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第23讲电解池金属的电化学腐蚀与防护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、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。考点一考点二考点三探究高考明确考向练出高分考点四考纲要求考点一电解的原理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。电流氧化反应还原反应化学能知识梳理1答案3.电解池(1)构成条件①有与相连的两个电极。②(或)。③形成。(2)电极名称及电极反应式(如图)电源电解质溶液熔融盐闭合回路答案阳极氧化阴极还原(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:Ag+Fe3+Cu2+H+(酸)Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。阳极:活泼电极S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子。注意①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。②最常用、最重要的放电顺序:阳极:Cl-OH-;阴极:Ag+Cu2+H+。③电解水溶液时,K+~Al3+不可能在阴极放电,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。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)。(1)电解水型深度思考电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极:阴极:H2O增大减小加H2O2H2O=====电解O2↑+2H2↑4OH--4e-===O2↑+2H2O4H++4e-===2H2↑答案强碱(如NaOH)阳极:阴极:H2O增大增大加活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)不变加H2OH2O2H2O=====电解O2↑+2H2↑4OH--4e-===O2↑+2H2O4H++4e-===2H2↑答案①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。答案不一定,如用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液,一段时间后会析出Na2SO4·10H2O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用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液,一段时间后,析出wgNa2SO4·10H2O晶体,阴极上放出ag气体,则饱和Na2SO4溶液的质量分数为________________。解析2H2O=====电解2H2↑+O2↑a2mola2mol被电解的水的质量为9ag被电解的水与wg晶体组成该温度下的饱和溶液其质量分数为w×142322w+9a×100%=71w161w+9a×100%。71w161w+9a×100%解析答案(2)电解电解质型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原无氧酸(如HCl),除HF外阳极:阴极:酸减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2),除氟化物外阳极:阴极:盐加固体CuCl22Cl--2e-===Cl2↑2H++2e-===H2↑2Cl--2e-===Cl2↑Cu2++2e-===Cu2HCl=====电解H2↑+Cl2↑CuCl2=====电解Cu+Cl2↑答案(3)放H2生碱型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极:阴极:水和盐2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-生成新电解质增大通入HCl气体=====电解2Cl--2e-===Cl2↑2H++2e-===H2↑答案要使电解后的NaCl溶液复原,滴加盐酸可以吗?答案不可以,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生酸型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极:阴极:水和盐生成新电解质减小加CuO或CuCO34OH--4e-===2H2O+O2↑2Cu2++4e-===2Cu2Cu2++2H2O=====电解2Cu+O2↑+4H+答案①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,若滴入酚酞试液,哪一极附近溶液变红?答案放H2生碱型实质是水电离出的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的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。答案②要使电解后的CuSO4溶液复原,加入Cu(OH)2固体可以吗?答案应具体情况具体分析,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会使溶液的浓度减小;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,此时浓度偏大。答案③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?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2NA+2NA=4NA。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。答案4NA解析答案(5)通过以上分析,电解质溶液复原应遵循什么原则?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。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?答案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:Cu-2e-===Cu2+,阴极:2H++2e-===H2↑。总反应式:Cu+2H+Cu2++H2↑。=====电解答案题组一突破电极反应式、电解方程式的书写1.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_____________________________________________。4OH--4e-===O2↑+2H2O(或2H2O-4e-===O2↑+4H+)4Ag++4e-===4Ag4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+=====电解解题探究2123答案(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_______________________________________________;总反应化学方程___________________________________________。2Cl--2e-===Cl2↑2H++2e-===H2↑(或2H2O+2e-===H2↑+2OH-)Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑=====电解Fe-2e-===Fe2+2H++2e-===H2↑(或2H2O+2e-===H2↑+2OH-)Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑=====电解123答案(4)用铁作电极电解NaOH溶液阳极反应式_______________________________________________;阴极反应式_______________________________________________;总反应离子方程式__________________________________________。(5)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式_______________________________________________;阴极反应式_______________________________________________;总反应化学方程___________________________________________。Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)22H++2e-===H2↑(或2H2O+2e-===H2↑+2OH-)Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑=====电解2Al-6e-+8OH-===2AlO-2+4H2O2Al+2H2O+2OH-=====电解2AlO-2+3H2↑6H2O+6e-===3H2↑+6OH-(或6H++6e-===3H2↑)123答案(6)用Al作阳极,电解H2SO4溶液,铝材表面形成氧化膜阳极反应式_______________________________________________;阴极反应式_______________________________________________;总反应离子方程式__________________________________________。(7)用Al作阳极,石墨作阴极,电解NaHCO3溶液阳极反应式_______________________________________________;阴极反应式_______________________________________________;2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+6H++6e-===3H2↑2Al+3H2OAl2O3+3H2↑=====电解2Al+6HCO-3-6e-===2Al(OH)3↓+6CO2↑6H++6e-===3H2↑(或6H2O+6e-===3H2↑+6OH-)123答案(8)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极反应式_______________________________________________;阴极反应式_______________________________________________;总反应离子方程式__________________________________________。2Cl--2e-===Cl2↑Mg2++2e-===MgMg2++2Cl-Mg+Cl2↑=====电解123答案题组二电解原理和电解规律的考查2.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C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色123解析答案3.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
本文标题:【步步高】2017版高考化学一轮复习-第6章-化学反应与能量-第23讲-电解池-金属的电化学腐蚀与防
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