高考總復(fù)習(xí)電解應(yīng)用

【考綱要求】

1.鞏固電解池的工作原理和電解規(guī)律。

2.了解電解原理在氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金屬等方面的應(yīng)用。

【考點(diǎn)梳理】

考點(diǎn)一：氯堿工業(yè)

1.定義

工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOH、C12^H2,并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯

堿工業(yè)。

2.電解飽和食鹽水

(1)反應(yīng)原理

飽和食鹽水成分：溶液存在Na+、CP、H\OIF四種離子。

電極反應(yīng)式：

陰極：2H++21=H2T(還原反應(yīng))；

陽極：2c21=C12T(氧化反應(yīng))。

電解總化學(xué)方程式：

由■星

2NaCl4-2H2O=^=2NaOH+H2T+C12T

一而鬣一陽冠區(qū)

(2)實(shí)驗(yàn)簡易裝置

如圖所示在燒杯里裝入飽和食鹽水，滴入幾滴酚醐試液。用導(dǎo)線把鐵釘、石墨捧、電流表接在直流電源上。

觀察現(xiàn)象，并用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗(yàn)陽極放出的氣體。

(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

陽極(石墨棒)上有氣泡逸出、該氣體呈黃綠色，有刺激性氣味，使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)；石墨棒

附近的溶液由無色變?yōu)辄S綠色。陰極(鐵釘)上逸出氣體，該氣體無色、無味；陰極附近的溶液由無色先后變?yōu)?/p>

淺紅色、紅色，且紅色區(qū)域逐漸擴(kuò)大。

要點(diǎn)詮釋：

①陰極區(qū)域變紅原因：由于H+被消耗，使得陰極區(qū)域OJT離子濃度增大(實(shí)際上是破壞了附近水的電離平

衡，由于Kw為定值，c(H+)因電極反應(yīng)而降低，導(dǎo)致c(O!T)增大，使酚醐試液變紅)。

②濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)原因：氯氣可以置換出碘化鉀中的碘，C12+2KI=2KC1+I2,L使淀粉變藍(lán)。

3.生產(chǎn)過程

(1)NaCl溶液的精制

粗鹽中含泥沙、Ca2\Mg2+、Fe3\SCV一等雜質(zhì)，會(huì)影響NaCl溶液的電解。精制食鹽水時(shí)經(jīng)常加入BaCL、Na2co3、

NaOH等，使雜質(zhì)成為沉淀，過濾除去，然后加入鹽酸調(diào)節(jié)鹽水的pH。

要點(diǎn)詮釋：

除雜質(zhì)時(shí)所加試劑的順序要求是：

①Na2cCh必須在BaCk之后，以除去Ca?+和前面引入的Ba?+等;

②過濾之后再向?yàn)V液中加入鹽酸，以免沉淀重新溶解。

試劑加入順序有多種選擇，如：

①BaCL、NaOH,Na2co3、過濾、HC1；

②BaCb、Na2cO3、NaOH、過濾、HC1；

③NaOH、BaCb、Na2co3、過濾、HC1?

（2）生產(chǎn)裝置

NaOHffM

陰

唯創(chuàng)網(wǎng)

陰

極

室

精制飽和離于交換膜

NaCI溶液H,0(含少量NaOH)

要點(diǎn)詮釋：陽離子交換膜的特點(diǎn)

陽離子交換膜只允許陽離子（Na+）通過，而阻止陰離子（C「、OH"）和分子（C12）通過，這樣既能阻止

比和CL混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影響燒堿質(zhì)量，還能極大地降低堿液中NaCl的

含量。

考點(diǎn)二：銅的電解精煉

(-)）

銅1，粗銅（Cu、Zn、

裝置示意圖_Ni、Ag等）

CuSCL溶液

陽極反應(yīng)式Zn-2e-==Zn2+>Ni-2e^==Ni2+>Fe-2e-==Fe2+.Cu-2e-==Cu2+

陰極反應(yīng)式C/++2e—==Cu

①粗銅作陽極，接電源正極；純銅作陰極，接電源負(fù)極，用CuSCU溶液

作電解液。

要點(diǎn)詮釋：②Cu和比Cu活潑的雜質(zhì)Zn、Fe、Ni等均失去電子變成相應(yīng)的離子留在

電解液中；較Cu不活潑的Ag、Au等雜質(zhì)沉積在電解槽底，形成陽極泥。

③長時(shí)間電解，電解質(zhì)溶液需要定時(shí)補(bǔ)充

考點(diǎn)三：電鍍（如鐵件鍍銅）

電鍍液：含Cu2+（鍍層金屬離子）的鹽溶液（如CuSO4溶液）

陽極（Cu）：Cu—2e==Cu2+

陰極（鐵件）：Cu2++2e-==Cu

要點(diǎn)詮釋：

（1）電鍍銅和精煉銅的原理是一致的，但陰、陽兩極材料略有差別：

①精煉銅時(shí)，粗銅板作陽極，純銅片作陰極，用CuSCU溶液（加入一定量的硫酸）作電解液。

②電鍍銅時(shí)，鍍層金屬（銅片）作陽極，待鍍件（鐵片）與直流電源的負(fù)極相連作陰極，用含有鍍層金屬離子的

電解質(zhì)（CuSCU）配成電鍍液。

（2）電鍍就是金屬Cu的“搬家”，所以，電鍍前后，電解質(zhì)CuSCU溶液的濃度基本不變。電鍍銅規(guī)律可概

括為“陽極溶解，陰極沉積，電解液不變”。

考點(diǎn)四：電解冶煉活潑金屬

一些較活潑的金屬常用電解的方法冶煉，如Na、Mg、Al等金屬（這是因?yàn)檫@些金屬的陽離子的氧化性很

弱，難以找到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的還原劑，從這個(gè)意義上看，電源的負(fù)極是最強(qiáng)的還原劑）。

電解熔融的電解質(zhì)，可冶煉活潑金屬（如K、Na、Ca、Mg、Al等）。

冶煉原理：金屬陽離子在陰極上得到電子而被還原。

1、鈉的冶煉

①原料：NaCl

②陰極材料：不銹鋼

③陽極材料：石墨

④電極反應(yīng)：

陰極：2Na++2e-=2Na

陽極：2c「一2e-=CLt

⑤總方程式：2NaOH（熔融）理2NaYl：t

2、鎂的冶煉

①原料：MgCl2

②陰極材料：不銹鋼

③陽極材料：石墨

④電極反應(yīng)：

陰極：Mg2++21=Mg

陽極：2c「一2-=。2t

⑤總方程式：Mg*；（熔融）理MgYLt

3、鋁的冶煉

AbCh熔點(diǎn)很高2045C■）

冰晶石（NasA%）作熔劑｝1°00℃成為共熔體、節(jié)約能源

電離：A12O3（熔融2Al3++3。2-

電極方程式：

2--

陽極（石墨C）：6O-12e=3O2t

陰極（不銹鋼Fe）：4Al3++12e-=4A1

申解

2必0式熔融)GIF4A1+3°：t

電解方程式:

陽極副反應(yīng)C+O2=CO2需補(bǔ)充碳塊

【典型例題】

類型一：氯堿工業(yè)

例1、氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下圖所示。依據(jù)下圖完成下列填空:

TfiittTH.O1NJEOHNalCO.TCl,JH.a———

Li-卑La,恥IJ&

X?M<>N?OHMMt

(1)在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為,與電源負(fù)極相連的電

極附近，溶液pHo(選填“不變”、“升高”、或“下降”)

(2)工業(yè)食鹽含Ca2+、Mg?+等雜質(zhì)。精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為,

(3)如果粗鹽中SO42—含量較高，必須添加領(lǐng)試劑除去SO42一,該領(lǐng)試劑可以是0

A.Ba(OH)2B.Ba(NO3)2C.BaCb

2

(4)為有效除去Ca2+、Mg2+、SO4,加入試劑的合理順序?yàn)?

A.先加NaOH,后加Na2cO3，再加領(lǐng)試劑

B.先加NaOH,后加領(lǐng)試劑，再加Na2cCh

C.先加鋼試劑，后力口NaOH,再力口Na2cO3

(5)在隔膜法電解食鹽水時(shí)，電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū)，防止Cb與NaOH反應(yīng)；采用無隔膜電解冷的食

鹽水時(shí)，CL與NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO和H2，相應(yīng)的化學(xué)方程式為。

【答案】

(1)2C「一2e—=CLT，升高

2+22+

(2)Ca+CO3-=CaCO3i,Mg+2OH-=Mg(OH)2；

(3)AC

(4)BC

電解

2NaCl+2H2O=2NaOH+H21+C121

Cl2十2NaOH=NaCl十NaClO十H2O

【解析】電解NaCl溶液時(shí)，在與電源正極相連的電極上(陽極)，CL失去電子生成Cb：2C1--2e-=Cht；

在與電源負(fù)極相連的電極(陰極)發(fā)生的反應(yīng)為2H+十2e—=Hzt,消耗H+,產(chǎn)生OH一,所以附近的pH上升。

工業(yè)食鹽中含有較多的Ca2+、Mg?+雜質(zhì)，可以用試劑NaOH、Na2cO3除去，所以離子反應(yīng)式為Ca2++CCh2一

=CaCO3j,Mg2++2OH—=Mg(OHW，如果含有SC^一,則可加Ba?+形成BaSCU白色沉淀。由于不能引進(jìn)其他陰

離子，所以領(lǐng)試劑只能用BaCL或Ba(OH)2。為了有效除去Mg?+、Ca2+?SO42-,必須先加領(lǐng)試劑或NaOH,最

后加入Na2cCh溶液，如果先加入Na2cCh溶液，后力口BaCL或Ba(OH)2，則多余Ba?+無法除去。

經(jīng)過一段時(shí)間的電解，NaCl溶液濃度在下降，NaOH溶液濃度在上升。當(dāng)NaOH溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)變成10%,

NaCl溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)變成16%時(shí)，停止電解，電解液加熱蒸發(fā)，由于NaOH的溶解度大于NaCL冷卻后經(jīng)過濾可

得NaCl固體，NaCl可循環(huán)使用。

若在電解過程中，不使用隔膜，則在陽極區(qū)生成的氯氣與陰極區(qū)生成的NaOH溶液混合，發(fā)生反應(yīng)，其反

1

應(yīng)式為。2十2用011=用。十脂。0十1120。連同電解時(shí)發(fā)生的反應(yīng)注31+21120許-2\^1(12—+%0,

電解

兩步反應(yīng)可合并成'a。+H2O-NaOO+I^f

舉一反三：

【變式1】下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)際的是

A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極

B.電解法精煉粗銅，用純銅作陰極

C.電解飽和食鹽水制燒堿，用涂銀碳鋼網(wǎng)作陰極

D.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極

【答案】A

【變式2】電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。下圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通

過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題：

(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酸試液，貝U：

①電解池中X極上的電極反應(yīng)式為,在X極附近觀察到的現(xiàn)象是=

②Y電極上的電極反應(yīng)式為，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是0

(2)如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則(說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出)：

①X電極的材料是,電極反應(yīng)式是；

②Y電極的材料是,電極反應(yīng)式是=

【答案】(1)①2H++2鼠==匹t放出氣體，溶液變紅

②2c「一2e'=C12t把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色

(2)①純銅Cu2++2e-==Cu②粗銅Cu-2e-==Cu2+

類型二：金屬的電解精煉

例2.下列關(guān)于電解法精煉粗銅的敘述中不正確的是()。

A.粗銅板作陽極，純銅片作陰極，CuSCU溶液作電解液

B.電解時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，而陰極發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2++2e=Cu

C.粗銅中所含Ni、Fe、Zn等金屬雜質(zhì)，電解后以單質(zhì)形式沉積槽底，形成陽極泥

D.電解銅的純度可達(dá)99.95%S99.98%

【答案】C

【解析】精煉某金屬，含雜質(zhì)金屬應(yīng)作陽極，純單質(zhì)作陰極，含該種金屬元素的離子作電解液，金屬活動(dòng)性

在Cu后面的金屬雜質(zhì)形成陽極泥，活動(dòng)性在Cu前面的金屬先放電進(jìn)入溶液但其陽離子不放電，從而將該金屬

與雜質(zhì)分離。

舉一反三：

【變式1】下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是

A.銅鋅原電池中銅作負(fù)極

B.在鐵制品上電鍍銅時(shí)，用銅作陰極

C.電解飽和食鹽水制燒堿時(shí)，用銅作陽極

D.電解法精煉銅時(shí)，粗銅連接電源的正極

【答案】D

【變式2】（2015?山東德州高三二模）下列有關(guān)化學(xué)概念或原理的論述中正確的是（）

A.由SO2通入Ba（NO3）2溶液產(chǎn)生白色沉淀可知，BaSO3不溶于硝酸

B.電解精煉銅，電解結(jié)束后電解質(zhì)溶液濃度不變

C.海水中Na+、Cl一結(jié)晶成NaCl的過程，形成了化學(xué)鍵

D.任何可逆反應(yīng)，其平衡常數(shù)越大，反應(yīng)速率、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率就越大

【答案】C

【解析】SO2通入硝酸鋼溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鋼沉淀，則BaSO3能溶于強(qiáng)酸，結(jié)論不合理，A

錯(cuò)誤；電解精煉銅，粗銅作陽極，粗銅有比銅活潑的金屬鋅、鐵等首先放電，而陰極只析出銅，所以電解結(jié)束后

電解質(zhì)溶液濃度改變，B錯(cuò)誤；海水中離子自由移動(dòng)，鈉離子和氯離子形成離子鍵而結(jié)晶析出晶體氯化鈉，C正

確；平衡常數(shù)只反映反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，不反映反應(yīng)速率的快慢，且只與溫度有關(guān)，D錯(cuò)誤。

類型三：電鍍（如鐵件鍍鋅）

例3.鍍鋅鋼管具有廣泛的用途，鍍鋅鋼管有冷鍍鋅管和熱鍍鋅管，冷鍍即電鍍，熱鍍是指熔融狀態(tài)的鋅與鐵生

成合金層。下列說法正確的是（）

A.鐵鋅形成的合金層是純凈物，耐酸堿腐蝕

B.鋼管鍍鋅的目的是使鐵與鋅形成原電池，消耗鋅而保護(hù)鋼管免受腐蝕

C.鋼管冷鍍時(shí)，鋼管作陰極，鋅棒作陽極，鋅鹽溶液作電解質(zhì)溶液

D.鍍鋅鋼管破損后，負(fù)極反應(yīng)式為Fe—2e==Fe2+

【思路點(diǎn)撥】鍍鋅鋼管破損后，與空氣中的電解質(zhì)溶液形成原電池，鋅較活潑做負(fù)極。

【答案】C

【解析】A項(xiàng)，鐵鋅形成的合金層是混合物，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，鋼管鍍鋅的目的一是美觀，二是萬一鍍層破損，

鐵與鋅形成原電池，保護(hù)鋼管免受腐蝕，錯(cuò)誤。D項(xiàng)，鍍鋅鋼管破損后，負(fù)極反應(yīng)式為Zn—2屋==Zn2+,錯(cuò)誤。

【總結(jié)升華】在鐵制品上鍍鋅，即要求鋅作陽極，鍍件鐵為陰極，電解質(zhì)溶液中含鋅離子。陽極Zn放電生

成Zn2+進(jìn)入溶液補(bǔ)充由于在陰極放電而消耗的ZP,Z/+在陽極鐵（鍍件）上析出。

舉一反三：

【變式1】若在鐵片上鍍銅，以下敘述中錯(cuò)誤的是（）

A.可把鐵片與電源的正極相連

B.電解質(zhì)必須用含有銅離子的可溶性鹽

C.銅極發(fā)生氧化反應(yīng)

D.鐵極的電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu

【答案】A

類型四：冶煉活潑金屬

例4.下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，轉(zhuǎn)送的是（）

一由解△

A.2NaCl（熔融）*"：2Na+C12tB.MgO+H2=Mg+H2O

lgfl

C.Fe3O4+4CO-3Fe+4CO2D.2HgO=^=2Hg+O2t

【答案】B

【解析】根據(jù)金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱順序，不同金屬冶煉方法為：

KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu

電解法熱還原法熱分解法物理提煉法

舉一反三：

【變式11（2016西城質(zhì)檢）對于冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁這樣活潑的金屬，電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)

方法。下列有關(guān)說法中正確的是（）

A.電解熔融NaOH可生成金屬鈉、。2以及H2

B.電解熔融CaCb時(shí)，金屬鈣在陽極生成

C.可用電解飽和MgCl2溶液的方法獲得金屬鎂

D.電解熔融AI2O3制備金屬鋁時(shí)，要加入冰晶石，使AI2O3在較低溫度下熔解

【答案】D

【鞏固練習(xí)】

一、選擇題（每題有1~2個(gè)選項(xiàng)符合題意）

1.用電解法提取氯化銅廢液中的銅，方案正確的是（）

A.用銅片連接電源的正極，另一電極用鉗片

B.用碳棒連接電源的正極，另一電極用銅片

C.用氫氧化鈉溶液吸收陰極產(chǎn)物

D.用帶火星的木條檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物

2.（2015?北京東城二模）下列說法正確的是（）

A.以銅作陰極、鐵作陽極、硫酸銅為電解液可完成鐵上鍍銅

B.水的電離是吸熱過程，升高溫度，水的離子積增大、減小pH

C.由反應(yīng)2C+SiO2高溫Si+COt,可得出C的非金屬性強(qiáng)于Si

D.pH=9的醋酸鈉溶液和pH=9的氨水中水的電離程度相同

3.可以將反應(yīng)Zn+Br2=ZnBr2設(shè)計(jì)成蓄電池，下列4個(gè)電極反應(yīng)

①Br2+2e=2Br②2B「一2e~=B"

（3）Zn-2eT=Zn2+④Zn2++2e~=Zn

其中表示充電時(shí)的陽極反應(yīng)和放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)的分別是（）

A.②和③B.②和①C.③和①D.④和①

4.（2016北京四中）下列關(guān)于離子交換膜電解槽的敘述錯(cuò)誤的是（）。

A.精制飽和食鹽水進(jìn)入陽極室

B.純水（加少量NaOH）進(jìn)入陰極室

C.陰極產(chǎn)物為氫氧化鈉和氫氣

D.電解槽的陽極可用金屬鐵網(wǎng)制成

5.下面有關(guān)電化學(xué)的圖示，完全正確的是（）

流

棒

粉1

鐵褲t

t溶

K

r液

水

食鹽

飽和

酸）

（含酚

溶液

aCl

驗(yàn)證N

物

電解產(chǎn)

B

A

D

C

)

（

的是

正確

敘述

下列

,

銅提純

質(zhì)的粗

t等雜

g、P

n、A

e、Z

含有F

可將

解法

用電

6.利

作陽極

以精銅

電解時(shí)

A.

反應(yīng)

生還原

陰極發(fā)

電解時(shí)

B.

21

2++

=Cu

Cu=

應(yīng)是

極反

其電

極，

源負(fù)

接電

銅連

C.粗

陽極泥

金屬的

、Pt等

量Ag

有少

成含

會(huì)形

底部

解槽

，電

電解后

D.

)

（

的是

正確

中，

用語

化學(xué)

化的