第25节 电解原理的应用
【知识梳理】
1．电解饱和食盐水 (1)电极反应
阳极反应式：_______________________________ 阴极反应式：_______________________________
(2)总反应方程式：____________________________________________ 离子反应方程式：_________________________________________ (3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
2．电镀
右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题： (1)镀件作_______极，镀层金属银作_______极。
(2)电解质溶液是_____________________________。
(3)电极反应：_________________________；阴极：____________________________。
(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。
3．电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为__________；阴极为_________。
(2)电解质溶液：含Cu 2＋
的盐溶液。
(3)电极反应：
阳极：Zn －2e －===Zn 2＋、Fe －2e －===Fe 2＋、Ni －2e －===Ni 2＋、Cu －2e －===Cu 2＋
；
阴极：Cu 2＋＋2e －
===Cu 。
4．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。
(1)冶炼钠 2NaCl(熔融)=====通电
2Na ＋Cl 2↑
电极反应：阳极：__________________________；阴极：_________________________。
(2)冶炼铝 2Al 2O 3(熔融)=====通电
4Al ＋3O 2↑
电极反应：阳极：____________________________；阴极：__________________________。
深度思考
1．(1)电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？
__________________________________________________________________________________ (2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？
______________________________________________________________________________ 2．电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？
银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。
题组一 电解原理的“常规”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4OH －－4e －
===2H 2O ＋O 2↑
B ．电解精炼铜时，Z 溶液中的Cu 2＋
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．使用氯化钠作原料可以得到多种产品。
(1)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 mol·L －
1 NaCl 溶液，若阴阳两极均得到11
2 mL 气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是______________(忽略反应前后溶液体积的变化)。
(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl 2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。
对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是________(填字母序号)。
A ．a 为正极，b 为负极；NaClO 和NaCl
B ．a 为负极，b 为正极；NaClO 和NaCl
C ．a 为阳极，b 为阴极；HClO 和NaCl
D ．a 为阴极，b 为阳极；HClO 和NaCl
(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。
某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。
该同学换上的电解材料是__________(用元素符号表示)，总的反应式是
__________________________________________________________________。
题组二 电解原理的“不寻常”应用 (一)处理废水
3．某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理 示意图如下，下列说法不正确的是 ( ) A ．A 接电源负极
B ．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为
Cr 2O 2－7＋6Fe 2＋＋14H ＋===2Cr 3＋＋6Fe 3＋
＋7H 2O C ．阴极区附近溶液pH 降低
D ．若不考虑气体的溶解，当收集到H 2 13.44 L(标准状况)时，有0.1 mol Cr 2O 2－
7被还原 (二)制备物质
4．电解尿素[CO(NH 2)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_______________________________________。
(三)处理废气
5．用NaOH 溶液吸收烟气中的SO 2，将所得的Na 2SO 3溶液进行电解，可循环再生NaOH ，同时 得到H 2SO 4，其原理如图所示。
(电极材料为石墨
)
(1)图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)________极，C口流出的物质是________。
(2)SO2－3放电的电极反应式为____________。
(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因________。
考点三应对电化学定量计算的三种方法
【知识梳理】
1．计算类型
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。
2．方法技巧
(1)根据电子守恒计算
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
(2)根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×N A×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
题组一根据电子守恒，突破电化学的基本计算
1．两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。
当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)，电极上析出银的质量最大为()
A．27 mg B．54 mg C．106 mg D．216 mg
题组二根据电子守恒，突破电解池的“串联”计算2．在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g。
试回答下列问题。
(1)电源中X电极为直流电源的________极。
(2)pH变化：A：________，B：________，C：________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)通电5 min时，B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为__________(设电解前后溶液体积无变化)。
方法技巧
无明显“外接电源”的电解池的“串联”问题，主要是根据“原电池”的形成条件判断“电源”的正、负极，从而判断电解池的阴、阳极。
题组三根据电子守恒，突破电解的分阶段计算
3．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO－3)＝0.6 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是()
A．原混合溶液中c(K＋)为0.2 mol·L－1 B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol D．电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L－1
4．将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法错误的是(
)
A．阳极先析出Cl2，后析出O2，阴极先产生Cu，后析出H2
B．AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu
C．BC段表示在阴极上是H＋放电产生了H2
D．CD段相当于电解水。