第九章 第二节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护

1．熟记2个概念：(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：把电能转化为化学能的装置。2．把握电解池的2个电极的判断：(1)阳极：与电源正极相连，发生氧化反应。(2)阴极：与电源负极相连，发生还原反应。（正阳氧、负阴还）3．牢记电解过程中两极的放电顺序：(1)阳极活泼金属（除铂金外）S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根(2)阴极：Ag＋Fe3＋Cu2＋H＋Fe2＋Zn2＋。4．正确书写2种电化学腐蚀中的正极反应：(1)析氢腐蚀(强酸性条件)：2H＋＋2e－===H2↑。(2)吸氧腐蚀(弱酸性或中性条件)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。一、电解池的工作原理及应用有如图的电解池装置：(1)电解时，a极是极，电极反应式为；b极发生反应，电极反应式为；电解总反应的离子方程式为。(2)电解时，电子从电源沿导线流入电解池的，再从电解池的流出，并沿导线流回电源的。阴氧化负极阴极阳极正极2H＋＋2e－===H2↑2Cl－＋2H2O=====通电2OH－＋H2↑＋Cl2↑2Cl－－2e－===Cl2↑(3)电解完成后，若溶液的体积为1L，整个电解过程中共转移0.1mole－，则溶液的pH为，若使电解质溶液复原，需通入氯化氢的物质的量为。(4)若用该装置给铁钉镀铜，则a极为，b极为，电解质溶液应为溶液。(5)若用该装置电解精炼粗铜，则作a极，作b极，电解质溶液应为溶液。130.1mol铁钉铜CuSO4纯铜粗铜CuSO4二、金属的腐蚀与防护1．析氢腐蚀和吸氧腐蚀如图所示，烧杯中的试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于腐蚀。(2)若试管内的液面上升，则原溶液呈，发生腐蚀；电极反应：负极，正极。(3)若试管内的液面下降，则原溶液呈性，发生腐蚀；电极反应：负极，正极。电化学弱酸性或中性吸氧2Fe－4e－===2Fe2＋O2＋2H2O＋4e－===4OH－较强的酸析氢Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑2.金属的电化学防护(1)牺牲阳极的阴极保护法：如右图，保护铁，铁作极，锌作极。(2)外加电源的阴极保护法：外加直流电源，使被保护的金属与电源的极相连。正负负1．电解时电极产物的判断2．电解化学方程式的书写(1)必须在连接号上标明通电或电解。(2)只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解CuCl2溶液：CuCl2=====电解Cu＋Cl2↑。(3)只有水被电解，只写水及电解产物即可。如电解稀硫酸、电解NaOH溶液、电解Na2SO4溶液时，化学方程式应写为：2H2O=====电解2H2↑＋O2↑。(4)电解质、水同时被电解，则都要写进化学方程式。如电解饱和食盐水：2NaCl＋2H2O=====电解H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。［特别提醒］(1)判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性材料。(2)书写电解化学方程式时，应看清是电解的水溶液还是熔融电解质。判断电解质溶液离子浓度的变化(1)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；(2)若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；(3)若阴、阳两极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质离子的浓度增大。1．用惰性电极电解物质的量浓度为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有()①2Cu2＋＋2H2O=====通电2Cu＋4H＋＋O2↑②Cu2＋＋2Cl－=====通电Cu＋Cl2↑③2Cl－＋2H2O=====通电2OH－＋H2↑＋Cl2↑④2H2O=====通电2H2↑＋O2↑CA．①②③B．①②④C．②③④D．②④2．1L某溶液中含有的离子如下表：离子Cu2＋Al3＋NO－3Cl－物质的量浓度(mol/L)11a1用惰性电极电解该溶液，当电路中有3mole－通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是()A．电解后溶液的pH＝0B．a＝3C．阳极生成1.5molCl2D．阴极析出的金属是铜与铝A1．以惰性电极电解电解质溶液的类型类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴：4H＋＋4e－===2H2↑阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑NaOH水增大增大加水H2SO4水增大减小加水Na2SO4水增大不变加水类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大通氯化氢CuCl2电解质减小加氯化铜类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原放H2生碱型阴极：H2O放H2生成碱阳极：电解质阴离子放电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生成酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜[特别提醒]用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。[例2](2011·唐山模拟)如图a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解(电解液足量)。下列说法正确的是()A．甲中a的电极反应式为：4OH－－4e－===O2↑＋2H2OB．电解时向乙中滴入酚酞溶液，c电极附近变红C．向乙中加入适量盐酸，溶液组成可以恢复D．当b极有64gCu析出时，c电极产生2g气体A3．用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是()①电解稀硫酸②电解CuSO4溶液③电解KOH溶液④电解NaCl溶液A．电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大B．②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复电解前的情况C．③中阳极消耗OH－，故溶液浓度变小D．④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2∶1B4．500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO－3)＝5.0mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到11.2L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法不．正确的是()A．原混合溶液中c(K＋)为3mol/LB．上述电解过程中共转移1mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.5molD．电解后溶液中c(H＋)为2mol/LB答案：B解析：阳极反应为：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，根据气体的量可知转移电子的物质的量为2mol，阴极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋放电结束后H＋放电，2H＋＋2e－===H2↑，H＋放电时转移电子的物质的量为1mol，说明Cu2＋放电时转移电子的物质的量为1mol，则n(Cu)＝0.5mol，c(Cu2＋)＝1mol/L，根据电荷守恒得：c(K＋)＋2c(Cu2＋)===c(NO－3)，求得c(K＋)为3mol/L。B选项错误。