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电解原理的应用【要点梳理】【高清课堂：电解原理的应用#电解原理的应用】要点一、电解原理的应用氯碱工业概念电解饱和食盐水的方法制取NaOH、Cl2和H2，以它们为原料生产系列化工产品电极反应阳极：2Cl2eCl2 阴极：2H+2eH2总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2方法离子交换式食盐水的精制粗盐水精制食盐水电镀概念利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程电极材料阳极：镀层金属 阴极：镀件电镀液含镀层金属离子的电解质溶液电解精炼铜电极材料阳极：粗铜 阴极：纯铜电解质溶液CuSO4溶液电极反应阳极：Cu2eCu2+阴极：Cu2+2eCu电冶金属概念使用电解的方法使金属离子从其化合物中还原出来 Mn+neM电冶钠电解反应阳极：2Cl2eCl2阴极：2Na+2e2Na电冶铝电解反应阳极：6O212e3O2阴极：4Al3+12e4Al 要点诠释：（1）电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等失去电子，变成金属阳离子进入溶液，Zn2eZn2+、Fe2eFe2+、Ni2eNi2+，其他的杂质以阳极泥的形式沉积。 （2）电镀时，阳极（镀层金属）失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。 （3）电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极（阳极），电极质量增加的电极必为阴极且溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。 （4）由于Al2O3熔点很高，电冶时加入冰晶石（Na3AlF6）以降低其熔点。 （5）离子交换膜法制烧碱 离子交换膜电解槽的组成 由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。下图表示一个单元槽的示意图。 阳离子交换膜的作用 将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl、OH）和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。要点二、原电池和电解池的区别和联系【高清课堂：电解原理的应用#原电池和电解池的区别和联系】电子、溶液中离子流向： 【典型例题】类型一、电解原理的应用例1（2014 山东高考）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl7和AlCl4组成的离子液体做电解液时，可在钢制品上电镀铝。（1）钢制品应接电源的 极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为 ，若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。（2）为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6mol电子时，所得还原产物的物质的量为 mol。（3）用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有 。a、KCl b、KClO3 c、MnO2 d、Mg取少量铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象， （填“能”或“不能”）说明固体混合物中无Fe2O3，理由是 （用离子方程式说明）。 举一反三：【变式1】（2014 北京高考）用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压（x）下电解pH=1的0.1mol/L FeCl2溶液，研究废液再生机理，记录如下（a，b，c代表电压值）：序号电压/V阳极现象检验阳极产物xa电极附近出现黄色，有气泡产生有Fe3+、有Cl2axb电极附近出现黄色，无气泡产生有Fe3+，无Cl2bx0无明显变化无Fe3+，无Cl2（1）用KSCN溶液检测处Fe3+的现象是 。（2）中Fe3+产生的原因可能是Cl在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化，写出有关反应： （3）由推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，原因是Fe2+具有 性。（4）中虽未检验出Cl2，但Cl在阳极是否放电仍需进一步验证电解pH=1的NaCl溶液做对照试验，记录如下：序号电压/V阳极现象检验阳极产物axc无明显变化有Cl2cxb无明显变化无Cl2NaCl溶液的浓度是 mol/L。中检验Cl2的实验方法： 。与对比，得出的结论（写出两点）： 。类型二、电化学内容的综合应用 例2 铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答： （1）工业冶炼铝的化学方程式是_。 （2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是_ （3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。 该电解槽的阳极反应式是_。 通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_。 除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口_（填“A”或“B”）导出。 【思路点拨】因为铝单质的性质活泼，所以只能通过电解氧化铝的方法冶炼铝。电解氢氧化钾溶液时，放电的是溶液中水电离出的氢离子和氢氧根离子。解答本题时，同样注意离子交换膜的作用。 例3 如图所示，若电解5 min时铜电极质量增加2.16 g，试回答： （1）电源电极Y名称为_。（2）pH变化：A_，B_，C_。（3）通过5 min时，B中共收集224 mL气体（标况），溶液体积为200 mL，则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度为_。（4）若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液的pH = _。 举一反三：【变式1】电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： （1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则： 电解池中X极上的电极反应式是_。在X极附近观察到的现象是_。 Y电极上的电极反应式是_，检验该电极反应产物的方法是_。 （2）如用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则： X电极的材料是_，电极反应式是_。 Y电极的材料是_，电极反应式是_。【变式2】根据以下电化学方程式，写出充、放电过程中的电极反应式：放电：负极： 正极： 充电：阳极： 阴极： 【巩固练习】一、选择题1氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（）。A电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大B电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被氧化D电池放电时，H2是负极2下列叙述中正确的是( )A用铂电极电解NaOH溶液，一段时间后，溶液中溶质的质量分数不变B用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极C用惰性电极电解100mL饱和食盐水，生成112mL氢气(标况)时，氢氧根离子浓度约为0.05mol/L(假定溶液体积仍为100mL)D铜锌原电池工作时，正极从外电路得到电子3（2015 南京检测）如下图所示，X、Y、Q、W 都是惰性电极，将电源接通后，W极附近颜色逐渐加深。下列说法中错误的是（ ）。A电源的M 极为正极B甲装置中溶液的pH减小C甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为11 D欲用乙装置给铜镀银，U极应该是Ag，电镀液选择AgNO3溶液4在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（）。A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B铁作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子C铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子5下列过程需要通电后才可进行的是（）。电离；电解；电镀；电泳；电化学腐蚀A BC D6下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是（）。A粗铜板作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液B电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu2+2e-CuC粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥D电解铜的纯度可达99.95%99.98%7关于原电池和电解池的叙述正确的是（）。A原电池中失去电子的电极为阴极B原电池的负极、电解池的阳极都发生氧化反应C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D电解时电解池的阳极一定是阴离子放电8（2015 武汉起点考试）某同学设计如下图所示装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是（ ）。 A石墨电极与直流电源负极相连B用湿润KI淀粉试剂在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色C氢氧化钠在石墨电极附近产生， Na+向石墨电极迁移D铜电极的反应式为：2H+ 2e H29关于下列四个装置图的说法，正确的是（ ）。 A装置中阴极处产生的气体能够使湿润淀粉KI试纸变蓝 B装置中待镀铁制品应与电源正极相连 C装置中电子由b极流向a极 D装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应10右图所示的两个实验装置中，溶液的体积均为300 mL，开始时电解质溶液的浓度均为0.1 molL，工作一段时间后，测得导线中均通过0.02 mol电子，若不考虑盐的水解和溶液体积的变化，则下列叙述中正确的是（ ）。 A溶液的pH变化：增大，减小 B为原电池，为电解池 C电极反应式：中阳极：4OH4e2H2O+O2，中负极：2H+2eH2 D产生气体的体积：11以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ）A未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D镀锌层破损后对铁制品失去保护作用12铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。研读下图，下列判断不正确的是( ) AK闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O2ePbO2+4H+SO42B当电路中转移0.2 mol电子时，中消耗的H2SO4为0.2 molCK闭合时，中SO42向c电极迁移DK闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极13镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是( ) A放电时正极反应：NiOOH + H2O +e=Ni(OH)2+ OH-B充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH-向正极移动二、非选择题1（2015 上海高考）氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式。（2）离子交换膜的作用为、。（3）精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）（4）KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式 。（5）室温下，0.1 mol/L NaClO溶液的pH0.1 mol/L Na2SO3溶液的pH（选填“大于”、“小于”或“等于”） 。浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32、CO32、HSO3、HCO3 浓度从大到小的顺序为:。 已知：H2SO3Ki1=1.54×10-2Ki2=1.02×10-7 HClOKi1=2.95×10-8 H2CO3Ki1=4.3×10-7Ki2=5.6×10-112某课外活动小组准备用如图所示的装置进行实验。现有甲、乙、丙三位同学分别选择了如下电极材料和电解质溶液： （1）甲同学在实验中将电键K5闭合，Zn电极上的电极反应式为_。 （2）乙同学准备进行电解CuCl2溶液的实验，则电解时的总反应方程式为_；实验时应闭合的电键组合是_。（从下列五项中选择所有可能组合，第三小题也在这五项中选择） AK1和K2 BK1和K3 CK1和K4 DK2和K3 EK2和K4 （3）丙同学准备在Fe上镀Cu，选择了某种盐来配制电镀液，则该盐的化学式为_，实验时，应闭合的电键组合是_（选项如上）。