优化方案2017版高考化学大一轮复习 第六章 化学反应与能量 第三讲 电解池金属腐蚀与防护讲义.docx
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1、第三讲电解池金属腐蚀与防护2017高考导航考纲要求真题统计命题趋势1.理解电解池的工作原理,能写出电极反响和电池反响方程式。2理解金属发生电化学腐蚀的缘由,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施。2015,卷 28T(2);2014,卷 27T(4);2014,卷 27T(3)预料2017年高考仍将重点考察电解池的工作原理,如阴阳极的推断、电极反响式的书写及溶液pH的变更等;借助电解原理进展的工业实际问题如新材料的制取等。复习备考时应留意电解原理的本质,从氧化复原反响的角度相识电化学,留意与元素化合物、有机化学、电解质溶液、化学试验设计、新能源等学问的联络。考点一电解原理学生用书P145一、电解使
2、电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化复原反响的过程。在此过程中,电能转化为化学能。二、电解池1电解池的构成条件(1)有与电源相连的两个电极。(2)两个电极插入电解质溶液(或熔融盐)中。(3)形成闭合回路。2电极名称及电极反响式以用惰性电极电解CuCl2溶液为例:总反响方程式:CuCl2CuCl2。3电解池中电子和离子的挪动(1)电子:从电源负极流出后,流向电解池阴极;从电解池的阳极流向电源的正极。(2)离子:阳离子移向电解池的阴极,阴离子移向电解池的阳极。三、阴、阳极的推断及电极反响式的书写1推断电解池的阴、阳极(1)根据外接电源的正、负极推断电源正极连接阳极;电源负极连
3、接阴极。(2)根据电极产物推断电极溶解、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电极反响式的书写步骤(1)分析电解质水溶液的组成:找全离子并分阴、阳两组(不要遗忘水溶液中的H和OH)。(2)排出阴、阳两极的放电依次阳极活性电极(Zn、Fe、Cu等):电极材料失电子;惰性阳极(Pt、Au、石墨等):S2IBrClOH含氧酸根。阴极AgFe3Cu2H(酸中)Fe2Zn2。(3)写出两极电极反响式阳极: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生成相应的单质或低价态化合
4、物。(4)写出电解总反响式在两极转移电子数目一样的前提下,两极反响式相加即可得总反响的化学方程式或离子方程式。1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)电极反响式被电解的物质总化学方程式或离子方程式电解质浓度变化溶液pH变更电解质溶液复原方法含氧酸(如H2SO4)阳极: _阴极:_加_强碱(如NaOH)阳极: _阴极: _加_活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)阳极: _阴极:_加_无氧酸(如HCl,除HF外)阳极: _阴极: _续表电解质(水溶液)电极反响式被电解的物质总化学方程式或离子方程式电解质浓度变化溶液pH变更电解质溶液复原方法不活泼金属的
5、无氧酸盐(如CuCl2,除氟化物外)阳极: _阴极: _加_活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极: _阴极:_水和盐生成新电解质不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极: _阴极: _2Cu22H2O2CuO24H生成新电解质加_(1)电解过程中放H2生碱型和放O2生酸型的本质是什么?在放H2生碱型的电解中,若滴入酚酞试液,哪一极旁边溶液变红?电解质溶液的复原遵循什么原则?(2)上表中要使电解后的NaCl溶液复原,滴加盐酸可以吗?上表中要使电解后的CuSO4溶液复原,参加Cu(OH)2固体可以吗?答案:(从左到右,从上到下)4OH4e=O22H2O4H4e=2H2水2H2OO22H2增大减小水
6、4OH4e=O22H2O4H4e=2H2水2H2OO22H2增大增大水4OH4e=O22H2O4H4e=2H2水2H2OO22H2增大不变水2Cl2e=Cl22H2e=H2酸2HClCl2H2减小增大通入HCl气体2Cl2e=Cl2Cu22e=Cu盐CuCl2CuCl2减小CuCl22Cl2e=Cl22H2e=H22Cl2H2OCl2H22OH增大通入HCl气体4OH4e=O22H2O2Cu24e=2Cu水和盐减小CuO(或CuCO3)(1)放H2生碱型本质是水电离出H在阴极上放电,破坏了阴极旁边水的电离平衡,使OH浓度增大,若滴入酚酞试液,阴极旁边溶液变红;放O2生酸型的本质是水电离出OH在
7、阳极上放电,破坏了阳极旁边水的电离平衡,使H浓度增大。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。(2)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,参加盐酸会引入过多的水。不行以,参加Cu(OH)2固体会使溶液的浓度比原来低。2按要求书写有关的电极反响式及总方程式。(1)用惰性电极电解AgNO3溶液阳极反响式:_;阴极反响式:_;总反响离子方程式:_。(2)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反响式:_;阴极反响式:_;总反响离子方程式:_。(3)用铜作电极电解NaCl溶液阳极反响式:_;阴极反响式:_
8、;总反响化学方程式:_。(4)用铜作电极电解HCl溶液阳极反响式:_;阴极反响式:_;总反响离子方程式:_。解析:留意阳极若是活性材料,则阳极金属失电子形成离子。答案:(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2H2OCu(OH)2H2(4)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2HCu2H2名师点拨电解过程中溶液pH的变更规律(1)电解时,只生成H2而不生成O2,则溶液的pH增大。(2)电解时,只生成O2而不生成H2,则溶液的pH减小。(3)
9、电解时,既生成H2又生成O2,则实际为电解H2O。若原溶液为酸性溶液,则溶液的pH减小;若原溶液为碱性溶液,则溶液的pH增大;若原溶液为中性溶液,则溶液的pH不变。(2015高考福建卷)某模拟“人工树叶”电化学试验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A该装置将化学能转化为光能和电能B该装置工作时,H从b极区向a极区迁移C每生成1 mol O2,有44 g CO2被复原Da电极的反响为3CO218H18e=C3H8O5H2O解析该装置为电解装置,模拟“人工树叶”,故为电能转化为化学能,A项错误;b极连接电源的正极,为阳极,H为阳离子,在电解
10、池中向a极(阴极)区挪动,B项正确;右侧H2OO2发生的是氧化反响,每生成1 mol O2,转移4 mol电子,C3H8O中碳元素的化合价是2,3CO2C3H8O,转移18 mol电子,故生成1 mol O2消耗 2/3 mol CO2,C项错误;a电极发生的是复原反响:3CO218H18e=C3H8O5H2O,D项错误。答案B写出例1中b电极上的反响式以及该装置的总反响的化学方程式。答案:b电极上的电极反响式:2H2O4e=O24H;总反响的化学方程式:6CO28H2O=9O22C3H8O。分析电解过程的思维程序(1)首先推断阴、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
11、溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组(不要遗忘水溶液中的H和OH)。(3)然后排出阴、阳两极的放电依次。留意阴极不管是什么材料,电极本身都不反响,肯定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。最常用、最重要的放电依次是阳极:ClOH;阴极:AgCu2H。电解水溶液时,K、Ca2、Na、Mg2、Al3不行能在阴极放电,即不行能用电解水溶液的方法得到KAl等金属。(4)分析电极反响,推断电极产物,写出电极反响式,要留意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)最终写出电解反响的总化学方程式或离子方程式。 题组一电解原理的考察1(教材改编)推断正误(正确的打“”,错误的打“”)(1)电解是将电能转化为化学能。()(2
12、)电解质溶液导电是化学变更,金属导电是物理变更。()(3)电解池的阳极和原电池的正极都发生氧化反响。()(4)电解NaCl溶液的阳极反响肯定是2Cl2e=Cl2。()解析:原电池的正极发生复原反响,(3)错;电解NaCl溶液时若用活泼金属作阳极,则活泼金属失电子,(4)错。答案:(1)(2)(3)(4)2(2014高考上海卷)如图所示,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中。下列分析正确的是()AK1闭合,铁棒上发生的反响为2H2e=H2BK1闭合,石墨棒四周溶液pH渐渐上升CK2闭合,铁棒不会被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极爱护法DK2闭合,电路中通过0.002NA个电子时,两极共产生0
13、.001 mol 气体解析:选B。K1闭合构成原电池,铁是活泼的金属,铁棒是负极,铁失去电子,发生的反响为Fe2e=Fe2;石墨棒是正极,溶液中的氧气得到电子转化为OH,电极反响式为O24e2H2O=4OH,石墨棒四周溶液pH渐渐上升,A不正确,B正确。K2闭合构成电解池,铁棒与电源的负极相连,作阴极,溶液中的氢离子放电产生氢气,铁不会被腐蚀,属于外加电流的阴极爱护法;石墨棒是阳极,溶液中的氯离子放电生成氯气,两极电极反响式分别为2H2e=H2、2Cl2e=Cl2,电路中通过0.002NA个电子时,两极均产生 0.001 mol气体,共计是0.002 mol气体,C、D均不正确。题组二电极反响
14、式的书写32014高考全国卷,27(3)PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反响式为_。阴极上视察到的现象是_;若电解液中不参加Cu(NO3)2,阴极发生的电极反响式为_,这样做的主要缺点是_。解析:电解池的阳极发生失电子反响(氧化反响),因为Pb2PbO2属于氧化反响,所以发生的电极反响为Pb22H2O2e=PbO2 4H;由于Cu2的放电实力强于Pb2,故阴极上的电极反响为Cu22e=Cu,则阴极产生的现象是石墨上包上铜镀层;若电解液中不参加Cu(NO3)2,阴极发生的电极反响式为Pb22e=Pb,这样一来就不能有效利用
15、Pb2。答案:Pb22H2O2ePbO24H石墨上包上铜镀层Pb22e=Pb不能有效利用Pb24用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液,电解过程中两极均有两种产物产生,推断阴、阳两极的产物并写出电极反响方程式。(1)阳极产物:_;电极反响:_。(2)阴极产物:_;电极反响:_。解析:在混合液中,尤其留意离子的放电依次,溶液中的阴离子有Cl、SO、OH,放电依次为ClOHSO,阳离子有Na、Cu2、H,放电依次为Cu2HNa,结合题中“两极均有两种产物产生”,按依次写出电极反响式即可。答案:(1)Cl2、O22Cl2e=Cl2、4OH4e=2H2OO2(2)Cu、H2Cu22e=Cu、2H
16、2e=H2书写电解池电极方程式的四个常见失分点(1)书写电解池中电极反响式时,要以实际放电的离子表示,但书写总电解反响离子方程式时,弱电解质要写成分子式。(2)阴极不管是什么材料,电极本身都不反响,肯定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。(3)要确保两极电子转移数目一样,且总反响式注明条件“电解”。(4)电解水溶液时,应留意放电依次中H、OH之后的离子一般不参与放电。 考点二电解原理的应用学生用书P147一、电解饱和食盐水1电极反响阳极:2Cl2e=Cl2(反响类型:氧化反响)。阴极:2H2e=H2(反响类型:复原反响)。2总反响化学方程式及离子方程式化学方程式:2NaCl2H2O2NaOH
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