第2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.建立电解原理解决问题的分析思维模型，加深对电解原理的理解和应用。
一、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
1．实验室电解饱和食盐水
(1)实验装置
(2)实验现象
①阳极上有 气味的 色气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变 。
②阴极上有 气体产生，阴极附近溶液变 。
(3)原理分析
①通电前，氯化钠溶液中含有的离子： 。
②通电后， 移向阴极， 移向阳极。
阳极：离子放电顺序为 ，电极反应式为 ；
阴极：离子放电顺序为 ，电极反应式为 。
因 放电，故阴极区生成 。
(4)电解的总反应式
化学方程式：____________________________________________________；
离子方程式：____________________________________________________。
2．氯碱工业
工业上，用隔膜阻止OH－移向阳极，则Na＋和OH－可以在阴极附近的溶液中富集，这样就可以从阴极溶液中得到NaOH。这就是电解食盐水制备烧碱的原理，也称作氯碱工业。
(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，变红色的区域为阳极区( )
(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．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品，如图是离子交换膜法电解饱和食盐水的示意图，图中阳离子交换膜只允许Na＋等通过，不允许OH－、Cl－等阴离子及气体分子通过。
(1)阳极(金属钛网)电极反应式：____________________________________________；
阴极(碳钢网)电极反应式：________________________________________________；
电解饱和食盐水总离子方程式：____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)阳离子交换膜的作用为_________________________________________________。
从图中b位置补充的为含有少量NaOH的水，NaOH的作用为_________________
_______________________________________________________________________。
(3)精制饱和食盐水从图中____________(填“a”“b”“c”或“d”，下同)位置补充，NaOH溶液从图中__________位置流出。图中e位置排出的气体为____________。
2．(2023·浙江6月选考，13)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是( )
A．电极A接电源正极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
3.84消毒液是常用的环境消毒液之一。某课外小组制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨做电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，可以使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，装置如图所示。c、d都为碳电极。
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电极上发生的电极反应式：____________________________，电解产生消毒液的总化学方程式为_________________________________________________________________。
二、铜的电解精炼、电镀
1．铜的电解精炼
(1)粗铜成分
①主要成分： 。
②杂质金属：比铜活泼的有 等；不如铜活泼的有 等。
(2)装置
(3) 电解精炼的电极反应
(4)电解精炼的结果
粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe、Ni等失去电子形成的阳离子进入溶液；不如铜活泼的金属
等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，与其他不溶性杂质混在一起形成 ；阴极上得到 。
2．电镀
(1)定义：应用 原理，在金属表面镀上一薄层 或 的方法。
(2)目的：提高金属的 能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。
(3)电镀池的设计
一般都是用 作电镀液；把 浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极； 与直流电源的负极相连，作为阴极。
(4)案例(铁钉镀铜实验)
阴极 (镀件)，电极反应：______________
阳极 (镀层金属)，电极反应：____________
离子导体
装置图与实验现象
3.电解法用于冶炼较活泼的金属
金属 电极反应 总反应
钠 阳极：____________________ 阴极：____________________ 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
铝 阳极：____________________ 阴极：____________________ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
镁 阳极：____________________ 阴极：____________________ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(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)电解精炼铜时，电解质溶液的成分不发生变化( )
(4)电镀过程相当于金属的“迁移”，属于物理变化( )
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，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，电解池底部含有 等金属。
2．如图为电解熔融的氧化铝冶炼铝的示意图。
(1)资料表明Al2O3的熔点2 054 ℃，冰晶石(Na3AlF6)的熔点1 000 ℃，用电解Al2O3制取金属铝时会加入冰晶石，其作用是______________。
(2)该电解装置中的离子导体是______________________________________________。
(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，可能发生的反应有________________________________________________________________________。
3．[2023·湖南，17(2)]“电解精炼”装置如图所示(以粗Ga为原料制高纯Ga)，电解池温度控制在40～45 ℃的原因是_________________________________________________
________________________________________________________________________，
阴极的电极反应式为______________________________________________________。
已知：①金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。
第2课时 电解原理的应用
一、
1．(1)阴 阳
(2)①刺激性 黄绿 蓝色 ②无色 红色
(3)①Na＋、Cl－、H＋、OH－ ②Na＋、H＋ Cl－、OH－ Cl－>OH－ 2Cl－－2e－===Cl2↑ H＋>Na＋ 2H＋＋2e－===H2↑ H＋ NaOH
(4)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH
2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－
正误判断
(1)× (2)× (3)× (4)×
思考交流
1．(1)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－＋2H2OCl2↑＋2OH－＋H2↑ (2)将电解槽隔成阳极室和阴极室，允许阳离子Na＋通过，阻止阴离子OH－和气体通过，使生成的NaOH更纯，并防止H2、Cl2混合发生爆炸 增强导电性，提高电解效率 (3)a c 氯气
2．B
3．(1)负 阳 (2)2H＋＋2e－===H2↑
NaCl＋H2ONaClO＋H2↑
二、
1．(1)①Cu ②Zn、Fe、Ni Ag、Pt、Au
(3)Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋ Ag、Pt、Au Cu2＋＋2e－===Cu(精铜) (4)Ag、Au、Pt 阳极泥 精铜
2．(1)电解 金属 合金
(2)抗腐蚀
(3)含有镀层金属离子的盐溶液 镀层金属 镀件
(4)铁钉 Cu2＋＋2e－===Cu 铜片 Cu－2e－===Cu2＋ 硫酸铜溶液 逐渐溶解 表面覆盖一层红色物质
3．2Cl－－2e－===Cl2↑ 2Na＋＋2e－===2Na 6O2－－12e－===3O2↑ 4Al3＋＋12e－===4Al 2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg
正误判断
(1)√ (2)√ (3)× (4)×
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
2．(1)降低氧化铝的熔点
(2)熔融状态的冰晶石和Al2O3
(3)2O2－－4e－===O2，O2＋CCO2，O2＋2C2CO
3．使Ga充分熔化 [Ga(OH)4]－＋3e－===Ga＋4OH－(共80张PPT)
第1章 第3节
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电解原理的应用
第2课时
核心素养
发展目标
1.通过对氯碱工业、电镀、铜的电解精炼等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。
2.建立电解原理解决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、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
二、铜的电解精炼、电镀
课时对点练
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一
电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
1.实验室电解饱和食盐水
(1)实验装置
一
电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
阴
阳
(2)实验现象
①阳极上有 气味的 色气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变 。
②阴极上有 气体产生，阴极附近溶液变 。
刺激性
黄绿
蓝色
无色
红色
(3)原理分析
①通电前，氯化钠溶液中含有的离子： 。
②通电后， 移向阴极， 移向阳极。
阳极：离子放电顺序为 ，电极反应式为 ；
阴极：离子放电顺序为 ，电极反应式为 。
因 放电，故阴极区生成 。
Na＋、Cl－、H＋、OH－
Na＋、H＋
Cl－、OH－
Cl－>OH－
2Cl－－2e－===Cl2↑
H＋>Na＋
2H＋＋2e－===H2↑
H＋
NaOH
(4)电解的总反应式
化学方程式： ；
离子方程式： 。
2.氯碱工业
工业上，用隔膜阻止OH－移向阳极，则Na＋和OH－可以在阴极附近的溶液中富集，这样就可以从阴极溶液中得到NaOH。这就是电解食盐水制备烧碱的原理，也称作氯碱工业。
(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，变红色的区域为阳极区
(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.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品，如图是离子交换膜法电解饱和食盐水的示意图，图中阳离子交换膜只允许Na＋等通过，不允许OH－、Cl－等阴离子及气体分子通过。
(1)阳极(金属钛网)电极反应式：__________________；
阴极(碳钢网)电极反应式：_________________；
电解饱和食盐水总离子方程式：_________________________________。
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
(2)阳离子交换膜的作用为_______________________________________
_________________________________________________________________________________。
将电解槽隔成阳极室和阴极室，允许阳离子
Na＋通过，阻止阴离子OH－和气体通过，使生成的NaOH更纯，并防止
H2、Cl2混合发生爆炸
从图中b位置补充的为含有少量NaOH的水，NaOH的作用为____________
_____________。
增强导电性，
提高电解效率
(3)精制饱和食盐水从图中___(填“a”“b”“c”或“d”，下同)位置补充，NaOH溶液从图中___位置流出。图中e位置排出的气体为_____。
a
c
氯气
2.(2023·浙江6月选考，13)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是
A.电极A接电源正极，发生氧化反应
B.电极B的电极反应式为：2H2O＋2e－
===H2↑＋2OH－
C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少
能耗
√
电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；
电极B为阴极，通入的氧气得到电子，其电极反应式为2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B错误；
右室生成氢氧根离子，应选用阳离子交换膜，左室的钠离子进入到右室，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；
改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，从而降低电解电压，减少能耗，故D正确。
3.84消毒液是常用的环境消毒液之一。某课外小组制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨做电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，可以使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，装置如图所示。c、d都为碳电极。
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电极上发生的电极反应式：__________________，
电解产生消毒液的总化学方程式为________________
_____________。
2H＋＋2e－===H2↑
NaClO＋H2↑
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二
铜的电解精炼、电镀
1.铜的电解精炼
(1)粗铜成分
①主要成分： 。
②杂质金属：比铜活泼的有 等；不如铜活泼的有________
等。
二
铜的电解精炼、电镀
Cu
Zn、Fe、Ni
Ag、Pt、
Au
(2)装置
(3)电解精炼的电极反应
Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋
Ag、Pt、Au
Cu2＋＋2e－===Cu(精铜)
(4)电解精炼的结果
粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe、Ni等失去电子形成的阳离子进入溶液；不如铜活泼的金属 等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，与其他不溶性杂质混在一起形成 ；阴极上得到 。
Ag、Au、Pt
阳极泥
精铜
2.电镀
(1)定义：应用 原理，在金属表面镀上一薄层 或 的方法。
(2)目的：提高金属的 能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。
(3)电镀池的设计
一般都是用 作电镀液；把 浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极； 与直流电源的负极相连，作为阴极。
电解
金属
合金
抗腐蚀
含有镀层金属离子的盐溶液
镀层金属
镀件
(4)案例(铁钉镀铜实验)
阴极 (镀件)，电极反应：________________
阳极 (镀层金属)，电极反应：________________
离子导体 ___________
装置图与实验现象
铜片：_________
铁钉：_____________
_________
铁钉
Cu2＋＋2e－===Cu
铜片
Cu－2e－===Cu2＋
硫酸铜溶液
逐渐溶解
表面覆盖一层
红色物质
3.电解法用于冶炼较活泼的金属
金属 电极反应 总反应
钠 阳极：_________________ 阴极：_________________
铝 阳极：___________________ 阴极：__________________
镁 阳极：_________________ 阴极：_________________
2Cl－－2e－===Cl2↑
2Na＋＋2e－===2Na
6O2－－12e－===3O2↑
4Al3＋＋12e－===4Al
2Cl－－2e－===Cl2↑
Mg2＋＋2e－===Mg
(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)电解精炼铜时，电解质溶液的成分不发生变化
(4)电镀过程相当于金属的“迁移”，属于物理变化
√
×
√
×
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，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，电解池底部含有 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，Cu和Pt沉降到电解池底部。
2.如图为电解熔融的氧化铝冶炼铝的示意图。
(1)资料表明Al2O3的熔点2 054 ℃，冰晶石(Na3AlF6)的熔点1 000 ℃，用电解Al2O3制取金属铝时会加入冰晶石，其作用是___________________。
降低氧化铝的熔点
(2)该电解装置中的离子导体是_________
________________。
(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，可能发
熔融状态
的冰晶石和Al2O3
生的反应有__________________________________________________。
3.[2023·湖南，17(2)]“电解精炼”装置如图所示(以粗Ga为原料制高纯Ga)，电解池温度控制在40～45 ℃的原因是________________
_______________________，阴极的电极反应式为_____________________________。
已知：①金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8 ℃。
确保生成的Ga为
液体，便于从出料口流出
[Ga(OH)4]－＋3e－===Ga＋4OH－
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课时对点练
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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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13
14
对点训练
√
对点训练
得电子能力：H＋＞Na＋，电解饱和食盐水阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，故A正确；
失电子能力：Cl－＞OH－，阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，故C正确；
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对点训练
2.如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是
A.电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加
几滴酚酞，呈红色
B.蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应
C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化
钾试纸变蓝
D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触
√
1
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4
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对点训练
碳棒在蛋壳内，溶液中的Cl－在该极失电子被氧化，溶液的碱性不增强，A项错误；
蛋壳表面缠绕的铁丝作阴极，水电离出的H＋在该极发生还原反应得到氢气，B项错误；
铁丝表面生成的气体是氢气，不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C项错误；
蛋壳在该实验中的作用是阻止气体和液体通过，D项正确。
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对点训练
3.(2024·上海普陀曹杨二中高二期中)如图，用有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的立式隔膜电解槽电解食盐水时，下列叙述错误的是
A.精制饱和氯化钠溶液从阳极区补充
B.Z处流出的溶液是较浓的NaOH溶液
C.使用离子交换膜时产品烧碱更纯
D.每转移NA个电子理论上可生成
0.5 mol烧碱
√
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对点训练
电解食盐水时，阳极发生氧化反应，消耗NaCl，则应在阳极补充NaCl，故A正确；
阴极生成OH－，且Na＋向阴极移动，则产品烧碱溶液从阴极区Z处流出，故B正确；
未用离子交换膜时，阴极区混有NaCl，产品不纯，而用离子交换膜时，只有Na＋向阴极移动，产品较为纯净，故C正确；
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对点训练
电解方程式为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，每转移NA个电子理论上可生成1 mol烧碱，故D错误。
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对点训练
题组二 电解精炼、电镀
4.(2023·广东实验中学高二期中)粗银中含有Cu、Pt等杂质，以AgNO3溶液为电解质溶液用电解法提纯银。下列说法正确的是
A.粗银与电源负极相连
B.电解液中c(Ag＋)保持不变
C.Cu、Pt在阳极区中沉积
D.阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag
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对点训练
电解精炼时，粗银作阳极，与电源正极相连，A错误；
阳极Cu、Ag失电子进入溶液，阴极Ag＋得电子析出，电解液中c(Ag＋)变小，B错误；
Cu失电子形成Cu2＋进入溶液，Pt不反应，在阳极区沉积，C错误；
阴极Ag＋得电子析出，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，D正确。
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对点训练
5.欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组选用的阳极金属和电镀液均正确的是
A.Ag和AgCl溶液 B.Ag和AgNO3溶液
C.Pt和Ag2CO3溶液 D.Pt和Ag2SO4溶液
√
在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极，镀层金属银作阳极，电镀液是含有银离子的溶液，AgCl溶解度太小，不适合作电镀液，硝酸银溶液满足条件，故B正确。
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对点训练
6.在铁片上镀锌时，下列叙述正确的是
①将铁片接在电源的正极上 ②将锌片接在电源的正极上 ③在铁片上发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn ④在锌片上发生的反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ ⑤FeSO4溶液作电镀液 ⑥ZnSO4溶液作电镀液
A.②③⑥ B.②③④⑥
C.①④⑤ D.①③⑥
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对点训练
在铁片上镀锌时，铁片作电解池的阴极，与电源负极相连，①错误；
锌片作电解池的阳极，和电源正极相连，②正确；
在铁片上发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn，③正确；
在锌片上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，④错误；
电镀液为含锌离子的溶液，不能用FeSO4溶液，需用ZnSO4溶液，⑤错误、⑥正确。
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对点训练
7.用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则下列说法错误的是
A.两极得失电子数相等
B.阳极溶解的金属的物质的量之和等于析出的铜的物质的量
C.阴极质量增加b g，b
√
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对点训练
由于粗铜中含有Zn和Ag，在电解过程中阳极先是锌失去电子，然后是铜失去电子，Ag形成阳极泥；而阴极一直是铜析出。在电解过程中，两极得失电子数相等，所以溶解的锌和铜的物质的量之和等于析出的铜的物质的量，A、B正确，但由于M(Zn)>M(Cu)，且还有一部分Ag形成阳极泥，所以阳极减少的金属的质量大于阴极析出铜的质量，即b
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对点训练
8.电解精炼法提纯镓的方法是以含Zn、Fe、Cu杂质的粗镓为阳极，纯镓为阴极，NaOH溶液为电解质溶液。通电时，粗镓溶解以[Ga(OH)4]－的形式进入电解质溶液，并在阴极放电析出高纯镓(金属活动性顺序为Zn＞Ga＞Fe)。下列有关电解精炼的说法不正确的是
A.阳极主要电极反应式为Ga＋4OH－－3e－===[Ga(OH)4]－
B.电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等
C.在阴极除了析出高纯度的镓之外，还可能有H2产生
D.电解后，电解池底部的阳极泥中有Cu和Fe
√
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对点训练
在阴极除了析出高纯度的镓之外，电解质溶液中的水也可能在阴极上得电子发生还原反应生成氢气，C正确；
由金属活动性顺序可知，Fe、Cu不参与电极反应，沉入电解池底部形成阳极泥，D正确。
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综合强化
9.下列图示关于铜电极的连接错误的是
√
电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误，C项符合题意。
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综合强化
10.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，Y是粗铜
C.在铁片上镀铜时，X是纯铜
D.制取金属铝时，Z是氯化铝溶液
√
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综合强化
氯碱工业中，X电极连接电源正极，为电解池的阳极，溶液中的氯离子失电子生成氯气，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，A项错误；
电解精炼铜时，粗铜作阳极连接电源正极，精铜作阴极连接电源负极，则Y是精铜，B项错误；
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综合强化
在铁片上镀铜时，铁片作阴极，纯铜作阳极，C项正确；
制取金属铝时，若Z是氯化铝溶液，阴极是水电离出来的氢离子得电子析出氢气，水溶液中铝离子不放电，D项错误。
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综合强化
11.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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综合强化
电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，则电极A为粗铜，电极B为纯铜，A正确；
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；
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综合强化
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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综合强化
12.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______。
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综合强化
(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和离子方程式表示)。
Al－3e－===Al3＋，
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综合强化
13.电解法处理氮氧化物生产HNO3或硝酸盐有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。
Ⅰ.电解NO制备NH4NO3原理如图1所示。
(1)阳极为___(填“X”或“Y”)，Y极的电极反应式为_________________
______________。
Y
NO－3e－＋2H2O
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电解NO制备NH4NO3时，在阳极上NO失电子发生氧化反应，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===
＋4H＋。
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综合强化
(2)为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为_____。
NH3
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综合强化
Ⅱ.用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可制备硝酸。
(3)电解时NO2发生的电极反应为_______________
______________。
NO2－e－＋H2O
根据图2知，电解时，左室电极上氢离子放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入二氧化氮，生成硝酸，所以阳极电极反应式为NO2－e－＋H2O=== ＋2H＋。
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(4)若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为______ mol。
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14.(1)高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水，是一种新型多功能水处理剂。从环境保护的角度看，制备Na2FeO4较好的方法为电解法，其装置如图1所示。
①电解过程中阳极的电极反应式为______________________________。
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综合强化
②图1装置中的电源采用NaBH4(硼元素的化合价为＋3)和H2O2作原料的燃料电池，电池工作原理如图2所示。工作过程中该电源的正极反应式为___________________，Na＋由____(填“a”或“b”，下同)极区移向____极区。
H2O2＋2e－===2OH－
a
b
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综合强化
电池工作时正极发生还原反应，结合图示原理知正极反应为H2O2得电子，被还原为OH－；电解质溶液中的阳离子(Na＋)应由负极区(a极)移向正极区(b极)。
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综合强化
①甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y，Y是N2O5，可循环使用。则石墨Ⅱ是____极；石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为______________________。
正
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综合强化
②工作时，甲池内的 向________
(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)电极移动；在相同条件下，消耗的O2和NO2的体积比为______。
石墨Ⅰ
1∶4
电池工作时，电解质溶液中的阴离子移向负极，即甲池内的 向石墨Ⅰ极移动；根据两极的电极反应式及得失电子守恒知，在相同条件下，消耗O2和NO2的体积比为1∶4。
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综合强化
③乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为________________。
Fe－2e－===Fe2＋
乙池为电解池，Fe(Ⅰ)棒为电解池的阳极，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋。
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综合强化
④若溶液中减少了0.01 mol ，则电路中至少转移了______ mol电子。
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14作业9 电解原理的应用
(分值：100分)
(选择题1～8题，每小题5分，9～11题，每小题7分，共61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．如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是( )
A．电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色
B．蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应
C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触
3．(2024·上海普陀曹杨二中高二期中)如图，用有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的立式隔膜电解槽电解食盐水时，下列叙述错误的是( )
A．精制饱和氯化钠溶液从阳极区补充
B．Z处流出的溶液是较浓的NaOH溶液
C．使用离子交换膜时产品烧碱更纯
D．每转移NA个电子理论上可生成0.5 mol烧碱
题组二 电解精炼、电镀
4．(2023·广东实验中学高二期中)粗银中含有Cu、Pt等杂质，以AgNO3溶液为电解质溶液用电解法提纯银。下列说法正确的是( )
A．粗银与电源负极相连
B．电解液中c(Ag＋)保持不变
C．Cu、Pt在阳极区中沉积
D．阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag
5．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )
A．Ag和AgCl溶液
B．Ag和AgNO3溶液
C．Pt和Ag2CO3溶液
D．Pt和Ag2SO4溶液
6．在铁片上镀锌时，下列叙述正确的是( )
①将铁片接在电源的正极上 ②将锌片接在电源的正极上 ③在铁片上发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn ④在锌片上发生的反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ ⑤FeSO4溶液作电镀液 ⑥ZnSO4溶液作电镀液
A．②③⑥ B．②③④⑥
C．①④⑤ D．①③⑥
7．用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则下列说法错误的是( )
A．两极得失电子数相等
B．阳极溶解的金属的物质的量之和等于析出的铜的物质的量
C．阴极质量增加b g，b
8．电解精炼法提纯镓的方法是以含Zn、Fe、Cu杂质的粗镓为阳极，纯镓为阴极，NaOH溶液为电解质溶液。通电时，粗镓溶解以[Ga(OH)4]－的形式进入电解质溶液，并在阴极放电析出高纯镓(金属活动性顺序为Zn＞Ga＞Fe)。下列有关电解精炼的说法不正确的是( )
A．阳极主要电极反应式为Ga＋4OH－－3e－===[Ga(OH)4]－
B．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等
C．在阴极除了析出高纯度的镓之外，还可能有H2产生
D．电解后，电解池底部的阳极泥中有Cu和Fe
9．下列图示关于铜电极的连接错误的是( )
10.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，Y是粗铜
C．在铁片上镀铜时，X是纯铜
D．制取金属铝时，Z是氯化铝溶液
11．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
12．(9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)(3分)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和离子方程式表示)。
13．(10分)电解法处理氮氧化物生产HNO3或硝酸盐有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。
Ⅰ.电解NO制备NH4NO3原理如图1所示。
(1)阳极为________(填“X”或“Y”)，Y极的电极反应式为________________。
(2)为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为________。
Ⅱ.用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可制备硝酸。
(3)电解时NO2发生的电极反应为___________________________________________。
(4)若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为______ mol。
14．(20分)(1)高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水，是一种新型多功能水处理剂。从环境保护的角度看，制备Na2FeO4较好的方法为电解法，其装置如图1所示。
①电解过程中阳极的电极反应式为__________________________________________
________________________________________________________________________。
②图1装置中的电源采用NaBH4(硼元素的化合价为＋3)和H2O2作原料的燃料电池，电池工作原理如图2所示。工作过程中该电源的正极反应式为______________________________，Na＋由______(填“a”或“b”，下同)极区移向______极区。
(2)利用电化学原理，将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr2O的废水，如图3所示，电解过程中溶液发生反应：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。
①甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y，Y是N2O5，可循环使用。则石墨Ⅱ是________极；石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为______________________________________________。
②工作时，甲池内的NO向__________(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)电极移动；在相同条件下，消耗的O2和NO2的体积比为________。
③乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为________________________________________。
④若溶液中减少了0.01 mol Cr2O，则电路中至少转移了________ mol电子。
作业9 电解原理的应用
1．D 2.D 3.D 4.D 5.B 6.A 7.D 8.B 9.C 10.C
11．D
12．(1)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑ H2
(2)1∶1 (3)Al－3e－===Al3＋，Al3＋＋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。
13．(1)Y NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋
(2)NH3 (3)NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋
(4)0.1
解析 (1)电解NO制备NH4NO3时，在阳极上NO失电子发生氧化反应，电极反应式为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋。
(3)根据图2知，电解时，左室电极上氢离子放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入二氧化氮，生成硝酸，所以阳极电极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋。
(4)n(NO2)＝0.1 mol，阳极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋，生成0.1 mol的HNO3，则有0.1 mol氢离子进入阴极室。
14．(1)①Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O
②H2O2＋2e－===2OH－ a b
(2)①正 NO2＋NO－e－===N2O5
②石墨 Ⅰ 1∶4 ③Fe－2e－===Fe2＋ ④0.12
解析 (1)①电解时阳极Fe失电子被氧化为FeO，结合电解质溶液为碱性可得阳极电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O。②电池工作时正极发生还原反应，结合图示原理知正极反应为H2O2得电子，被还原为OH－；电解质溶液中的阳离子(Na＋)应由负极区(a极)移向正极区(b极)。(2)①根据题图知甲池为燃料电池，电池工作时，石墨Ⅰ附近NO2转变成N2O5，发生氧化反应，电极反应式为NO2＋NO－e－===N2O5，则石墨Ⅱ是电池的正极，O2得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2N2O5===4NO。②电池工作时，电解质溶液中的阴离子移向负极，即甲池内的NO向石墨Ⅰ极移动；根据两极的电极反应式及得失电子守恒知，在相同条件下，消耗O2和NO2的体积比为1∶4。③乙池为电解池，Fe(Ⅰ)棒为电解池的阳极，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋。④根据反应：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O知，若溶液中减少了0.01 mol Cr2O，则参加反应的Fe2＋为0.06 mol，根据电极反应：Fe－2e－===Fe2＋知电路中至少转移了0.12 mol电子。
