《第25讲 电解原理的应用 （原卷版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第25讲 电解原理的应用 （原卷版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第25讲 电解原理的应用 1.变化观念与平衡思想：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.证据推理与模型认知：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通电前：溶液中的离子是 。通电后：移向阳极的离子是 ， 比 容易失去电子，被氧化成 。阳极：2Cl2e=Cl2( 反应)。移向阴极的离子是 ， 比 容易得到电子，被还原成 。其中H是由水电离产生的。阴极：2H2O2e=H22OH( 反应)。总反
2、应：化学方程式为 ；离子方程式为 。2氯碱工业生产流程工业生产中，电解饱和食盐水的反应在离子交换膜电解槽中进行。(1)阳离子交换膜电解槽(2)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 混合发生爆炸，也能避免 与阴极产生的 反应而影响氢氧化钠的产量。3氯碱工业产品及其应用(1)氯碱工业产品主要有 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。二、电镀电冶金1电镀与电解精炼电镀是一种利用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他 或 的加工工艺。电镀的主要目的是
3、使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。电镀电解精炼装置阳极材料镀层金属 阴极材料镀件金属 阳极反应 阴极反应 溶液变化Cu2浓度 Cu2浓度 ，金、银等金属沉积形成阳极泥2.电冶金(1)金属冶炼的本质：使矿石中的 获得电子变成 的过程。如Mnne=M。(2)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的电极反应式：阳极： ；阴极： ；总反应：2NaCl(熔融)2NaCl2。【归纳总结】(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
4、，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。三、电解原理在物质制备中的应用1.多室电解池制备物质原理电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的 ，即允许带某种电荷的 通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。2.多室电解池的分析思路四、电化学原理在污染治理中的应用利用电化学原理把空气、水中的污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒
5、物质，具有易于控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。考点01 电解原理的应用【例1】如图是电解饱和食盐水的装置，a、b为石墨电极。下列判断正确的是Aa为正极，b为负极Ba极上有氯气放出Cb极上发生氧化反应Db极附近溶液显酸性【变式1-1】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【变式1-2】以粗铜和碳棒作电极，硫酸铜溶液为电解质溶液电解精炼铜。下列叙述错误的是A与电源正极相连的是粗铜B阴极发生反应：C通电过程中
6、，溶液中向发生氧化反应的电极移动D通电一段时间，电解质溶液中不变考点02 电解的有关计算【例2】以铬酸钾(K2CrO4)为原料，电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的实验装置示意图如图。下列说法正确的是 A在阳极放电，发生氧化反应B装置中的离子交换膜为阴离子交换膜C在阴极发生的电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2D当电路中有0.4mol电子转移时，标况下产生气体的总体积为4.48L【变式2-1】二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一、在稀H2SO4溶液中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图所示，下列说法错误的是A左侧电极上的电极反应式为2H2O-4e-=O2+
7、4H+B离子交换膜为阳离子交换膜C一段时间后，阴极区溶液质量会减少D若阴极只生成0.15molCO和0.25molC2H4，则电路中转移电子的物质的量为3.3mol【变式2-2】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Ab为直流电源的负极BA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2H2e-=H2D若有1mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.5mol气体考点03 电解原理在物质制备中的应用【例3】环氧乙烷()可用于生产乙二醇。电化学合成环氧乙烷()的装置如图所示：已知：下列说法错误的是APt电极接电源正极B制备1mol环氧乙烷，Ni电极区产生2molH2CPt
8、电极区的反应方程式为：CH2=CH2+Br2+H2OHOCH2CH2BrD电解完成后，将阳极区和阴极区溶液混合才可得到环氧乙烷【变式3-1】利用电沉积法制备纳米级金属镍，具有制备晶体性能独特操作方法简便等优点，电解装置如图所示，下列说法错误的是A电解时，A 室发生的电极反应为B电解一段时间后，B 室中氯化钠溶液的质量分数减小C为了提高电沉积效率，一段时间后，可向C室中补充溶液D电解时，C室中的Cl经过阴离子交换膜进入B室【变式3-2】工业上处理含的酸性工业废水用Fe为电极进行电解；经过一段时间有和沉淀产生；过滤回收沉淀，废水达到排放标准。下列说法错误的是A电解时阴极的电极反应式为B转变成的离子
9、反应方程式为C两极都能用Cu电极来代替Fe电极D实验时若加入适量的电解效果更好考点04 电化学综合考查【例4】工业上利用双极膜电渗析法制取盐酸和氢氧化钠的装置如下图所示。图中的双极膜中间层中的电离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列有关说法错误的是AN表示阴离子交换膜B甲室流出的为氢氧化钠溶液C电解总反应：D相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保【变式4-1】利用甲醇燃料电池电解溶液、溶液，装置如图所示：已知甲醇电池总反应式为。下列说法正确的是A甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置B反应一段时间后，向乙池中加入一定量能使溶液恢复到原浓度C甲池通入的电极反应
10、式为D甲池中消耗280mL，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体【变式4-2】电解精炼铜的废液中含有大量的Cu2+和SO，下图为用双膜三室电沉积法采用惰性电极回收废液中铜的装置示意图。下列说法错误的是A电极b为阴极Ba极发生反应的电极反应式为2Cl-2e-=Cl2C交换膜n为阴离子交换膜D若浓缩室得到1L 0.5mol/L的Na2SO4溶液，则阴极可回收12.8g铜(不考虑副反应)1下列图示中关于铜电极的连接错误的是A铜锌原电池B电解精炼铜C在镀件上镀铜D电解氯化铜溶液2电解与日常生活密切相关，下列符合生产实际的是A电解熔融的氯化铝制取金属铝B在镀件上镀锌时，用锌作阴极C电解法精炼粗铜时，用
11、纯铜作阳极D电解饱和食盐水制烧碱时，用涂镍碳钢网作阴极3下列描述中，不符合生产实际的是A电解熔融的氯化镁制取金属镁，用铁作阳极B电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C工业上电解饱和食盐水制烧碱，用阳离子交换膜阻止OH-移向阳极D在镀件上电镀铜，用铜作阳极4粗铜中含有少量的Zn、Fe、Ag、Au等，采用电解法提纯，下列说法错误的是A可用硫酸铜溶液作电解质溶液B粗铜与电源的正极相连C在精炼过程中，Ag、Au沉积于阳极底部D在精炼过程中，阳极、阴极的质量变化量相等5用惰性电极进行电解，下列说法正确的是A电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液不变B电解稀溶液，要消耗，故溶液减小C电解溶液，在阴极上和阳极上生成气体
12、产物的物质的量之比为D电解溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为6利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯。下列叙述中正确的是A电解时以精铜作阳极B电解时阴极上发生的反应为C粗铜连接电源的负极，其电极反应为D电解后，电解槽底部会形成含有少量Ag、Pt等金属的阳极泥7欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是AAg和AgCl溶液BAg和AgNO3溶液CFe和AgNO3溶液DPt和Ag2SO4溶液8某化学兴趣小组利用如图装置在铁棒表面镀上一层铜，下列有关的判断正确的是Aa为阳极、b为阴极Bc为铁棒、d为铜棒C电子流向从bdcaD
13、溶液中Cu2+向d极移动9以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下：装置工作时，下列有关说法正确的是A乙池电极接电池正极，气体X为H2BNa+由乙池穿过交换膜进入甲池CNaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度大D甲池电极反应：4-4e+2H2O=4+O210如图是某课题组设计的一种利用电解原理制取H2O2并用来处理工业废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，需向废氨水中加入适量硝酸调节溶液的pH约为5。下列说法正确的是（）A阴极的电极反应式为2H2O-4e-=4H+O2B阳极的电极反应式为O2+2H+2e-=H2O2C处理废氨水的过程中所发生的反应为3H2O2+2NH3H2O=8H2O+N2D工作过程中阳极附近溶液的pH逐渐增大11用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是选项X极实验前U形管中液体通电后现象及结论A负极CuCl2溶液b管中有气体逸出B负极NaOH溶液
