【同步教育信息】

一. 本周教学内容：

电解原理的应用

二. 教学目标：

1、掌握电极反应式及电解方程式的书写

2、了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼的原理和特点

三. 教学重点、难点：

电极反应式及电解方程式的书写

电解饱和食盐水、电镀、电解精炼的原理和特点

四. 知识分析：

电解原理在工业生产中有着广泛的应用。对于比较活泼的金属，我们常用电解的方法制取，还可以采用电解的方法对某些金属进行精炼提纯；也可以采用电解的方法制取氢氧化钠、氢气和氯气等；为了增强美观，我们可以在金属或其他物品表面镀上一薄层其他金属或合金，以增强金属的抗腐蚀能力——这就是电镀。

（一）电解饱和食盐水制氢氧化钠：电极：惰性电极；电解液：饱和NaCl溶液

阳极：2Cl^――2e^－＝Cl₂；

阴极：2H^＋＋2e^－＝H₂；

电极总反应式：2NaCl+2H₂O＝2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

说明：

　1. 由于粗盐中含有Ca^2＋、Mg^2＋、SO₄^2－等杂质离子，在制取NaOH时可能堵塞隔膜，同时也可能混入杂质，因此，在电解前对所用食盐必须精制，从而减少耗电量及对石墨的损耗.

2. 精制食盐的方法：

过滤除去沉淀［除去BaSO₄、BaCO₃、CaCO₃、MgCO₃、Mg（OH）₂等沉淀］

加盐酸调节溶液的pH值为7.

操作中A、B、C三步的操作顺序可分为：ABC或ACB或CAB，只要保证B在A后即可.

3. 生产设备：离子交换树脂电解槽：用碳钢网制成阴极，钛网制成阳极，两极之间有阳离子交换膜.

4. 阳离子交换膜的作用：将电解槽分成阴极室和阳极室两个部分，阳离子交换膜只有阳离子可以通过，阴离子和气体分子等不能通过；防止阴极产生的氢气和阳极产生的氯气混合引起爆炸；Cl₂和NaOH反应产生副产物而影响NaOH的纯度.

5. 生产流程：

粗盐→精炼→精盐的饱和溶液→阳离子交换膜中进行电解→阳极产生Cl₂，阴极产生NaOH溶液和H₂

（二）电解法冶炼活泼性较强的金属。金属元素中有许多活泼性较强的金属，在用还原剂还原时，由于单质的还原性较强，能与氧化产物等重新反应生成别的物质。因此，工业上往往通过电解熔融的含有金属阳离子的盐制取它们的单质。

说明：

1、用惰性电极电解熔融的NaCl制取金属钠

阳极：2Cl^――2e^－＝Cl₂；

阴极：2Na^＋＋2e^－＝2Na；

电极总反应式：2NaCl＝2Na＋Cl₂↑

2、电解熔融的氧化铝、冰晶石制取金属铝。

①电极材料：碳块作阳极，钢板作阴极；②由于氧化铝的熔点很高，再熔融时往往向其中加入冰晶石作为熔剂，使氧化铝在较低的温度下熔化；③电解时要不断地从电解槽中将电解出来的铝取走，同时，要不断地向电解槽中补充氧化铝；④由于阳极附近温度较高，易发生副反应使碳块损耗，故电解时要不断补充阳极碳块。

3、采用电解法可用来冶炼：钠、镁、铝等活泼性较强的金属单质。

（三）电解精炼：利用电解的原理可以提纯铜等金属，如：电解精炼铜。

说明：

1、粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等杂质，可以利用电解原理精炼。

2、将不纯的金属（如粗铜）作阳极，较纯的金属作阴极，含有被提纯金属阳离子的盐溶液做电解液，就可以构成电解精炼的装置。

电极反应

阳极（粗铜）

依照金属活动顺序，应先有Zn、Fe、Ni放电，成为离子进入溶液中，

例如

阴极（粗铜）

3、在阳极Zn、Fe、Ni等金属的失电子能力强于铜，先于铜失去电子进入溶液中，而溶液中Zn^2＋、Ni^2＋等阳离子得电子能力小于Cu^2＋，只能留在电解质溶液中。

4、金属活动顺序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失电子能力小于Cu，以金属单质形式沉积于阳极，俗称“阳极泥”。因此，电解精炼不仅可以提纯金属，同时还可以得到Ag、Pt、Au等贵重金属。

（四）电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程。镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等。

说明：

1、电镀：镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含有镀层金属阳离子的盐溶液做电解液就可以构成电镀装置。

2、金属做阳极本身失去电子，含有镀层金属阳离子的盐溶液做电解液，电镀之后为使镀层稳固，还应放在钝化液中，控制一定条件使H^＋、OH^－不参加反应。

3、电镀的结果是：阳极金属不断减少，阴极镀层金属不断增加，而电镀液中所含金属离子的浓度保持不变。

4、电镀与电解一般区别为：①电镀时阳极为镀层金属，阳极参加反应，而电解时阳极不一定参加反应；②电镀液中的金属阳离子与阳极金属相同，而电解时则不一定相同；③电镀后电解液浓度不变，而电解时电解液浓度可能发生变化。

5、原电池、电解池和电镀池该如何判别：

（1）单池判断规律：若无外接电源则为原电池（符合原电池的构成原理），若有外接电源且阳极材料与电解液中阳离子为同种元素则为电镀池，有外接电源符合电解池的基本构造则为电解池；

（2）组合池判断规律：当多池组合时，若无外电源，则该组合中必有一池为原电池，通常选择两极活泼性差异最大的池，若有外电源，则各池均为电解池（再看是否有特殊构造以判断是否有电镀池）。

【典型例题】

［例1］关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是：　　　　　　　　　　（　　　）

A. 电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠

B. 若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色

C. 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色

D. 电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性

解析：电解食盐水的反应为：

阳极：2Cl^――2e^－＝Cl₂；

阴极：2H^＋＋2e^－＝H₂；

电极总反应式：2NaCl+2H₂O＝2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

　　对照分析选项，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl₂，滴入KI溶液后发生反应：Cl₂＋2KI＝2KCl＋I₂，溶液呈棕色，B正确；阴极附近产生大量的OH^－，滴加酚酞后显红色，C错误；电解后生成NaOH溶液，溶液呈碱性，D错误.

答案：B

［例2］1L0.1mol/L的AgNO₃溶液在以银作阳极，铁作阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16g时，下列判断正确的是（设电解按理论进行，溶液不蒸发）

A. 溶液的浓度变为0.08mol/L　　　B. 阳极上产生112mL的氧气（标准状况）

C. 转移的电子数是1.204×10²²个　D. 反应中有0.02mol的Ag被氧化

解析：

依据电极和电解液可知该装置为电镀池，其电极反应为：阳极Ag－e^－＝Ag^＋；阴极：Ag^＋＋e^－＝Ag；由此可知在电镀过程中溶液的浓度并没有发生改变，所以选项A是不正确的；由于阳极上没有氧气生成，所以选项B也是错误的；在电极反应中转移的电子的数目为：（2.16g/108g/mol）×6.02×10²³/mol＝1.204×10²²，且有0.02mol的Ag失去电子.

答案：CD

［例3］以A、B两根石墨电极电解足量的硝酸银溶液，通电t分钟，在B极收到11.2mL标况下气体，此后将电源反接，以相同的电流强度通电t/2分钟。问：（1）A、B分别是什么极？（2）电源反接后A、B电极质量如何变化？（3）若溶液体积为200mL，则通电t/2分钟时的溶液pH＝？

解析：（1）石墨电极电解足量的硝酸银溶液，通电t分钟.此时的电极反应为：

阳极：4OH^－-4e^－＝2H₂O+O₂，阴极：4Ag⁺+4e^－＝Ag，4AgNO₃+2H₂O＝4Ag+O₂↑+4HNO₃

此时B极收到11.2mL标况下气体，说明B极是阳极，A极是阴极. B极产生0.0005mol的O₂，通过的电子的物质的量为0.002mol，A极生成银： 0.002mol×108g/mol＝0.216g，电解液中生成0.002mol的HNO₃.

（2）将电源反接，再通过t/2分钟，此时A极属于阳极，B极为阴极，电解液为硝酸银溶液，则形成电镀装置. 则两极发生的反应为：A极（阳极）Ag－e^－＝Ag^＋；B极（阴极）：Ag^＋＋e^－＝Ag；通过的电子的物质的量为0.001mol；即阳极“溶解”0.001mol×108g/mol＝0.108g的银，阴极析出0.001mol×108g/mol＝0.108g的银；此时，电解液的成分和物质的量都没有发生变化，则生成的HNO₃的物质的量浓度为：0.002mol/0.2L＝0.01mol/L. 即＝0.01mol/L，pH＝2

答案：（1）A极是阴极B极是阳极；（2）电源反接后，A极质量减轻0.108g，B极质量增加0.108g；（3）pH＝2

【模拟试题】

1. 金属镍有广泛的用途. 粗镍中含有少量Fe，Ze，Cu，Pt等杂质，可用电解法制备高纯

度的镍，下列叙述正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（　　　）

（已知：氧化性Fe^2＋<Ni^2＋<Cu^2＋）

A. 阳极发生还原反应：其电极反应式：Ni²⁺＋2e^－＝Ni

B. 电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等

C. 电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe²⁺和Zn²⁺

D. 电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt

2. 下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是　　（　　　）

3. CuI是一种不溶于水的白色固体，它可由反应：2Cu²⁺＋4I^－＝2CuI↓＋I₂而得到. 现以

石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液. 电解开始不久阴极区溶液呈红色，而阳极区溶液呈蓝色，对这个现象正确的解释是　　（　　　）

①阴极电极反应2H^＋＋2e^－＝H₂↑使c（OH^－）>c（H^＋）　②阳极2Cu＋4I^－―4e^－＝2CuI↓＋I₂；I₂遇淀粉变蓝　③阳极Cu－2e^－＝Cu²⁺，Cu²⁺显蓝色　④阳极2I^――2e^－＝I₂，I₂遇淀粉变蓝

A. ①②　　　　　　　　　　　　　　　　　　B. ①③

C. ①④　　　　　　　　　　　　　　　　　　D. ③④

4. 下列描述中，不符合生产实际的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　（　　　）

A. 电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极

B. 电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极

C. 电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极

D. 在镀件上电镀锌，用锌作阳极

5. 电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池的电极反应为：，今若制得0.05mol的氯气，此时电池内消耗的硫酸的物质的量至少是 （ ）

A、0.025mol B、0.05mol C、0.10mol D、0.20mol

6. 将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电电解一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为 （ ）

A、1∶2∶3 B、3∶2∶1 C、6∶3∶1 D、6∶3∶2

7. 1L K₂SO₄和CuSO₄的混合溶液中＝2mol/L，用石墨电极电解此溶液，通电一段时间后，两极均收集到22.4L（标准状况）气体，则原溶液中K^＋的浓度为 （ ）

A、0.5mol/L B、1mol/L C、1.5mol/L D、2mol/L

8. 两根镍棒分别与电源正负极相连，并都插入NiSO₄溶液中，若电流强度为I，通电时间为t，结果阳极失重m g，已知每个电子的电量为1.6×10^-19Q（库仑），镍的摩尔质量为：58.69g/mol，则可推知阿伏加德罗常数为： （ ）

9. 电解原理在化学工业中有广泛应用. 图为一个电解池，装有电解液a；Ｘ，Ｙ是两块电

极板，通过导线与直流电源相连.

请回答以下问题：

（1）若Ｘ，Ｙ都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：

①电解池中Ｘ极上的电极反应式是　　　　　　　　　　　. 在Ｘ极附近观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　 .

②Ｙ电极上的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　，检验该电极反应产物的方法是　　　　　　　　　　　　　 .

（2）如果要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO₄溶液，则

①Ｘ电极的材料是　　　　，电极反应式是　　　　　　　　　　　　　.

②Ｙ电极的材料是　　　　，电极反应式是　　　　　　　　　　　　　.

（说明：杂质发生的电极反应不必写出）

10. 工业上为了处理含有Cr₂O₇^2－的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准. 请回答问题：

（1）两极发生反应的电极反应式：

阳极：　　　　　　　　　　　　　；阴极：　　　　　　　　　　　　　　　　.

（2）写出Cr₂O₇^2－变为Cr³⁺的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.

（3）工业废水由酸性变为碱性的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　；

（4）　　　　　（填“能”或“不能”）改用石墨电极，原因是：　　　　　　　　.

11. 在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答：

（1）阳极上的电极反应式为________________________________。

（2）阴极上的电极反应式为________________________________。

（3）原上层液体是________________________________________。

（4）原下层液体是________________________________________。

（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是_______________________________。

（6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是_________________________，现象是_________________________________________________________________________。

12. 用铂电极电解AgNO₃饱和溶液（溶质的质量分数为17%），当银全部析出时，阳极放出5.6L气体（标准状况），此时溶液密度为1.038g/cm³。

求：（1）电解前AgNO₃饱和溶液的质量和析出银的质量

（2）电解后溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度。

【试题答案】

1、D　　2、D　　3、A　　4、A　　5、C　　6、D　　7、D　　8、C

9、（1）①2H⁺+2e^－＝H₂↑ 放出气体，溶液变红

②2Cl^――2e^－＝Cl₂↑

把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。

（2）①纯铜　Cu²⁺+2e^－＝Cu

　 ②粗铜　Cu－2e^－＝Cu²⁺

10、（1）：Fe－2e^－＝Fe^2＋；2H^＋＋2e^－＝H₂；

（2）Cr₂O₇^2－＋6Fe^2＋＋14H^＋＝2Cr^3＋＋6Fe^3＋＋7H₂O

（3）H^＋不断放电，Cr₂O₇^2－与Fe^2＋反应消耗H^＋，打破了水的电离平衡，使溶液中

（4）不能，因为用石墨作电极，阳极产生氯气，得不到Fe^2＋，缺少还原剂

11、（1）2＝I₂

（2）2＝H₂↑

（3）KI（或NaI等）水溶液

（4）CCl₄（或CHCl₃等）

（5）I₂在CCl₄中的溶解度大于在水中的溶解度，所以绝大部分I₂都转移到CCl₄中

（6）焰色反应 透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色（其它合理答案同样给分。例如，若（3）中答NaI水溶液，这里答火焰呈黄色。）

12、（1）1000g，108g （2）7.13%；1.17mol/L

【励志故事】

同样一斤米

一青年向一禅师求教。

“大师，有人赞我是天才，将来必有一番作为；也有人骂我是笨蛋，一辈子不会有多大出息。依您看呢？”

　　“你是如何看待自己的？”禅师反问。

　　青年摇摇头，一脸茫然。

　　“譬如同样一斤米，用不同眼光去看，它的价值也就迥然不同。在炊妇眼中，它不过做两三碗大米饭而已；在农民看来，它最多值1元钱罢了；在卖粽子人的眼里，包扎成粽子后，它可卖出3元钱；在制饼者看来，它能被加工成饼干，卖5元钱；在味精厂家眼中，它可提炼出味精，卖8元钱；在制酒商看来，它能酿成酒，勾兑后，卖40元钱。不过，米还是那斤米。”

　　大师顿了顿，接着说：“同样一个人，有人将你抬得很高，有人把你贬得很低，其实，你就是你。你究竟有多大出息，取决于你到底怎样看待自己。”

　　青年豁然开朗。