《2025年高中总复习优化设计高中化学》

1. 氯碱工业
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氯碱工业 --＞ 情境思考
情境思考 --＞ 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

情境思考 --＞ (1)写出电解饱和食盐水的离子方程式：______。
情境思考 --＞ (2)离子交换膜的作用为______。
情境思考 --＞ (3)精制饱和食盐水从图中a(填“a”“b”“c”或“d”)位置补充，氢氧化钠溶液从图中d位置流出。

答案： 1. 氯碱工业
情境思考：
(1)$2Cl^- + 2H_2O \stackrel{电解}{=\!=\!=} Cl_2\uparrow + H_2\uparrow + 2OH^-$
(2)能得到纯度更高的氢氧化钠溶液，阻止阳极产生的$Cl_2$和阴极产生的$H_2$混合发生反应　
(3)a　d

2. 电镀与电解精炼铜

 

答案： 2. 电镀与电解精炼铜
|项目|电镀|电解精炼铜|
|----|----|----|
|电极反应|阳极：$Cu - 2e^- \longrightarrow Cu^{2+}$
阴极：$Cu^{2+} + 2e^- \longrightarrow Cu$|阳极：粗铜溶解
阴极：$Cu^{2+} + 2e^- \longrightarrow Cu$|
|电解质溶液浓度|不变|变小|

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，如${Na}$、${Ca}$、${Mg}$、${Al}$等。

答案： 3. 电冶金
|项目|电解总反应|电极反应式|
|----|----|----|
|冶炼钠|$2NaCl(熔融) \stackrel{电解}{=\!=\!=} 2Na + Cl_2\uparrow$|阳极：$2Cl^- - 2e^- \longrightarrow Cl_2\uparrow$
阴极：$2Na^{+} + 2e^{-}\xlongequal{}2Na$|
|冶炼镁|$MgCl_2(熔融) \stackrel{电解}{=\!=\!=} Mg + Cl_2\uparrow$|阳极：$2Cl^{-} - 2e^{-}\xlongequal{}Cl_{2}↑$
阴极：$Mg^{2+} + 2e^- \longrightarrow Mg$|
|冶炼铝|$2Al_2O_3(熔融) \stackrel{冰晶石、电解}{=\!=\!=} 4Al + 3O_2\uparrow$|阳极：$6O^{2-} - 12e^- \longrightarrow 3O_2\uparrow$
阴极：${4Al^{3+} + 12e^{-}\xlongequal{}4Al}$|

例1 (2023·浙江6月选考卷)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(B)

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$+ 2OH^{-}$}
C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的${NaOH}$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： 例1 B　解析：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，A正确；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为$2H_2O + 4e^- + O_2 \longrightarrow 4OH^-$，B错误；右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入右边，在右室获得浓度较高的$NaOH$溶液，C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过提高反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，D正确。
 

对点训练1
在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的是(D)
 

A.电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.饱和${NaCl}$从a处进，${NaOH}$溶液从d处出
D.${OH^{-}}$迁移的数量等于导线上通过电子的数量

答案： 对点训练1 D　解析：氯碱工业中的总反应为$2Cl^- + 2H_2O \stackrel{电解}{=\!=\!=} 2OH^- + H_2\uparrow + Cl_2\uparrow$；电解池中阳极失电子发生氧化反应，氯碱工业中$Cl_2$为氧化产物，所以电极A为阳极，电极B为阴极。
A.根据分析可知电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气，正确；
B.阳极发生反应的方程式为$2Cl^- - 2e^- \longrightarrow Cl_2\uparrow$，阴极：$2H_2O + 2e^- \longrightarrow H_2\uparrow + 2OH^-$，为了防止生成的氯气与氢氧化钠发生反应，氢氧化钠要从d口流出，所以要防止$OH^-$流向阳极即电极A，该离子交换膜为阳离子交换膜，正确；C.根据B选项的分析可知饱和$NaCl$从a处进，$NaOH$溶液从d处出，正确；D.因为有阳离子交换膜的存在，$OH^-$不发生迁移，$Na^+$迁移到B电极，错误。