专题1 第二单元 第4课时 电解原理的应用（课件+word）-2021-2022学年高二化学【创新设计】同步学考笔记（苏教版2019选择性必修1）河北

第4课时　电解原理的应用 【课程标准要求】　 认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 一、电解饱和食盐水 1.氯碱工业 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 2.电解原理 (1)通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na＋、Cl－、H＋、OH－。通电时Na＋、H＋移向阴极，H＋放电，Cl－、OH－移向阳极，Cl－放电。电极反应式为 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)； 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)； 因H＋放电，导致水的电离平衡H2OH＋＋OH－向右移动，致使生成NaOH。 (2)电解的总反应式 化学方程式：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 【微自测】 1.工业上电解饱和食盐水的阴极产物是(　　) A.氯气 B.氢气和氯气 C.氢气和NaOH D.氯气和NaOH 答案　C 解析　电解饱和食盐水生成三种物质，在阴极区生成H2和NaOH，阳极生成Cl2。 二、铜的电解精炼与电镀 1.铜的电解精炼 (1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解质溶液。 (2)电极反应式：阳极为Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等，阴极为Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，比铜活泼性差的金属Ag、Au等以金属单质的形式沉积在电解槽的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在纯铜上析出。 2.电镀 (1)根据下图，回答下列问题： ①电极反应式 阳极：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 ②可观察到的现象是铁件表面镀一层红色的铜，铜片不断溶解。 ③硫酸铜溶液的浓度不变。 (2)电镀的概念是应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方法。 (3)电镀池的构成：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。 【微自测】 2.电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是(　　) A.电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极 B.粗铜与直流电源负极相连，发生氧化反应 C.阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu D.电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥 答案　C 解析　电解精炼铜时，粗铜作阳极，与直流电源正极相连，A、B项错误；阴极Cu2＋得电子，被还原为Cu，C项正确；Fe、Zn等金属活动性强于Cu的金属，在阳极失电子，以离子的形式进入电解液中，而不活泼的Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥，D项错误。 3.电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属如：K、Na、Mg、Al等，但不能电解其盐溶液，应电解其盐或氧化物的熔融态。 如电解熔融的氯化钠可制取金属钠： 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 【微自测】 3.下列化工生产原理错误的是(　　) ①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠　②将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁　③用电解法冶炼铝时，原料可选用氯化铝　④湿法炼铜是用锌和硫酸铜溶液反应置换出铜 A.仅②③ B.仅①③ C.仅①②③ D.仅②③④ 答案　D 解析　①钠是活泼金属，可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠，正确；②将钠加入氯化镁溶液中，钠先和水反应生成NaOH，氯化镁会和NaOH发生复分解反应，所以得不到镁单质，应采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，错误；③氯化铝是分子晶体，熔融状态下氯化铝不导电，故不能用电解氯化铝的方法得到铝，错误；④湿法炼铜是用铁和硫酸铜溶液反应置换出铜，错误。综上所述，D项符合题意。 一、电解原理的应用 【活动探究】 模拟电解原理在化工生产中的应用，实验装置如下图所示。 1.若用上述装置模拟氯碱工业生产烧碱、氢气和氯气，如何选用电极材料和电解质溶液？ 提示　a电极用Pt或石墨，b电极用铁丝(导体均可)，X溶液为饱和食盐水。 2.氯碱工业中使用的饱和食盐水为什么要精制？ 提示　精制食盐水的目的是为了除去NaCl溶液中的Ca2＋、Mg2＋、SO，防止在电解过程中产生沉淀堵塞隔膜。 3.若模拟电镀生产，在铁件上镀上一层金属银，如何选用电极材料和电解质溶液？电极反应式如何书写？ 提示　a电极Ag，b电极为铁件，X溶液为AgN