高考化学一轮复习基础知识讲义专题一 电化学02 考点二 电解原理的应用（2份，原卷版+解析版）

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【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
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。
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0.001 ml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0.001 ml气体,共0.002 ml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－===Ni
B．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】 电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性：Ni2＋＞Fe2＋＞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 \(=====,\s\up7(电解),\s\d5(1 100 ℃))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4 ml钠转移电子的物质的量是4 ml，而用盖·吕萨克法制得4 ml钠转移电子的物质的量是8 ml，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1 ml电子，生成32 g铜
C．溶液中SOeq \\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1 ml电子时，生成0.5 ml Cu，即生成32 g Cu，B项正确；根据电解原理，SOeq \\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接电源正极，发生氧化反应，故A正确；
B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误；
C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的溶液，故C正确；
D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。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
总反应化学方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d5(冰晶石))4Al＋3O2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al