4.2.2 电解原理的应用-【乐学课堂】2023-2024学年高二化学同步精品讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

第四章 化学反应与电能 第2节 电解池 第2课时 电解原理的应用 1. 通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。 2. 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、电解饱和食盐水 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做________。 1．电解饱和食盐水的原理 通电前：溶液中的离子是________。 通电后： ①移向阳极的离子是________，Cl－比OH－容易失去电子，被氧化成________。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(________)。现象：_______________________________________ ②移向阴极的离子是Na＋、H＋，H＋比Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。现象：______________________________________ ③总反应： 化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 【原理分析】在饱和食盐水中阳离子有两种Na＋、H＋，但H＋比Na＋放电能力强，H＋得电子生成了H2，Na＋留在了溶液中；阴离子有两种CI－、OH－，但CI－比OH－________强，CI－得电子生成了Cl2，OH－留在了溶液中。在阴极区，由于H＋________，破坏了水的电离平衡，促进H2OH＋＋OH－向正向进行，所以溶液中阴极区OH－浓度________，________。 2．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：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________与阳极产生的________混合发生爆炸，也能避免________与阴极产生的________反应而影响氢氧化钠的产量。 3．氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、________、含________等。 (2)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。 二、电镀　电冶金 1．电镀与电解精炼 电镀是一种利用________在某些金属表面镀上一薄层其他________或________的加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电镀 电解精炼 装置 阳极材料 ________ ________ 阴极材料 ________ ________ 阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 溶液变化 Cu2＋浓度________ Cu2＋浓度____，金、银等金属沉积形成阳极泥 2.电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的________获得电子变成________的过程。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于________较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。 如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的电极反应式： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 ①电解精炼过程中的________：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 ②电镀过程中的________：“一多”________；“一少”指________；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的________。 【例1】 （2023秋·吉林白城·高二校考期末）如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是 A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 B．该离子交换膜为阳离子交换膜 C．装置中发生反应的离子方程式为2Cl-＋2H＋Cl2↑＋H2↑ D．该装置是将电能转化为化学能 【变式1-1】（2023秋·广西南宁·高二统考期末）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过30%，在此工艺中，物料传输和转化关系如图(电极均为石墨电极)，下列说法错误的是 A．A池中Na+通过交换膜向乙电极移动 B．B池中丁电极上的反应为O2+4e-+2H2O=4OH- C．A池中每生成1molH2，B池中会消耗标准状况下O2气体11.2L D．若两池中所用离子膜类型