第1章 第3节 第2课时 电解原理的应用-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步核心辅导与测评（鲁科版）

第2课时　电解原理的应用 新课标要求 素养对接 1.掌握电解饱和食盐水的原理。 2.了解电镀、金属精炼、电冶金等方面的应用。 3.掌握电解的有关计算。 1.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。 2.社会责任：利用电解知识解决生活和生产中的实际问题。 一、电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气 1．装置和现象 (1)阳极上：产生黄绿色气体。 (2)阴极上：产生无色气体，阴极附近溶液变红。 2．电解总反应 化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。 离子方程式：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 3．产物验证方法 (1)用湿润的KI-淀粉试纸检验阳极放出的氯气。 (2)用酚酞试液检验产物氢氧化钠。 二、铜的电解精炼 　工业上主要从黄铜矿中提炼铜。冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称“粗铜”。 1．装置与原理 阳极材料用粗铜，阴极材料用精铜，电解质溶液用硫酸酸化的CuSO4溶液。 2．电解特点 电解结束后，阳极泥中含有Au、Pt、Ag等，电解质溶液中的金属阳离子有Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋、Cu2＋，阴极得到精铜。 三、电镀 1．根据图示，书写电极反应式： 阳极：Cu－2e－===Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 2．电镀的概念是应用电解原理在某些金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。 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，作为阴极。 4．电镀的目的主要是增强材料抗腐蚀能力，也有许多电镀是为了美观或增加表面硬度。 四、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； 总反应式：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 探究任务一　电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气 [问题探究] 1．氯碱工业的原理是什么？ 2．实际生产过程中为什么要有离子交换膜？ 我的思考______________________________________________________ 提示：1.2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 2．常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过，避免生成的氯气和氢氧化钠发生反应。 　工业电解饱和食盐水制取烧碱 工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH－移向阳极，以使NaOH在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两极溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。 如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，可知溶液A的溶质是NaOH。 　如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图(所用电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是(　　) A．从E口逸出的气体是H2 B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性 C．标准状况下每生成22.4 L Cl2，便产生2 mol NaOH D．电解一段时间后加适量盐酸可以使电解液恢复到电解前的浓度 [解析]　由钠离子的移动方向可以确定左边电极为阳极，右边电极为阴极。阴极发生还原反应，氢气从E口逸出，B口应补充水，D口得到氢氧化钠浓溶液，A、B项正确；电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，当有1 mol氯气生成时，有2 mol氢氧化钠生成，C项正确；电解过程中减少的是氢气和氯气且二者物质的量之比为1∶1，因此通入适量的氯化氢气体可以使电解液恢复到电解前的浓度，D项错误。 [答案]　D 　下列关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、石墨作阳极)的叙述正确的是(　　) A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色 B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黄色 C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 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 解析：B　电解食盐水时发生的反应： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，C错误；阴极附近产生大量的OH－，滴加酚酞后变红色，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕黄色，B正确；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。 探究任务二　铜的电解精炼与电镀铜对比 [问题探究] 1．阅读教材P28至P3