【学霸笔记：同步精讲】第四章 第二节 第2课时 电解原理的应用(基础课) 课件--2026版高中化学人教版选必修1

(共54张PPT)
复习任务群一
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新”　打通应考之“脉”
第四章　化学反应与电能
第二节　电解池
第2课时　电解原理的应用(基础课)
素养 目标 1．通过对电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、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和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。
旧知 回顾 1．以Pt电极电解CuCl2溶液，写出电极反应式。
阴极：__________________，阳极：______________________。
2．以惰性电极电解CuSO4溶液，写出电极反应式。
阴极：________________，阳极：________________________，
总反应的离子方程式为__________________________________。
3．写出电解法制Al的化学方程式：
_____________________________。
Cu2+＋2e－===Cu
2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu2+＋2e－===Cu
H2O－2e－===O2↑＋2H＋
2Cu2+＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
知识点一　电解饱和食盐水
1．氯碱工业：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________。
氯碱工业
2．电解饱和食盐水原理
(1)阳极反应为______________________；
阴极反应为___________________________。
(2)电解的总反应式
化学方程式为______________________________________；
离子方程式为___________________________________。
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－===
H2↑＋Cl2↑＋2NaOH
2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－
3．氯碱工业生产流程
(1)离子交换膜电解槽
(2)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氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠溶液反应而影响氢氧化钠溶液的产量和质量。
微点拨
离子交换膜的作用
(1)隔离某些物质，防止阴极与阳极产物之间或产物与电解质溶液发生反应；
(2)用于制备某些物质：通过离子定向移动使得阴极区或阳极区得到所制备的新物质；
(3)对物质进行分离、提纯等。
4．氯碱工业产品及其应用
1．用惰性电极通过阳离子交换膜电解饱和食盐水时，下列说法错误的是(　　)
A．电解过程中，Na＋向阴极方向移动
B．电解一段时间后，阴极附近溶液的pH增大
C．电解池中的阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．电解过程中，阴极和阳极产生的氢氧化钠和氯气会反应生成次氯酸钠
√
D　[电解过程中，阳离子移向阴极，A正确；电解时阴极电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，阴极附近溶液的pH增大，B正确；阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，C正确；阳离子交换膜只允许阳离子通过，可以避免在阴极生成的氢氧化钠和在阳极生成的氯气反应，D错误。]
√
2．如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图(所用电极均为惰性电极)。下列说法不正确的是(　　)
A．从E口逸出的气体是H2
B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
C．标准状况下每生成22.4 L Cl2，便产生2 mol NaOH
D．通电一段时间后加适量NaCl可以使电解液恢复到通电前的浓度
D　[由Na＋的移动方向可以确定左边电极为阳极，右边电极为阴极。阴极发生还原反应，氢气从E口逸出，从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强溶液导电性，A、B项正确；电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，当有1 mol Cl2生成时，有2 mol NaOH生成，C项正确；通电过程中减少的是氢气和氯气且二者物质的量之比为1∶1，因此补充适量的氯化氢气体可以使电解液恢复到通电前的浓度，D项错误。]
3．“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。该装置中c、d都为石墨电极。
完成下列填空：
(1)a为电源的________(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)极，c为电解池的________极。
(2)d电极反应式：_________________________________________，
电解产生消毒液的总反应的化学方程式为
_________________________________________________________。
负
阳
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
NaCl＋H2ONaClO＋H2↑
[解析]　电解饱和氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，该学生的目的是使Cl2被完全吸收制得NaClO溶液，即要让Cl2与NaOH溶液充分混合反应，所以应在装置的下端产生Cl2，上端产生NaOH，则a为负极，b为正极，c为阳极，d为阴极，d电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Cl2和NaOH溶液反应的化学方程式：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，故电解产生消毒液的总反应的化学方程式为NaCl＋H2ONaClO＋H2↑。
知识点二　电镀　电冶金　电有机合成
1．电镀
(1)电镀：利用____原理在某些金属表面镀上一薄层其他____或____的加工工艺。
(2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。
电解
金属
合金
(3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)。
阳极材料：镀层金属：____，
电极反应：___________________；
阴极材料：镀件：________，
电极反应：___________________。
电解质溶液：Cu2+浓度________。
Cu
Cu－2e－===Cu2+
铁制钥匙
Cu2+＋2e－===Cu
保持不变
2．电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质)
阳极材料：____，电极反应：Zn－2e－===Zn2+、Cu－2e－===Cu2+；
阴极材料：____，电极反应：Cu2+＋2e－===Cu；
电解质溶液：Cu2+浓度____，金、银等金属沉积形成阳极泥。
粗铜
纯铜
减小
3．电冶金
(1)金属冶炼就是使矿石中的________获得电子变成金属单质的过程，如Mn＋＋ne－===M。
(2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)。
如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠：
阳极反应为______________________；
阴极反应为_________________；
总反应为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。
金属离子
2Cl－－2e－===Cl2↑
Na＋＋e－===Na
微点拨
工业生产金属镁和金属铝均采用电解法，制取Mg时电解的是熔融的MgCl2，而制取Al时电解的却是熔融的氧化铝，不是AlCl3，这是因为MgCl2是离子化合物，在熔融状态时导电，而AlCl3是共价化合物，在熔融状态下不导电，故电解制取金属铝用的是熔融的氧化铝。
4．电有机合成
电解丙烯腈(CH2===CHCN)合成己二腈
[NC(CH2)4CN]的原理如下：
阳极：___________________________；
阴极：____________________________________________；
总反应：2CH2===CHCN＋H2ONC(CH2)4CN＋O2↑。
H2O－2e－===O2↑＋2H＋
2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN
1．餐具表面镀银可达到增强抗腐蚀性、提升美观等目的。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．阳极的电极反应为Ag－e－===Ag＋
D．电镀液需要不断更换
√
D　[阴极发生反应Ag＋＋e－===Ag，故电路中每通过 1 mol e－，阴极析出1 mol银，A正确；铁为镀件，应与电源负极相连，B正确；阳极为镀层金属，电极反应为Ag－e－===Ag＋，C正确；阳极发生反应Ag－e－===Ag＋，阴极发生反应Ag＋＋e－===Ag，电镀液的浓度不变，不需要更换，D错误。]
2．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍。下列叙述正确的是(氧化性：Fe2+A．阳极发生还原反应，电极反应为Ni2+＋2e－===Ni
B．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有铜和铂
√
D　[电解精炼镍时，粗镍为阳极，纯镍为阴极，电解质溶液中含有Ni2+，阳极发生氧化反应，电极反应为Zn－2e－===Zn2+、Fe－2e－===Fe2+、Ni－2e－===Ni2+，故A错误；阴极发生还原反应，电极反应为Ni2+＋2e－===Ni，因此，电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，故B错误；电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Ni2+、Zn2+，电解槽底部的阳极泥中有铜和铂，故C错误，D正确。]
3．在800～1 000 ℃时电解TiO2可制得钛，装置如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．b为电源的负极
B．石墨电极上发生还原反应
C．阴极发生的反应为TiO2＋4e－===Ti＋2O2-
D．每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子
√
C　[由O2-的移动方向可知，b为电源正极，A错误；石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误；每生成0.1 mol Ti，转移0.4 mol电子，D错误。]
随堂评估 知能落实
√
1．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜精炼提纯，下列说法错误的是(　　)
A．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
B．电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度减小
C．电解时阴极上发生的反应为Cu2+＋2e－===Cu
D．电解时以精铜作阳极，发生氧化反应
D　[Ag、Pt活动性弱于铜，电解过程中不放电，电解后成为阳极泥，故电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥，故A正确；电解精炼铜时比铜活泼的铁、锌也会放电进入溶液，阴极始终是Cu2+发生得电子的还原反应，导致电解质溶液中铜离子浓度减小，故B正确；电解时阴极上发生的反应为铜离子得到电子发生还原反应生成铜单质，电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，故C正确；电解时以粗铜作阳极，发生氧化反应，故D错误。]
√
2．以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，装置如图所示。装置工作时，下列有关说法正确的是(　　)
A．乙池电极接电池正极，气体X为H2
B．Na＋由乙池穿过Na＋交换膜进入甲池
C．NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度大
D．甲池电极反应式：===＋O2↑
D　[甲池生成O2，甲池电极为阳极，接电源的正极，乙池电极为阴极，接电源的负极，D正确。]
3．如图为工业电解熔融氧化铝冶炼铝的装置示意图。
(1)写出电解时的电极反应式及总反应的化学方程式：___________________________________________________________
________________________________________________________。
阳极：2O2-－4e－===O2↑；阴极：Al3+＋3e－===Al；
总反应：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(2)资料表明Al2O3的熔点为2 054 ℃，冰晶石(Na3AlF6)的熔点为
1 000 ℃，用电解Al2O3制取金属铝时会加入冰晶石，其作用是________________________________________________________。
(3)该电解过程要在1 000 ℃以上进行，工业上冶炼铝过程中会发生阳极损耗，试分析发生阳极损耗的原因：______________________
________________________________________________________。
作助熔剂，降低熔点
高温下，阳极产生的氧气与碳块反应生成CO、CO2
数智分层作业(三十二)　电解原理的应用
(分值：40分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(选择题只有一个选项符合题目要求，每小题2分)
1．下列关于氯碱工业中电解NaCl饱和溶液的叙述正确的是(　　)
A．两极都可用铁作电极
B．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色
D．阳极生成的气体能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D　[电解饱和食盐水：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。用铁作阳极，铁先放电，即电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，得不到氯气，故A错误；阳极得到氯气，阴极得到氢气，不能得到金属钠，故B错误；阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，滴入酚酞溶液，溶液变红，故C错误；阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气将碘离子氧化成碘单质，淀粉遇碘单质变蓝，故D正确。]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
2．有关电镀铜的实验，下列说法正确的是(　　)
A．电镀铜时，电解质溶液的浓度不断减小
B．电镀过程中硫酸铜溶液中铜离子浓度不变
C．阳极材料一般选择石墨等惰性材料
D．电镀使用的电压越大，反应速率越大，效率越高
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
B　[电镀铜时，铜会失电子转化为铜离子，铜离子在阴极得电子转化为铜单质，所以电镀过程中，电解质溶液的浓度可保持不变，A错误；根据A项分析可知，电镀过程硫酸铜溶液中铜离子浓度不变，B正确；阳极材料一般选取镀层金属材料，C错误；电压大，虽然反应速率大，但生成的镀层不均匀，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
3．利用如图所示装置模拟电解在工业生产中的应用，下列说法正确的是(　　)
A．若要在铁片上镀铜，Z为FeSO4溶液
B．若要在铁片上镀铜，X、Y分别为纯铜和铁片
C．若Z是饱和NaCl溶液，电解一段时间后，Y电
极析出少量的Na
D．若Z是饱和NaCl溶液，X电极首先发生的电极反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
B　[若要在铁片上镀铜，应该使Fe片与电源负极连接作阴极，铜片与电源正极连接作阳极，Z为CuSO4溶液，A错误；若要在铁片上镀铜，则阳极X为纯铜，阴极Y为铁片，B正确；若Z是饱和NaCl溶液，由于离子的放电能力：H＋＞Na＋，所以电解时阴极Y上会产生H2，故电解一段时间后，Y电极不会析出金属Na，C错误；若Z是饱和NaCl溶液，由于离子放电顺序：Cl－＞OH－，阳极X电极首先是Cl－放电产生Cl2，故阳极X首先发生的电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，D错误。]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
4．实验装置如图所示。接通电源后，用碳棒(a′、b′)作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，a′端的字迹呈白色。下列结论正确的是(　　)
A．a为负极
B．b′端的字迹呈蓝色
C．电子流向：b→b′→a′→a
D．如果将a′、b′换成铜棒，与碳棒作电极时的现象相同
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
B　[根据实验现象，a′端呈白色，即生成了氯气，即氯离子失去电子，a′端为阳极，即a为正极，A错误；b′端为阴极，水得到电子放电的同时，生成氢氧根离子，遇石蕊溶液变蓝，B正确；电子只在导线内移动，a为正极，b为负极，方向为a′→a，b→b′，C错误；如果换成铜棒，阳极上铜放电，现象与碳作电极时不相同，D错误。]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
5．若要在铜片上镀银，则下列叙述中错误的是(　　)
①将铜片接在电源的正极上
②将银片接在电源的正极上
③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag
④在银片上发生的反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液
⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液
A．①③⑥　　　　　 B．②③⑥
C．①④⑤ D．②③④⑥
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
C　[根据电镀原理，若在铜片上镀银，则铜作电解池的阴极，与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银；银作电解池的阳极，与电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子；电解质溶液为硝酸银溶液。铜片应接在电源的负极上，故①错误；银片应接在电源的正极上，故②正确；铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag，故③正确；银片上发生的反应是Ag－e－===Ag＋，故④错误；用硫酸铜溶液作电解质溶液，阴极析出铜，故⑤错误；应用硝酸银溶液作电解质溶液，故⑥正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
6．(12分)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：___________________、
_________________________、_________________________。(7分)
氧化
Ni－2e－===Ni2+
Fe－2e－===Fe2+
Zn－2e－===Zn2+
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(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”)。(1分)
(3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有__________、Ni2+等。(2分)
(4)电解后，电解槽底部含有________(填元素符号)等金属。(2分)
不相等
Fe2+、Zn2+
Cu、Pt
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
[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沉到电解槽底部。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(选择题有一个或两个选项符合题目要求，每小题4分)
7．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用如图的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的铜。下列有关叙述错误的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
A．当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g精铜
B．电极a为粗铜，电极b为精铜
C．甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区
D．乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
B　[阴极反应：Cu2+＋2e－===Cu，电路中通过1 mol电子时，生成
0.5 mol Cu，m＝n·M＝＝32 g，可生成32 g精铜，A正确；电极a为精铜，电极b为粗铜，B错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，C正确；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，D正确。]
√
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
8．二氧化碳的再利用是实现温室气体减排的重要途径之一。在稀硫酸中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．一段时间后，阴极区溶液质量会减少
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．Pt电极上的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
D．若阴极只生成0.15 mol CO和0.35 mol HCOOH，则电路中转移电子的物质的量为2 mol
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
AD　[进入阴极区的二氧化碳和氢离子的总质量大于生成的CO、CH4、C2H4的总质量，阴极区溶液质量会增加，A错误；由电荷守恒可知，氢离子由左侧向右侧迁移，故离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；Pt电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C正确；二氧化碳生成CO和HCOOH时，碳元素均由＋4价降低为＋2价，阴极只生成0.15 mol CO和0.35 mol HCOOH，则电路中转移电子的物质的量为(0.15 mol＋0.35 mol)×2＝1 mol，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
9．(10分)电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题：
(1)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料，LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图所示的装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区电解液为__________(填化学式)溶液，阳极的电极反应为___________________，电解过程中Li＋向惰性电极________(填“A”或“B”)迁移。(5分)
LiOH
2Cl－－2e－===Cl2↑
B
(2)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、和组成的离子液体作为电解液时，可在钢制品上镀铝。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极反应，阴极反应为__________________
_________________________________________________________。
若改用氯化铝水溶液作为电解液，则阴极产物为______。(5分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
===
H2
负
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
[解析]　(1)由题图可知，B极区生成H2，同时会生成LiOH，因此B极区电解液为LiOH溶液；惰性电极A为阳极，在阳极区LiCl溶液中的Cl－放电，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑；电解过程中Li＋(阳离子)向惰性电极B(阴极区)迁移。
(2)在钢制品上镀铝，钢制品为阴极，与电源的负极相连。由于电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，Al元素在熔融盐中以和形式存在，故电镀过程中阴极反应为。若电解液改为氯化铝水溶液，水溶液中得电子能力：Al3+谢 谢！