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1、第第 3 讲讲 电解池的工作原理及应用电解池的工作原理及应用 金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 考纲要求 1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.理解金属发 生电化学腐蚀的原因。了解金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。 考点一 电解的原理 1电解定义 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能量转化形式 电能转化为化学能。 3电解池 (1)构成条件 有与电源相连的两个电极。 电解质溶液(或熔融盐)。 形成闭合回路。 (2)电极名称及电极反应式(如图) (3)电子和离子的移动方向 特别提醒 电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向
2、移动形成电流， 即电子本身不会通过电解质溶液。 4分析电解过程的思维程序 (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的 H和 OH)。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序 阴极：阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水) Al3Mg2Na Ca2K。 阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。 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、最重要的放电顺序是：阳极：ClOH；阴极： AgCu2H。电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放
3、电，即不可能用电解水溶 液的方法得到 K、Ca、Na、Mg、Al 等金属。 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 深度思考 1用分析电解过程的思维程序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) 电解质 (水溶液) 电极方程式 被电解 的物质 总化学方程 式或离子方 程式 电解质 浓度 溶液 pH 电解质 溶液复 原 含氧酸 (如 H2SO4) 阳极： 4OH4e=O22H2O 阴极：4H4e=2H2 水 2H2O = = = = = 通电 O22H2 增大减小加 H2O 强碱(如 Na
4、OH) 阳极： 4OH4e=O22H2O 阴极：4H4e=2H2 水 2H2O = = = = = 通电 O22H2 增大增大加 H2O 活泼金属 的含氧酸 盐(如 KNO3、N a2SO4) 阳极： 4OH4e=O22H2O 阴极：4H4e=2H2 水 2H2O = = = = = 通电 O22H2 增大不变加 H2O 无氧酸如 (HCl)，除 HF 外 阳极：2Cl2e=Cl2 阴极：2H2e=H2 酸 2HCl = = = = = 通电 Cl2H2 减小增大 通入 HCl 气体 不活泼金 属的无氧 酸盐(如 CuCl2)， 除氟化物 外 阳极：2Cl2e=Cl2 阴极：Cu22e=Cu
5、盐 CuCl2 = = = = = 通电 CuCl2 减小加 CuCl2 活泼金属 的无氧酸 盐(如 NaCl) 阳极：2Cl2e=Cl2 阴极：2H2e=H2 水和盐 2Cl2H2O = = = = = 通电 Cl2H2 2OH 生成新 电解质 增大 通入 HCl 气体 不活泼金 属的含氧 酸盐(如 CuSO4) 阳极： 4OH4e=O22H2O 阴极：2Cu24e=2Cu 水和盐 2Cu22H2 O = = = = = 通电 2CuO2 4H 生成新 电解质 减小 加 CuO 或 CuCO3 2.电解过程中放 H2生碱型和放 O2生酸型的实质是什么？在放 H2生碱型的电解中，若滴入 酚酞试
6、液，哪一极附近溶液变红？ 答案 放 H2生碱型实质是水电离出 H在阴极上放电，破坏了阴极附近水的电离平衡， 使 OH浓度增大，若滴入酚酞试液，阴极附近溶液变红；放 O2生酸型的实质是水电离出 OH在阳极上放电，破坏了阳极附近水的电离平衡，使 H浓度增大。 3(1)上表中要使电解后的 NaCl 溶液复原，滴加盐酸可以吗？ (2)上表中要使电解后的 CuSO4溶液复原，加入 Cu(OH)2固体可以吗？ 答案 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。 (1)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
7、化氢气体，加入盐 酸会引入过多的水。 (2)若通电一段时间，CuSO4未电解完(即 Cu2未全部放电)，使溶液复原应加入 CuO， 而加入 Cu(OH)2会使溶液的浓度降低。若 Cu2全部放电，又继续通电一段时间(此时 电解水)，要使溶液复原应加入 Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3，若只加入 CuO，此时浓度偏高。 4若用惰性电极电解饱和的 Na2SO4溶液，此时溶液的浓度和 pH 怎样发生变化？为什么？ 答案 溶液浓度和 pH 均不发生变化，因为用惰性电极电解饱和 Na2SO4溶液，实质是电 解水，会析出 Na2SO410H2O 晶体，剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液，所以浓度和 pH
8、 值均不变。 题组一 电解原理和电解规律的考查 1右图为直流电源电解稀 Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极 a 和 b 附近分别滴加几 滴石蕊溶液。下列实验现象描述正确的是( ) A逸出气体的体积，a 电极的小于 b 电极的 B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体 Ca 电极附近呈红色，b 电极附近呈蓝色 Da 电极附近呈蓝色，b 电极附近呈红色 答案 D 解析 SO、OH移向 b 极，在 b 极 OH放电，产生 O2，b 极附近 c(H)c(OH)， 24 石蕊试液变红。Na、H移向 a 极，在 a 极 H放电产生 H2，a 极附近 c(OH)c(H)， 石蕊试液变蓝。所以产生
9、的气体体积 a 电极的大于 b 电极的；两种气体均为无色无味的 气体。A、B、C 均错。 2用惰性电极电解一定浓度的 CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入 0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和 pH。则下列说法正确的是( ) A电解过程中阴极没有气体生成 B电解过程中转移的电子的物质的量为 0.4 mol C原 CuSO4溶液的浓度为 0.1 molL1 D电解过程中阳极收集到的气体体积为 1.12 L(标况下) 答案 B 解析 由 2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2知，如 CuSO4未电解完，加 = = = = = 通电 CuO 即可复原，而加入 C
10、u(OH)2相当于加入 CuOH2O，故 CuSO4电解完后，还电解了 部分水。电解析出了 0.1 mol Cu，转移电子 0.2 mol，而电解 0.1 mol H2O 转移电子 0.2 mol，故转移的电子的总物质的量为 0.4 mol。 题组二 突破电极反应式、电解总方程式的书写 3按要求书写电极反应式和总方程式 (1)用惰性电极电解 AgNO3溶液： 阳极反应式_； 阴极反应式_； 总反应离子方程式_。 (2)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_。 (3)用铁作电极电解 NaCl 溶液 阳极反应式_； 阴极反应式_； 总化学方程式_。 (4
11、)用铜作电极电解盐酸溶液 阳极反应式_； 阴极反应式_； 总反应离子方程式_。 (5)用 Al 作电极电解 NaOH 溶液 阴极反应式_； 阳极反应式_； 总反应离子方程式_。 (6)用惰性电极电解熔融 MgCl2 阴极反应式_； 阳极反应式_； 总反应离子方程式_。 答案 (1)4OH4e=O22H2O 4Ag4e=4Ag 4Ag2H2O4AgO24H = 通电 (2)2Cl2e=Cl2 2H2e=H2 Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2 = 通电 (3)Fe2e=Fe2 2H2e=H2 Fe2H2OFe(OH)2H2 = 通电 (4)Cu2e=Cu2 2H2e=H2 Cu2HCu2H2 = 通电 (5)6H2O6e=3H26OH或 6H6e=3H2 2Al6e8OH=2AlO4H2O 2 2Al2H2O2OH2AlO3H2 = 通电 2 (6)Mg22e=Mg 2Cl2e=Cl2 Mg22ClMgCl2 = 通电 4(1)以铝材为阳极，在 H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为 _。 (2)用 Al 单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物 R，R 受热分解生成化合物 Q。写出阳极生成 R 的电极反应式： _。 答案 (1)2
