08-第4章 第二节 电解池-第2课时 电解原理的应用-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修一教用课件(人教版)

第二节 电解池 第2课时 电解原理的应用 1 1.通过对氯碱工业、电镀、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能相互 转化的实际意义。 2.能正确书写电解池的电极反应和总反应，认识电解在实现物质转化和储 存能量中的具体应用。 返回导航 学习目标 2 1 知识点一 电解饱和食盐水 2 知识点二 电镀 电冶金 3 知识点三 电解的相关计算 4 课堂检测 巩固落实 3 PART 01 知识点一 电解饱和食盐水 4 1.电解饱和食盐水的原理 返回导航 5 2.氯碱工业生产流程 （1）阳离子交换膜电解槽 （2）阳离子交换膜的作用：只允许 等阳 离子通过，不允许、 等阴离子以及 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。 返回导航 6 3.氯碱工业产品及其应用 返回导航 7 （1）电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应： ( ) × （2）向氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区( ) × （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 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( ) √ 返回导航 8 1.用石墨电极电解饱和食盐水，下列分析错误的是( ) A.得电子能力：，故阴极得到 B.电解过程中 的物质的量不变 C.失电子能力：，故阳极得到 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 √ 返回导航 9 解析：选D。得电子能力： ，阴极发生反应 ，故A正确；失电子能力： ，阳 极发生反应 ，故C正确；电解饱和食盐水的总反应化 学方程式为 ，所以电解过程中 的物质的量不变且电解后溶液呈碱性，故B正确，D错误。 返回导航 10 2.某无隔膜流动海水电解法制 的装置如下图所示，其中高选择性催化剂 可抑制 产生。下列说法正确的是( ) A.端电势高于 端电势 B.理论上转移电子生成 C.电解后 下降 D.阳极反应： √ 返回导航 11 解析：选D。钛网上发生氧化反应，为阳极，电源端为正极，电源 端为 负极，端电势高于端电势，A项错误；理论上每转移 电子，生成 ，质量为 ，B项错误；电解总反应为 ，电解消耗，并生成 ， 上升，C项错误；阳极上放电转化为 ，电极反应为 ，D项正确。 返回导航 12 3.工业电解饱和食盐水制烧碱时需阻止 移向阳 极，目前采用阳离子交换膜将两极溶液分开 （如下图，处加少量 以增强溶液的导电性）。 （1）C、D分别是直流电源的两电极，C是电源的 ____极，D是电源的____极。 负 正 解析：电解池中，阳离子向阴极移动，由、 的移动方向可知，右侧 电极为阴极，故C是电源的负极，D是电源的正极。 返回导航 13 （2）电解一段时间后，____由A口导出，____由B口导出。阴极附近溶液 碱性增强的原因是（用电极反应式表示）___________________________。 解析：电解一段时间后，左侧电极附近产生，右侧电极附近产生 和 ，因此从A口导出，从B口导出；阴极附近水电离产生的 不 断形成氢气析出，导致溶液中 的浓度增大，溶液碱性增强，电极反应 式为 。 返回导航 14 （3）若不采用阳离子交换膜，则 向阳极移动，发生的反应用离子方 程式表示为_______________________________。 解析：若不采用阳离子交换膜，则向阳极移动，与 发生反应，离 子方程式为 。 返回导航 15 PART 02 知识点二 电镀 电冶金 16 1.电镀 （1）定义：利用______原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或 ______的加工工艺。 （2）主要目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电解 合金 返回导航 17 2.电镀与电解精炼的比较 项目 电镀 电解精炼 装置示意图 _____________________________________________ __________________________________________________ 阳极材料 镀层金属③____ ④__________________________ 粗铜（含锌、银、金等杂质） 返回导航 18 项目 电镀 电解精炼 阴极材料 镀件金属制品⑤____ ⑥______ 阳极反应 ⑦__________________ 、 等 阴极反应 ⑧__________________ 溶液变化 浓度 ⑨__________ 浓度⑩______，金、银等金 属沉积在电解槽底部形成阳极泥 纯铜 保持不变 减小 续表 返回导航 19 1.上述电解精炼装置工作过程中，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等吗？ 答案：不相等，阴极上得电子生成，阳极上不仅有失电子生 成 ，而且还有 等活泼金属失电子。 返回导航 20 3.电冶金 （1）本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程： 。 （2）应用：冶炼活泼金属（如钠、钙、镁、铝等），但不能电解其盐溶 液，应电解其熔融态。 返回导航 21 （3）实例：电解熔融氯化钠可以得到金属钠。装置示意图如下： 阴极反应：⑪________________， 阳极反应：⑫___________________， 总反应：⑬___________________________。 返回导航 22 2.工业生产金属镁和金属铝均采用电解法，制取 时电解的是熔融的 ，而制取时电解的却是熔融的，而不是 ，这是为什么？ 是离子化合物，在熔融状态时导电，而 是共价化合物， 在熔融状态下不导电，故制取金属铝电解的是熔融的 。 返回导航 23 1.下列描述中，不符合生产实际的是( ) A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作为阳极 B.电解法精炼粗铜，用纯铜作为阴极 C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作为阴极 D.在镀件上电镀锌，用锌作为阳极 解析：选A。活泼电极（除C、 外的电极称活泼电极）在阳极失电子被 氧化，A中铁放电，不是电解 。 √ 返回导航 24 2.（2025· 沭阳高二检测）餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观 等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是( ) A.电路中每通过电子，阴极析出 银 B.铁电极应与电源负极相连 C.阳极的电极反应为 D.电镀液需要不断更换 √ 返回导航 25 解析：选D。阴极发生反应，故电路中每通过 电子， 阴极析出 银，A正确；铁为镀件，应与电源负极相连，B正确；阳极 为镀层金属，电极反应为 ，C正确；阳极发生反应 ，阴极发生反应 ，电镀液的浓度不变，不 需要更换，D错误。 返回导航 26 3.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（氧化性： ） ( ) A.阳极发生还原反应，电极反应为 B.电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有和 D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂 √ 返回导航 27 解析：选D。电解精炼镍时，粗镍为阳极，纯镍为阴极，电解质溶液中含 有，阳极发生氧化反应，电极反应为 、 、 ；阴极发生还原反应，电极反应为 ，因此，电解过程中阳极减少的质量与阴极增加的质量 不相等；电解后，溶液中存在的金属阳离子有、、 ，电解 槽底部的阳极泥中有铜和铂。 返回导航 28 PART 03 知识点三 电解的相关计算 29 1.计算方法 （1）根据得失电子守恒法计算：用于串联电路各极的电量相同等类型的计算。 （2）根据总反应计算：根据总反应列比例式计算。 （3）根据关系式计算：根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间 的桥梁，建立计算所需的关系式。常用的定量关系为 <m></m>。 返回导航 30 2.解题步骤 （1）正确书写电极反应式，注意阳极本身是否发生反应，当溶液中有多 种离子放电时，注意离子放电的顺序。 （2）根据得失电子守恒和各电极反应式，逐步计算各电极不同阶段的生 成物的物质的量。由此得出各电极质量的变化或各电极产生气体体积的定 量关系。 返回导航 31 （1）用惰性电极电解硫酸铜溶液，当阴极的质量增加 时，阳 极产生气体的质量是多少？ 答案： 阴极析出铜，铜的物质的量为 ， 转移电子的物质的量为 。阳极生成氧气， 根据得失电子守恒，氧气的质量为 。 返回导航 32 （2）把分别盛有熔融、、 的三个电解槽串联，在一定条 件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为多少？ 、、中、、元素的化合价分别为价、 价、 价，在串联电路中，相同时间内通过的电量相同，当都通过 电子时，析出、、的物质的量分别为、、 ， 即 。 返回导航 33 （3）用惰性电极电解的水溶液，当阴极上增重 时，在阳极上 同时产生氧气（标准状况），请计算 的相对原子质量。 答案： 生成标准状况下转移电子的物质的量为 ，根据得失 电子守恒，析出的物质的量为， 的摩尔质量为 ，即的相对原子质量为 。 返回导航 34 1.（2025·山师大附中高二期末）在和 的混合溶液中， 用石墨作为电极进行电解，两极均收集到 气体（标准状况下）。原 混合溶液中 的物质的量浓度为 ( ) A. B. C. D. √ 返回导航 35 解析：选C。电解和 的混合溶液，阳极发生的电极反应 为 ，阴极发生的电极反应为 、，两极均收集到 气体 （标准状况下），即均生成气体，阳极生成 ，转移了 电子，而阴极生成的只得到 电子，所以剩余的 电子由铜离子得到，因此溶液中含有 铜离子，铜离子的物 质的量浓度为 。 返回导航 36 2.（2025·南京高二测试）用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子 的物质的量与产生气体总体积的关系如下图所示（气体体积均在相同状况 下测定）。欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入( ) A. B. C. D. √ 返回导航 37 解析：选D。电解 溶液时，开始发生反应 ，后发生 反应 。由题图可知，第一阶段放出氧气的物质的量 为，析出的物质的量为 ，第二阶段 消耗水的物质的量为 。综上所述，欲使溶液恢复到起始 状态,需要加入和。由于加入 后反应生成 二氧化碳，加入相当于加入 ，不能使溶液恢 复到起始状态；可以改写为 ，加入 返回导航 38 相当于加入和 ，不能 使溶液恢复到起始状态；可以改写为 ，加 入相当于加入和 ，能 使溶液恢复到起始状态。 返回导航 PART 04 课堂检测 巩固落实 40 1.（2025·绵阳南山中学高二检测）下列关于电解的说法错误的是( ) A.电解过程中，两极分别发生氧化反应和还原反应 B.氯碱工业是指电解熔融的氯化钠 C.工业上常用电解法获得钠、镁、铝等活泼金属 D.电解法是最强有力的氧化还原手段 解析：选B。氯碱工业是指电解饱和氯化钠溶液，故B错误。 √ 返回导航 41 2.（2025·洛阳高二联考）电解 可直接制得钛，电 解原理如下图所示。下列说法错误的是( ) A.若电源为铅酸蓄电池，则应与 电极相连 B.石墨电极上的主要电极反应式为 C.熔融 的电离方程式为 D.电池工作时，石墨电极附近会出现 √ 返回导航 42 解析：选A。该装置为电解装置，石墨为阳极，发生失电子的氧化反应， 电极反应式为 ； 为阴极，发生得电子的还原反 应，电极反应式为 。因石墨电极是阳极，所以应 与外接电源的正极相连，铅酸蓄电池中的电极是正极，应与 电极相连，A错误；石墨电极为阳极，氯离子失去电子生成氯气，B正 确；属于强电解质，可完全电离，C正确；电池工作时，生成的 向阳极移动，D正确。 返回导航 43 3.（2025·上海普陀区高二月考）如下图所示，用有阳离子交换膜 （只允许阳离子通过）的立式隔膜电解槽电解食盐水时，下列叙述错误的 是( ) A.精制饱和氯化钠溶液从阳极区补充 B.处流出的溶液是较浓的 溶液 C.使用阳离子交换膜时产品烧碱更纯 D.每转移个电子理论上可生成 烧碱 √ 返回导航 44 解析：选D。电解食盐水时，阳极上发生氧化反应生成， 通过 阳离子交换膜移向阴极，消耗，则应在阳极补充 ，故A正确；阴 极生成，且向阴极移动，则较浓的溶液从阴极区 处流出， 故B正确；未使用阳离子交换膜时，阴极区混有 ，产品不纯，而使用 阳离子交换膜时，只有 向阴极移动，产品较为纯净，故C正确；电解 饱和食盐水的化学方程式为 ，每 转移个电子理论上可生成 烧碱，故D错误。 返回导航 45 4.（2025·桂林高二期末）利用如右图所示的装置模拟电解在工业生产中的 应用。下列说法正确的是( ) A.若在铁片上镀铜，则为 溶液 B.若在铁片上镀铜，则、 分别为纯铜和铁片 C.若是饱和溶液，则电解一段时间后，电极析出少量的 D.若是饱和溶液，则 电极首先发生的电极反应为 √ 返回导航 46 解析：选B。若在铁片上镀铜，则铁片与电源负极连接为阴极，铜片与电 源正极连接为阳极，为溶液，A错误，B正确；若是饱和 溶 液，阴极上由于离子的放电能力：，因此电解时阴极 上会生成 ，不会析出金属，阳极上由于离子放电顺序： ，因此阳极 首先发生的电极反应为 ，C、D错误。 返回导航 47 5.（2025·泉州高二期末）电工用铜纯度应大于 ，工业上一般采用 电解精炼的方式提纯铜。 （1）电解精炼的原理如下图所示。 解析：精炼铜时，电解液为含的溶液，粗铜除含有 外，还含有比 铜活泼的锌等杂质，锌和铜在阳极发生氧化反应生成和 ，而阴 极上只有 得电子发生还原反应生成铜。 返回导航 48 ①纯铜薄片连接电源的____极。 负 解析：电解时，粗铜为阳极，纯铜为阴极，故纯铜薄片连接电源的负极。 ②电解一段时间后，电解液中浓度增大的金属阳离子是______。 解析：电解过程中锌会失电子生成锌离子，一段时间后，电解液中浓度增 大的金属阳离子是锌离子。 返回导航 49 （2）电解精炼铜的废液中含大量和 ，利用双膜三室电沉积法回 收铜的装置如下图所示。 解析：由题图可知，与 分别透过交换膜进入浓缩室，由离子移动 方向可知，左侧电极为阳极，右侧 电极为阴极。 返回导航 50 ①交换膜 为____（填“阴”或“阳”）离子交换膜。 阴 解析：阴极区通过交换膜进入浓缩室，故交换膜 为阴离子交换膜。 ②阳极的电极反应为___________________。 解析：左侧电极为阳极，电极反应为 。③若浓缩 室得到的溶液，则有 进入浓缩室， 电路中有电子通过，可析出，质量为 。 ③若从浓缩室收集到的 溶液，则阴极可回收 ______ 铜（不考虑副反应）。 返回导航 51 $