高中化学 电解原理的应用（提高）知识讲解学案 新人教版选修4-新人教版高二选修4化学学案VIP免费

电解原理的应用【学习目标】1、了解电解在电镀、氯碱工业、电冶金方面的应用；2、通过探究活动，加强观察、分析、推理及归纳总结的能力。【要点梳理】【高清课堂：电解原理的应用#电解原理的应用】要点一、电解原理的应用氯碱工业概念电解饱和食盐水的方法制取NaOH、Cl2和H2，以它们为原料生产系列化工产品电极反应阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑阴极：2H++2e－＝H2↑总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑方法离子交换式食盐水的精制粗盐水精制食盐水电镀概念利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程电极材料阳极：镀层金属阴极：镀件电镀液含镀层金属离子的电解质溶液电解精炼铜电极材料阳极：粗铜阴极：纯铜电解质溶液CuSO4溶液电极反应阳极：Cu－2e－＝Cu2+阴极：Cu2++2e－＝Cu电冶金属概念使用电解的方法使金属离子从其化合物中还原出来Mn++ne－＝M电冶钠电解反应阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑阴极：2Na++2e－＝2Na电冶铝电解反应阳极：6O2－－12e－＝3O2↑阴极：4Al3++12e－＝4Al要点诠释：（1）电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等失去电子，变成金属阳离子进入溶液，Zn－2e－＝Zn2+、Fe－2e－＝Fe2+、Ni－2e－＝Ni2+，其他的杂质以阳极泥的形式沉积。（2）电镀时，阳极（镀层金属）失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。（3）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且溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。（4）由于Al2O3熔点很高，电冶时加入冰晶石（Na3AlF6）以降低其熔点。（5）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、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。下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（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溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。要点二、原电池和电解池的区别和联系【高清课堂：电解原理的应用#原电池和电解池的区别和联系】电子、溶液中离子流向：【典型例题】类型一、电解原理的应用例1金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）（）。A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2++2e－＝NiB．电解过程中．阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt【思路点拨】本题考查电解精练，注意电解时装置的电极与外接电源相连接情况。电化学必然涉及到氧化还原，所以对氧化还原反应中的基本概念要熟练掌握。【答案】D【解析】阳极应发生氧化反应。电解后溶液中的阳离子主要为Ni2+。根据金属原子的还原性顺序和金属阳离子的氧化性顺序知，阳极反应为：Zn－2e－＝Zn2+，Fe－2e－＝Fe2+，Ni－2e－＝Ni2+，Cu、Pt在该条件下不失电子，形成阳极泥。阴极反应为：Ni2++2e－＝Ni，Zn2+、Fe2+在该条件下不得电子。比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni相对原子质量不等，当两电极通过电量相等时，阳极减少质量与阴极增加质量不等。【总结升华】单质的还原性（或氧化性）与对应阳离子（或阴离子）的氧化性（或还原性）相反，如本题氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+，则还原性Fe＞Ni＞Cu。举一反三：【变式1】下列关于铜电极的叙述正确的是（）。A．铜锌原电池中铜是正极B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D．电解稀硫酸制H2和O2时铜作阳极【答案】A、C类型二、电化学内容的综合应用例2铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：（1）工业冶炼铝的化学方程式是________。（2）铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是________（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。①该电解槽的阳...