1.2.4 电解原理的应用-【帮课堂】2022-2023学年高二化学同步精品讲义（苏教2019选择性必修1）

第4课时 电解原理的应用 目标导航 课程标准 课标解读 1．化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 2．能运用电解原理判断电极产物的一般思路，分析氯碱工业、电镀、铜的电解精炼、金属的电冶炼过程中的能量与物质的转化。 1．电解、电镀、精炼铜行业是一个耗能高、有污染的行业，运用化学知识进行改善。能共环境问题出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验、调查等方法进行实验探究。（科学态度与社会责任） 2．用电解原理实现通常方法难以制备的物质的制备。（科学探究与创新意识） 知识精讲 知识点01 电解饱和食盐水的工作原理 1．电极反应和电解反应 （1）阳极：优先放电的离子：Cl-，电极反应式：2Cl--2e-=Cl2↑，反应类型：氧化反应。 （2）阴极：优先放电的离子：H2O电离出的H+，电极反应式：2H2O+2e-=H2↑+2OH- ，反应类型：还原反应。 （3）电解方程式：2NaCl+2H2OH2↑+2NaOH+Cl2↑。 2．电解饱和食盐水的工作原理 （1）电解过程中，阳极室Cl-离子浓度减小，Na+离子通过阳离子交换膜进入阴极室，NaCl溶液浓度变小；阴极室OH-离子浓度增大，形成NaOH浓溶液。 （2）阳极产物为Cl2，阴极产物为：NaOH、H2。 （3）阳离子交换膜的作用 ①防止阴极区的OH-进入阳极区，OH-与Cl2的反应方程式为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。 ②防止H2与Cl2混合发生爆炸。 【即学即练1】右图中是电解氯化钠溶液(含酚酞)的装置。有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。 (1)a电极的名称____________。 (2)电解过程中观察到的现象________________________________________。 (3)确定N出口的气体最简单的方法是________________________________。 (4)电解的总反应离子方程式为______________________________。 (5)若将b电极换成铁作电极，写出在电解过程中U形管底部出现的现象_________________________。 答案：(1)阴极 (2)两极均有气泡产生；a极区溶液变成红色；b极液面上气体变为黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色 (3)用湿润的淀粉­KI试纸检验，若试纸变蓝则气体为Cl2 (4)2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ (5)底部有白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色 解析：根据电子的流向，可以判断a极的名称，a极连接的是直流电源电子流出的一极，为负极，因此，a极是电解池的阴极；那么b极为阳极，产物为Cl2，检验Cl2的方法是用湿润的淀粉­KI试纸；当将b极改为铁电极时，铁失去电子变成阳离子进入溶液，与阴极放出H2后剩余的OH－结合，首先生成Fe(OH)2沉淀，然后转化为Fe(OH)3沉淀。 知识点02 铜的电解精炼 1．电解池的构成和电极反应 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。 （1）电解池的构成：用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用硫酸酸化的硫酸铜溶液作电解质溶液。 （2）电极反应式 阳极反应式：Zn -2e-= Zn2+、Fe-2e-= Fe2+、Cu -2e-=Cu2+等。 阴极反应式：Cu2++2e-=Cu。 2．电解精炼铜的工作原理 （1）阳极反应 金属铜和比铜活泼的锌、铁等金属转化为阳离子进入溶液中，不如铜活泼的银、金等在阳极沉积下来，形成阳极泥。 （2）阴极反应 溶液中的Cu2+比Zn2+、Fe2+等离子优先得到电子，成为金属铜析出。 （3）电解质溶液中Cu2+浓度先减小后不变。 【即学即练2】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，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 答案：D 解析：在电解池中，阳极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，而阴极得到电子，化合价降低，发生还原反应。题目中已经告诉氧化性：Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋，可以推出题中几种金属在阳极的放电顺序为：Zn>Fe>Ni>Cu>Pt(惰性金属不放电)，阴极的放电顺序为：Zn2＋<Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋，所以A中阳极电极反应式有：Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋(主要电极反应)。B：由于阳极中Cu和Pt沉于电解槽底部的阳极泥中，而Zn和Fe在阳极放电