《2019新优化高考化学一轮（全国通用版）精致讲义：第六章 3 第三讲 电解池 金属腐蚀与防护 word版含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019新优化高考化学一轮（全国通用版）精致讲义：第六章 3 第三讲 电解池 金属腐蚀与防护 word版含答案（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三讲电解池金属腐蚀与防护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、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。电解原理知识梳理一、电解使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。二、电解池1定义：电解池是把电能转变为化学能的装置。2构成条件(1)有外接直流电源。(2)有与电源相连的两个电极。(3)形成闭合回路。(4)电解质溶液或熔融电解质。(5)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)总反应方程式：CuCl2CuCl2。3电解原理示意图三、阴、阳极的判断及电极反应式的书写1判断电解池的阴、阳极(1)根据外接电源的正、负极判断电
2、源正极连接阳极，电源负极连接阴极。(2)根据电极产物判断电极溶解、逸出O2(或电极区变酸性)或逸出Cl2的为阳极；析出金属、逸出H2(或电极区变碱性)的为阴极。2电极反应式的书写步骤(1)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)。(2)排出阴、阳两极的放电顺序阳极活性电极(Zn、Fe、Cu等)：电极材料失电子；惰性电极(Pt、Au、石墨等)：S2IBrClOH含氧酸根。阴极AgFe3Cu2H(酸中)Fe2Zn2。(3)写出两极电极反应式阳极：活性电极失去电子生成相应的金属阳离子；溶液中的阴离子失去电子生成相应的单质或高价态化合物。阴极：溶液中的阳离子得到电子
3、生成相应的单质或低价态化合物。(4)写出电解总反应式在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。四、惰性电极电解电解质溶液的四种类型类型电解质类型电极反应式及总反应式电解质溶液浓度溶液pH电解水型含氧酸，如H2SO4阴极：4H4e=2H2阳极：4OH4e=O22H2O总反应式：2H2O2H2O2增大减小可溶性强碱，如NaOH增大活泼金属含氧酸盐，如KNO3不变电解电解质型无氧酸，如HCl阴极：2H2e=H2阳极：2Cl2e=Cl2总反应式：2HClH2Cl2减小增大不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2阴极：Cu22e=Cu阳极：2Cl2e=Cl2总反应式：C
4、uCl2CuCl2续表类型电解质类型电极反应式及总反应式电解质溶液浓度溶液pH放H2生碱型活泼金属无氧酸盐，如NaCl阴极：2H2e=H2阳极：2Cl2e=Cl2总反应式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2增大放O2生酸型不活泼金属含氧酸盐，如CuSO4阴极：Cu22e=Cu阳极：4OH4e=O22H2O总反应式：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2减小自我检测1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)任何化学反应都可以设计成电解池反应。()(2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。()(3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。()(4)电解CuCl2
5、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。()(5)用铜作电极电解CuSO4溶液的方程式为2Cu2H2O2CuO24H。()(6)电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子。()(7)电解质溶液通电后，电解质发生了电离，阴、阳离子分别向两极移动。()(8)若使电解后的CuSO4溶液复原(用惰性电极电解)，可加入Cu(OH)2固体。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2下列关于电解Na2SO4溶液的叙述正确的是()A随着电解的进行，溶液的pH升高BOH向阳极移动，阳极附近溶液呈碱性CSO向阳极移动，Na向阴极移动，分别在对应的电
6、极上析出D阴极上H得电子被还原成H2，使阴极附近的溶液呈碱性解析：选D。电解Na2SO4溶液，实质上发生的是2H2O2H2O2，电解的过程中溶液pH不变，A项错；阳极因4OH4e=O22H2O而破坏附近水的电离平衡，使c(H)c(OH)，呈酸性，B项错；在阴、阳极上分别是H、OH放电，C项错。(1)电解池电极判断的“五方法”,判断依据电极材料电极反应电子流向离子移向电极现象阳极与电源正极相连氧化反应流出阴离子移向电极溶解或不变阴极与电源负极相连还原反应流入阳离子移向电极增重或有气体放出注意只要产生氧气、氯气的一极一定是阳极。(2)电解时溶液pH的变化规律若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生
7、，则电解后溶液pH增大；若阴极上无H2产生，阳极上产生O2，则电解后溶液pH减小；若阴极上有H2产生，阳极上有O2产生，且VH22VO2，则有“酸更酸，碱更碱，中性就不变”，即：a.如果原溶液为酸溶液，则pH变小；b.如果原溶液为碱溶液，则pH变大；c.如果原溶液为中性溶液，则pH不变。(3)电解质溶液的复原措施电解后的溶液恢复到原状态，出什么加什么(即一般加入阴极产物与阳极产物的化合物)。如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后，若使溶液复原，应通入HCl气体而不能加入盐酸。(2016高考全国卷，11，6分)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交
8、换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C负极反应为2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低D当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成解析该装置为电解池。H2O在正(阳)极区放电，生成O2和H，正(阳)极区溶液pH减小，中间隔室中的阴离子SO通过cd离子交换膜移向正(阳)极，故正(阳)极区可得到H2SO4；当电路中通过1 mol电子时生成0.25 mol O2；H2O
9、在负(阴)极区放电，生成OH和H2，负(阴)极区溶液pH增大，中间隔室中的阳离子Na通过ab离子交换膜移向负(阴)极，故负(阴)极区可得到NaOH，A、C、D项错误，B项正确。答案B上述例题中装置不变，若向中间隔室里加入的是含NaNO3废水，则两端隔室分别得到什么产物？若是含NaCl废水呢？答案：加入含NaNO3废水时，阳极室得到O2和HNO3，阴极室得到NaOH和H2；加入含NaCl废水时，阳极室得到Cl2，阴极室得到NaOH和H2。 题组一电解基本原理及规律1(2017高考全国卷，11，6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶
10、液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析：选C。利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H放电，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。2(2018聊城模拟)用石墨作电极电解KCl和CuSO4(等体积混合)混合溶液，电解过程中溶液pH随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是()Aab段H被还原，溶液的pH增大Bcd段相当于
11、电解水Cc点时加入适量CuCl2固体，电解液可恢复原来浓度D原溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比为21解析：选B。用惰性电极电解等体积的KCl和CuSO4混合溶液，阴极离子放电顺序是Cu2H，阳极离子放电顺序是ClOH，电解过程中分三段，第一阶段：阳极电极反应式为2Cl2e=Cl2、阴极电极反应式为Cu22e=Cu，铜离子浓度减小，水解得到氢离子浓度减小，溶液pH上升；第二阶段：阳极电极反应式为4OH4e=2H2OO2，阴极电极反应式为Cu22e=Cu，反应中生成硫酸，溶液pH降低；第三阶段：阳极电极反应式为4OH4e=2H2OO2、阴极电极反应式为2H2e=H2，实质是电解水，溶液中
12、硫酸浓度增大，pH继续降低。A.ab段由于铜离子浓度减小，水解得到氢离子浓度减小，溶液pH上升，铜离子被还原，A错误；B.由上述分析可知，cd段相当于电解水，B正确；C.电解至c点时，溶液中溶质为硫酸、硫酸钾，往电解液中加入适量CuCl2固体，不能使电解液恢复至原来的浓度，C错误；D.若KCl和CuSO4浓度之比为21，则相当于电解CuCl2和水，只有两个阶段，D错误。 题组二电极反应式的判断与书写3(2016高考北京卷)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生下列对实验现象的解释或推测不合理
13、的是()Aa、d处：2H2O2e=H22OHBb处：2Cl2e=Cl2Cc处发生了反应：Fe2e=Fe2D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜解析：选B。由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。实验一中，铁丝中的电流方向为从d到c，电子移动方向为从c到d，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。a、d处发生反应2H2O2e=H22OH，A项正确；若b处只发生反应2Cl2e=Cl2，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，B项错误；c处铁作阳极，发生反应Fe2e=Fe2，由于生成的Fe2浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C项正确；实验二是一个更加复杂的电解池装置，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu2e=Cu2，右端(阴极)均发生反应2H2e=H2，一段时间后，Cu2移动到m处，m处附近Cu2浓度增大，发生反应Cu22e=Cu，m处能生成铜，D项正确。4(2015高考四川卷)用如图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是()A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式：Cl2OH 2e=ClOH2OC阴极的电极反应式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反应：2CN
