考点20 电解原理的应用-2023-2024学年高二化学核心考点归纳与分层测试（人教版2019选择性必修1）

考点20 电解原理的应用 【核心考点梳理】 一、电解饱和食盐水（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。 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。 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。 (3)阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。 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。硫酸铜溶液浓度的变化是不变。 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。 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。 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。 (2)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。 阴极增重与阳极减重不相等。 四、电冶金 金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－===M。电解法用于冶炼较活泼的金属(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： 阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极反应式为2Na＋＋2e－===2Na； 总反应式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 【核心归纳】 1． 2．电镀铜与精炼铜的比较 电镀铜 精炼铜 能量转变 电能转化为化学能 电能转化为化学能 阳极材料 纯铜 粗铜(含锌、银、金等杂质) 阴极材料 镀件 纯铜 阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、 Cu－2e－===Cu2＋等 阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液及其变化　 硫酸铜溶液保持不变 反应后硫酸铜溶液中混有Zn2＋等，Cu2＋浓度减小 3．原电池、电解池、电镀池的判断方法 (1)若装置中无外加电源，则该装置可能为原电池，然后根据原电池的构成条件进行分析判断。 (2)若有外接直流电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池；当阴极为金属，阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属阳离子属同种元素时，则为电镀池。 (3)若多个单池相互串联，又有外接直流电源时，则与直流电源相连接的为电解池或电镀池。若无外接直流电源时，较活泼的金属电极为原电池的负极(电子输出极)，有关装置为原电池，其余为电镀池或电解池。 【必备知识基础练】 1．（2023上·浙江·高三校联考开学考试）关于下列物质工业制备的说法正确的是 A．烧碱：通过Na2O与H2O反应来制备B．铝单质：通过电解AlCl3溶液来制备 C．盐酸：H2与Cl2燃烧生成HCl溶于水制得D．粗硅：高温下用H2还原SiHCl3制得 2．（2023上·北京顺义·高二校考期中）如图是模拟铁制品镀铜工艺的装置，下列说法正确的是 A．a电极上发生还原反应 B．b电极为铜 C．电解质溶液可以是CusO4溶液D．电镀过程中，溶液中Cu2+浓度不断减小 3．（2022上·江苏苏州·高二常熟中学校考期中）下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是 A．碱性氢氧燃料电池的负极反应式： B．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+ C．用惰性电极电解饱和食