(讲义)第4章 第2节 基础课时19 电解原理的应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(人教版2019)

基础课时19　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 1．氯碱工业 (1)概念：习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 (2)原理 ①通电前，氯化钠溶液中含有的离子是Na＋、Cl－、H＋、OH－。 通电时，移向阳极的离子是Cl－、OH－，移向阴极的离子是Na＋、H＋。 ②阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－； 因H＋放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显碱性。 ③电解的总反应式 化学方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH； 离子方程式为2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 (3)氯碱工业生产流程 ①离子交换膜电解槽 ②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溶液反应而影响氢氧化钠溶液的产量和质量。 微点拨：离子交换膜一般有阳离子交换膜和阴离子交换膜，阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子不能通过；阴离子交换膜只允许阴离子通过，阳离子不能通过。 如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是(　　) 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．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 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 C　[由图看出①处为电解池阳极产生氯气，②处为电解池阴极产生氢气，A对；该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，能防止氯气与碱反应，且在阴极区得到浓度较高的烧碱溶液，B对；电解饱和食盐水有烧碱生成且H2O应写化学式，C错；该电解装置是将电能转化为化学能的装置，D对。] 二、电镀 1．电镀的概念：利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。 2．某电镀铜实验装置(电镀池)如图所示。 (1)铜片为镀层金属，与直流电源的正极相连，作阳极； 铁件为待镀金属，与直流电源的负极相连，作阴极； 硫酸铜溶液为电镀液，含有镀层金属离子。 (2)阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋； 阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)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。 (4)硫酸铜溶液浓度不变。 3．电镀的特点是阳极参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。 微点拨：①电镀规律记忆口诀：镀层阳极待镀阴，镀层离子溶液跟。我与电解共原理，浓度不变要记真。②电镀特点：“1多、1少、1不变”。“1多”是指阴极上有镀层金属沉积，“1少”是指阳极上有镀层金属溶解，“1不变”是指电解质溶液的浓度不变。 在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是(　　) A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子 B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子 C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子 D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子 A　[电镀原理是镀层金属作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。] 三、电解精炼铜 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。电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用硫酸铜溶液作电解质溶液。 2．阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。 3．电解精炼铜的原理：粗铜中比铜活泼的金属锌、铁等，失去电子形成阳离子而溶解(残留在溶液中)；比铜不活泼的金属银、金等，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。 金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，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有铜和铂，没有锌、铁、镍 D　[电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液中含有Ni2＋，则阳极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，阴极电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，因此，电解过