【26版化学人教版选择性必修一学习笔记第四章 第二节 第2课时电解原理的应用

第2课时　电解原理的应用

[核心素养发展目标]　1.认识电解原理在氯碱工业、电镀及电冶金等工业生产中的实际应用。2.深化对电解原理的理解。

一、电解饱和食盐水——氯碱工业

1．氯碱工业的概念

烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把____________________的工业生产叫做氯碱工业。

2．电解饱和食盐水的原理(用惰性电极电解)

通电前：溶液中的离子有_____________________________________________________。

通电后：①移向阳极的离子是_________________________________________________，在阳极放电的离子是________。

阳极电极反应：_________________________(________反应)。

②移向阴极的离子是________________，在阴极放电的离子是________。

阴极电极反应：________________________ (________反应)。

③总反应：

化学方程式：___________________________________________________________________；

离子方程式：___________________________________________________________________。

3．氯碱工业生产流程

工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。

(1)阳离子交换膜电解槽

(2)阳离子交换膜的作用：①_____________________________________________________，②阻止________________________________________________________________________。

(3)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，目的是________________。

4．氯碱工业产品及其应用

(1)氯碱工业产品主要有________、________、________、________、______________等。

(2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。

(1)电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl^－－2e^－===Cl₂↑(　　)

(2)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区(　　)

(3)电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁)(　　)

(4)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠(　　)

1．(2023·浙江6月选考，13)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是(　　)

A．电极A接电源正极，发生氧化反应

B．电极B的电极反应式为：2H₂O＋2e^－===H₂↑＋2OH^－

C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液

D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗

2．“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和食盐水，通电时，为使Cl₂被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、d都为石墨电极。

完成下列填空：

(1)a为电源的________(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)极，c为电解池的________极。

(2)d电极的电极反应式：_________________________________________________________，电解产生消毒液的总化学方程式为_________________________________________________。

3. 工业上常利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。电极B区电解液为____________(填化学式)溶液，阳极电极反应式为_________________________，电解过程中Li^＋向电极________(填“A”或“B”)迁移。

二、电镀　电解精炼

1．电镀

(1)电镀：利用________原理在某些金属表面镀上一薄层其他________或________的加工工艺。

(2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。

(3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)：

阳极材料：镀层金属________，电极反应：Cu－2e^－===Cu^2＋；

阴极材料：镀件________，电极反应：Cu^2＋＋2e^－===Cu。

电解质溶液：Cu^2＋浓度________。

2．电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质)

阳极材料：________，电极反应：Zn－2e^－===Zn^2＋、Cu－2e^－===Cu^2＋；

阴极材料：________，电极反应：Cu^2＋＋2e^－===Cu；

电解质溶液：Cu^2＋浓度________，金、银等金属沉积形成阳极泥。

(1)在Fe上电镀Zn，应用Zn作阳极，用ZnSO₄溶液作电镀液(　　)

(2)电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区(　　)

(3)电解精炼铜时，电解质溶液的成分不发生变化(　　)

(4)电镀过程相当于金属的“迁移”，属于物理变化(　　)

1．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，思考回答下列问题：

(1)阳极发生________反应，其电极反应式：

________________________________________________________________________。

(2)电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量________(填“相等”或“不相等”)。

(3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有________、________、Ni^2＋等。

(4)电解后，电解槽底部含有________等金属。

2．利用电解法制备超细银粉的示意图如下，Ag₂SO₄­H₂SO₄电解液中添加Ti^3＋/Ti^4＋，解决了高电流密度下阴极发生析氢反应的问题，并实现Ti^3＋/Ti^4＋循环利用。请结合化学用语解释阴极区附近生成超细银粉的原因：___________________________________________________。

3．[2023·湖南，17(2)]“电解精炼”装置如图所示(以粗Ga为原料制高纯Ga)，电解池温度控制在40～45 ℃的原因是_____________________________________________________，阴极的电极反应式为_________________________________________________________________。

已知：①金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。

三、电冶金

1．电冶金的原理

金属冶炼的本质就是使矿石中的________获得电子变成________的过程：M^n＋＋ne^－===M。

2．常用电解法制备的金属

电解法用于冶炼较活泼的金属，如________________等。 

3．实例分析——冶炼金属钠

(1)电解熔融NaCl装置示意图

阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。

(2)电解时的反应

阳极：________________________________________________________________________；

阴极：________________________________________________________________________；

总反应：________________________________________________________________________。

(1)活泼的金属往往采用电解法冶炼(　　)

(2)工业上常用钠与熔融的氯化镁反应制取金属镁(　　)

(3)工业冶炼金属铝时，电解熔融态AlCl₃(　　)

(4)电解熔融NaOH的化学方程式：4NaOH(熔融)电解,4Na＋2O₂↑＋2H₂↑(　　)

(5)电解碱土金属氧化物和汞的混合物时，汞齐(汞合金)能保护金属(　　)

(6)冶炼钠和镁的阳极电极反应式均为2Cl^－－2e^－===Cl₂↑(　　)

1．金属镁的工业制备是电解熔融________(填“MgCl₂”或“MgO”)，原因是____________。

2．如图为工业电解熔融氧化铝冶炼铝的装置示意图。

(1)写出电解时的电极反应式及总反应方程式。

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