专题1 第二单元 第5课时 电解原理的应用-2021-2022学年高二化学【步步高】学习笔记（苏教版2019选择性必修1）粤渝闽苏桂word

第5课时　电解原理的应用 [核心素养发展目标]　1.变化观念与平衡思想：通过对氯碱工业、电镀、铜的电解精炼等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。2.证据推理与模型认知：建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。 一、氯碱工业 1．氯碱工业概念 用电解饱和食盐水的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。 2．氯碱工业原理 (1)通电前，氯化钠溶液中含有四种自由移动的离子，它们是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 (2)通电时，移向阳极的离子是Cl－、OH－，Cl－在阳极放电，移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋在阴极放电，因H＋放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显碱性。 ①电解饱和食盐水的原理示意图 ②阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量和质量。 (3)电极反应式和总反应方程式 ①阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2H＋＋2e－===H2↑； ②总反应的化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 (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(　　) (5)利用电解饱和食盐水可制得“84”消毒液(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 按如图所示安装仪器，电极材料为石墨，电解质溶液为饱和食盐水(同时滴入几滴酚酞)。 (1)实验所用的电极材料为石墨，能否更换为活泼金属材料？ 提示　阴极可以更换为活泼金属材料，但不能更换为金属铝等可以与强碱发生反应的金属电极；阳极必须用惰性电极。 (2)用惰性电极电解饱和食盐水的过程中，收集到的Cl2的体积一般小于H2的体积，请分析原因。 提示　Cl2在水中的溶解度比H2大，且Cl2会与电解产生的NaOH反应而被消耗。 (3)接通电源后，哪个电极附近的颜色发生了变化？为什么？ 提示　接通电源后，阴极区溶液变红色。原因：H2O电离出的H＋放电，使c(OH－)增大，即阴极区产生碱，使溶液变红色。 (4)若用这种装置进行氯碱工业生产有什么缺点？如何改进？ 提示　该装置的缺点是电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO，H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中，为避免这几种产物混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。工业上在阴极区和阳极区之间设置一个离子交换膜，阻止OH－向阳极区移动，使氯气与氢氧化钠不能发生反应，从而制得烧碱、氯气和氢气。 1．关于电解NaCl溶液，下列叙述正确的是(　　) A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 B．若向阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．若向阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 答案　B 解析　电解NaCl溶液的化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，阳极得到Cl2，阴极得到H2，A项错误；向阳极附近的溶液中滴入KI溶液，由于I－比Cl－更容易失电子，故2I－－2e－===I2，溶液呈棕色，B项正确；由于阴极区2H＋＋2e－===H2↑，消耗了H＋，造成阴极区c(OH－)相对增大，滴入酚酞溶液，溶液变红，C项错误；电解后的溶液实质上是NaOH、NaCl和NaClO的混合溶液，呈碱性，D项错误。 2.在新冠肺炎疫情期间，“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________极，c为电解池的________极(填“正”“负”或“阴”“阳”)。 (2)d电极上发生的电极反应式：____________________，电解产生消毒液的总化学方程式为________________________________________________________________________。 答案　(1)负　阳　(2)2H＋＋2e－===H2↑　NaCl＋H2ONaClO＋H2↑ 解析　电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，该学生的目