高中化学 专题1 化学反应与能量变化 第二单元 化学能与电能的转化 4 电解原理的应用学案 苏教版选修4-苏教版高二选修4化学学案VIP免费

电解原理的应用【考点精讲】1.电解饱和食盐水（1）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）（2）总反应方程式：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑离子反应方程式：2Cl－＋2H2O=====2OH－＋H2↑＋Cl2↑（3）应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2.电镀下图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：（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.电解精炼铜（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。4.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。（1）冶炼钠2NaCl（熔融）=====2Na＋Cl2↑电极反应：阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑；阴极：2Na＋＋2e－＝2Na。（2）冶炼铝2Al2O3（熔融）=====4Al＋3O2↑电极反应：阳极：6O2－－12e－＝3O2↑；阴极：4Al3＋＋12e－＝4Al。【典例精析】例题1[新课标全国卷]粗铜的电解精炼如下图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________（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_________________________。思路导航：电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解液，比铜活泼的金属失电子生成离子进入溶液，不如铜活泼的金属形成阳极泥沉积下来。答案：cCu2＋＋2e－＝CuAu、Ag以单质的形式沉积在c（阳极）下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解液例题2[四川理综]按下图电解NaCl的饱和溶液，写出该电解池中发生反应的总反应方程式：________。将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中，观察到的现象是________。思路导航：由于阳极是惰性电极，则电解饱和氯化钠溶液的方程式为2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，生成的Cl2与NaOH溶液发生反应：Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O，故总反应方程式为NaCl＋H2O=====NaClO＋H2↑，酚酞试液遇NaOH显红色后被NaClO氧化褪色。答案：NaCl＋H2ONaClO＋H2↑酚酞试液先变红后褪色例题3某小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。（1）该电解槽的阳极反应式为___________________________________________。此时通过阴离子交换膜的离子数________（填“大于”、“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。（2）制得的氢氧化钾溶液从出口______（填“A”、“B”、“C”或“D”）导出。（3）通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_________________________。（4）若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的反应式为_________________________________________________________________。思路导航：溶液中的OH－在阳极失电子产生O2：4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑，所以在B口放出O2，从A口导出H2SO4。溶液中的H＋在阴极得到电子产生H2：2H＋＋2e－＝H2↑，则从C口放出H2，从D口导出KOH溶液。因SO所带电荷数大于K＋所带电荷数，SO通过阴离子交换膜，K＋通过阳离子交换膜，所以通过阳离子交换膜的离子数大于通过阴离子交换膜的离子数。O2、H2、KOH溶液构成燃料电池时，O2在电池正极放电：O2＋4e－＋2H2O＝4OH－。答案：（1）4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑小于（2）D（3）H＋在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使c（OH－）>c（H＋）（4）O2＋2H2O＋4e－＝4OH－【总结提升】有关电解计算的方法技巧（1）利用电极反应计算，应用的是阴、阳两极电子守恒。（2）利用电解总方程式计算，应用化学方程式计量数之比。（3）电解后溶液的pH计算，对于只电解水的溶液，就是溶液的浓缩计算；对于既电解水又电解电解质本身的计算，要求出生成的c（H+）或c（OH－）。（4）长时间的电解计算，要注意溶剂的电...