第四章 第二節(jié) 第2課時　電解原理的應(yīng)用

第2課時電解原理的應(yīng)用[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.認識電解原理在氯堿工業(yè)、電鍍及電冶金等工業(yè)生產(chǎn)中的實際應(yīng)用。2.深化對電解原理的理解。一、電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)1．氯堿工業(yè)的概念燒堿、氯氣都是重要的化工原料，習慣上把____________________的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。2．電解飽和食鹽水的原理(用惰性電極電解)通電前：溶液中的離子有_____________________________________________________。通電后：①移向陽極的離子是_________________________________________________，在陽極放電的離子是________。陽極電極反應(yīng)：_________________________(________反應(yīng))。②移向陰極的離子是________________，在陰極放電的離子是________。陰極電極反應(yīng)：________________________(________反應(yīng))。③總反應(yīng)：化學(xué)方程式：___________________________________________________________________；離子方程式：___________________________________________________________________。3．氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程工業(yè)生產(chǎn)中，電解飽和食鹽水的反應(yīng)在離子交換膜電解槽中進行。(1)陽離子交換膜電解槽(2)陽離子交換膜的作用：①_____________________________________________________，②阻止________________________________________________________________________。(3)陰極室一般是加入含少量NaOH的水，目的是________________。4．氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用(1)氯堿工業(yè)產(chǎn)品主要有________、________、________、________、______________等。(2)以電解飽和食鹽水為原理的氯堿工業(yè)產(chǎn)品在有機合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染、農(nóng)藥、金屬冶煉等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。(1)電解飽和食鹽水時，陰極發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑()(2)氯堿工業(yè)電解槽中滴入酚酞溶液，變紅色的區(qū)域為陽極區(qū)()(3)電解飽和食鹽水時，陽極和陰極都可以選擇金屬材料(如鐵)()(4)電解飽和NaCl溶液可以制取金屬鈉()1．(2023·浙江6月選考，13)氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設(shè)計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是()A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B的電極反應(yīng)式為：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D．改進設(shè)計中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗2．“84”消毒液是環(huán)境消毒液之一。某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和食鹽水，通電時，為使Cl2被完全吸收制得有較強殺菌能力的消毒液，設(shè)計了如圖所示的裝置。c、d都為石墨電極。完成下列填空：(1)a為電源的________(填“正”“負”“陰”或“陽”，下同)極，c為電解池的________極。(2)d電極的電極反應(yīng)式：_________________________________________________________，電解產(chǎn)生消毒液的總化學(xué)方程式為_________________________________________________。3.工業(yè)上常利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。電極B區(qū)電解液為____________(填化學(xué)式)溶液，陽極電極反應(yīng)式為_________________________，電解過程中Li＋向電極________(填“A”或“B”)遷移。二、電鍍電解精煉1．電鍍(1)電鍍：利用________原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他________或________的加工工藝。(2)目的：使金屬增強抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。(3)電鍍池的構(gòu)成(在鐵制鑰匙上面鍍銅)：陽極材料：鍍層金屬________，電極反應(yīng)：Cu－2e－=Cu2＋；陰極材料：鍍件________，電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu。電解質(zhì)溶液：Cu2＋濃度________。2．電解精煉(粗銅含鋅、銀、金等雜質(zhì))陽極材料：________，電極反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2＋、Cu－2e－=Cu2＋；陰極材料：________，電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu；電解質(zhì)溶液：Cu2＋濃度________，金、銀等金屬沉積形成陽極泥。(1)在Fe上電鍍Zn，應(yīng)用Zn作陽極，用ZnSO4溶液作電鍍液()(2)電解精煉銅時，粗銅作陽極，活潑性比Cu弱的雜質(zhì)金屬成為陽極泥沉在陽極區(qū)()(3)電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液的成分不發(fā)生變化()(4)電鍍過程相當于金屬的“遷移”，屬于物理變化()1．金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，思考回答下列問題：(1)陽極發(fā)生________反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：________________________________________________________________________。(2)電解過程中，陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量________(填“相等”或“不相等”)。(3)電解后，溶液中存在的金屬陽離子有________、________、Ni2＋等。(4)電解后，電解槽底部含有________等金屬。2．利用電解法制備超細銀粉的示意圖如下，Ag2SO4-H2SO4電解液中添加Ti3＋/Ti4＋，解決了高電流密度下陰極發(fā)生析氫反應(yīng)的問題，并實現(xiàn)Ti3＋/Ti4＋循環(huán)利用。請結(jié)合化學(xué)用語解釋陰極區(qū)附近生成超細銀粉的原因：___________________________________________________。3．[2023·湖南，17(2)]“電解精煉”裝置如圖所示(以粗Ga為原料制高純Ga)，電解池溫度控制在40～45℃的原因是_____________________________________________________，陰極的電極反應(yīng)式為_________________________________________________________________。已知：①金屬Ga的化學(xué)性質(zhì)和Al相似，Ga的熔點為29.8℃。三、電冶金1．電冶金的原理金屬冶煉的本質(zhì)就是使礦石中的________獲得電子變成________的過程：Mn＋＋ne－=M。2．常用電解法制備的金屬電解法用于冶煉較活潑的金屬，如________________等。3．實例分析——冶煉金屬鈉(1)電解熔融NaCl裝置示意圖陰極環(huán)繞在陽極外面，兩極之間用隔膜D隔開。(2)電解時的反應(yīng)陽極：________________________________________________________________________；陰極：________________________________________________________________________；總反應(yīng)：________________________________________________________________________。(1)活潑的金屬往往采用電解法冶煉()(2)工業(yè)上常用鈉與熔融的氯化鎂反應(yīng)制取金屬鎂()(3)工業(yè)冶煉金屬鋁時，電解熔融態(tài)AlCl3()(4)電解熔融NaOH的化學(xué)方程式：4NaOH(熔融)電解,4Na＋2O2↑＋2H2↑()(5)電解堿土金屬氧化物和汞的混合物時，汞齊(汞合金)能保護金屬()(6)冶煉鈉和鎂的陽極電極反應(yīng)式均為2Cl－－2e－=Cl2↑()1．金屬鎂的工業(yè)制備是電解熔融________(填“MgCl2”或“MgO”)，原因是____________。2．如圖為工業(yè)電解熔融氧化鋁冶煉鋁的裝置示意圖。(1)寫出電解時的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)方程式。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)資料表明Al2O3的熔點為2054℃，冰晶石(Na3AlF6)的熔點為1000℃，用電解Al2O3制取金屬鋁時會加入冰晶石，其作用是________________________________________________。(3)該電解過程要在1000℃以上進行，工業(yè)上冶煉鋁過程中會發(fā)生陽極損耗，試分析發(fā)生陽極損耗原