第5课时 电解原理的应用
[核心素养发展目标] 1.通过对氯碱工业、电镀、铜的电解精炼、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。2.建立电解应用问题的分析思维模型，加深对电解原理的理解和应用。
一、电解饱和食盐水
烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做________。
1．电解饱和食盐水的原理
(1)通电前，氯化钠溶液中含有四种自由移动的离子，它们是____________________。
(2)通电时，移向阳极的离子是__________，__________在阳极放电，移向阴极的离子是______________，________在阴极放电，因______放电，使阴极区溶液呈____性。
①电解饱和食盐水的原理示意图
②电极反应式和总反应方程式
阳极：________________________________________________________________________；
阴极：________________________________________________________________________；
总反应的化学方程式为__________________________________________________________；
总反应的离子方程式为__________________________________________________________。
③阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的________与阳极产生的________混合发生爆炸，也能避免________与阴极产生的________反应而影响________________。
2．氯碱工业产品及其应用
(1)氯碱工业产品主要有________、______、______、______、含氯漂白剂等。
(2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。
(1)电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑( )
(2)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的为阳极区( )
(3)电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁)( )
(4)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠( )
1．按如图所示安装仪器，电极材料为石墨，电解质溶液为饱和食盐水(同时滴入几滴酚酞)。
(1)用惰性电极电解饱和食盐水的过程中，收集到的Cl2的体积一般小于H2的体积，请分析原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)接通电源后，哪个电极附近的颜色发生了变化？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)若用这种装置进行氯碱工业生产有什么缺点？如何改进？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2.“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、d都为石墨电极。完成下列填空：
(1)a为电源的________极，c为电解池的________极(填“正”“负”“阴”或“阳”)。
(2)d电极的电极反应式：____________________，电解产生消毒液的总化学方程式为
________________________________________________________________________。
二、电解精炼铜 电镀 电冶金
1．铜的电解精炼
(1)装置
(2)粗铜成分
①主要成分：________。
②杂质金属：比铜活泼的有____等，活动性较弱的有________等。
(3)电极反应
2．电镀
(1)概念：应用______的原理在某些金属或其他材料制品表面镀上一薄层其他______或______的过程。电镀除了提升美观和增加表面硬度之外，更主要的目的是增强材料的____________，防止金属氧化等。
(2)基础实验：铁钉镀锌
根据电解原理，设计在铁钉上镀锌的实验方案。
电 解 原 理 阳极：___________ ____________， 阴极：__________ ________________ 电 镀 方 案 电极 材料 阳极：_____， 阴极：_____
电镀液 ZnCl2溶液
镀件 铁钉
(3)某电镀银实验装置如图所示。请回答下列问题：
①银为______金属，与直流电源的______相连，作阳极；待镀金属制品与直流电源的______相连，作阴极；含银离子的溶液为________，含有镀层金属离子。
②阳极反应式为__________________________________________________________；
阴极反应式为____________________________________________________________。
③可观察到的现象是待镀金属制品表面____________________，银电极________。
④含银离子的溶液浓度______。
(4)电镀的特点是阳极参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。
3．电冶金
(1)原理：比较活泼的金属，常用电解其熔融盐的方法制取，使金属离子得电子被还原。
(2)实质：Mn＋＋ne－===M。
(3)实例：
①电解熔融氯化镁制镁：
阴极：________________________________________________________________________；
阳极：________________________________________________________________________；
总反应式：____________________________________________________________________。
②电解熔融氧化铝制铝：
阴极：________________________________________________________________________；
阳极：________________________________________________________________________；
总反应式：____________________________________________________________________。
(1)在Fe上电镀Zn，应用Zn作阳极，用ZnSO4溶液作电镀液( )
(2)电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区( )
(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变( )
(4)工业冶炼金属镁时，电解熔融态MgO( )
(5)工业上冶炼金属铝时，电解熔融状态的AlCl3( )
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，思考回答下列问题：
(1)阳极发生____________________________________________________________反应，其电极反应式：____________________________________________________________________。
(2)电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加____________(填“相等”或“不相等”)。
(3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有________________、Ni2＋等。
(4)电解后，电解槽底部含有________等金属。
1 电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液的浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。
2 电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液 电解质溶液 的浓度不变。
第5课时 电解原理的应用
一、
氯碱工业
1．(1)Na＋、Cl－、H＋、OH－ (2)Cl－、OH－ Cl－ Na＋、H＋
H＋ H＋ 碱 ①稀食盐水 浓NaOH ②2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH 2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－ ③氢气 氯气 氯气 氢氧化钠 产品的产量和质量
2．(1)NaOH Cl2 H2 盐酸
正误判断
(1)× (2)× (3)× (4)×
思考交流
1．(1)Cl2在水中的溶解度比H2大，且Cl2会与电解产生的NaOH反应而被消耗。
(2)接通电源后，阴极区溶液变红色。原因：H2O电离出的H＋放电，使c(OH－)增大，即阴极区产生碱，使溶液变红色。
(3)该装置的缺点是电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO、H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中，为避免这几种产物混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。工业上在阴极区和阳极区之间设置一个阳离子交换膜，阻止OH－向阳极区移动，使氯气与氢氧化钠不能发生反应，从而制得烧碱、氯气和氢气。
2．(1)负 阳 (2)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ NaCl＋H2ONaClO＋H2↑
二、
1．(2)①Cu ②Zn Ag、Au (3)Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋ Ag、Au Cu2＋＋2e－===Cu(精铜)
2．(1)电解 金属 合金 抗腐蚀能力 (2)Zn－2e－===Zn2＋
Zn2＋＋2e－===Zn 锌片 铁钉 (3)①镀层 正极 负极
电镀液 ②Ag－e－===Ag＋ Ag＋＋e－===Ag ③镀上一层光亮的银 不断溶解 ④不变
3．(3)①Mg2＋＋2e－===Mg 2Cl－－2e－===Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ ②4Al3＋＋12e－===4Al 6O2－－12e－===3O2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
正误判断
(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)×
思考交流
1．(1)氧化 Ni－2e－===Ni2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Zn－2e－===Zn2＋ (2)不相等 (3)Fe2＋、Zn2＋ (4)Cu、Pt
解析 (2)电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni，阴极析出的是镍，依据得失电子守恒，阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等。(4)粗镍作阳极，Fe、Zn在电极上失去电子形成阳离子进入溶液中，但Cu和Pt沉降到电解槽底部。(共71张PPT)
电解原理的应用
第5课时
专题1 第二单元
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核心素养
发展目标
1.通过对氯碱工业、电镀、铜的电解精炼、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。
2.建立电解应用问题的分析思维模型，加深对电解原理的理解和应用。
内容索引
一、电解饱和食盐水
二、电解精炼铜 电镀 电冶金
课时对点练
电解饱和食盐水
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一
烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做 。
1.电解饱和食盐水的原理
(1)通电前，氯化钠溶液中含有四种自由移动的离子，它们是________
。
(2)通电时，移向阳极的离子是 ， 在阳极放电，移向阴极的离子是 ， 在阴极放电，因 放电，使阴极区溶液呈 性。
一
电解饱和食盐水
氯碱工业
Na＋、
Cl－、H＋、OH－
Cl－、OH－
Cl－
Na＋、H＋
H＋
H＋
碱
①电解饱和食盐水的原理示意图
稀食盐水
浓NaOH
②电极反应式和总反应方程式
阳极： ；
阴极： ；
总反应的化学方程式为 ；
总反应的离子方程式为 。
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
③阳离子交换膜的作用：只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的 与阳极产生的
混合发生爆炸，也能避免 与阴极产生的 反应而影响 。
氢气
氯气
氯气
氢氧化钠
产品的产量和质量
2.氯碱工业产品及其应用
(1)氯碱工业产品主要有 、 、 、 、含氯漂白剂等。
(2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。
NaOH
Cl2
H2
盐酸
(1)电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
(2)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的为阳极区
(3)电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁)
(4)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠
×
×
×
×
1.按如图所示安装仪器，电极材料为石墨，电解
质溶液为饱和食盐水(同时滴入几滴酚酞)。
(1)用惰性电极电解饱和食盐水的过程中，收集
到的Cl2的体积一般小于H2的体积，请分析原因。
提示 Cl2在水中的溶解度比H2大，且Cl2会与电解产生的NaOH反应而被消耗。
(2)接通电源后，哪个电极附近的颜色发生了变化？为什么？
提示 接通电源后，阴极区溶液变红色。原因：H2O电离出的H＋放电，使c(OH－)增大，即阴极区产生碱，使溶液变红色。
(3)若用这种装置进行氯碱工业生产有什么缺点？如何改进？
提示 该装置的缺点是电解产物之间能够发生
化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO、
H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中，为避免这几种产物混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。工业上在阴极区和阳极区之间设置一个阳离子交换膜，阻止OH－向阳极区移动，使氯气与氢氧化钠不能发生反应，从而制得烧碱、氯气和氢气。
2.“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一
种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱
和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有
较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、
d都为石墨电极。完成下列填空：
(1)a为电源的_____极，c为电解池的_____极(填“正”“负”“阴”或“阳”)。
负
阳
(2)d电极的电极反应式：_________________________，电解产生消毒液的总化学方程式为________________
___________________。
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
NaCl＋H2O
返回
电解精炼铜 电镀 电冶金
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二
1.铜的电解精炼
(1)装置
二
电解精炼铜 电镀 电冶金
(2)粗铜成分
①主要成分： 。
②杂质金属：比铜活泼的有 等，活动性较弱的有 等。
(3)电极反应
Cu
Zn
Ag、Au
Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋
Ag、Au
Cu2＋＋2e－===Cu(精铜)
2.电镀
(1)概念：应用 的原理在某些金属或其他材料制品表面镀上一薄层其他 或 的过程。电镀除了提升美观和增加表面硬度之外，更主要的目的是增强材料的 ，防止金属氧化等。
电解
金属
合金
抗腐蚀能力
(2)基础实验：铁钉镀锌
根据电解原理，设计在铁钉上镀锌的实验方案。
电 解 原 理 阳极：________ ， 阴极：________ _______ 电 镀 方 案 电极 材料 阳极： ，
阴极：_____
电镀液 ZnCl2溶液
镀件 铁钉
Zn－2e－
===Zn2＋
Zn2＋＋2e－
===Zn
锌片
铁钉
(3)某电镀银实验装置如图所示。请回答下列问题：
①银为 金属，与直流电源的 相连，作阳极；待镀金属制品与直流电源的 相连，作阴极；含银离子的溶液为 ，含有镀层金属离子。
②阳极反应式为 ；
阴极反应式为 。
镀层
正极
负极
电镀液
Ag－e－===Ag＋
Ag＋＋e－===Ag
③可观察到的现象是待镀金属制品表面 ，银电极
。
④含银离子的溶液浓度 。
(4)电镀的特点是阳极参与电极反应，电镀过程中相关离
子的浓度、溶液pH等保持不变。
镀上一层光亮的银
不断溶解
不变
3.电冶金
(1)原理：比较活泼的金属，常用电解其熔融盐的方法制取，使金属离子得电子被还原。
(2)实质：Mn＋＋ne－===M。
(3)实例：
①电解熔融氯化镁制镁：
阴极： ；
阳极： ；
总反应式： 。
Mg2＋＋2e－===Mg
2Cl－－2e－===Cl2↑
②电解熔融氧化铝制铝：
阴极： ；
阳极： ；
总反应式： 。
4Al3＋＋12e－===4Al
6O2－－12e－===3O2↑
(1)在Fe上电镀Zn，应用Zn作阳极，用ZnSO4溶液作电镀液
(2)电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区
(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变
(4)工业冶炼金属镁时，电解熔融态MgO
(5)工业上冶炼金属铝时，电解熔融状态的AlCl3
√
√
×
×
×
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，思考回答下列问题：
(1)阳极发生 反应，其电极反应式：________________________
。
(2)电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加 (填“相等”或“不相等”)。
氧化
Ni－2e－===Ni2＋，Fe－2e－
===Fe2＋，Zn－2e－===Zn2＋
不相等
电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn、Ni，阴极析出的是镍，依据得失电子守恒，阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等。
(3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有 、Ni2＋等。
(4)电解后，电解槽底部含有 等金属。
Fe2＋、Zn2＋
Cu、Pt
粗镍作阳极，Fe、Zn在电极上失去电子形成阳离子进入溶液中，但Cu和Pt沉降到电解槽底部。
归纳总结
(1)电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液的浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。
(2)电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。
返回
课时对点练
题组一 氯碱工业
1.用石墨电极电解饱和食盐水，下列分析错误的是
A.得电子能力：H＋＞Na＋，故阴极得到H2
B.电解过程中Na＋的物质的量不变
C.失电子能力：Cl－＞OH－，故阳极得到Cl2
D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后，溶液呈
中性
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对点训练
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对点训练
电解池中，总反应化学方程式为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，所以电解过程中Na＋的物质的量不变且电解后溶液呈碱性，故B正确，D错误。
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对点训练
2.(2023·秦皇岛高二质检)如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是
A.装置中出口①处的物质是氯气，出
口②处的物质是氢气
B.该离子交换膜只能让阳离子通过，
不能让阴离子通过
C.装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H＋ Cl2↑＋H2↑
D.该装置将电能转化为化学能
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对点训练
由图可知①处为电解池阳极，产生氯
气，②处为电解池阴极，产生氢气，
A对；
电解饱和食盐水有烧碱生成且H2O应
写化学式，C错。
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对点训练
3.图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能，图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。下列说法不正确的是
A.图甲的X点要与图乙中的a极连接
B.图乙中b极的电极反应为2Cl－－2e－
===Cl2↑
C.当N极消耗1 mol气体时，有2 mol H＋通过离子交换膜
D.若有机废水中主要含有淀粉，则图甲中M极反应为(C6H10O5)n＋7nH2O
－24ne－===6nCO2＋24nH＋
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对点训练
题图甲中N极上O2转化为H2O，发生还
原反应，为正极，M极为负极，图乙通
过电解饱和食盐水获得消毒液，a极生
成H2，b极生成Cl2，则a极为阴极，b极
为阳极，电解池的阴极与电源负极相连，故X点与a极相连，A正确；
图乙中b极生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，B正确；
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对点训练
根据反应O2＋4e－＋4H＋===2H2O，当
N极消耗1 mol气体时，转移4 mol电子，
故有4 mol H＋通过离子交换膜，C错误；
若有机废水中主要含有淀粉，则图甲中
M极上淀粉转化为CO2，电极反应为(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2＋24nH＋，D正确。
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对点训练
题组二 电镀 电解精炼
4.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是
A.通电后，Ag＋向阳极移动
B.银片与电源负极相连
C.该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－
===Ag
D.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
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对点训练
铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。
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对点训练
5.(2023·广西玉林高二检测)餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观度等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是
A.电路中每通过1 mol e－，阴极析出1 mol银
B.铁电极应与电源负极相连
C.阳极电极反应式为Ag－e－===Ag＋
D.电镀液需要不断更换
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对点训练
阴极发生反应：Ag＋＋e－===Ag，故电路中每通过1 mol e－析出1 mol银，故A正确；
铁为镀件，应与电源负极相连，故B正确；
阳极为镀层金属，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，故C正确；
电镀液浓度不变，不需要更换，故D错误。
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对点训练
6.如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是
A.电极A是粗铜，电极B是纯铜
B.电路中通过1 mol电子，生成32 g铜
C.溶液中 向电极A迁移
D.膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区
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对点训练
阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中通过
1 mol电子时，生成0.5 mol Cu，即生成32 g Cu，
B正确；
阳极泥是阳极区产物，所以膜A为过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区，膜B为阳离子交换膜，D错误。
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对点训练
题组三 电冶金
7.1807年，化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠：4NaOH(熔融)
4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠：3Fe＋4NaOH Fe3O4 ＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是
A.电解熔融氢氧化钠制取金属钠，阳极发生的电极反应为2OH－－2e－===
H2↑＋O2↑
B.盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强
C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同
D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠，电解槽中石墨为阴极，铁
为阳极
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对点训练
Na的还原性强于Fe，但Na的沸点比Fe低得多，盖·吕萨克法制钠利用了Fe与Na的沸点差异，B错误；
由电解原理可知，戴维法制取4 mol Na时转移4 mol电子，但盖·吕萨克法制取4 mol Na时转移8 mol电子，则制得等量的钠时转移的电子总数不同，C正确；
用电解熔融氯化钠法制钠时，石墨为阳极，铁为阴极，阳极上Cl－放电，阴极上Na＋放电，D错误。
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对点训练
8.(2023·福建三明高二检测)研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法不正确的是
A.由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移
4 mol电子
B.阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑
C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不会减少
D.装置中石墨电极材料需要定期更换
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阳极上电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，C不断被消耗，装置中石墨电极材料需要定期更换，故B错误，D正确。
9.用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，CN－与阳极产生的ClO－反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是
A.用石墨作阳极，铁作阴极
B.除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋
2CO2↑＋5Cl－＋H2O
C.阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
D.阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
√
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根据已知信息可知，阳极上Cl－失电子生成ClO－，
铁不能作阳极，否则阳极铁失电子发生氧化反应，
得不到ClO－，故用石墨作阳极，铁作阴极，A正确；
阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，
两种气体为二氧化碳和氮气，该反应在碱性条件下进行，离子方程式为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，B错误；
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阳极上Cl－失电子生成ClO－，电极反应式为Cl－＋
2OH－－2e－===ClO－＋H2O，C正确；
电解质溶液呈碱性，则阴极上水得电子生成氢气和
氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋
2OH－，D正确。
综合强化
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综合强化
10.氯化氢回收氯气技术近年来成为科学研究的热点，一种新的氯化氢电解回收氯气的过程如图。下列说法正确的是
A.石墨电极连接电源正极
B.H＋通过质子交换膜从铂电极向石墨电
极移动
C.Fe3＋在石墨电极区域可循环再生，
涉及的反应为Fe2＋＋O2＋2H＋===Fe3＋＋H2O
D.随着反应的进行，阴、阳两极电解质溶液pH均不变
√
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综合强化
石墨电极上Fe3＋转化为Fe2＋，得电子，
在电解池中作阴极，连接电源负极，A
错误；
铂电极为阳极，HCl失电子产生Cl2和
H＋，H＋通过质子交换膜从阳极(铂电极)
向阴极(石墨电极)移动，B正确；
涉及的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，C错误；
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综合强化
随着反应的进行，阳极H＋向阴极移动，移动过来的H＋在阴极又参与反应生成了水，所以阴、阳两极电解质溶液pH均升高，D错误。
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综合强化
11.电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示装置中，E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。下列说法不正确的是
A.用甲装置精炼铜时，C电极材料为粗铜
B.乙装置中E电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C.用丙装置给铜件镀银，当乙中溶液的OH－
浓度是0.1 mol·L－1时(此时乙溶液体积为
500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为5.4 g
D.电解一段时间后，发现丁中Y极附近溶液红褐色加深，则Fe(OH)3胶体带正
电荷
√
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综合强化
由信息可知，将直流电源接通后，F极
附近溶液呈红色，可知F极是阴极，所
以E极是阳极，则电源电极A是正极，
电极B是负极，C极是阳极，D极是阴
极，X极是阳极，Y极是阴极。用甲装
置精炼铜时，C电极是阳极，电极材料为粗铜，A正确；
乙装置中E电极是阳极，Cl－放电，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，B正确；
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综合强化
当乙中溶液的OH－浓度是0.1 mol·L－1
时(此时乙溶液体积为500 mL)时，根据
电极反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，
可知生成的OH－的物质的量为0.1 mol·
L－1×0.5 L＝0.05 mol，转移电子的物
质的量为0.05 mol，丙中镀件上析出银的质量m(Ag)＝0.05 mol×108 g·
mol－1＝5.4 g，C正确；
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综合强化
Y为阴极，阴极上负电荷较多，电解一段时间后Y极附近溶液红褐色加深，说明Fe(OH)3胶粒带正电荷，Fe(OH)3胶体不带电荷，D错误。
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综合强化
12.工业上采用电解氧化铝-冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝：2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑。加入冰晶石的作用是__________
__________，两极的电极反应分别是____________________________、__________________________，在电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________________________________。
作助熔剂，
降低熔点
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
石墨电极被阳极上产生的氧气氧化
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综合强化
13.电解Na2CO3溶液可制得NaHCO3和NaOH，原理如图1所示：
(1)阳极生成 的电极反应式为_________________________________，阴极产生的物质A的化学式为______。
H2
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(2)工作一段时间后，两极区制得NaHCO3与NaOH的物质的量之比约为________。
1∶1
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(3)利用上述所得NaHCO3溶液在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原理如图2所示，原因是___________
____________________________(用相关的电极反应式表示)。
Al－3e－＋
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14.CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示。
(1)a为电源的_____(填“正”或“负”)极。
负
电极A上CO2变为CO，发生还原反应，为阴极，则a为电源的负极。
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(2)电极A的反应式为_______________________，电极B生成乙烯的反应式为_________________________________。
CO2＋2e－===CO＋O2－
2CH4＋2O2－－4e－===C2H4＋2H2O
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综合强化
电极A为阴极，电极反应式为CO2＋2e－===CO＋O2－；
电极B为阳极，生成乙烯的反应式为2CH4＋2O2－－4e－===C2H4＋2H2O。
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综合强化
(3)若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗CH4和CO2的体积比为________。
6∶5
令生成乙烯和乙烷分别为2体积和1体积，根据得失电子守恒，发生的总反应为6CH4＋5CO2===2C2H4＋C2H6＋5H2O＋5CO，则消耗CH4和CO2的体积比为6∶5。
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14作业9 电解原理的应用
(选择题1～11题，每小题7分，共77分)
题组一 氯碱工业
1．用石墨电极电解饱和食盐水，下列分析错误的是( )
A．得电子能力：H＋＞Na＋，故阴极得到H2
B．电解过程中Na＋的物质的量不变
C．失电子能力：Cl－＞OH－，故阳极得到Cl2
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后，溶液呈中性
2．(2023·秦皇岛高二质检)如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是( )
A．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气
B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H＋Cl2↑＋H2↑
D．该装置将电能转化为化学能
3．图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能，图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。下列说法不正确的是( )
A．图甲的X点要与图乙中的a极连接
B．图乙中b极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．当N极消耗1 mol气体时，有2 mol H＋通过离子交换膜
D．若有机废水中主要含有淀粉，则图甲中M极反应为(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2＋24nH＋
题组二 电镀 电解精炼
4.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是( )
A．通电后，Ag＋向阳极移动
B．银片与电源负极相连
C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag
D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
5．(2023·广西玉林高二检测)餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观度等目的。下列关于铁表面镀银的说法不正确的是( )
A．电路中每通过1 mol e－，阴极析出1 mol银
B．铁电极应与电源负极相连
C．阳极电极反应式为Ag－e－===Ag＋
D．电镀液需要不断更换
6.如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度的Cu的装置示意图，下列有关叙述不正确的是( )
A．电极A是粗铜，电极B是纯铜
B．电路中通过1 mol电子，生成32 g铜
C．溶液中SO向电极A迁移
D．膜B是过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区
题组三 电冶金
7．1807年，化学家戴维通过电解熔融氢氧化钠制取金属钠：4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O；后来盖·吕萨克通过铁与熔融氢氧化钠作用也制得金属钠：3Fe＋4NaOHFe3O4 ＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是( )
A．电解熔融氢氧化钠制取金属钠，阳极发生的电极反应为2OH－－2e－===H2↑＋O2↑
B．盖·吕萨克制钠的原理是利用铁的还原性比钠强
C．若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数不同
D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制取金属钠，电解槽中石墨为阴极，铁为阳极
8．(2023·福建三明高二检测)研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法不正确的是( )
A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移4 mol电子
B．阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不会减少
D．装置中石墨电极材料需要定期更换
9.用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，CN－与阳极产生的ClO－反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是( )
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
C．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
D．阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
10．氯化氢回收氯气技术近年来成为科学研究的热点，一种新的氯化氢电解回收氯气的过程如图。下列说法正确的是( )
A．石墨电极连接电源正极
B．H＋通过质子交换膜从铂电极向石墨电极移动
C．Fe3＋在石墨电极区域可循环再生，涉及的反应为Fe2＋＋O2＋2H＋===Fe3＋＋H2O
D．随着反应的进行，阴、阳两极电解质溶液pH均不变
11．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示装置中，E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近溶液呈红色。下列说法不正确的是( )
A．用甲装置精炼铜时，C电极材料为粗铜
B．乙装置中E电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
C．用丙装置给铜件镀银，当乙中溶液的OH－浓度是0.1 mol·L－1时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为5.4 g
D．电解一段时间后，发现丁中Y极附近溶液红褐色加深，则Fe(OH)3胶体带正电荷
12．(8分)工业上采用电解氧化铝-冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。加入冰晶石的作用是______________，两极的电极反应分别是______________________、__________________________________，在电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________________________。
13．(8分)电解Na2CO3溶液可制得NaHCO3和NaOH，原理如图1所示：
(1)阳极生成HCO的电极反应式为______________________，阴极产生的物质A的化学式为________________________________________________________________________。
(2)工作一段时间后，两极区制得NaHCO3与NaOH的物质的量之比约为________________。
(3)利用上述所得NaHCO3溶液在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原理如图2所示，原因是__________________________________(用相关的电极反应式表示)。
14．(7分)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示。
(1)(1分)a为电源的____(填“正”或“负”)极。
(2)电极A的反应式为______________________________________________________
___________________，电极B生成乙烯的反应式为_____________________________。
(3)若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗CH4和CO2的体积比为________。
作业9 电解原理的应用
1．D 2.C 3.C
4．C [铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。]
5．D [阴极发生反应：Ag＋＋e－===Ag，故电路中每通过1 mol e－析出1 mol银，故A正确；铁为镀件，应与电源负极相连，故B正确；阳极为镀层金属，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，故C正确；电镀液浓度不变，不需要更换，故D错误。]
6．D [阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中通过1 mol电子时，生成0.5 mol Cu，即生成32 g Cu，B正确；阳极泥是阳极区产物，所以膜A为过滤膜，阻止阳极泥及杂质进入阴极区，膜B为阳离子交换膜，D错误。]
7．C [由4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O可知，阳极OH－放电生成O2和H2O，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A错误；Na的还原性强于Fe，但Na的沸点比Fe低得多，盖·吕萨克法制钠利用了Fe与Na的沸点差异，B错误；由电解原理可知，戴维法制取4 mol Na时转移4 mol电子，但盖·吕萨克法制取4 mol Na时转移8 mol电子，则制得等量的钠时转移的电子总数不同，C正确；用电解熔融氯化钠法制钠时，石墨为阳极，铁为阴极，阳极上Cl－放电，阴极上Na＋放电，D错误。]
8．B [钙还原二氧化钛反应的化学方程式为2Ca＋TiO2Ti＋2CaO，由TiO2制得1 mol金属Ti，消耗2 mol Ca，电解池中阴极反应式为Ca2＋＋2e－===Ca，则生成2 mol Ca外电路中转移4 mol电子，故A正确；电解池总反应为2CaO＋C2Ca＋CO2↑，制备金属钛的反应为2Ca＋TiO2Ti＋2CaO，所以在制备金属Ti前后，CaO的总量不会减少，故C正确；阳极上电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，C不断被消耗，装置中石墨电极材料需要定期更换，故B错误，D正确。]
9．B [根据已知信息可知，阳极上Cl－失电子生成ClO－，铁不能作阳极，否则阳极铁失电子发生氧化反应，得不到ClO－，故用石墨作阳极，铁作阴极，A正确；阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，两种气体为二氧化碳和氮气，该反应在碱性条件下进行，离子方程式为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，B错误；阳极上Cl－失电子生成ClO－，电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，C正确；电解质溶液呈碱性，则阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，D正确。]
10．B 11.D
12．作助熔剂，降低熔点 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al 石墨电极被阳极上产生的氧气氧化
13．(1)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑ H2
(2)1∶1 (3)Al－3e－＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑
解析 (1)电解时阳极区碳酸钠溶液中水电离的OH－失电子产生O2，同时生成HCO，电极反应式为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑；阴极区水电离的H＋得电子产生H2，物质A的化学式为H2。(2)工作一段时间后，两极区的电极反应分别为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑、4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑，制得NaHCO3与NaOH的物质的量之比约为1∶1。(3)铝与直流电源正极相连，为阳极，被氧化为Al3＋，继而和溶液中的HCO发生相互促进的水解反应，生成氢氧化铝沉淀，电极反应式为Al－3e－＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。
14．(1)负 (2)CO2 ＋2e－===CO ＋O2－ 2CH4＋2O2－ －4e－===C2H4＋2H2O (3)6∶5
解析 (1)电极A上CO2变为CO，发生还原反应，为阴极，则a为电源的负极。(2)电极A为阴极，电极反应式为CO2＋2e－===CO＋O2－；电极B为阳极，生成乙烯的反应式为2CH4＋2O2－－4e－===C2H4＋2H2O。(3)令生成乙烯和乙烷分别为2体积和1体积，根据得失电子守恒，发生的总反应为6CH4＋5CO2===2C2H4＋C2H6＋5H2O＋5CO，则消耗CH4和CO2的体积比为6∶5。
