2019届高考化学一轮复习讲义电化学专题（5）电解原理的应用.docx

2019高考化学一轮复习讲义：电化学专题（5）李仕才考点五电解原理的应用1电解饱和食盐水氯碱工业(1)电极反应阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)。阴极：2H2e=H2(反应类型：还原反应)。检验阳极产物的方法是：用湿润的KI淀粉试纸靠近阳极附近，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na)通过，而阻止阴离子(Cl、OH)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。(2)电解方程式化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl22电镀与铜的电解精炼电镀（Fe上镀铜）电解精炼铜阳极电极材料Cu(或铜)粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu2e=Cu2Cu2e=Cu2（主）Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2阴极电极材料Fe纯铜电极反应Cu22e=Cu装置图电解质溶液含Cu2的盐溶液电解质溶液浓度的变化电解质溶液成分及浓度均不变Cu2减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥注：电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2浓度会逐渐减小。3电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl22Cl2e=Cl22Na2e=2Na冶炼镁MgCl2(熔融)MgCl22Cl2e=Cl2Mg22e=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O26O212e=3O24Al312e=4Al注：电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。4.电化学中的交换膜A交换膜的功能使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。B交换膜在中学电化学中的作用(1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。(如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸)。(2)用于物质的制备、分离、提纯等。C离子交换膜的类型常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子交换膜等。阳离子交换膜：只允许阳离子通过阴离子交换膜：只允许阴离子通过质子交换膜：只允许H+通过A电解原理的“传统”应用1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4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变C在铁片上镀铜时，Y是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁2(1)电镀时，镀件与电源的 极连接。化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用 (填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。(2)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极 (填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为 ；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为 。(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法中正确的是 。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。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，阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。3(2015高考上海卷节选)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。如图所示是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式： 。(2)离子交换膜的作用为： 、 。(3)精制饱和食盐水从图中 位置补充，NaOH溶液从图中 位置流出。(填“a”、“b”、“c”或“d”)B 电解原理在物质制备中的应用1氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。电化学法是合成氨的一种新方法，其原理如图所示，下列有关说法正确的是()A图中所示物质中，X为H2，Y为N2BY参与的电极反应为H22e=2HC当有3 mol H通过质子交换膜时，Z的体积为22.4 LD反应过程中左边区域溶液pH逐渐升高2在电解液不参与反应的情况下，采用电化学法还原CO2可制备ZnC2O4，原理如图所示。下列说法正确的是()A电解结束后电解液中c(Zn2)增大 B电解液应为ZnSO4溶液CPt极反应式为2CO22e=C2O D当通入44 g CO2时，溶液中转移1 mol电子3.电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极。(1)A极为 ，电极反应式为 。(2)B极为 ，电极反应式为 。电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是 ，说明理由： 。C电解原理在环境治理中的应用4用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法不正确的是()AX为直接电源的负极，Y为直流电源的正极B阳极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2C图中的baD该过程中的产品主要为H2SO4和H25(2017南师附中模拟)电化学降解法治理水中硝酸盐的污染原理如图所示。下列说法正确的是()AB为电源正极B电解过程中H向阳极移动C阴极反应式为2NO6H2O10e=N212OHD理论上电解过程中阴、阳两极产生的气体在同温同压下体积比