第21講電解原理的應(yīng)用模塊導(dǎo)航模塊導(dǎo)航模塊一模塊一氯堿工業(yè)1．概念用電解的方法來制取，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品的工業(yè)，稱為氯堿工業(yè)。2．原理(1)陽(yáng)極反應(yīng)：(反應(yīng))(2)陰極反應(yīng)：(反應(yīng))(3)總反應(yīng)①化學(xué)方程式：②離子方程式：3．現(xiàn)象及檢驗(yàn)陰極：有產(chǎn)生，滴加酚酞——變陽(yáng)極：有的氣體產(chǎn)生，使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變4．陽(yáng)離子交換膜的作用(1)將電解池隔成，只允許通過，而阻止通過(2)既能防止陰極產(chǎn)生的和陽(yáng)極產(chǎn)生的而引起爆炸，又能避免和作用生成而影響燒堿的質(zhì)量模塊模塊二電鍍和電解精煉銅1．電解精煉銅(1)電極材料：陽(yáng)極為，陰極為。(2)電解質(zhì)溶液：含的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)式陽(yáng)極：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋；陰極：。④陽(yáng)極泥的形成粗銅中不活潑的雜質(zhì)(金屬活動(dòng)性順序中位于銅之后的銀、金等)在陽(yáng)極難以失去電子，當(dāng)陽(yáng)極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積于電解槽的底部，成為。2．利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等?？偡匠淌疥?yáng)極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2Cl－－2e－=Cl2↑、2Na＋＋2e－=2Na冶煉鎂2Cl－－2e－=Cl2↑、Mg2＋＋2e－=Mg冶煉鋁6O2－－12e－=3O2↑、4Al3＋＋12e－=4Al【歸納總結(jié)】工業(yè)上不能電解熔融MgO、AlCl3制Mg和Al。MgO的熔點(diǎn)較高，MgCl2的熔點(diǎn)較低，工業(yè)上電解熔融MgCl2制Mg。由于AlCl3為共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，所以電解冶煉鋁時(shí)，電解熔點(diǎn)很高的氧化鋁，為降低熔點(diǎn)，加入了助熔劑冰晶石(Na3AlF6)；而且電解過程中，陽(yáng)極生成的氧氣與石墨電極反應(yīng)，所以石墨電極需定期檢查并及時(shí)更換補(bǔ)充。3．電鍍應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他的方法。實(shí)例——電鍍銅陽(yáng)極(銅片)：；陰極(待鍍鐵件)：?！練w納總結(jié)】1．電解或電鍍時(shí)，電極質(zhì)量減小的電極必為金屬電極——陽(yáng)極；電極質(zhì)量增大的電極必為陰極，即溶液中的金屬陽(yáng)離子得電子變成金屬吸附在陰極上。2．電解精煉銅時(shí)，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子變成金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，金屬活動(dòng)性小于銅的雜質(zhì)以陽(yáng)極泥的形式沉積。電解過程中電解質(zhì)溶液中的Cu2+濃度會(huì)減小。3．電鍍時(shí)，陽(yáng)極(鍍層金屬)失去電子的數(shù)目與陰極鍍層金屬離子得到電子的數(shù)目相等，電鍍液的濃度保持不變。題型歸納題型歸納【題型1氯堿工業(yè)】1.1氯堿工業(yè)用離子交換膜法電解飽和食鹽水，裝置示意圖如圖。下列說法錯(cuò)誤的是A．a(chǎn)為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B．b極的電極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑+2OHC．電解時(shí)，Na+穿過離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室D．飽和食鹽水從c處進(jìn)入，淡鹽水從d處流出1.2如圖是用惰性電極電解足量飽和食鹽水的裝置示意圖，下列有關(guān)說法不正確的是A.該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.裝置中出口①處的物質(zhì)是氯氣，出口②處的物質(zhì)是氫氣D.電解一段時(shí)間后，再加入一定量的鹽酸能使電解后的溶液與原來溶液一樣1.3某學(xué)習(xí)小組將有關(guān)“電解飽和食鹽水”的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行梳理，形成如下問題(顯示的電極均為石墨)。(1)圖1中，電解一段時(shí)間后，氣球b中的氣體是________(填化學(xué)式)，U形管________(填“左”或“右”)邊的溶液變紅。(2)利用圖2制作一種環(huán)保型消毒液發(fā)生器，可制備“84”消毒液的有效成分，則c為電源的________極；該發(fā)生器中反應(yīng)的總離子方程式為________________________________。(3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上。該工藝的相關(guān)物質(zhì)運(yùn)輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖3所示(其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過)。①燃料電池B中的電極反應(yīng)式分別為負(fù)極：________________________________________________________，正極：________________________________________________________。②分析圖3可知，氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%、b%、c%，由大到小的順序?yàn)開_______?！绢}型2電鍍、電解精煉】2.1利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是A．電解時(shí)以精銅作陽(yáng)極B．粗銅接電源的負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu2e=Cu2+C．電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Fe、Ag、Pt等金屬的陽(yáng)極泥D．以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液，同時(shí)應(yīng)向電解液中加入硫酸以抑制金屬陽(yáng)離子水解2.2如圖是利用陽(yáng)離子交換膜和過濾膜制備高純度的Cu的裝置示意圖，下列有關(guān)敘述不正確的是()A．電極A是粗銅，電極B是純銅B．電路中通過1mol電子，生成32g銅C．溶液中SOeq\o\al(2－,4)向電極A遷移D．膜B是過濾膜，阻止陽(yáng)極泥及雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū)2.3氧化亞銅是殺菌劑、陶瓷和搪瓷的著色劑以及紅色玻璃染色劑，利用如圖所示裝置制備氧化亞銅和精煉銅，已知粗銅中含有鐵、碳、鋅、銀等雜質(zhì)。下列說法錯(cuò)誤的是()A．乙池中電解后X極附近形成的陽(yáng)極泥的主要成分是銀和碳B．電壓過高時(shí)，乙中可能會(huì)產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，將CuCl2溶液換成CuSO4溶液可避免產(chǎn)生該氣體C．若該裝置的能量轉(zhuǎn)化率為80%，則當(dāng)外電路有1.93×105C電量通過(法拉第常數(shù)F＝9.65×104C·mol－1)時(shí)可制得115.2g的Cu2OD．由圖可知裝置甲中制備Cu2O的總反應(yīng)式為2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cu2O＋H2↑2.4電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。如圖所示裝置中，E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同，A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F(xiàn)極附近溶液呈紅色。下列說法不正確的是()A．用甲裝置精煉銅時(shí)，C電極材料為粗銅B．乙裝置中E電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為5.4gD．電解一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)丁中Y極附近溶液紅褐色加深，則Fe(OH)3膠體帶正電荷【題型3電冶金】3.1研究發(fā)現(xiàn)，可以用石墨作陽(yáng)極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2CaO作電解質(zhì)，利用圖示裝置獲得金屬鈣，并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法不正確的是()A．由TiO2制得1mol金屬Ti，理論上外電路轉(zhuǎn)移4mol電子B．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2O2－－4e－=O2↑C．在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量不會(huì)減少D．裝置中石墨電極材料需要定期更換3.2工業(yè)上采用電解氧化鋁冰晶石(Na3AlF6)熔融體的方法冶煉得到金屬鋁：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(電解),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑。加入冰晶石的作用是________________，兩極的電極反應(yīng)分別是__________________________、_____________________________，在電解過程中作陽(yáng)極的石墨易消耗，原因是___________________。3.3金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述中正確的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)()A.陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－=NiB.電解過程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等C.電解后，溶液中存在的陽(yáng)離子只有Fe2＋和Zn2＋D.電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中有Cu和Pt模塊模塊三分層訓(xùn)練1．鐵釘鍍銅的實(shí)驗(yàn)如圖所示，有關(guān)說法不正確的是A．砂紙打磨過的鐵釘先用堿浸泡以除去油污，再用鹽酸除銹B．鐵釘與直流電源正極相連，銅與直流電源負(fù)極相連，將兩極平行浸入電鍍液中C．在以硫酸銅溶液為主的電鍍液中加入一些氨水制成銅氨溶液，可使鍍層光亮D．電鍍一段時(shí)間后，在鐵釘表面可看到光亮的紫紅色物質(zhì)，銅片逐漸變薄2．氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理如圖所示，下列有關(guān)說法不正確的是A．能通過離子交換膜D．用鹽酸控制陽(yáng)極區(qū)溶液的在2～3，有利于氯氣的逸出3．下列關(guān)于用銅做電極的敘述錯(cuò)誤的是A．銅鋅原電池中銅作正極 B．電解食鹽水制氯氣用銅作陽(yáng)極C．電解精煉銅中粗銅作陽(yáng)極 D．金屬表面鍍銅用銅作陽(yáng)極5．下列關(guān)于電解精煉銅與電鍍銅的說法正確的是A．電解精煉銅時(shí)，電路中每通過2mol，陽(yáng)極質(zhì)量一定減少64gB．從陽(yáng)極泥中可提取金、銀等貴重金屬C．電解精煉銅時(shí)，粗銅應(yīng)與電源正極相連，發(fā)生還原反應(yīng)，電鍍銅時(shí)，陽(yáng)極材料一定要是鍍層金屬D．電鍍過程中電鍍液無需更換A．陰極附近堿性增強(qiáng)C．a(chǎn)b為陰離子交換膜，cd為陽(yáng)離子交換膜D．若陽(yáng)極材料為石墨電極，長(zhǎng)時(shí)間使用不會(huì)損耗7．NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。下圖電路中，電極6增重0.64g時(shí)，下列敘述不正確的是A．電極2上析出的氣體在標(biāo)況下的體積為224mLB．電極5質(zhì)量減少1.08gD．為使裝Na2SO4溶液的電解池恢復(fù)到電解前狀態(tài)，需加入H2O的質(zhì)量為0.18g8．利用陽(yáng)離子交換膜和過濾膜制備高純度Cu的裝置如圖所示，下列敘述錯(cuò)誤的是A．電極A是粗銅，電極B是純銅B．電路中通過1mol電子，溶解32g粗銅D．膜A是過濾膜，阻止陽(yáng)極泥及雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū)9．下列指定反應(yīng)的離子方程式正確的是10．利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述錯(cuò)誤的是A．電解時(shí)以粗銅作陽(yáng)極B．電解時(shí)陽(yáng)極上金屬的放電順序?yàn)閆n、Fe、CuD．電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽(yáng)極泥A．石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)12．一種基于氯堿工藝的新型電解池(如圖)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是13．電化學(xué)的發(fā)展是化學(xué)對(duì)人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。探究原電池和電解池原理，對(duì)生產(chǎn)生活具有重要的意義。（1）利用甲醇燃料電池(甲池)作電源同時(shí)電解乙池和丙池。③一段時(shí)間后，斷開電鍵K，欲使丙池恢復(fù)到反應(yīng)前的濃度，可加入的試劑是(填化學(xué)式)。（2）氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，將電解池與燃料電池相組合的新工藝