第4章第2节 电解池（第2课时 电解应用）(教师版）-2021-2022学年高二化学同步精品学案（新教材人教版选择性必修1）

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《2021-2022 学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修 1）》
第四章 化学反应与电能
第二节 电解池第 2课时 电解原理的应用
二、电解饱和食盐水
1、原理分析
电解饱和食盐水原理示意图
符号表征
阳极反应
2Cl－－2e－=Cl2↑
阴极反应
2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－
离子反应方程式
2Cl－＋2H2O=====
电解 H2↑＋Cl2↑＋2OH－
总反应方程式
2NaCl＋2H2O=====
电解 H2↑＋Cl2↑＋NaOH
〔深入思考〕理论上讲，阴极室加入纯水即可，但在实际生产中，纯水中要加入少量 NaOH 溶液，其原因是增强导
电性，提高电解效率，且不影响 NaOH 的纯度。
【知识拓展】离子交换膜的作用：一种选择性透过膜，允许相应离子通过，不允许其它离子及气体分子通过。常见种
类有阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜。
〔思考与讨论〕
（1）根据电解饱和食盐水原理示意图，判断装置中交换膜为阳离子交换膜，理由是 右侧为阴极区，根据箭头方向，
应该是阳离子向阴极区移动 。
（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?
①提示一，从安全的角度：可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸。
②提示二，从产品纯度的角度：避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的纯度。
2、工业应用：
（1）烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。
工业生产中，这个反应在阳离子交换膜电解槽进行。
（2）产品及应用：仔细阅读教材 P103，体会电解饱和食盐水产品及其广泛的应用
二、电镀：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加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐
蚀能力，增加表面硬度和美观。
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1、铁上镀铜工作原理
电镀池工作原理示意图
符号表征
阳极反应
Cu－2e－=Cu2＋
阴极反应
Cu2＋＋2e－=Cu
2、电镀池的构成
阳极：镀层金属；
阴极：待镀金属；
电镀液：含有镀层金属离子的溶液
三、电解精炼铜：粗铜中含有一些杂质，利用电解原理，把粗铜(含 Zn、Ag、Au 等杂质)作阳极，使其中失电子能力
比Cu 强的金属失电子形成金属阳离子溶解，失电子能力比 Cu 弱的金属难以在阳极溶解，它们会
以单质的形式沉积在精炼池底，形成“阳极泥”，从而达到 Cu 与杂质分离的目的。
1、电解精炼铜工作原理
电解精炼铜工作原理示意图
符号表征
溶液变化
阳极反应
Zn－2e－=Zn2＋
电解质溶液成分变；
电解质溶液浓度变。
（填“变”或“不变”）
沉积在溶液中的阳极泥成分为 Ag、
Au。
Cu－2e－=Cu2＋
阴极反应
Cu2＋＋2e－=Cu
2、精炼铜电解池的构成
阳极：粗铜(含锌、银、金等杂质)，
阴极：纯铜；
电解质溶液：CuSO4溶液
〔精益求精〕（双选）关于电镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( )
A．阳极失电子总数和阴极得电子总数都相等
B．阳极减少的质量和阴极增加的质量都相等
C．电解液的成分和浓度都保持不变
D．阴极反应都只有 Cu2＋＋2e－===Cu
【答案】AD
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〔解析〕A项，在电解池中，阳极失电子总数和阴极得电子总数必然相等，正确；B项，电镀铜装置中，阳极减少的
质量和阴极增加的质量相等，精炼铜装置中，因为杂质的存在，阳极减少的质量和阴极增加的质并不相等，错误；C
项，电镀铜，电解液的成分和浓度保持不变，精炼铜，电解液的成分和浓度均变化，错误；D项，阴极反应都只有
Cu2＋＋2e－===Cu，正确。
四、电冶金：用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，电解其熔融态的化合物。
总反应化学方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)=====
电解 2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑
阴极：2Na+＋2e－=2Na
冶炼镁
MgCl2=====
电解 Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑
阴极：Mg2＋＋2e－=Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融)=====
电解
冰晶石4Al＋3O2↑
（冰晶石的作用是作 Al2O3的助熔剂。）
阳极：6O2-－12e－=3O2↑
阴极：4Al3+＋12e－=4Al
【预习检测】
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
（1）电镀池和精炼池在本质上都是电解池( √ )
（2）用 Zn 作阳极，Fe 作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序 H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌。( × )
（3）电解冶炼镁、铝通常电解 MgCl2和Al2O3，也可以电解 MgO 和AlCl3。( × )
（4）粗铜电解精炼时，若电路中通过 2 mol e－，阳极减少 64 g。( × )
（5）电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料（ √ ）
2．某同学设计如图所示装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是 ( )
A．石墨电极与直流电源负极相连
B．用湿润的淀粉 KI 试纸在铜电极附近检验气体，试纸变为蓝色
C．氢氧化钠在阳极区附近产生，Na+向石墨电极迁移
D．铜电极的反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
【答案】D
〔解析〕A项，若 Cu 电极所连的是直流电源的正极，则 Cu 是阳极，电极反应式为 Cu-2e-===Cu2+，不符合氯碱工业
原理，故石墨电极与直流电源正极相连，错误；B项，阴极(Cu 极)反应为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故用湿润的淀
粉KI 试纸在石墨电极附近检验气体，试纸不变蓝，错误；C项，氢氧化钠在阴极区附近产生，Na+向Cu 电极迁移，
错误；D项，H2O中H＋放电，正确。
3．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( )
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