2025年高考化学-一轮复习收官大作02 考点二 电解原理的应用（解析版）

【基础知识】电解池及金属的电化学腐蚀与防护考点二电解原理的应用【必备知识】1．氯碱工业(1)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图(2)阳离子交换膜的作用阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O；阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。(3)电极反应A极：2Cl－－2e－=Cl2↑；B极：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(4)a、b、c、d加入或流出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、淡盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别为Cl2、H2。2．电镀和电解精炼铜电镀(Fe表面镀Cu)电解精炼铜示意图阳极电极材料镀层金属铜粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋阴极电极材料待镀金属铁纯铜电极反应Cu2＋＋2e－=Cu电解质浓度变化不变减少注：电解精炼铜时，粗铜中Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥3．电冶金利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。总反应化学方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－=2Na冶炼镁MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：Mg2＋＋2e－=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑阳极：6O2－－12e－=3O2↑阴极：4Al3＋＋12e－=4Al注意①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②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

【易错辨析】1．电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料()2．在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极()3．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()4．电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变()5．电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以电解熔融的MgO和AlCl3()【答案】1.×2.×3.×4.×5.×【题型突破】1、(2014·上海)如下图所示,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。下列分析正确的是 ()A.K1闭合,铁棒上发生的反应为2H++2e-H2↑B.K1闭合,石墨棒周围溶液pH逐渐升高C.K2闭合,铁棒不会被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极保护法D.K2闭合,电路中通过0.002NA个电子时,两极共产生0.001mol气体【答案】B【详解】K1闭合形成原电池,铁作负极,失电子被腐蚀,石墨电极是正极,氧气得电子和水反应生成OH-,pH逐渐升高,A错误、B正确;K2闭合,铁棒作阴极被保护,不会被腐蚀,属于外加电流的阴极保护法,C错误;K2闭合形成电解池,两极分别产生氯气和氢气,电路中通过0.002NA个电子时,两极上分别产生0.001mol气体,共0.002mol气体,D错误。2、金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述正确的是(已知氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)()A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－=NiB．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt【答案】D【解析】＋＞Zn2＋，故阴极的电极反应式为Ni2＋＋2e－=Ni，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，二者不相等，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。3、1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5(1100℃))O2↑＋4Na↑＋2H2O；后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠：3Fe＋4NaOH=Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有关说法正确的是()A．戴维法制钠，阳极的电极反应式为Na＋＋e－=Na↑B．盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的金属性比钠的强C．若用戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠，两方法转移的电子总数相等D．还可以用电解熔融氯化钠法制钠【答案】D【解析】A项，阳极应发生氧化反应；B项，盖·吕萨克法制钠原理是根据钠的沸点较低、易从反应混合物中分离出来，从而使化学平衡正向移动；C项，根据反应方程式可知，用戴维法制取金属钠，每产生4mol钠转移电子的物质的量是4mol，而用盖·吕萨克法制得4mol钠转移电子的物质的量是8mol，因此制取等量的金属钠，转移的电子总数不相等。4、(2022·广东，10)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中()A．阴极发生的反应为Mg－2e－=Mg2＋B．阴极上Al被氧化C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D．阳极和阴极的质量变化相等【答案】C【解析】阴极应该发生得电子的还原反应，Mg在阳极失电子生成Mg2＋，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3＋，B错误；阳极材料中的Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。5、如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度Cu的装置示意图，下列叙述不正确的是()A．电极A是粗铜，电极B是纯铜B．电路中通过1mol电子，生成32g铜C．溶液中SOeq\o\al(2－,4)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【答案】D【解析】精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，根据装置图可知，电极A为粗铜，电极B为纯铜，A项正确；阴极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，当电路中通过1mol电子时，生成0.5molCu，即生成32gCu，B项正确；根据电解原理，SOeq\o\al(2－,4)向阳极(电极A)移动，C项正确；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项错误。6、（2023·浙江卷）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：C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液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【答案】B【详解】A．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