高考化学一轮复习（第四辑）考点五十六 电解应用电镀、电解精炼、电冶金、氯碱工业（含解析）

1、考点五十六 电解应用电镀、电解精炼、电冶金、氯碱工业聚焦与凝萃1了解电解的应用，特别是电解在电镀、电解精炼、电冶炼等方面的应用；2会利用电解原理解决具体问题。解读与打通常规考点一、电镀1电镀的含义：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。2电镀的目的：主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。3电镀的原理：电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液；把待镀金属制品称为镀件，浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作阴极；用镀层金属作为阳极，与直流电源正极相连。通入直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极获得电子被还原成金属，覆盖在需要电镀的金

2、属制品上。4电镀的特点：若镀层金属做阳极，电镀过程中溶液中阳离子浓度不变；若用惰性电极做阳极，电镀过程中溶液中阳离子浓度减小。5金属表面镀银的工作原理示例：（1）镀件作阴极，镀层金属银作阳极。（2）电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。（3）电极反应：阳极：Age=Ag；阴极：Age=Ag。（4）特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。二、电解精炼电镀的应用铜的电解精炼，粗铜除含有铜外，还含有锌、铁、镍、银、金、铂等金属，电极的连接时把粗铜做阳极，和外加电源的正极相连；纯铜做阴极，和外加电源的负极相连。电解液用硫酸铜或硝酸铜溶液。Ag、Au、Pt在阳极不发生反应，沉积到阳极

3、底部，叫做阳极泥。（1）电解法精炼铜的装置（如图），电解质溶液：含Cu2+的盐溶液。（2）电解法精炼铜的化学原理（3）电极反应：阳极（粗铜）：Cu-2e- =Cu2+、Zn2e=Zn2+、Fe2e=Fe2+、Ni2e=Ni2+阴极（纯铜）：Cu2+2e- =Cu三、电冶金原理：化合态的金属阳离子，在直流电的作用下，得到电子，变成金属单质，Mn+ne- =M，电解是最强有力的氧化还原手段。（1）冶炼钠电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2Na2e=2Na电解方程式：2NaCl(熔融)2NaCl2（2）冶炼镁电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2阴极： Mg2+2e= Mg电解方程式：MgCl2(

4、熔融) MgCl2（3）冶炼铝一般用电解熔融Al2O3的方式来冶炼铝。阳极材料为石墨、阴极材料为铁。电极反应：中阳极：6O212e=3O2阴极：4Al312e=4Al。电解方程式：2Al2O3(熔融)4Al3O2提示：Al2O3熔点很高，为2045，所以很难熔化，在电解时往往加入冰晶石（Na3AlF6)作熔剂，使Al2O3在较低温度下熔化。电解时，阳极会发生反应，C+O2=CO2，所以C会被消耗，电解过程中需补充碳块。四、氯碱工业电解食盐水电极反应阴极：2H+ + 2e- H2（或2H2O+ 2e- H2+2OH-）阳极：2Cl- Cl2+ 2e-（或2Cl- - 2e- Cl2）电解反应：2

5、NaCl+2H2O 2NaOHH2+Cl2隐性考点常见电解质水溶液电解产物的规律具体如下表(用惰性电极)：电解质(溶液)阳极反应式阴极反应式总反应方程式溶液酸碱性变化CuCl22Cl-2e-=Cl2Cu2+2e-=CuCuCl2Cu+Cl2HCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22HClH2+Cl2酸性减弱Na2SO44OH-4e-=2H2O+O24H+4e-=2H22H2O2H2+O2不变H2SO42H2O-4e-=4H+O24H+4e-=2H22H2O2H2+O2酸性增强NaOH4OH-4e-=2H2O+O24H2O+4e-=2H2+4OH-2H2O2H2+O2碱性增强NaCl2Cl

6、-2e-=Cl22H+2e-=H22NaCl+2H2OCl2+H2+2NaOH碱性增强CuSO42H2O-4e-=4H+O22Cu2+4e-=2Cu2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4酸性增强融合与应用例1已知铅蓄电池放电时的反应为：PbO22H2SO4Pb=2PbSO42H2O。某兴趣小组用铅蓄电池电解饱和食盐水的装置如图所示，下列说法正确的是 ()A铅蓄电池A极应与U形管中a极连接Ba、b两极均可用金属铁作电极Ca电极用铁作电极，b电极用石墨作电极D实验结束后可将U形管、试管中的溶液倒入下水道解析：根据铅蓄电池放电时的反应可以判断，电池放电时PbO2作正极，Pb作负极；U形管中

7、a极为阳极，Cl放电生成Cl2，利用NaOH溶液吸收Cl2。电解饱和食盐水，阳极不能用铁作阳极；电解后的废液应倒入废液缸中。答案：A例2下列关于工业冶金的描述中不正确的是 ( )A电解熔融的氧化铝制取金属铝，阳极反应式为2O24e=O2B电解法精炼铜，用粗铜作为阴极C电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极产物相同D在电镀件上电镀锌，用锌盐(如硫酸锌)溶液作为电镀液答案：B例3(2011·山东高考)以KCl和ZnCl2 混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是 ( )A未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量

8、无确定关系C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用解析：未通电前，题述装置不能构成原电池，A项错误；锌的析出量与通过的电量成正比，B错；电镀时电解反应速率只与电流大小有关，与温度无关，C项对；镀锌层破损后，会形成铁锌原电池，铁作正极，得到保护，D项错误。答案：C扫描与矫正【正误判断】(正确的打“”，错误的打“×”)（每个判断2分，共40分）（ ）1电镀时，电镀液的浓度保持不变（ ）2如图所示的装置中，c为粗铜，d为纯铜，溶液为硫酸铜溶液，利用该装置可以电解精炼铜（ ）3电解精炼铜时，若阴极得到2 mol电子，则阳极质量减少64 g（ ）4需

9、要通电才可进行的有：电离、电解、电泳、电镀、电化学腐蚀（ ）5粗铜电解精炼时，应将粗铜与直流电源的正极相连（ ）6在铁上镀铜时，金属铜作阴极（ ）7电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度不变（ ）8电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应（ ）9镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈（ ）10根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等（ ）11可用电解熔融的AlCl3制取铝 （ ）12电解法精炼铜时，其含有的Ag、Au杂质沉积在电解槽的底部（ ）13工业上常用热还原法冶炼铁，用电解法冶炼钠（ ）14若在铜片上镀银时，将铜片接在电池的正极上，将银片接在电源的负极上，

10、需用AgNO3溶液作电解液（ ）15电解法制金属钠时，负极反应式：Nae=Na（ ）16电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性（ ）17在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是 H2 , NaOH 在阳极附近产生（ ）18氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl ，在电解时它们的阴极都是 Cl一失电子（ ）19电镀时，通常把待镀金属制品作阳极，把镀层金属作阴极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液（ ）20电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极实训与超越【7+1模式】一、单选（7×6分=42分）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

11、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工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。已知：Ni2在弱酸性溶液中发生水解 氧化性：Ni2(高浓度)HNi2(低浓度)。下列说法不正确的是 ()A碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少C为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变3如图装置中X和Y均为石墨电极，电解液为500 mL某

12、蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色的固态物质生成，Y电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。下列有关说法中不正确的是 ()AX电极是阴极 BY电极产生气体的体积为0.28 LC电解后溶液的pH1 D要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的CuO或CuCO34下列图示中关于铜电极的连接错误的是 ()5制备单质锰的实验装置如图，阳极以稀硫酸为电解液，阴极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液，电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向。下列说法不正确的是 ()AM是电源的负极 B左侧气孔逸出的气体可能为副产物H2C电解槽中发

13、生的总反应为MnSO42H2OMnO2H2H2SO4D若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，阳极可能得到MnO26截至到2013年12月末，中国光伏发电新增装机容量达到10.66 GW，光伏发电累计装机容量达到17.16 GW，图为利用光伏并网发电装置电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。下列叙述中正确的是 ()AN型半导体为正极，P型半导体为负极 B制氢装置溶液中电子流向：从B极流向A极CX2为氧气 D工作时，A极的电极反应式为CO(NH2)28OH6e=CON26H2O7高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电

14、解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列说法合理的是 ()A铁是阳极，电极反应为Fe2e2OH=Fe(OH)2B电解一段时间后，镍电极附近溶液的pH减小C若隔膜为阴离子交换膜，则电解后左侧溶液中含有FeOD每制得1 mol Na2FeO4，理论上可以产生67.2 L气体二、填空（18分）8铜与稀硫酸不反应，某校实验小组的同学在老师的指导下设计了下列装置，实现了铜与稀硫酸的反应。请回答下列问题：（1）甲同学认为在通入空气的同时，将开关K与_(填“a”或“b”)连接，即可实现。则此时石墨电极的反应式为_，电池的总反应式为_。电池工作时，H向_(填“C”或“Cu”)极移动。（2

15、）乙同学认为，不通入空气，将K与_(填“a”或“b”)连接，也可以实现。则Cu极的电极反应式为_，总反应的离子方程式为_。若标准状况下产生2.24 L气体，则电路中转移的电子为_mol。（3）丙同学认为还可以用如图所示装置模拟工业上电镀铜。他认为只要将C换成Fe(Cu足量)，并将乙同学的实验持续足够长时间，即可实现在Fe上镀Cu。你认为他的想法_(填“正确”或“不正确”)，理由是_。这种方法得到的铜镀层_(填“牢固”或“不牢固”)，理由是_。考点五十六 电解应用-电镀、电解精炼、电冶金、氯碱工业【正误判断】题号正误解析1略2略3×精炼铜时，阳极失电子的有Zn、Fe、Cu等，当转移2

16、mol电子时，阳极消耗的质量不一定为64 g。4×电离和电化学腐蚀不需要通电就可进行。5略6×在铁上镀铜时，金属铜作阳极。7×电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度要减小。8略9略10×电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等11×因AlCl3为共价化合物，其熔融态不导电，故不能通过电解AlCl3的方法制备Al。12电解法精炼铜时，其含有的Ag、Au杂质沉积在电解槽的底部，是因为铜比Ag、Au活泼。13工业上常用热还原法冶炼铁，用电解法冶炼钠，是因为钠太活泼14×电镀时，待镀金属作阴极和电源的负极相连，镀层金属作阳极，和电源的

17、正极相连。含有镀层金属离子的溶液是电解质溶液。所以若在铜片上镀银时，铜和电源的负极相连，银和电源的正极相连，硝酸银是电解质溶液15×电解法制金属钠，是电解的熔融的氯化钠，其阴极反应为：Nae=Na，A项错误16略17×氯碱工业中，NaOH在阴极生成18×氯碱工业和金属钠的冶炼中，阳极都是Cl失电子19×电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。20×电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极，铁会参加反应。【7+1模式】题号答案解 析1D氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极

18、Cu2放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。2B电极反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：Ni22e=Ni2H2e=H2A项正确；B项，由于C中Ni2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从C移向B，A中OH不断减少，Na通过阳离子膜从A移向B，所以B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H的氧化性大于Ni2(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。3C在镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件应作阴极，与电源负极相连。4B5C根据阴离子的移动方向，石墨为阳极，铂为阴极，M为负极，N为正极。电极反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2或2H2O4e=O24H阴极：Mn22e=Mn或2H2e=H2B项正确；C项应为2MnSO42H2O=2MnO22H2SO4；D项，若把阴离子交换膜改为阳离子交换膜，则Mn2在阳极发生Mn22e2H2O=MnO24H。6D图中N型半导体为负极，P型半导体为正极，A项错误；电解质溶液中是离子导电，而不是电子，B项错误；B极与外接电源负极相连，为电解池的阴极，放出的是氢气，而不是氧气，C项错误；阳极CO(NH2)2失电子生成N2，化合价升高6，首