2019高考化学一轮复习讲义 电化学专题（5）电解原理的应用

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1、2019高考化学一轮复习讲义：电化学专题（5）李仕才考点五　电解原理的应用1．电解饱和食盐水——氯碱工业(1)电极反应阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)。阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：还原反应)。检验阳极产物的方法是：用湿润的KI－淀粉试纸靠近阳极附近，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，

2、又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。(2)电解方程式化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑2．电镀与铜的电解精炼电镀（Fe上镀铜）电解精炼铜阳极电极材料Cu(或铜)粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu－2e－===Cu2＋Cu－2e－===Cu2＋（主）Zn－2e－===Zn2＋Fe－2e－===Fe2＋Ni－2e－===Ni2＋阴极电极材料Fe纯铜电极反应Cu2＋＋2e－===Cu装置图电解质溶液含Cu2＋的盐溶液电解质溶液浓

3、度的变化电解质溶液成分及浓度均不变Cu2＋减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥注：电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。3．电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2Na

4、Cl(熔融)2Na＋Cl2↑2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na冶炼镁MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑2Cl－－2e－===Cl2↑Mg2＋＋2e－===Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑6O2－－12e－===3O2↑4Al3＋＋12e－===4Al注：①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高；②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中

5、，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。4.电化学中的交换膜A．交换膜的功能使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。B．交换膜在中学电化学中的作用(1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。(如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸)。(2)用于物质的制备、分离、提纯等。C．离子交换膜的类型常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子交换膜等。阳离子交换膜：只允许阳离子通过阴离子交换

6、膜：只允许阴离子通过质子交换膜：只允许H+通过A　电解原理的“传统”应用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2．(1)①电镀时，镀件与电源的极连接。②化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。(2)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是

7、图中电极(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为。(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法中正确的是。a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反应c．溶液中Cu2＋向阳极移动d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl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

8、极反应，阴极电极反应式为。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为。3．(2015·高考上海卷节选)氯碱工业以电解精制