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1、1 第第 6 6 章第章第 3 3 讲电解池、金属的电化学腐蚀与防护讲电解池、金属的电化学腐蚀与防护 李仕才 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。 考点一考点一 电解的原理电解的原理 1电解和电解池 (1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 (2)电解池：电能转化为化学能的装置。 (3)电解池的构成 有与电源相连的两个电极。 电解质溶液(或熔融电解质)。 形成闭合回路。 2电解池的工作原理 (1)电极名称及电极反应式(电解 CuCl2溶液为例)
2、 总反应式：CuCl2CuCl2 = 电解 (2)电子和离子的移动方向 电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。 离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。 3阴阳两极上放电顺序 (1)阴极：(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，放电顺序为 2 注意 阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放 电。最常用、最重要的放电顺序为阳极：ClOH；阴极：AgCu2H。电解水溶液时， KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电
3、解水溶液的方法得到 K、Ca、Na、Mg、Al 等金属。 4用惰性电极电解电解质溶液的规律 类型实例电极反应式 电解 对象 溶液 pH 变化溶液复原 含氧酸 H2SO4 强碱 NaOH 电解 水型活泼金属的 含氧酸盐 KNO3 阳极：_ 阴极：_ 总反应： _ 水 无氧酸 (氢氟酸除外) HCl 阳极：_ 阴极：_ 总反应： _ 电解电 解质型 不活泼金属 的无氧酸盐 CuCl2 阳极：_ 阴极：_ 总反应： _ 放氢生 碱型 活泼金属的 无氧酸盐 NaCl 阳极：_ 阴极：_ 总反应： _ 放氧生 酸型 不活泼金属 的含氧酸盐 AgNO3 阳极：_ 阴极：_ 总反应： _ 答案 4OH4e=
4、2H2OO2 4H4e=2H2 2H2O2H2O2 减小 = 电解 增大 不变 水 2Cl2e=Cl2 2H2e=H2 2HClH2Cl2 = 电解 HCl 增大 HCl 2Cl2e=Cl2 Cu22e=Cu CuCl2CuCl2 = 电解 CuCl2 CuCl2 2Cl2e=Cl2 2H2e=H2 3 2NaCl2H2OH2Cl22NaOH NaCl 和 H2O 增大 HCl = 电解 4OH4e=2H2OO2 4Ag4e=4Ag4AgNO32H2O4AgO24HNO3 = 电解 AgNO3和 H2O 减小 Ag2O 电解基础知识 (1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程() (
5、2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现() (3)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应() (4)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极() (5)电解稀硫酸制 H2、O2时铜作阳极() (6)电解 CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色() (7)电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的 pH 逐渐增大() (8)电解 NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的 pH 减小() 1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? 答案 Cu 作阳极，C 作阴极，稀 H2SO4
6、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：2H2e=H2。总反应式： Cu2HCu2H2。 = 电解 2若用惰性电极电解 CuSO4溶液一段时间后，需加入 98gCu(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？ 答案 4NA 解析 方法一：98gCu(OH)2的物质的量为 1mol，相当于电解了 1mol 的 CuSO4后，又电解了 1mol 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。 题组一 电解规律及电极产物的判断
7、 1(2017天津市实验中学高三模拟)以石墨为电极，电解 KI 溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。 4 下列说法错误的是( ) A阴极附近溶液呈红色B阴极逸出气体 C阳极附近溶液呈蓝色D溶液的 pH 变小 答案 D 解析 以石墨为电极，电解 KI 溶液，发生的反应为 2KI2H2O2KOHH2I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是 H2和 KOH，阳 = 电解 极产物是 I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)， 阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C 正确；由于电解产物有 KOH 生成，所以溶液的 pH 逐渐增大，D 错误。 2如图是一个用铂丝作电
8、极，电解稀的 MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时 溶液呈红色。(指示剂的 pH 变色范围：6.88.0，酸色红色，碱色黄色，Mg(OH)2沉淀的 pH9)，接通电源一段时间后 A 管产生白色沉淀，回答下列问题： (1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是_(填编号)。 A 管溶液由红变黄 B 管溶液由红变黄 A 管溶液不变色 B 管溶液不变色 (2)写出 A 管中发生的反应：_。 (3)写出 B 管中发生的反应：_。 (4)检验 b 管中气体的方法是_。 (5)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_。 答案 (1) (2)2H2e=H2、
9、Mg22OH=Mg(OH)2 (或 2H2O2eMg2=H2Mg(OH)2) (3)4OH4e=2H2OO2(或 2H2O4e=O24H) (4)用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃 (5)溶液呈红色，白色沉淀溶解 解析 电解时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，导致阳极附近溶液呈酸性；阴极上氢离子放 电生成氢气，同时有氢氧根离子生成，氢氧根离子和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，溶液呈弱 碱性。 题组二 电极反应式的书写与判断 3按要求书写电极反应式和总反应方程式： 5 (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：_。
10、 (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 (1)2Cl2e=Cl2 Mg22H2O2e=H2Mg(OH)2 Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2 = 电解 (2)2Al6e8OH=2AlO4H2O 6H2O6e=3H26OH(或 6H6e=3H2) 2 2Al2H2O2OH2AlO3H2 = 电解 2 4锰、硫、氮的化合物在人类生产、生活中有重要作用。 (1)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解 MnSO4溶液可制得 MnO2，其阳极的电极反应式是 _。MnO2是碱性锌锰电池的正极材料，已知碱性锌锰电池的总反应
11、为 Zn2MnO22H2O=2MnO(OH)Zn(OH)2，碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是 _。 (2)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。 由硫化氢获得硫单质有多种方法。 将用烧碱吸收 H2S 后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发 生如下反应： S22e=S (n1)SS2=S2 n 写出电解时阴极的电极反应式：_ _。 电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成 _。 (3)电解 NO 制备 NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为 NH4NO3，需补充物质 A，A 是_，说明理由：_。 6 答案 (1)
12、Mn22H2O2e=MnO24H MnO2H2Oe=MnO(OH)OH (2)2H2O2e=H22OHS2H=(n1)SH2S 2n (3)NH3 根据总反应：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，电解产生的 HNO3多，应补充 = 电解 NH3 解析 (1)Mn 的化合价从2 价升到4 价，失电子发生氧化反应， 则阳极电极反应式为 Mn22H2O2e=MnO24H。碱性锌锰干电池中，MnO2作为正极，发生还原反应，其电极反 应式为 MnO2H2Oe=MnO(OH)OH。 (2)电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的 H放电生成 H2。由题给反应可知， 阳极区生成了 S，S可以理解为(n1)SS2，加入稀硫酸生成 S 单质和 H2S 气体。 2n2n (3)根据电解 NO 制备 NH4NO
