)品在有機合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染、農(nóng)藥、金屬冶煉等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。二、電鍍電冶金1．電鍍與電解精煉電鍍是一種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。電鍍的主要目的是使金屬增強抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。裝置電鍍精煉陽極材料鍍層金屬Cu粗銅(含鋅、銀、金等雜質(zhì))陰極材料鍍件金屬Fe純銅陽極反應(yīng)Zn－2e－Zn2＋、Cu－2e－Cu2＋等陰極反應(yīng)Cu2＋＋2e－Cu溶液變化硫酸銅溶液濃度保持不變Cu2＋濃度減小，金、銀等金屬沉積形成陽極泥2.電冶金(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的獲得電子變成的過程。如Mn＋＋ne－M。(2)電解法用于冶煉較的金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)，但不能電解其，應(yīng)電解其熔融態(tài)。如：電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉的反應(yīng)式：陽極：；陰極：；總反應(yīng)：?！緟⒖即鸢浮匡柡褪雏}水Cl－OH－失去氧化Na＋H＋得到水電離2H2O＋2e－H2↑＋2OH－2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－離子陽離子陰離子氫氣氯氣食鹽Cu－2e－Cu2＋Cu2＋＋2e－Cu金屬離子金屬單質(zhì)活潑鹽溶液2Cl－－2e－Cl2↑2Na＋＋2e－2Na2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑典例分析典例分析考點一：電解飽和食鹽水【典例1】氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水的示意圖如下。下列說法正確的是（）A．電子從電極B經(jīng)溶液流向電極A B．電極A發(fā)生還原反應(yīng)C．電極B為陰極 D．c處是稀氯化鈉溶液【答案】C【解析】A．電子不會經(jīng)過溶液，只會在外電路，A錯誤；B．電極A為電解池陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯誤；C．電極B連接電源的負極，為電解池陰極，C正確；D．陰極區(qū)水電離出的氫離子得到電子生成氫氣，溶液中氫氧根離子濃度變大，c處是氫氧化鈉溶液，D錯誤；故選C。考點二：電鍍和電冶金【典例2】如圖所示的裝置，C、D、E、F都是惰性電極，A、B是電源的兩極。將電路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F極附近溶液顯紅色。則以下說法正確的是（）A．電源A極是負極B．電解一段時間后，向乙中通入一定量的HCl氣體，可能使其恢復(fù)到原來的濃度C．欲用丙裝置給生鐵鑄件鍍銅，G應(yīng)該是生鐵鑄件，電鍍液是CuSO4溶液D．C、F電極上收集到的氣體在相同狀況下的體積相同【答案】B【解析】A．向乙中滴入酚酞溶液，在F極附近溶液顯紅色，說明F極上有OH產(chǎn)生，則F極為陰極，C、E為陽極，電源A極是正極，故A錯誤；B．若NaCl溶液足量，電解一段時間后，陰極生成氫氣，陽極生成氯氣，因此向乙中通入一定量的HCl氣體，可能使其恢復(fù)到原來的濃度，故B正確；C．欲用丙裝置給生鐵鑄件鍍銅，鍍件作陰極，鍍層金屬作陽極即H應(yīng)該是生鐵鑄件，電鍍液是CuSO4溶液，G為Cu，故C錯誤；D．C電極為陽極，生成的氣體為氧氣，F(xiàn)電極為陰極，生成的氣體為氫氣；生成1mol氧氣和1mol氫氣，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量分別為4mol和2mol，故在同一電路中，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同，C、F電極上收集到的氣體在相同狀況下的體積之比為1:2，故D錯誤；綜上所述，答案為B。同步訓(xùn)練同步訓(xùn)練一、單選題1．下列有關(guān)說法正確的是（）A．鉛蓄電池放電過程中，正極質(zhì)量增加，負極質(zhì)量減小B．工業(yè)上精煉銅時，粗銅連接電源正極C．一定條件下，使用催化劑能加快反應(yīng)速率并提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率【答案】B【解析】A．鉛蓄電池放電過程中，正極上二氧化鉛轉(zhuǎn)化為硫酸鉛，負極上鉛單質(zhì)轉(zhuǎn)化為硫酸鉛，兩極質(zhì)量均增加，A錯誤；B．工業(yè)上精煉銅時，粗銅連接電源正極，作為電解池陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；C．使用催化劑能加快反應(yīng)速率但不影響平衡移動，不能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，C錯誤；D．CH3COOH溶液加水稀釋后，促進醋酸電離，氫離子濃度減小，水的離子積不變，故氫氧根離子濃度增大，D錯誤；故選B。2．室溫下，用惰性電極電解下列物質(zhì)的飽和溶液，其pH增大的是（）A．NaOH B．NaCl C．AgNO3 D．K2SO4【答案】B【解析】A．用惰性電極電解飽和NaOH溶液，相當于電解水，但氫氧化鈉溶液濃度不變，仍然是飽和溶液，pH不變，A不符合；B．用惰性電極電解飽和NaCl溶液，生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，pH增大，B符合；C．用惰性電極電解飽和AgNO3溶液，生成硝酸、氧氣和單質(zhì)銀，pH減小，C不符合；D．用惰性電極電解飽和K2SO4溶液，相當于電解水，溶液仍然顯中性，D不符合；答案選B。3．鋁是地殼中含量最多的金屬元素。工業(yè)冶煉鋁的正確方法是（）A．熱分解法 B．電解法 C．熱還原法 D．物理方法【答案】B【解析】鋁屬于活潑金屬元素。工業(yè)上用電解熔融態(tài)三氧化二鋁的方法進行冶煉，故B符合題意；故答案：B。4．下列反應(yīng)的方程式不正確的是（）A．硅酸鈉溶液中加入少量鹽酸：Na2SiO3+2H+=2Na++H2SiO3↓D．KI溶液久置空氣中變黃色：4I+O2+2H2O=2I2+4OH【答案】A5．氯及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用。下列有關(guān)說法正確的是（）A．可通過電解食鹽水獲得氯氣B．ClO2具有較強的還原性，可用于自來水殺菌消毒C．可使用Cl2消毒的自來水配置硝酸銀溶液D．FeCl3溶液呈酸性，可用于蝕刻印刷電路板【答案】A【解析】A．電解食鹽水時，陽極氯離子被氧化得到氯氣，A正確；B．ClO2具有較強的氧化性，可用于自來水殺菌消毒，B錯誤；C．可使用Cl2消毒的自來水中含有氯離子，氯離子會和硝酸銀溶液反應(yīng)生成氯化銀沉淀，C錯誤；D．FeCl3溶液中Fe3+可以氧化Cu單質(zhì)，所以可用于蝕刻印刷電路板，與其酸性無關(guān)，D錯誤；綜上所述答案為A。6．關(guān)于銅電極的敘述中不正確的是（）A．銅銀原電池中銅是負極B．在鍍件上鍍銅時可用金屬銅做陽極C．用電解法精煉粗銅時粗銅做陽極D．用電解法精煉粗銅時粗銅做陰極【答案】D【解析】A．銅銀原電池中銅比銀活潑，則銅作負極，故A正確；B．在鍍件上鍍銅時，鍍層金屬作陽極，待鍍金屬作陰極，則可用金屬銅做陽極，故B正確；C．用電解法精煉粗銅時，粗銅做陽極，精銅做陰極，故C正確；D．根據(jù)C項分析，用電解法精煉粗銅時粗銅做陽極，故D錯誤；答案選D。7．下列關(guān)于電解池的說法正確的是（）A．陽極發(fā)生還原反應(yīng) B．電解精煉銅時粗銅作為陽極C．電鍍時鍍件作為陽極 D．電源負極與電解池陽極連接【答案】B【解析】A．電解池陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯誤；B．電解精煉銅時需要Cu2+在陰極得電子生成Cu單質(zhì)，從而得到精銅，所以陽極為粗銅，B正確；C．電鍍時鍍層金屬陽離子在陰極得電子生成金屬單質(zhì)，所以鍍件要為陰極，C錯誤；D．電解池中與電源負極相連的電極為陰極，D錯誤；綜上所述答案為B。8．化學(xué)與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。下列說法錯誤的是（）A．電解NaCl飽和溶液，可制得金屬鈉B．“一次性保暖貼”在發(fā)熱過程中應(yīng)用的是原電池原理D．熱的碳酸鈉溶液可用于去除餐具的油污【答案】A9．下列關(guān)于電解的說法錯誤的是（）A．電解過程中，兩極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)B．氯堿工業(yè)是指電解熔融的氯化鈉C．工業(yè)上常用電解法獲得鈉、鎂、鋁等活潑金屬D．電解法是最強有力的氧化還原手段【答案】B【解析】A．電解的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，電解過程中，兩極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，故A正確；B．氯堿工業(yè)是指電解飽和氯化鈉溶液，不是電解熔融的氯化鈉，故B錯誤；C．鈉、鎂、鋁的金屬性強，工業(yè)上常用電解法獲得鈉、鎂、鋁等活潑金屬，故C正確；D．電解是在通電的條件下發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，是最強有力的氧化還原手段，可以實現(xiàn)有些不能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，故D正確；故選B。10．某學(xué)生設(shè)計了一種家用消毒液發(fā)生器，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是（）A．該消毒液發(fā)生器的原理與氯堿工業(yè)一致C．通電時電子從陽極經(jīng)食鹽溶液流向陰極D．該裝置的優(yōu)點是隨制隨用，防止消毒液久置失效【答案】C【解析】A．該裝置原理為電解食鹽溶液，與氯堿工業(yè)一致，A項正確；B．通電時陽極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2↑，B項正確；C．溶液中只有陰陽離子沒有電子，且電子不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液，C項錯誤；D．該裝置的優(yōu)點是隨制隨用，以防久置的次氯酸鈉分解失效，D項正確；答案選C。二、填空題11．用相關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理解釋下列問題。(1)請用離子方程式表示熱純堿溶液除油污原理_______。(3)氯堿工業(yè)原理_______。12．電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個電解池，a是電解液；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題：(1)如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，X電極的材料是____________，電極反應(yīng)式是_____________________________________。(2)若X、Y都是惰性電極，a是Na2SO4溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液。①首先變紅的是______________（填“X”或“Y”）極；Y電極上的電極反應(yīng)式為________________。②電解一段時間后，迅速去除電源，用導(dǎo)線將X、Y連同電流表直接相連，觀察到電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，原因是__________________________________________________?！敬鸢浮?1)純銅

Cu2++2e?＝Cu

(2)X極

4OH?4e?＝2H2O+O2↑

附著在極板上的氫氣和氧氣構(gòu)成了原電池，產(chǎn)生了電流【解析】(1)用電解的方法粗煉精銅，粗銅作陽極，純銅作陰極，則X電極的材料為純銅，電