文档文本内容
3-3 电解应用——电解精炼
情境真实：多基于工业电解精炼的实际过程，涉及粗金属提纯、杂质去除等。
知识综合：融合电解池原理、电极反应、金属活动性顺序、溶液浓度变化等知识点。
图表结合：常配备装置示意图、电压-时间曲线等，要求图文转换能力。
选项干扰性强：通过常见错误设置陷阱，如电极连接错误、反应式书写不当等。
难度中等偏上：需深入理解电解精炼的细节和杂质行为。
考查知识：
电解池基本原理：阳极氧化、阴极还原，电源连接方式。
电解精炼的特殊性：粗金属作阳极，纯金属作阴极，电解液选择。
金属活动性顺序的应用：判断杂质溶解与否（活泼杂质进入溶液，不活泼杂质形成阳极泥）。
电极反应式的正确书写：包括常规离子反应和配合物反应（如金精炼中的[AuCl₄]⁻）。
电解过程中溶液浓度、质量变化的分析。
特殊情境处理：如交流电叠加、不同金属的精炼条件。
考查能力：
理解与辨析能力：区分电极性质、反应类型。
分析与应用能力：根据原理分析实际精炼过程。
推理与判断能力：从图表中提取信息，推断电极行为。
综合与评价能力：识别选项中的科学错误，避免常见陷阱。
考查方式：
通过文字描述和图表呈现电解装置或电压曲线。
直接判断电极反应、杂质行为、浓度变化等正误。
结合新情境（如交流电精炼）考查原理迁移能力。
第一步 明确精炼金属与电解类型
识别是电解精炼（粗金属提纯）而非电镀或普通电解。
确认精炼金属（如Cu、Au、Ga、Ag）及其特性。
第二步 确定电极与电解液
阳极：粗金属（连接电源正极），发生氧化反应。
阴极：纯金属（连接电源负极），发生还原反应。
电解液：含精炼金属离子的溶液（如CuSO₄）或特殊介质（如含Cl⁻的溶液用于金精炼）。
第三步 分析电极反应
阳极反应：粗金属溶解，包括精炼金属（如Cu → Cu²⁺ + 2e⁻）和比它活泼的杂质（如Zn → Zn²⁺ +
2e⁻）；不活泼杂质（如Ag、Au）不溶解，形成阳极泥。
阴极反应：仅精炼金属离子被还原（如Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu）。
第四步 判断杂质行为
活泼杂质（在金属活动性顺序中位于精炼金属之前）：进入溶液。
不活泼杂质（在金属活动性顺序中位于精炼金属之后）：形成阳极泥。
第五步 分析电解液变化
比较阳极溶解量与阴极沉积量：若阳极溶解的金属总量（包括杂质）大于阴极沉积量，则溶液浓
度降低；反之则升高。通常由于杂质溶解，浓度略有降低。
第六步 处理特殊情境
交流电叠加：注意阳极和阴极周期性切换，电极反应随之改变。
配合物形成：如金精炼中Au 与Cl⁻形成[AuCl₄]⁻，需正确书写反应式。
质量计算：利用电子转移数与金属物质的量关系（如1 mol e⁻对应1/n mol Mⁿ⁺）。
思维模型口诀：
“阳粗阴纯，阳氧阴还”
“活泼进液，惰性沉泥”
“电子守恒，质量守衡”
电解池基础：
o
阳极：连接电源正极，发生氧化反应。
o
阴极：连接电源负极，发生还原反应。
o
电子流向：阳极→电源正极→电源负极→阴极。
电解精炼原理：
o
目的：提纯粗金属，去除杂质。
o
电极：粗金属作阳极，纯金属作阴极。
o
电解液：含精炼金属离子的溶液。
常见金属精炼条件：
o
铜精炼：粗铜阳极，纯铜阴极，CuSO₄ 溶液。
o
金精炼：粗金阳极，纯金阴极，HCl 溶液（形成[AuCl₄]⁻）。
o
镓精炼：粗镓阳极，纯镓阴极，NaOH 溶液（形成[Ga(OH)₄]⁻）。
o
银精炼：粗银阳极，纯银阴极，AgNO₃ 溶液。
电极反应通式：
o
阳极：M → Mⁿ⁺ + ne⁻（M 为精炼金属及活泼杂质）
o
阴极：Mⁿ⁺ + ne⁻ → M（仅精炼金属）
杂质行为规律：
o
活泼金属（如Zn、Fe、Ni）：溶解进入溶液。
o
不活泼金属（如Ag、Au、Pt）：形成阳极泥。
溶液浓度变化：
o
一般规律：由于阳极溶解的金属量大于阴极沉积量（因杂质溶解），溶液浓度降低。
电子转移计算：
o
关系：转移1 mol e⁻，精炼金属溶解或沉积1/n mol（n 为离子电荷数）。
电极连接错误：
o
误认为粗金属连接电源负极（正确：粗金属连正极作阳极）。
o
误认为纯金属连接电源正极（正确：纯金属连负极作阴极）。
电极反应类型混淆：
o
阳极写还原反应，阴极写氧化反应。
o
忽略杂质反应（如Zn、Fe 在阳极溶解）。
杂质行为误判：
o
认为所有杂质都形成阳极泥（错误：活泼杂质进入溶液）。
o
认为所有杂质都进入溶液（错误：不活泼杂质形成阳极泥）。
溶液浓度变化分析错误：
o
误认为浓度不变（实际常因杂质溶解而降低）。
o
忽略特殊情境（如交流电下浓度波动）。
反应式书写错误：
o
漏写电荷或电子数。
o
忽略配合物形成（如金精炼中[AuCl₄]⁻）。
o
误写离子形式（如Ag⁺在含Cl⁻溶液中生成AgCl 沉淀）。
图表信息提取失误：
o
未正确识别电压曲线对应电极极性。
o
忽略装置图中的关键细节（如离子交换膜）。
质量计算错误：
o
电子转移数与金属质量关系搞错（如1 mol e⁻对应质量计算时未考虑n 值）。
o
混淆不同金属的摩尔质量。
【典例】
【审题】
1．（2010·海南·高考真题）利用电解法可将含有Fe、Zn、
Ag、Au 等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是
A．电解时以纯铜作阳极
B．电解时阴极发生氧化反应
C．粗铜连接电源负极，电极反应是Cu －2e-=Cu2+
D．电解结束，电解槽底部会形成含少量Ag、Au 等阳极泥
1.
识别电解类型：粗铜电解精炼，目标是提纯
铜。
2.
确定电极与连接：
o
阳极应为粗铜（连接正极），阴极
应为纯铜（连接负极）。选项A 说
“纯铜作阳极”错误。
o
选项C 说“粗铜连接电源负极”错
误，应连接正极。
3.
分析电极反应：
o
阳极反应：Cu → Cu²⁺ + 2e⁻，以及
Zn、Fe 等活泼杂质溶解。
o
阴极反应：Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu。选项
B 说“阴极发生氧化反应”错误。
4.
判断杂质行为：
o
Ag、Au 不活泼，不溶解，形成阳
极泥。选项D 正确。
5.
结论：D 为正确选项。
关键点：紧扣“粗铜阳极、纯铜阴极”，利用
金属活动性判断杂质行为。
1．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）工业上利用如图所示装置进行粗金的精炼提纯：开始时粗金板(含Ag)
作阳极，精炼需通过直流电叠加交流电进行电解，阳极上周期性出现正负半周期，以防一段时间后阳
极钝化，电解难以进行。
下列叙述正确的是
A．当电压处于OAB 时，粗金板可以发生电极反应：Au-3e-+4Cl-=
B．电解过程中c(
)保持不变
C．当电压处于BCD 时，粗金板可发生电极反应：Ag++e-=Ag，有利精炼持续
D．电解槽可敞口设计且同时可与粘有图标
的实验一起进行
2．（25-26 高二上·河南南阳·月考）粗铜中的主要杂质包括锌、铁、镍、银、金、铂等，含量通常在0.5%
～1.5%之间，这些杂质会影响铜的导电性和机械性能，可通过电解法精炼除去。电解精炼装置如图。
下列说法错误的是
A．粗铜的熔点和硬度均小于纯铜
B．电解时，锌、铁、镍会变成离子进入溶液
C．电解过程中，硫酸铜溶液的浓度有所降低
D．金、银、铂等贵金属会沉积在电解池底部，形成阳极泥
3．（23-24 高三上·广东广州·期末）高纯镓是制备第三代半导体的重要原料，其化学性质与铝相似。下图
为工业精炼镓的装置示意图。下列说法不正确的是
A．阴极的电极反应为
B．电解过程中，阳极室中
的物质的量减小
C．电路中每转移
电子，理论上粗镓熔融液减少
D．电解后粗镓中的
以离子形式进入
溶液中
4．（21-22 高二上·河北唐山·阶段练习）电解法精炼含有Fe、Zn、Cu 等杂质的粗银。下列叙述正确的是
A．电解时以硝酸银溶液作电解液，纯银作阳极
B．阴极上发生的反应是Ag+ + e－＝Ag
C．粗银与电源负极相连，发生氧化反应
D．电解后Fe、Zn、Cu 等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
