第25講 電解原理的應(yīng)用 （學(xué)生版）【暑假彎道超車】2024年新高二化學(xué)暑假講義+習(xí)題（人教版2019選擇性必修1）

第25講電解原理的應(yīng)用1.變化觀念與平衡思想：通過對(duì)氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅、電冶金等原理的分析，認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：建立電解應(yīng)用問題的分析思維模型和電解相關(guān)計(jì)算的思維模型，加深對(duì)電解原理的理解和應(yīng)用。一、電解飽和食鹽水燒堿、氯氣都是重要的化工原料，習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做。1．電解飽和食鹽水的原理通電前：溶液中的離子是。通電后：①移向陽極的離子是，比容易失去電子，被氧化成。陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑(反應(yīng))。②移向陰極的離子是，比容易得到電子，被還原成。其中H＋是由水電離產(chǎn)生的。陰極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(反應(yīng))。③總反應(yīng)：化學(xué)方程式為；離子方程式為。2．氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程工業(yè)生產(chǎn)中，電解飽和食鹽水的反應(yīng)在離子交換膜電解槽中進(jìn)行。(1)陽離子交換膜電解槽(2)陽離子交換膜的作用：只允許Na＋等陽離子通過，不允許Cl－、OH－等陰離子及氣體分子通過，可以防止陰極產(chǎn)生的與陽極產(chǎn)生混合發(fā)生爆炸，也能避免與陰極產(chǎn)生的反應(yīng)而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。3．氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用(1)氯堿工業(yè)產(chǎn)品主要有等。(2)電解飽和食鹽水為原理的氯堿工業(yè)產(chǎn)品在有機(jī)合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染、農(nóng)藥、金屬冶煉等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。二、電鍍電冶金1．電鍍與電解精煉電鍍是一種利用原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他或的加工工藝。電鍍的主要目的是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。電鍍電解精煉裝置陽極材料鍍層金屬陰極材料鍍件金屬陽極反應(yīng)陰極反應(yīng)溶液變化Cu2＋濃度Cu2＋濃度，金、銀等金屬沉積形成陽極泥2.電冶金(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的獲得電子變成的過程。如Mn＋＋ne－=M。(2)電解法用于冶煉較活潑的金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)。如：電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉的電極反應(yīng)式：陽極：；陰極：；總反應(yīng)：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑?！練w納總結(jié)】(1)電解精煉過程中的“兩不等”：電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等；陰極增加的質(zhì)量和陽極減少的質(zhì)量不相等。(2)電鍍過程中的“一多，一少，一不變”：“一多”指陰極上有鍍層金屬沉積；“一少”指陽極上有鍍層金屬溶解；“一不變”指電鍍液(電解質(zhì)溶液)的濃度不變。三、電解原理在物質(zhì)制備中的應(yīng)用1.多室電解池制備物質(zhì)原理電解原理常用于物質(zhì)的制備，具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)試劑純凈和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，電解原理能使許多不能自發(fā)的反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。工業(yè)上常用多室電解池制備物質(zhì)，多室電解池是利用離子交換膜的，即允許帶某種電荷的通過而限制帶相反電荷的離子通過，將電解池分為兩室、三室、多室等，以達(dá)到濃縮、凈化、提純及電化學(xué)合成的目的。2.多室電解池的分析思路四、電化學(xué)原理在污染治理中的應(yīng)用利用電化學(xué)原理把空氣、水中的污染物去除或把有毒物質(zhì)變?yōu)闊o毒或低毒物質(zhì)，具有易于控制、無污染或少污染、高度靈活性和經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)?？键c(diǎn)01電解原理的應(yīng)用【例1】如圖是電解飽和食鹽水的裝置，a、b為石墨電極。下列判斷正確的是A．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極 B．a(chǎn)極上有氯氣放出C．b極上發(fā)生氧化反應(yīng) D．b極附近溶液顯酸性【變式1-1】在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是A．鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B．鉑作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子C．鐵作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子D．鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有亞鐵離子【變式1-2】以粗銅和碳棒作電極，硫酸銅溶液為電解質(zhì)溶液電解精煉銅。下列敘述錯(cuò)誤的是A．與電源正極相連的是粗銅B．陰極發(fā)生反應(yīng)：C．通電過程中，溶液中向發(fā)生氧化反應(yīng)的電極移動(dòng)D．通電一段時(shí)間，電解質(zhì)溶液中不變考點(diǎn)02電解的有關(guān)計(jì)算【例2】以鉻酸鉀(K2CrO4)為原料，電化學(xué)法制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖。下列說法正確的是A．在陽極放電，發(fā)生氧化反應(yīng)B．裝置中的離子交換膜為陰離子交換膜C．在陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H2O+2e-=2OH-+H2↑D．當(dāng)電路中有0.4mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，標(biāo)況下產(chǎn)生氣體的總體積為4.48L【變式2-1】二氧化碳的再利用是實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排的重要途徑之一、在稀H2SO4溶液中利用電催化可將CO2同時(shí)轉(zhuǎn)化為多種燃料，其原理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是A．左側(cè)電極上的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+B．離子交換膜為陽離子交換膜C．一段時(shí)間后，陰極區(qū)溶液質(zhì)量會(huì)減少D．若陰極只生成0.15molCO和0.25molC2H4，則電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為3.3mol【變式2-2】用電解法制備高純金屬鉻和硫酸的原理如圖所示。下列說法正確的是

A．b為直流電源的負(fù)極B．A膜是陽離子交換膜，B膜是陰離子交換膜C．陰極電極反應(yīng)式為2H＋＋2e-=H2↑D．若有1mol離子通過A膜，理論上陽極生成0.5mol氣體考點(diǎn)03電解原理在物質(zhì)制備中的應(yīng)用【例3】環(huán)氧乙烷()可用于生產(chǎn)乙二醇。電化學(xué)合成環(huán)氧乙烷()的裝置如圖所示：已知：下列說法錯(cuò)誤的是A．Pt電極接電源正極B．制備1mol環(huán)氧乙烷，Ni電極區(qū)產(chǎn)生2molH2C．Pt電極區(qū)的反應(yīng)方程式為：CH2=CH2+Br2+H2O→HOCH2CH2BrD．電解完成后，將陽極區(qū)和陰極區(qū)溶液混合才可得到環(huán)氧乙烷【變式3-1】利用電沉積法制備納米級(jí)金屬鎳，具有制備晶體性能獨(dú)特操作方法簡便等優(yōu)點(diǎn)，電解裝置如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是A．電解時(shí)，A室發(fā)生的電極反應(yīng)為B．電解一段時(shí)間后，B室中氯化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小C．為了提高電沉積效率，一段時(shí)間后，可向C室中補(bǔ)充溶液D．電解時(shí)，C室中的Cl－經(jīng)過陰離子交換膜進(jìn)入B室【變式3-2】工業(yè)上處理含的酸性工業(yè)廢水用Fe為電極進(jìn)行電解；經(jīng)過一段時(shí)間有和沉淀產(chǎn)生；過濾回收沉淀，廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。下列說法錯(cuò)誤的是A．電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為B．轉(zhuǎn)變成的離子反應(yīng)方程式為C．兩極都能用Cu電極來代替Fe電極D．實(shí)驗(yàn)時(shí)若加入適量的電解效果更好考點(diǎn)04電化學(xué)綜合考查【例4】工業(yè)上利用雙極膜電滲析法制取鹽酸和氫氧化鈉的裝置如下圖所示。圖中的雙極膜中間層中的電離為和，并在直流電場(chǎng)作用下分別向兩極遷移。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A．N表示陰離子交換膜B．甲室流出的為氫氧化鈉溶液C．電解總反應(yīng)：D．相比現(xiàn)有氯堿工業(yè)制取氫氧化鈉，該方法更環(huán)?！咀兪?-1】利用甲醇燃料電池電解溶液、溶液，裝置如圖所示：已知甲醇電池總反應(yīng)式為。下列說法正確的是A．甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B．反應(yīng)一段時(shí)間后，向乙池中加入一定量能使溶液恢復(fù)到原濃度C．甲池通入的電極反應(yīng)式為D．甲池中消耗280mL，此時(shí)丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45g固體【變式4-2】電解精煉銅的廢液中含有大量的Cu2+和SO，下圖為用雙膜三室電沉積法采用惰性電極回收廢液中銅的裝置示意圖。下列說法錯(cuò)誤的是A．電極b為陰極B．a(chǎn)極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑C．交換膜n為陰離子交換膜D．若濃縮室得到1L0.5mol/L的Na2SO4溶液，則陰極可回收12.8g銅(不考慮副反應(yīng))1．下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯(cuò)誤的是A．銅鋅原電池B．電解精煉銅C．在鍍件上鍍銅D．電解氯化銅溶液2．電解與日常生活密切相關(guān)，下列符合生產(chǎn)實(shí)際的是A．電解熔融的氯化鋁制取金屬鋁 B．在鍍件上鍍鋅時(shí)，用鋅作陰極C．電解法精煉粗銅時(shí)，用純銅作陽極 D．電解飽和食鹽水制燒堿時(shí)，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極3．下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)際的是A．電解熔融的氯化鎂制取金屬鎂，用鐵作陽極B．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極C．工業(yè)上電解飽和食鹽水制燒堿，用陽離子交換膜阻止OH-移向陽極D．在鍍件上電鍍銅，用銅作陽極4．粗銅中含有少量的Zn、Fe、Ag、Au等，采用電解法提純，下列說法錯(cuò)誤的是A．可用硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液B．粗銅與電源的正極相連C．在精煉過程中，Ag、Au沉積于陽極底部D．在精煉過程中，陽極、陰極的質(zhì)量變化量相等5．用惰性電極進(jìn)行電解，下列說法正確的是A．電解稀硫酸，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液不變B．電解稀溶液，要消耗，故溶液減小C．電解溶液，在陰極上和陽極上生成氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為D．電解溶液，在陰極上和陽極上生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為6．利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純。下列敘述中正確的是A．電解時(shí)以精銅作陽極B．電解時(shí)陰極上發(fā)生的反應(yīng)為C．粗銅連接電源的負(fù)極，其電極反應(yīng)為D．電解后，電解槽底部會(huì)形成含有少量Ag、Pt等金屬的陽極泥7．欲在金屬表面鍍銀，應(yīng)把鍍件掛在電鍍池的陰極。下列各組中，選用的陽極金屬和電鍍液均正確的是A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液C．Fe和AgNO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液8．某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置在鐵棒表面鍍上一層銅，下列有關(guān)的判斷正確的是A．a(chǎn)為陽極、b為陰極 B．c為鐵棒、d為銅棒C．電子流向從b→d→c→a D．溶液中Cu2+向d極移動(dòng)9．以純堿溶液為原料，通過電解的方法可制備小蘇打，原理裝置圖如下：裝置工作時(shí)，下列有關(guān)說法正確的是A．乙池電極接電池正極，氣體X為H2B．Na+由乙池穿過交換膜進(jìn)入甲池C．NaOH溶液Z比NaOH溶液Y濃度大D．甲池電極反應(yīng)：4-4e－+2H2O=4+O2↑10．如圖是某課題組設(shè)計(jì)的一種利用電解原理制取H2O2并用來處理工業(yè)廢氨水的裝置。為了不影響H2O2的產(chǎn)量，需向廢氨水中加入適量硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH約為5。下列說法正確的是（

）A．陰極的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=4H++O2↑B．陽極的電極反應(yīng)式為O2+2H++2e-=H2O2C．處理廢氨水的過程中所發(fā)生的反應(yīng)為3H2O2+2NH3?H2O=8H2O+N2↑D．工作過程中陽極附近溶液的pH逐漸增大11．用如圖所示裝置(X、Y是直流電源的兩極)分別進(jìn)行下列各組實(shí)驗(yàn)，則下表中各項(xiàng)所列對(duì)應(yīng)關(guān)系均正確的一項(xiàng)是選項(xiàng)X極實(shí)驗(yàn)前U形管中液體通電后現(xiàn)象及結(jié)論A負(fù)極CuCl2溶液b管中有氣體逸出B負(fù)極NaOH溶液溶液pH降低C正極Na2SO4溶液U形管兩端滴入酚酞后，a管中呈紅色D正極AgNO3溶液b管中電極反應(yīng)式是12．用如圖所示裝置，可由乙二醛制備乙二酸，反應(yīng)原理+2Cl2+2H2O→+4HCl。下列說法正確的是A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．Pt1電極的反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-C．鹽酸除起增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性的作用，還提供Cl-參與電極反應(yīng)D．理論上每得到0.1mol乙二酸，將有0.2molH+從右室遷移到左室13．實(shí)驗(yàn)室用石墨電極電解含有酚酞的飽和NaCl溶液，裝置如右圖所示，下列說法不正確的是A．a(chǎn)極為電解池的陽極B．a(chǎn)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：2Cl--2e-=Cl2↑C．在電場(chǎng)作用下Cl-、OH-向陰極移動(dòng)D．b極酚酞變紅的原因是：H+放電，導(dǎo)致H2O?H++OH-正向移動(dòng)，c(OH-)＞c(H+)14．根據(jù)反應(yīng)2CrO＋2H＋＋H2O，用惰性電極電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7。下列說法不正確的是A．a(chǎn)連接電源負(fù)極B．b極反應(yīng)式為