2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点35电解池原理的应用学案

2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点35电解池原理的应用学案

考点35　电解池原理的应用 知识条目 必考要求 加试要求 金属冶炼、氯碱工业、电镀在生产生活中的应用 b ‎1．铜的电解精炼 ‎(1)电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。‎ ‎(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。‎ ‎(3)电极反应：‎ 阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋‎ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu ‎2．电镀 右图为金属表面镀银的工作示意图 ‎(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极；‎ ‎(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液；‎ ‎(3)电极反应：‎ 阳极：Ag－e－===Ag＋‎ 阴极：Ag＋＋e－===Ag ‎(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。‎ ‎3．氯碱工业 ‎(1)电解饱和食盐水 电极反应：阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)‎ 阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)‎ 总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎(2)离子交换膜法制烧碱 ‎①离子交换膜电解槽的组成：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，电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。右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(H＋、Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和气体通过。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作用生成NaClO而影响烧碱的质量。‎ ‎4．电冶金属 利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、K、Ca、Mg、Al等。‎ ‎(1)冶炼钠2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑‎ ‎(2)冶炼铝　　2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑‎ ‎【例1】　‎ 某同学设计电解饱和食盐水的装置如右图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是(　　)‎ A．铜电极附近观察到黄绿色气体 B．石墨电极附近溶液呈红色 C．溶液中的Na＋向石墨电极移动 D．铜电极上发生还原反应 ‎【解析】　电解饱和食盐水装置中通电两极均有气泡产生，可知铜电极作阴极，石墨电极作阳极(电解食盐水装置的两电极均不发生反应)，故铜电极上H＋得到电子，有氢气放出，铜电极附近溶液呈碱性，石墨电极上有氯气放出，A、B均错误，D正确；溶液中的Na＋向阴极(铜电极)移动，C错误。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　电解饱和食盐水是电解原理的其中一个应用——‎ 氯碱工业，其总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，两端滴加酚酞，阴极区看到变红色。‎ ‎【例2】　在铜片上镀银时，下列有关叙述正确的是(　　)‎ ‎①将铜片接在电池的正极上　②将银片接在电源的正极上　③在铜片上发生的反应为Ag＋＋e－===Ag　④在银片上发生的反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　⑤需用CuSO4溶液作电解液　⑥需用AgNO3溶液作电解液 A．①③⑥ B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥‎ ‎【解析】　铜是镀件，作阴极，接电源负极，①错误；银是镀层金属，作阳极，接电源正极，②正确；电解质溶液要含有镀层金属阳离子，所以要选AgNO3溶液作电解液，⑥正确，⑤错误；在阴极上发生反应Ag＋＋e－===Ag，③正确；在阳极上发生反应Ag－e－===Ag＋，④错误。综上②③⑥正确，B符合题意。‎ ‎【答案】　B ‎【提炼】　电镀是电解原理的另一个应用。镀件与外加电源的负极相连，作阴极，镀层金属与外加电源的正极相连，作阳极；电解质溶液是含镀层金属阳离子的盐溶液。‎ ‎【例3】　‎ 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】　氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　铜的电解精炼是电解原理的另一个应用：粗铜与外加电源的正极相连，为阳极材料；纯铜与外加电源的负极相连，作阴极；电解质溶液为含Cu2＋的盐溶液。其电极反应：阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。‎ ‎【例4】　‎ 用右图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，‎ 阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是(　　)‎ A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．除去CN－的反应式2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O ‎【解析】　Cl－在阳极发生氧化反应生成ClO－，水电离出的H＋在阴极发生还原反应生成H2，又由于电解质溶液呈碱性，故A、B、C项正确；D项，溶液呈碱性，离子方程式中不能出现H＋，正确的离子方程式为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，错误。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　利用电解原理除去含CN－、Cl－废水中的CN－，根据题干信息学会分析原理：阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。‎ ‎【例5】　电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去，下列说法不正确的是(　　)‎ A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋‎ B．电解过程中溶液pH不会变化 C．过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O被还原 ‎【解析】　由题中方程式可知：Cr2O与Fe2＋的反应在消耗H＋，使得溶液由酸性变为中性，再由中性变为碱性，Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，所以A、C正确，B不正确。由阳极反应及总反应知，电路中每转移12 mol电子，则生成6 mol Fe2＋，所以有1 mol Cr2O被还原，D正确。‎ ‎【答案】　B ‎【提炼】　由题干信息分析其反应原理，阳极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋；阴极(Fe)：2H＋＋2e－===H2↑，因H＋不断在阴极上得电子成为H2而析出。‎