第十章　第36讲　电解原理及基本应用-2027年高考化学一轮复习课件（含解析版讲义）

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1.理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。2.掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等工艺的反应原理。3.了解金属发生电化学腐蚀的本质及危害，能利用电化学原理解释腐蚀现象及设计防腐措施。
考点一　电解池及工作原理
考点二　电解原理的应用
电解质溶液(或熔融电解质)
注意　电子不下水，离子不上线。
如图所示是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d均为石墨电极。试回答下列问题：(1)a电极为　　　，b电极为　　　。(2)c电极为　 　，电极反应式为　　　　　　　，发生了　　　反应；d电极为　　　，电极反应式为　　　　　　　，发生了　　　反应。(3)电解过程中，铜离子向　　(填“阴”或“阳”，下同)极移动，氯离子向　　极移动。电解总反应式：　　　　　　　　　。
2Cl--2e-===Cl2↑
Cu2++2e-===Cu
用惰性电极电解不同类型电解质溶液。(1)电解水型
2H++2e-===H2↑
2H2O-4e-===4H++O2↑
(3)电解质和水均参与电解型
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
一、电解规律应用1.用如图所示装置电解一段时间后，下列叙述错误的是A.电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Fe，A为NaCl溶液，两电极 间可能会出现白色沉淀B.电极Ⅰ、电极Ⅱ均为石墨，A为CaCl2溶液，电极 Ⅱ附近溶液变成黄绿色C.电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Pt，A为饱和Na2SO4溶液，电解质溶液中有晶体 析出D.电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Al，A为AlCl3溶液，电极Ⅰ质量增加
二、真实情境下电极反应式的书写2.按要求书写电极反应式和总反应式：(1)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：_______________；阴极反应式：_________________________________；总反应离子方程式：___________________________________________。(2)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式：__________________________；阴极反应式：________________；总反应方程式：________________________。(3)电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为_____________________________。
Mg2++2H2O+2e-===H2↑
2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+
Mn2++2H2O-2e-
===MnO2↓+4H+
硫酸根离子不能通过质子
电解池电极反应式书写的注意事项(1)一定要看清楚环境是“溶液”还是“熔融态”，若为溶液，不要忽略水参与的反应。(2)一定要看清楚阳极是“惰性电极”还是“活性电极”，活性电极在阳极优先放电。(3)一定要关注溶液中剩余的离子是否与电极产物生成沉淀或弱电解质。
(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是　　　　　　　　。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是　　　。
Na2SO4、H2SO4
(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是　　　　　　。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是　　　　　　　　　。
CuO或CuCO3、HCl
5.以惰性电极电解100 mL 0.05 ml·L-1 CuSO4溶液。(1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH为　　(不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复到电解前的状态，可加入　　g的 (填化学式，下同)。
答案　0.4　CuO(或0.62　CuCO3)
(2)继续通电电解，此时被电解的物质为　　，若加入0.005 ml Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子为　　　ml。
(3)通电一段时间，加入0.002 5 ml Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移的电子为　　　ml。
1.氯碱工业习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。(1)反应原理阳极：2Cl--2e-===Cl2↑(_____反应)。阴极：2H2O+2e-===H2↑+2OH-(_____反应)。总反应的化学方程式：________________________________。总反应的离子方程式：____________________________。注意　电解所用的食盐要精制。
(2)离子交换膜法的生产过程加入或流出的物质：a、b、c、d分别是___________________、_________________、________、__________；X、Y分别是____、_____。氯碱工业产品还可用于制备含氯消毒剂和盐酸。
H2O(含少量NaOH)
(3)阳离子交换膜的作用阻止_______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。
2.电镀、电解精炼(1)电镀①概念：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。②目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观性。
Cu-2e-===Cu2+
银、金等金属不放电形成_______，在阴极只有Cu2+放电，锌、铁、镍等较活泼的金属阳离子残留在___________中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2+的浓度有所_____。
Cu-2e-===Cu2+、Zn-2e-===Zn2+、Ni-2e-===Ni2+
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。
1.氯碱工业既可以用阳离子交换膜，也可以用阴离子交换膜(　　)2.电解精炼铜时，阳极泥中含有Zn、Fe、Ag、Au等金属(　　)3.电镀时，应把待镀金属置于电解槽的阴极(　　)4.若使用惰性电极电解废银催化剂制取银，该催化剂应与直流电源的正极相连(　　)5.K金属性极强，工业上只能用电解熔融KCl来冶炼金属K (　　)6.电解精炼铜时，阴极增重64 g，阳极一定减少64 g(　　)7.在铁上镀锌，阳极用锌，电解质溶液可用硫酸亚铁(　　)8.我国古代精美金属器皿的表面使用了鎏金工艺，利用的是电镀原理(　　)
一、氯碱工业拓展应用1.(2023·浙江6月选考，13改编)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗。(1)电极A接电源_____(填“正极”或“负极”)，发生_____(填“氧化”或“还原”)反应。(2)电极B的电极反应式为____________________。(3)离子交换膜的类型为_____________。(4)电池总反应式：______________________________________________________________。
2H2O+4e-+O2===4OH-
2.“84”消毒液是环境消毒液之一。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Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、d都为石墨电极。完成下列填空：(1)a为电源的　　(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)极，c为电解池的　　极。 (2)d电极的电极反应式：　 　　　　　　， 电解产生消毒液的总化学方程式为　　 　　　　　 。
二、电解精炼、电镀拓展应用3.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，思考回答下列问题：(1)阳极发生　　　(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式：　　　　　　 　　。(2)电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加　　　　(填“相等”或“不相等”)。
Ni-2e-===Ni2+、Fe-2e-===Fe2+、Zn-2e-===Zn2+
(3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有　　　　　　、Ni2+等。(4)电解后，电解槽底部含有　　　　等金属。
三、电冶金拓展应用(溯源教材人教选择性必修1 P108)6.电解熔融氯化钠和氯化钙的混合物制备金属钠的装置如图所示。阳极A为石墨，阴极K为铁环，两极用隔膜D隔开。氯气从阳极上方的抽气罩H抽出，液态金属钠经铁管F流入收集器G。下列叙述正确的是A.氯化钙的作用是作助熔剂，降低氯化钠的熔点B.金属钠的密度大于熔融混合盐的密度， 电解得到的钠在下层C.隔膜D为阳离子交换膜，防止生成的氯 气和钠重新生成氯化钠D.电解时阴极的电极反应为Na++e-===Na， 发生氧化反应，阴极上可能有少量的钙单质生成
7.研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2⁃CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法正确的是A.将熔融CaF2⁃CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到　相同目的B.阳极的电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D.阴极的电极反应式为Ca-2e-===Ca2+
1.(2024·甘肃，7)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积B.电极2是阴极，发生还原反应：O2+4e-　===2O2-C.工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2D.理论上电源提供2 ml e-能分解1 ml H2O
2.(2024·广东，16)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是A.阳极反应：2Cl--2e-===Cl2↑B.阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高C.理论上每消耗1 ml Fe2O3，阳极室溶　液减少213 gD.理论上每消耗1 ml Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g
3.(2023·辽宁，7)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是A.b端电势高于a端电势B.理论上转移2 ml e-生成4 g H2C.电解后海水pH下降D.阳极发生：Cl-+H2O-2e-===HClO+H+
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