1.2.4 电解原理的应用-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 苏教版（2019）

优化探究 专题1　化学反应与能量变化 第二单元　化学能与电能的转化 第4课时　电解原理的应用 [课程标准要求]　1.通过对氯碱工业、电镀、铜的电解精炼、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,加深对电解原理的理解和应用。 任务一　电解饱和食盐水 任务二　电解精炼铜　电镀　电冶金 课时作业　巩固提升 任务一　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 (1)通电前,氯化钠溶液中含有四种自由移动的离子,它们是 　　　　　　　　　　　　。  (2)通电时,移向阳极的离子是　　　　　,　　在阳极放电,移向阴极的离子是　　　　,　　在阴极放电,因　　放电,使阴极区溶液呈　　性。  氯碱工业 Na+、Cl-、H+、OH-　 Cl-、OH- Cl- Na+、H+ H+ H+ 碱 ①电解饱和食盐水的原理示意图 ②电极反应式和总反应式 阳极:　　　　　　　　　　　;  阴极:　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　;  总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。  2Cl--2e-===Cl2↑ 2H2O+2e-===H2↑+2OH- 2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH 2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-　 ③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　　　　　　　　　　。  氢气 氯气 氯气 氢氧化钠 产品的产量和质量 2.氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有　　　　、　　　　、　　　　、　　　　、含氯漂白剂等。  (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。 NaOH Cl2 H2 盐酸 (1)电解饱和食盐水时,阴极发生氧化反应:2Cl--2e-===Cl2↑。(　　) (2)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液,变红色的为阳极区。(　　) (3)电解饱和食盐水时,阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁)。(　　) (4)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠。(　　) (5)利用电解饱和食盐水可制得“84”消毒液。(　　) × × × × √ 按如图所示安装仪器,电极材料为石墨,电解质溶液为饱和食盐水(同时滴入几滴酚酞)。   (1)用惰性电极电解饱和食盐水的过程中,收集到的Cl2的体积一般小于H2的体积,请分析原因。 提示:(1)Cl2在水中的溶解度比H2大,且Cl2会与电解产生的NaOH反应而被消耗。 (2)接通电源后,哪个电极附近的颜色变红?为什么? 提示: (2)接通电源后,阴极区溶液变红色。原因:H2O电离出的H+放电,使c(OH-)增大,即阴极区产生碱,使溶液变红色。 (3)若用这种装置进行氯碱工业生产有什么缺点?如何改进? 提示: (3)该装置的缺点是电解产物之间能够发生化学反应,如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO、H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中,为避免这几种产物混合,需要使反应在特殊的电解槽中进行。工业上在阴极区和阳极区之间设置一个阳离子交换膜,阻止OH-向阳极区移动,使氯气与氢氧化钠不能发生反应,从而制得烧碱、氯气和氢气。 1.下列关于用惰性电极电解NaCl溶液的叙述正确的是(　　) A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠 B.若向阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色 C.若向阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈无色 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 B 用惰性电极电解NaCl溶液,由于阴离子放电能力:Cl->OH-,所以溶液中的Cl-在阳极上失去电子变为Cl2,阳极的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑,由于得电子能力:H+>Na+,所以溶液中的H+在阴极上得到电子变为H2逸出,不能得到金属钠,A错误;由于阴离子放电能力:Cl->OH-,溶液中的Cl-在阳极上失去电子变为Cl2,若向阳极附近的溶液中滴入KI溶液,会发生反应: Cl2+2KI===2KCl+I2,使溶液呈棕色,B正确;由于得电子能力:H+>Na+,所以溶液中的H+在阴极上得到电子变为H2逸出,阴极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,阴极附近溶液显碱性,故向阴极附近的溶液中滴 入酚酞溶液,溶液呈红色,C错误;电解时,阳极的电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑,阴极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,总反应的离子方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-,由于溶液中有OH-生成,所以反应后溶液呈碱性,D错误。 2.氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合,相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是(　　) A A.电解池的阴极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH- B.通入空气的电极为负极 C.电解池中产生2 mol Cl2时,理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2 D.a、b、c的大小关系为a>b=c 电解池中生成氢气的一端为电解池的阴极,溶液中的氢离子得到电子生成氢气,在氢氧化钠溶液中,电解池的阴极反应式为2H2O+2e-===H2↑ +2OH-,阳极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑,A项正确;题给燃料电池为氢氧燃料电池,通入空气的电极为正极,B项错误;由整个电路中得失电子守恒可知,电解池中产生2 mol Cl2,理论上转移4 mol电子,则燃料电池中消耗1 mol O2,C项错误;燃料电池的负极反应式为2H2-4e-+4OH-===4H2O,正极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-,所以a、b、c的大小关系为c>a>b,D项错误。 任务二　电解精炼铜　电镀　电冶金 1.铜的电解精炼 (1)装置 (2)粗铜成分 ①主要成分:　　　。  ②杂质金属:比铜活泼的有　　　等,活动性较弱的有　　　　等。  (3)电极反应 Cu Zn Ag、Au Cu(粗铜)-2e-===Cu2+ Ag、Cu Cu2++2e-===Cu(精铜) 2.电镀 (1)概念:应用　　　　的原理在某些金属或其他材料制品表面镀上一薄层其他　　　　或　　　　的过程。电镀除了提升美观和增加表面硬度之外,更主要的目的是增强材料的　　　　　　　,防止金属氧化等。  电解 金属 合金 抗腐蚀能力 (2)基础实验:铁钉镀锌 根据电解原理,设计在铁钉上镀锌的实验方案。 电 解 原 理 阳极:_____________,  阴极:_____________ 电 镀 方 案   电极 材料 阳极:　 　,  阴极:　   电镀液 ZnCl2溶液 镀件 铁钉 Zn-2e-===Zn2+ Zn2++2e-===Zn 锌片　 铁钉 (3)某电镀银实验装置如图所示。 请回答下列问题: ①银为　　　金属,与直流电源的　　　相连,作阳极;待镀金属制品与直流电源的　　　相连,作阴极;含银离子的溶液为　　　　,含有镀层金属离子。  ②阳极反应式为 　　　　　　　　　　　　　　　;  阴极反应式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③可观察到的现象是待镀金属制品表面　　　　　　　　　　, 银　　　　　　。  ④含银离子的溶液浓度　　　　。  镀层　 正极 负极 电镀液 Ag-e-===Ag+ 　Ag++e-===Ag 镀上一层光亮的银 不断溶解 不变 (4)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。 3.电冶金 (1)原理:比较活泼的金属,常用电解其熔融盐的方法制取,使金属离子得电子被还原。 (2)实质:+ne-===M。 (3)实例: ①电解熔融氯化镁制镁: 阴极:　 ;  阳极:　 ;  总反应式:　 。  ②电解熔融氧化铝制铝: 阴极:　 ;  阳极:　 ;  总反应式:　 。  Mg2++2e-===Mg 2Cl--2e-===Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 4Al3++12e-===4Al　 　6O2--12e-===3O2↑ 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ (1)在Fe上电镀Zn,应用Zn作阳极,用ZnSO4溶液作电镀液。(　　) (2)电解精炼铜时,粗铜作阳极,活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区。(　　) (3)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变。(　　) (4)工业冶炼金属镁时,电解熔融态MgO。(　　) √ √ × × 1.工业生产金属镁和金属铝均采用电解法,制取Mg时电解的是熔融的MgCl2,而制取Al时却电解的是熔融的氧化铝,不是AlCl3,这是为什么? 提示:MgCl2是离子化合物,在熔融状态下导电,而AlCl3是共价化合物,在熔融状态下不导电,故制取金属铝用的是熔融的氧化铝。 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,思考回答下列问题: (1)阳极发生　　　　反应,其电极反应式:Ni-2e-===Ni2+,Fe-2e-===Fe2+,Zn-2e-===Zn2+。  (2)电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加　　　　(填“相等”或“不相等”)。  氧化 不相等 (2)电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni,阴极析出的是镍,依据得失电子守恒,阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等。 (3)电解后,溶液中存在的金属阳离子有　　　　、　　　　、Ni2+等。  (4)电解后,电解槽底部含有　　　　等金属。  Fe2+　 Zn2+ Cu、Pt (4)粗镍作阳极,Fe、Zn在电极上失去电子形成阳离子进入溶液中,但Cu和Pt沉降到电解槽底部。   (1)电解精炼过程中的“两不等”: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,一不变”:“一多”指阴极上有镀层金属沉积;“一少”指阳极上有镀层金属溶解;“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。 1.若要在铜片上镀银时,下列叙述中错误的是(　　) ①将铜片接在电源的正极上　②将银片接在电源的正极上　③在铜片上发生的反应是Ag++e-===Ag　④在银片上发生的反应是2H2O-4e-===O2↑+4H+　⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液　⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液 A.①③⑥　　　　　　　　 B.②③⑥ C.①④⑤ D.②③④⑥ C 铜片应接在电源的负极上,故①错误;银片应接在电源的正极上,故②正确;铜片上发生的反应是Ag++e-===Ag,故③正确;银片上发生的反应是Ag-e-===Ag+,故④错误;用硫酸铜溶液作电镀液,阴极析出铜,故⑤错误;应用硝酸银溶液作电镀液,故⑥正确。 2.海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁,下列有关该电解过程的叙述正确的是(　　) A.两个电极必须都用惰性电极 B.阳极可以用金属电极,阴极必须是惰性电极 C.电解熔融状态的氯化镁 D.电解氯化镁的水溶液 C 电解氯化镁获取金属镁,也就是说镁离子需要得电子,如果在水溶液中,水电离的氢离子会优先得电子,因此只能电解熔融状态的氯化镁;在阴极发生的是镁离子得电子的反应,对电极材料没有要求,在阳极上发生失电子的反应,如果使用活性电极,电极材料会优先失电子,所以阳极必须用惰性电极。 3.离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2C组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的　　　　极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极反应式为　　　　　　　　　　　　　　。  若改用氯化铝水溶液作电解液,则阴极产物为　　　　。  负 4Al2C H2 在钢制品上电镀铝,故钢制品作阴极,与电源负极相连。由于电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,Al元素在熔融盐中以Al2C和AlC形式存在,则电镀过程中阴极反应式为4Al2C+3e-===Al+7AlC。若电解液改为氯化铝水溶液,水溶液中得电子能力:Al3+<H+,故阴极上的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [对点训练] 题组一　氯碱工业 1.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是(　　) A.氯碱工业中,X电极上电极反应式是4OH--4e-===2H2O+O2↑ B.电解精炼铜时,Y是粗铜 C.在铁片上镀铜时,X是纯铜 D.制取金属铝时,Z是氯化铝溶液 9 10 C 氯碱工业中,X电极连接电源正极,为电解池的阳极,溶液中的氯离子失电子生成氯气,电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑,选项A错误;电解精炼铜时,粗铜作阳极连接正极,精铜作阴极连接负极,则Y是精铜,选项B错误;在铁片上镀铜时,铁片作阴极为Y电极,纯铜作阳极为X电极,选项C正确;制取金属铝时,Z是氯化铝溶液时,阴极上水电离出来的氢离子得到电子析出氢气,水溶液中铝离子不放电,选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2.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Cl-+2H+Cl2↑+H2↑ D.该装置将电能转化为化学能 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 由题图可知①处的物质为电解池阳极产生的氯气,②处的物质为电解池阴极产生的氢气,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,且在阴极区得到纯度较高的烧碱溶液,B对;电解饱和食盐水有烧碱生成且H2O应写化学式,C错;电解装置是将电能转化为化学能的装置,D对。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 题组二　电镀　电解精炼 3.下列关于电解精炼铜的叙述不正确的是(　　) A.粗铜板作阳极 B.电解时,阳极发生氧化反应,阴极反应为Cu2++2e-===Cu C.粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质,电解后以单质形式沉积槽底,形成阳极泥 D.精炼得到的铜的纯度可达99.95%~99.98% 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 电解精炼铜时,含有镍、铁、锌等金属杂质的粗铜作阳极,镍、铁、锌、铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子,银、金等不活泼金属在阳极不能放电,沉入精炼池的底部形成阳极泥,精铜作阴极,铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜,精炼得到的铜的纯度可达99.95%~99.98%。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 4.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.铁作阴极,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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 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,则在铁制品上镀一层一定厚度的锌层时,电镀池中锌作阳极,镀件铁制品作阴极,溶液中含有锌离子。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 5.如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图,下列有关叙述不正确的是(　　) A.电极A是粗铜,电极B是纯铜 B.电路中通过1 mol电子,生成32 g铜 C.溶液中S向电极A迁移 D.膜B是过滤膜,阻止阳极泥及杂质进入阴极区 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 电解精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,则电极A为粗铜,电极B为纯铜,A正确;阴极反应式为Cu2++2e- === Cu,当电路中通过1 mol电子时,生成0.5 mol Cu,即生成32 g Cu,B正确;根据电解原理,S向阳极移动,C正确;阳极泥是阳极区产物,所以膜A为过滤膜,阻止阳极泥及杂质进入阴极区,膜B为阳离子交换膜,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 题组三　电冶金 6.1807年,化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠:4NaOH(熔融) 4Na+O2↑+2H2O;后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠:3Fe+4NaOHFe3+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是(　　) A.电解熔融氢氧化钠制取金属钠,阳极发生的电极反应为2OH--2e-===H2↑+O2↑ B.盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强 C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数不同 D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠,电解槽中石墨为阴极,铁为阳极 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 由4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O可知,阳极OH-放电生成O2和H2O,电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑,A错误;Na的还原性强于Fe,但Na的沸点比Fe低得多,盖·吕萨克法制钠利用了Fe与Na的沸点差异,B错误;由电解原理可知,戴维法制取4 mol Na时转移4 mol电子,但盖·吕萨克法制取4 mol Na时转移8 mol电子,则制得等量的钠时转移的电子总数不同,C正确;用电解熔融氯化钠法制钠时,石墨为阳极,铁为阴极,阳极上Cl-放电,阴极上Na+放电,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 7.研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2⁃CaO作电解质,利用图示装置获得金属钙,并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法不正确的是(　　) A.由TiO2制得1 mol 金属Ti,理论上外 电路转移4 mol电子 B.阳极的电极反应式为2O2--4e-===O2↑ C.在制备金属钛前后,整套装置中CaO的 总量不会减少 D.装置中石墨电极材料需要定期更换 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 钙还原二氧化钛反应的化学方程式为2Ca+TiO2Ti+2CaO,由TiO2制得1 mol金属Ti,消耗2 mol Ca,电解池中阴极反应式为Ca2++2e-===Ca,则生成2 mol Ca外电路中转移4 mol电子,故A正确;阳极上电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑,故B错误;电解池总反应为2CaO+C 2Ca+CO2↑,制备金属钛的反应为2Ca+TiO2Ti+2CaO,所以在制备金属Ti前后,CaO的总量不会减少,故C正确;阳极上电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑,C不断被消耗,装置中石墨电极材料需要定期更换,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 [综合强化] 8.用电解法制备高纯金属铬和硫酸的原理如图所示。下列说法正确的是(　　)   A.b为直流电源的负极 B.A膜是阳离子交换膜,B膜是阴离子交换膜 C.阴极电极反应式为2H++2e-===H2↑ D.若有1 mol离子通过A膜,理论上阳极生成0.5 mol气体 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 该装置制备高纯金属Cr和硫酸,左边池中Cr电极上Cr3+得到电子变为单质Cr,电极反应式为Cr3++3e-===Cr,则Cr棒为阴极,a为电源的负极,b为电源的正极,A错误;阴极附近溶液中S浓度增大,为维持溶液电中性,S要通过A膜进入中间区域;石墨电极上OH-不断失去电子生成O2逸出,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,使附近溶液中H+浓度增大,为维持溶液电中性,H+不断通过B膜进入中间区域,所以A膜是阴离子交换膜,B膜为阳离子交换膜,B、C错误;若有1 mol S通过A膜,则电路中会转移2 mol电子,则根据电子守恒可知理论上阳极会产生0.5 mol O2,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 9.SO2是主要大气污染物之一,工业上可用如下装置吸收转化SO2(A、B为惰性电极)。下列说法正确的是(　　) A.电子流动方向为a→A→B→b B.a、A极上均发生氧化反应 C.离子交换膜为阳离子交换膜 D.B极上的电极反应式为SO2+2e-+2H2O===S+4H+ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 由图可知,B电极上SO2失电子发生氧化反应生成S,B是阳极;A电极上S,A是阴极;则a为电源负极、b为电源正极。由分析可知,a为电源负极、b为电源正极,电子流动方向为a→A、B→b,电子不能通过电解质溶液,故A错误;a为电源负极,发生氧化反应,A极为电解池阴极,发生还原反应,故B错误;阳极的电极反应式为SO2+2H2O-2e-=== S+4H+,阴极的电极反应式为2S+2H2O,离子交换膜应使H+通过,应为阳离子交换膜,故C正确;B极为电解池的阳极,二氧化硫失去电子发生氧化反应生成S,电极反应式为SO2-2e-+2H2O===S+4H+,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 10.电化学原理在现代工业中应用广泛,回答下列问题: (1)氯碱工业上利用电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等一系列化工产品,如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。 ①离子交换膜的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、  　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②氢氧化钠溶液从图中　　　　(填“a”“b”“c”或“d”)处收集。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 避免Cl2与OH-接触以得到纯度较高的NaOH溶液 避免Cl2与H2混合发生反应而爆炸 d (1)①电解过程中生成的氯气会和氢氧化钠反应,且氢气和氯气混合容易发生爆炸,故离子交换膜的作用为避免Cl2与H2混合发生反应而爆炸、防止氢氧化钠吸收氯气以得到纯度较高的NaOH溶液;②右侧水放电生成氢气和氢氧根离子,故氢氧化钠溶液从图中d处收集。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 (2)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液制得MnO2,其阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 Mn2++2H2O-2e-===MnO2↓+4H+ (2)用惰性电极电解MnSO4溶液制得MnO2,其阳极的电极反应为锰离子失去电子发生氧化反应生成二氧化锰,电极反应式为Mn2++2H2O-2e-===MnO2↓+4H+。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 (3)图甲是一种将废水中的氯乙烯(CH2==CHCl)进行环境无害化处理的微生物电池装置,同时利用此装置在铁上镀铜。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 ①M为　　　　(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”),镀铜时,　　　　(填“X”或“Y”)与铁电极相连,工作过程中,N极区域溶液中pH将　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  ②若M极消耗0.1 mol氯乙烯,则铁电极增重　　　　g,硫酸铜溶液的浓度将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 负极　 X　 增大 32　 不变 (3)①由图甲可知,N极氧气得到电子发生还原反应生成水,N为正极,则M为负极,镀铜时,铁作镀件,应为电解池的阴极,故负极X与铁电极相连,工作过程中,N极电极反应为O2+4H++4e-===2H2O,故该区域消耗氢离子,溶液中pH将增大;②CH2==CHCl中碳元素化合价由-1变为+4,电子转移关系式为CH2==CHCl~10e-,铁电极铜离子得到电子生成铜:Cu~2e-,根据电子守恒,若M极消耗0.1 mol氯乙烯,则铁电极生成0.5 mol Cu,增重32 g,电解池中阳极铜转化为铜离子,铜离子在阴极转化为铜,故硫酸铜溶液的浓度不变。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 $$