专题6第3讲电解池原理、金属腐蚀与防护.doc

2015届高三化学一轮复习教学案
专题6第3讲　电解池的工作原理及应用　金属的腐蚀与防护
【考纲要求】1.理解电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。
2.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。
考点一　电解的原理
1．电解：在 作用下，电解质在两个电极上分别发生 反应和 反应的过程。
2．能量转化形式： 能转化为 能。
3．电解池 ①有与 相连的两个电极。
(1)构成条件 ② (或熔融盐)。
③形成 。
(2)电极名称及电极反应式(如图) (3)电子和离子的移动方向

4．分析电解过程的思维程序——电解池电极式书写步骤
(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Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
阳极：活性电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。
(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，注明反应条件“通电”。
巩固练习1．分析电极式，并总结电解规律(用惰性电极电解)
电解质
水溶液
电极式
被电解
的物质
总化学方程式或离子方程式
溶液浓度
pH
溶液复原
H2SO4
阳：
阴：

加

NaOH
阳：
阴：

加

KNO3或Na2SO4
阳：
阴：

加

HCl
阳：
阴：

通入

CuCl2
阳：
阴：

加

NaCl
阳：
阴：

生成新电解质

通入

CuSO4
阳：
阴：

生成新电解质

加

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
3．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 mol·L－1 D．阳极收集到的气体体积为1.12 L(标况下)
4．(1)用铁作电极电解NaCl溶液
阳极式_______________________________；阴极式_____________________________；
总化学方程式_________________________________________________________。
(2)用铜作电极电解盐酸溶液
阳极式_______________________________；阴极式_____________________________；
总反应离子方程式_____________________________________________________。
(3)用Al作电极电解NaOH溶液
阳极式_______________________________；阴极式_____________________________；
总反应离子方程式______________________________________________________。
考点二　电解原理的应用
1．电解饱和食盐水——氯碱工业制 、 和 。
阳极式： ( 反应)；阴极式： ( 反应)
总反应方程式：
离子反应方程式：
2．电镀：若右图为金属表面镀银的工作示意图：
(1)镀件作 极，镀层金属银作 极。
(2)电解质溶液是 。
(3)阳极式： ；阴极式： 。
(4)工作时电镀液的浓度 。（填“增大”、“减小”或“不变”）
3．电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为 ；阴极为 。
(2)电解质溶液： 。
(3)阳极式：
阴极式：
4．电解熔融盐冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
(1)冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
阳极式： ；阴极式： 。
(2)冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
阳极式： ；阴极式： 。
【巩固练习】1．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是
A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(　　)
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
2．使用氯化钠作原料可以得到多种产品。
(1)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 mol·L－1 NaCl溶液，若阴阳两极均得到112 mL气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是___________(忽略前后溶液体积变化)。
(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是________(填字母序号)。
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是______(用元素符号表示)，总的反应式是___________________________。
3．某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意图如下，下列说法不正确的是(　　)
A．A接电源负极
B．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
C．阴极区附近溶液pH降低
D．若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44 L(标准状况)时，有0.1 mol Cr2O被还原
考点三　应对电化学定量计算的方法
1．根据电子守恒计算
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：

2．根据总反应式计算
【巩固练习】1．两个惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)，电极上析出银的质量最大为( 　)
A．27 mg B．54 mg C．106 mg D．216 mg
2．在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g。设电解前后溶液体积无变化，试回答下列问题。
(1)电源中X电极为直流电源的________极。
(2)pH变化：A：________，B：________，C：________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)通电5 min时，B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________。
(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为__________。
3．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6 mol·L－1，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2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是 (　　)
A．原混合溶液中c(K＋)为0.2 mol·L－1 B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol D．电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L－1
考点四　金属的腐蚀和防护
1．金属腐蚀的本质：金属原子 变为 ，金属发生 反应。
2．类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属单质直接接触
金属或 跟 接触
现象
电流产生
电流产生
本质
金属被
较活泼金属被
联系
两者往往同时发生， 腐蚀更普遍
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例进行分析）：
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜
水膜
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极

总反应式

联系
腐蚀更普遍
3．防腐 (1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法— 原理
极：比被保护金属活泼的金属； 极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法— 原理
极：被保护的金属设备； 极：惰性金属。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
巩固练习1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀 (　　)
(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样 (　　)
(3)干燥环境下金属不被腐蚀 (　　)
(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物 (　　)
(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋ (　　)
(6)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用(　　)
(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀 (　　)
2．利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是 (　　)
A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀
B．一段时间后，a管液面高于b管液面
C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小
D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
一分耕耘，一分收获 第 5 页 共 5 页