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1、第22讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护,第六章 化学反应与能量,考纲要求 1.理解电解池的构成、工作原理及应用， 能书写电极反应和总反应方程式。 2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、 防止金属腐蚀的措施。,考点一 电解的原理,微专题22 隔膜在电化学中的功能,考点二 电解原理在工业生产中的应用,内容索引,考能提升 探究高考 明确考向,课时作业,考点三 金属的腐蚀与防护,微专题23 串联电池的两大模型,考点一 电解的原理,1.电解定义 在 作用下，电解质在两个电极上分别发生 和 的过程。 2.能量转化形式 电能转化为 。 3.电解池 (1)构成条件 有与 相连的两个电极。 (或
2、)。 形成 。,知识梳理,电流,氧化反应,还原反应,化学能,电源,电解质溶液,熔融盐,闭合回路,(2)电极名称及电极反应式(如图),阳极,氧化,2Cl2e=Cl2,Cu2+ 2e =Cu,阴极,还原,(3)电子和离子的移动方向,4.阴阳两极上放电顺序 阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。 (1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序：,(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。 若是惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见离
3、子的放电顺序是,一般情况下，离子按上述顺序放电，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电。如理论上H的放电能力大于Fe2、Zn2，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液中，由于溶液中c(Fe2)或c(Zn2)c(H)，则先在阴极上放电的是Fe2或Zn2，因此阴极上的主要产物为Fe或Zn；但在水溶液中，Al3、Mg2、Na等是不会在阴极上放电的。,1.分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)。 (1)电解水型,4OH,4e=O2,2H2O,4H,4e=2H2,H2O,H2O,H2O,电解水型电解一段时间后，其电解质的浓度一定增大吗？举例说明。,不一定，如用惰性电极电解饱
4、和Na2SO4溶液，一段时间后会析出Na2SO410H2O晶体，剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液，此时浓度保持不变。,答案,(2)电解电解质型,2Cl,2e=Cl2,2H,2e=H2,2Cl,2e=Cl2,Cu2,2e=Cu,HCl,CuCl2,(3)放H2生碱型,2Cl2e,=Cl2,2H2e,=H2,HCl,要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？为什么？,不可以，因为电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。,答案,(4)放O2生酸型,4OH4e,=2H2OO2,2Cu24e,=2Cu,CuO,CuCO3,要使电解后的CuSO4
5、溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？为什么？加入CuCO3为什么也可复原？,不可以 因为电解CuSO4溶液时，尽管Cu2和OH分别放电，按照电极反应式Cu22e=Cu、4OH4e=2H2OO2，氢元素变成H2O仍然留在溶液中，只有Cu析出和O2逸出，且物质的量之比为21，所以要让溶液复原，需要加CuO，而不能加Cu(OH)2。加入CuCO3时，CO2变为气体逸出，相当于加的是CuO。,答案,若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少？,4NA,答案,解析,方法一：98 g Cu(OH)2的物质
6、的量为1 mol，相当于电解了1 mol的CuSO4后，又电解了1 mol的水，所以转移的电子数为2NA2NA4NA。 方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O2失电子数相等，共4NA。,(5)通过以上分析，电解质溶液复原应遵循什么原则？,电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。,答案,2.根据金属活动顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2？,Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解反应式为阳极：Cu2e=Cu2，阴极
7、：2H2e =H2。总反应式：Cu2H Cu2H2。,答案,解题探究,题组一 电解规律的应用 1.以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水，关于两个电解池反应的说法正确的是 A.阳极反应式相同 B.电解结束后所得液体的pH相同 C.阴极反应式相同 D.通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压),答案,解析,A项，以石墨为电极电解水，阳极：4OH4e=2H2OO2，以石墨为电极电解饱和食盐水，阳极：2Cl2e=Cl2，二者阳极电极反应式不同，故A错误； B项，电解水溶液的pH不变，电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，pH变大，所以电解结束后所得液体的pH不相同，故B错误；,C项，以石墨为电
8、极分别电解水和饱和食盐水阴极上都是2H2e=H2，所以阴极电极反应式相同，故C正确； D项，设转移电子数为4 mol，则依据电解方程式：2H2O 2H2O24e，电解水生成3 mol气体，依据电解方程式2NaCl2H2O 2NaOHCl2H22e，电解饱和食盐水生成4 mol气体，故D错误。,2.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是 A.AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2 B.KCl Na2SO4 CuSO4 C.CaCl2 KOH NaNO3 D.HCl HNO3 K2SO4,答案,解析,由电解电解质溶液的四种类型可知：,题组二
9、 电极方程式及电极产物的判断 3.(2016北京理综，12)用石墨电极完成下列电解实验。,下列对实验现象的解释或推测不合理的是 A.a、d处：2H2O2e=H22OH B.b处：2Cl2e=Cl2 C.c处发生了反应：Fe2e=Fe2 D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜,答案,解析,A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确； B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H，Cl2eH2O=HClOH，错误； C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确； D项，实验一中ac形成电解
10、池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面(左面)为阳极产生Cu2，Cu2在m的右面得电子析出铜，正确。,4.按要求书写电极反应式和总反应方程式： (1)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式： ； 阴极反应式： ； 总反应离子方程式： 。 (2)用Al作电极电解NaOH溶液 阳极反应式： ； 阴极反应式： ； 总反应离子方程式： 。,答案,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2(或2H2O2e=H22OH),答案,6H2O6e=3H26OH(或6H6e=3H2),(3)用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式： ；
11、阴极反应式： ； 总反应离子方程式： 。,答案,2Al6e3H2O=Al2O36H,6H6e=3H2,5.(1)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。 利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为 (填化学式)溶液，阳极电极反应式为 ，电解过程中Li向 (填“A”或“B”)电极迁移。,LiOH,2Cl2e,=Cl2,B,答案,解析,B极区生成H2 ，同时会生成LiOH ，则B极区电解液为LiOH 溶液；电极A为阳极，在阳极区LiCl 溶液中Cl 放电，电极反应式为2Cl2e=Cl2；在电解
12、过程中Li(阳离子)向B电极(阴极区)迁移。,(2)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl 和AlCl 组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 钢制品应接电源的 极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为 。 若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。,负,H2,答案,解析,在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl 和AlCl 形式存在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al2Cl 3e=Al7AlCl ；在水溶液中，
13、得电子能力：HAl3，故阴极上发生的反应是2H2e=H2。,做到“三看”，正确书写电极反应式 (1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2)。 (2)二看介质，介质是否参与电极反应。 (3)三看是否有特殊信息，如4(3)目的是制取氧化铝，因而阳极产物不能是Al3，再如5(2)是非水体系，且不产生其他离子，因而离子只能在Al2Cl 和AlCl 之间转化。,题组三 有关电化学的计算 6.将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离
14、子浓度约为 A.4103 molL1 B.2103 molL1 C.1103 molL1 D.1107 molL1,答案,解析,7.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO )0.6 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是 A.原混合溶液中c(K)为0.2 molL1 B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子 C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol D.电解后溶液中c(H)为0.2 molL1,答案,解析,石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH4e=2H2OO2，阴极先后发生两个反应：Cu22e=Cu,2H2e=H2。从收集到O2为2.24 L可推知上述电解过程中共转移0.4 mol 电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2共得到0.4 mol0.2 mol0.2 mol电子，电解前Cu2的物质的量和电
