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1、第3讲 电解池 金属的腐蚀与防护【2019备考】最新考纲：1.理解电电解池的工作原理，能写出简单电简单电 极反应应式和电电池反应应方程式。2.认识认识 金属腐蚀蚀的危害，理解金属发发生电电化学腐蚀蚀的原理，能运用恰当的措施防止铁铁、铝铝等金属腐蚀蚀。最新考情：电电解原理的考查查多在填空题题中，主要考查电查电 解池中两极反应应式的书书写，如2017年T16(4)、2014年T20(4)、2011年T20(4)，有时时也在选择题选择题 某选项选项 中出现现，主要考查电查电 解原理的应应用。金属腐蚀蚀与防护护主要在选择题选择题 中某选项选项 出现现，如2017年、2015年、2013年、2012年均
2、有涉及。预测预测 2019年高考一是延续这续这 种命题题特点，二是关注电电解原理在工业业上运用的选择题选择题 。考点一 电解原理1.电解在_作用下，电电解质质在两个电电极上分别发别发 生_和_的过过程。 知识识梳理电电流氧化反应应还还原反应应2.电解池(1)构成条件有与_相连连的两个电电极。_(或_)。形成_。 电电源电电解质质溶液熔融盐盐闭闭合回路(2)电电极名称及电电极反应应式(如图图)阳极 氧化2Cl2e=Cl2阴极 还还原 Cu22e=Cu(3)电电子和离子移动动方向电电子：从电电源_流向电电解池的_；从电电解池的_流向电电源的_。离子：阳离子移向电电解池的_；阴离子移向电电解池的_。
3、电电子和离子移动动方向图图示名师助学：正确理解电子不下水(电解质溶液)。 负负极阴极阳极正极阴极阳极阳得阴失3.电解过程思维程序(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电电极还还是活泼电泼电 极。(2)再分析电电解质质水溶液的组组成，找全离子并分阴、阳两组组。 名师助学：不要忘记水溶液中的H和OH，不要把H、OH误加到熔融电解质 中。(3)然后排出阴、阳两极的放电电顺顺序 Fe2e=Fe2Cu2e=Cu2Age=Ag名师助学：“活泼电极”一般指Pt、Au以外的金属。最常用的放电顺序：阳极：活性电极ClOH；阴极：AgFe3Cu2H。(4)分析电电极反应应，判断电电极产产物，写出电电极反应应式
4、，要注意遵循原子守恒和电电荷守恒。(5)最后写出电电解反应应的总总化学方程式或离子方程式。 1.以石墨为电为电 极，电电解KI溶液(其中含有少量酚酞酞和淀粉)。下列说说法错误错误 的是( )A.阴极附近溶液呈红红色 B.阴极逸出气体C.阳极附近溶液呈蓝蓝色 D.溶液的pH变变小解析 阳极上是I放电生成I2，C项正确；阴极上H放电生成H2和OH，故阴极附近溶液呈红色，阴极逸出气体，溶液的pH 变大，A、B项正确，D项错误。答案 D题组诊题组诊 断电解原理B3.Cu2O是一种半导导体材料，制取Cu2O的电电解池如图图，总总反应为应为 ：2CuH2O=Cu2OH2。下列说说法不正确的是( )A.铜电
5、铜电 极发发生氧化反应应B.铜电铜电 极接直流电电源的负负极C.石墨电电极上产产生氢氢气 D.每生成1 mol Cu2O时时，就有2 mol电电子转转移解析 由总反应方程式可知，该反应是不自发进行的氧化还原反应，设计成电解池。铜作阳极，发生氧化反应，A正确，B错误；石墨为阴极，水中的H放电生成氢气，C项正确；由电子守恒可知D项正确。答案 B【归纳总结】以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律类型电极反应特点类别(实例)电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴：4H4e=2H2(或4H2O4e=4OH2H2)阳：4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=4HO2)强碱(如NaOH)水增大增大加
6、水含氧酸(如H2SO4)水增大减小加水活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4、KNO3)水增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电无氧酸(如HCl)，除HF外电解质减小增大 通氯化氢不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，电解质减小 加氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)电解质和水生成新电解质增大 通氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)电解质和水生成新电解质减小加氧化铜或碳酸铜HNO3、KNO3、Mg(NO3)2、KOHHCl、CuCl24.(2017常州一模
7、)用图图所示装置除去含CN、Cl废废水中的CN时时，控制溶液pH为为910，阳极产产生的ClO将CN氧化为为两种无污污染的气体，下列说说法不正确的是( )A.ClO将CN氧化过过程中，每消耗1 mol CN转转移10 mol电电子B.阳极的电电极反应应式为为Cl2OH2e=ClOH2OC.阴极的电电极反应应式为为2H2O2e=H22OHD.在电电解过过程中，废废水中的CN和Cl均移向阳极电解池中电极方程式的书写解析 CN中C的化合价为2价，N为3价，1 mol CN生成CO2和N2转移电子的物质的量为5 mol，A错误；阳极是Cl失电子产生ClO，电极反应式为Cl2OH2e=ClOH2O，B正
8、确；阴极是H得电子产生H2，碱性溶液中阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH，C正确；电解过程中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，D正确。答案 A5.(1)(2017江苏化学)电电解Na2CO3溶液，原理如图图所示。 阳极的电电极反应应式为为 ，阴极产产生的物质质A的化学式为为 。(3)(2011江苏化学，20)电电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢氢的装置示意图见图图见图 (电电解池中隔膜仅仅阻止气体通过过，阴、阳极均为为惰性电电极)。电电解时时，阳极的电电极反应应式为为 。(4)(2017通扬泰淮宿徐二调)20世纪纪80年代Townley首次提出利用电电化学膜脱除烟气中SO2的技术术：
9、将烟气预预氧化使SO2转转化为为SO3，再将预预氧化后的烟气利用如图图所示原理净净化利用。阴极的电电极反应应式为为 。若电电解过过程中转转移1 mol电电子，所得“扫扫出气”用水吸收最多可制得质质量分数70%的硫酸 g。【反思归纳】 1.做到“三看”，正确书写电极反应式(1)一看电极材料，若是活性电极(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注Fe生成Fe2而不是生成Fe3)。(2)二看介质，介质是否参与电极反应。(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电解冶炼。2.规避“四个”失分点(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。
10、 (2)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电。(4)当电解池的电极材料为活性电极时，则阳极本身失电子，不能再用电解规律。 考点二 电解原理的应用1.电解饱和食盐水知识识梳理2Cl2e=Cl2氧化2H2e=H2还还原(3)应应用：氯氯碱工业业制烧烧碱、氢氢气和氯氯气阳极：钛钛网(涂有钛钛、钌钌等氧化物涂层层)。阴极：碳钢钢网。阳离子交换换膜：只允许许阳离子通过过，能阻止阴离子和气体通过过。将电电解槽隔成阳极室和阴极室。2.电解精炼铜粗铜铜纯铜纯铜Zn2e=Zn2、Ni2e=Ni2Cu2e=Cu2(主要反应应)Cu22
11、e=Cu3.电镀铜铜铜待镀镀金属镀层镀层 金属阳离子Cu2e=Cu2Cu22e=Cu4.电冶金利用电电解熔融盐盐的方法来冶炼炼活泼泼金属Na、Ca、Mg、Al等1.金属镍镍有广泛的用途。粗镍镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质杂质 ，可用电电解法制备备高纯纯度的镍镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2Cu2)( )A.阳极发发生还还原反应应，其电电极反应应式：Ni22e=NiB.电电解过过程中，阳极质质量的减少与阴极质质量的增加相等C.电电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D.电电解后，电电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt题组诊题组诊 断电解反应原理的应用解析 阳极应发
12、生氧化反应，Ni2e=Ni2，A错；由于Fe、Zn的还原性大于镍，所以阳极同时还有Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2，比较两电极反应，因Fe、Zn、Ni的相对原子质量不等，当两极通过的电量相等时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等，B错；Cu、Pt还原性小于镍，所以不反应，D正确；纯镍作阴极，电解质溶液中需含有Ni2，因Ni2的氧化性大于Fe2和Zn2，所以溶液中阳离子主要是Ni2，C错。答案 D2.利用如图图所示装置模拟电拟电 解原理在工业业生产产上的应应用。下列说说法正确的是( )A.氯氯碱工业业中，X电电极上反应应式是4OH4e=2H2OO2B.电电解精炼铜时炼铜时 ，Z溶液中的Cu2浓
13、浓度不变变C.在铁铁片上镀铜时镀铜时 ，Y是纯铜纯铜D.制取金属镁时镁时 ，Z是熔融的氯氯化镁镁 解析 氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2放电析出Cu，溶液中Cu2浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。答案 D 【易错警示】1.阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na)通过，而阻止阴离子(Cl、OH)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO，影响烧碱质量。2.电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变
14、成金属吸附在阴极上。3.电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2浓度会逐渐减小。考点三 金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀的本质金属原子_变为变为 _，金属发发生氧化反应应。知识识梳理失去电电子金属阳离子2.金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀蚀与电电化学腐蚀蚀类型化学腐蚀蚀电电化学腐蚀蚀条件金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或_液体(如石油)等接触不纯纯金属或合金跟_接触现象_电电流产产生_电电流产产生本质金属被_较较活泼泼金属被_联系两者往往同时发时发 生，_腐蚀蚀更普遍非电电解质质电电解质质溶液无有微弱氧化氧化电电化学(2)析氢氢腐蚀蚀与吸氧腐蚀蚀以钢铁钢铁 的腐蚀为蚀为 例进进行分析：类型析氢氢腐蚀蚀吸氧腐蚀蚀条件电极材料及反应负极Fe：_正极 C：_C：_总反应式联系_更普遍水膜酸性较较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性Fe2e=Fe22H2e=H2O22H2O4e=4OH
