第1章 第3节 第2课时 电解原理的应用-（配套教参）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

本讲义聚焦电解原理的应用这一核心知识点，系统梳理电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气的原理及工业应用，铜的电解精炼与电镀的装置及电极反应，电冶金（如电解熔融氯化钠制钠）的反应原理，构建从实验现象到微观离子放电顺序再到工业实践的学习支架。 该资料通过实验探究活动（如电解食盐水现象观察）、问题讨论（如阴极区呈碱性的原因分析）、对比表格（电解精炼与电镀的电极材料及反应式对比）和典型例题解析，培养学生科学探究与实践能力和科学思维（如证据推理、模型建构），结合氯碱工业等实例渗透科学态度与责任。课中助力教师引导学生从宏观到微观理解原理，课后学生可通过例题巩固知识、查漏补缺。

第2课时　电解原理的应用 [学习目标]　1.通过实验探究活动，能分析、解释工业电解饱和食盐水的原理及应用。2.了解电镀、铜的电解精炼的原理及应用。3.体会电解原理的应用，并能利用电解知识解决生活和生产中的实际问题。 [对应学生用书P33] 知识点一　电解食盐水制备烧碱、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．原理分析 电解时U形管中，Cl－、OH－移向阳极，H＋、Na＋移向阴极。 (1)阳极离子放电顺序：Cl－>OH－，电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，(氧化反应)。 (2)阴极离子放电顺序：H＋>Na＋，电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，(还原反应)。 3．电解总反应 化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 4．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。 1．为什么电解饱和食盐水时阴极区溶液呈碱性？ 提示：电解饱和食盐水过程中，因离子放电顺序为H＋>Na＋，所以水电离的H＋在阴极上得电子生成H2，即发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成NaOH，使阴极区呈碱性。 2．在氯碱工业中为什么要用阳离子交换膜？ 提示：电解饱和食盐水时，阴极区域产生了OH－，Na＋可以透过阳离子交换膜，在阴极区域生成了NaOH，防止生成的Cl2和NaOH发生反应，也防止了H2和Cl2的混合。 3．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)。 回答下列问题： (1)从E口逸出的气体是________。 (2)从B口加入含少量NaOH的水溶液的目的是__________________________________。 (3)标准状况下每生成22.4 L Cl2，产生________ mol NaOH。 提示：(1)H2　(2)增强溶液的导电性　(3)2 氯碱工业的生产 1．电解槽：由阳极(金属钛网)、阴极(碳钢网)、离子交换膜、电解槽和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。如图表示一个单元槽的示意图。 2．阳离子交换膜的作用：将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和气体(Cl2、H2)通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量。 1．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↑ 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；对照分析选项，C错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。 2．离子交换膜法电解精制饱和食盐水的示意图如图。关于该电解池的说法不正确的是(　　) A．Cl－比OH－容易失去电子，H＋比Na＋容易获得电子 B．精制饱和食盐水从c口补充，NaOH溶液从b口流出 C．从a口流出的溶液中浓度大于c口进入溶液浓度 D．离子交换膜既能防止Cl2与NaOH反应，又能防止Cl2与H2接触 解析　C　根据图知，左侧电极得到Cl2、右侧电极得到H2，说明Cl－比OH－容易失去电子，H＋比Na＋容易获得电子，A正确；饱和食盐水从c口补充，浓NaOH溶液从b口流出，B正确；从a口流出的溶液是淡盐水，c口进入的溶液是饱和食盐水，所以从a口流出的溶液浓度小于c口进入的溶液浓度，C错误；该图中是阳离子交换膜，只能阳离子通过，阴离子和分子不能通过，所以能防止Cl2与NaOH反应，又能防止Cl2与H2接触，D正确；故选C。 3．氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是(　　) A．电极A接电源正极，发生氧化反应 B．电极B的电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 解析　B　电极A上氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，A正确；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：2H2O＋4e－＋O2===4OH－，B错误；右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，D正确。 知识点二　铜的电解精炼、电镀及电冶金 1．铜的电解精炼 工业上主要是从黄铜矿提炼铜。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。 2．电镀 (1)探究原理：根据图示，书写电极反应式。 阳极：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 (2)概念：应用电解原理在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。 (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)电镀目的：增强材料抗腐蚀能力、耐磨性能和改善金属制品外观。 3．电冶金 如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↑。 1．结合教材中知识，交流讨论。 (1)分析阴、阳极的反应产物。 (2)若将两极材料互换，能否在铁钥匙表面镀上一层铜？为什么？ 提示：(1)阳极产物是Cu2＋，阴极产物是Cu； (2)不能。若两极材料互换，铁作电解池的阳极，在阳极放电生成Fe2＋。 2．电镀铜的过程中，电解质溶液的成分及浓度如何变化？ 提示：电解质溶液成分及浓度均几乎不变。 3．电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？ 提示：电解精炼铜时，粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳极上铜失去电子变成离子之后，这些不活泼的杂质以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 铜的电解精炼与电镀铜对比 电解精炼铜 电镀铜 电极 材料 阳极 粗铜 纯铜 阴极 精铜 镀件 电极 反应式 阳极 Cu－2e－===Cu2＋等 Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶 液浓度的变化 Cu2＋减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液 电解质溶液成分及浓度均不变 1．在铁片表面镀镍，下列说法错误的是(　　) A．a 的电势高于 b B．电镀液可以用硫酸镍溶液 C．镀镍过程中电能转化为化学能 D．铁片上发生氧化反应，电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni 解析　D　在铁片表面镀镍，镀层金属(镍)作阳极，阳极反应为Ni－2e－===Ni2＋，铁片电极作阴极，阴极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，阳极连接电源正极，a为正极，b为负极，电极电势：正极高于负极，故a 的电势高于b，A正确；电镀液需含镀层金属离子(Ni2＋)，硫酸镍(NiSO4)溶液能提供Ni2＋，B正确；电镀属于电解过程，电解是将电能转化为化学能的过程，C正确；铁片是阴极，电解池中阴极发生还原反应(得电子)，而非氧化反应，D错误；故选D。 2．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是(　　) A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极 B．粗铜与直流电源负极相连，发生氧化反应 C．阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥 解析　C　电解精炼铜时，粗铜作阳极，与直流电源正极相连，A、B项错误；阴极Cu2＋得电子，被还原为Cu，C项正确；Fe、Zn等金属活动性强于Cu，在阳极失电子，以离子的形式进入电解液中，而不活泼的Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥，D项错误。 [对应学生用书P36] 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，用铁作阳极 B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极 C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极 解析　A　电解池的阳极发生失电子氧化反应、阴极发生得电子还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生反应Fe2＋＋2e－===Fe，使得到的Al不纯。 2.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电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变 C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 解析　D　氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2，A错误；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，主要有Cu－2e－===Cu2＋，可能还有Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋，阴极Cu2＋放电析出Cu，根据电子守恒，溶液中Cu2＋浓度变小，B错误；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜，C错误；氯化镁为离子化合物，熔融状态能导电，D正确。 3．下列有关传统工业电解法生产金属铝的说法，错误的是(　　) A．铝土矿的主要成分是Al2O3，电解铝的阴极和阳极材料均为碳 B．加入冰晶石和少量CaF2的目的是降低氧化铝的熔点 C．将氧化铝转化为氯化铝再进行电解以冶炼金属铝时可以节约大量能源 D．冶炼过程中，阳极材料可能会因不断被消耗而需要定期更换 解析　C　铝土矿的主要成分是Al2O3，可用石墨作电解池的阴、阳极电解氧化铝冶炼铝，A正确；Al2O3的熔点较高，加入冰晶石和氟化钙可降低氧化铝的熔点，B正确；氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电，无法电解，C错误；用石墨电极电解氧化铝，高温下阳极生成的氧气能氧化碳生成CO、CO2等，则冶炼过程中，阳极材料可能会因不断被消耗而需要定期更换，D正确。 4．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，其中a为电解质溶液，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： (1)X的电极名称是_______(填“阳极”或“阴极”)。 (2)若X、Y都是惰性电极。a是饱和食盐水，实验开始时同时在两边各滴入几滴酚酞溶液一段时间后，Y的电极反应式为_______________________________________________。 (3)若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阳极上产生气体的体积为0.224 L(标准状况下)，则阴极上析出金属的质量为______g。 (4)若要用该装置电解精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则Y的材料是________。 (5)若要用电镀方法在铁表面镀一层金属银，应该选择的方案是________(填字母)。 方案 X Y a溶液 A 银 石墨 AgNO3 B 银 铁 AgNO3 C 铁 银 Fe(NO3)3 D 铁 银 AgNO3 解析　(1)X与电源的负极相连，为阴极；(2)Y连接电源的正极，故为电解池的阳极，发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；(3)阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，则生成标准状况下0.224 L氧气，失去电子的物质的量为×4＝0.04 mol，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，根据得失电子守恒，析出铜的质量为×64 g· mol－1＝1.28 g；(4)电解精炼铜时，粗铜为阳极，连接电源的正极，即Y为粗铜；(5)电镀时，镀件为阴极， A、B项错误；镀层金属为阳极，而含镀层金属离子的盐溶液为电镀液，C项错误，D项正确。 答案　(1)阴极　(2)2Cl－－2e－===Cl2↑　 (3)1.28　(4)粗铜　(5)D 学科网（北京）股份有限公司 $