版高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第21讲电解池金属电化学腐蚀与防护讲义Word文档下载推荐.docx
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③形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应式(如图)
(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。
1.电解质溶液导电时,一定会有化学反应发生吗?
答案:
一定有化学反应发生,因为在电解池的两极有电子转移,发生了氧化还原反应,生成了新物质,所以一定有化学反应发生。
2.按要求书写有关的电极反应式及总方程式。
(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________________________________________________________________________。
(2)用惰性电极电解MgCl2溶液
(3)用铁作电极电解NaCl溶液
总化学方程式________________________________________________________________________。
(4)用铜作电极电解盐酸
(5)用惰性电极电解熔融MgCl2
(1)4OH--4e-===O2↑+2H2O
4Ag++4e-===4Ag
4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+
(2)2Cl--2e-===Cl2↑
2H++2e-===H2↑
Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
(3)Fe-2e-===Fe2+
Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑
(4)Cu-2e-===Cu2+
Cu+2H+Cu2++H2↑
(5)2Cl--2e-===Cl2↑
Mg2++2e-===Mg
Mg2++2Cl-Mg+Cl2↑
考向1 电极反应、电解反应方程式的书写
(1)[2015·
高考全国卷Ⅱ,28
(2)]实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
电解时发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)(2014·
高考全国卷Ⅱ,T27节选)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。
阳极发生的电极反应式为________________________________________________________________________。
阴极上观察到的现象是________________________________________________________________________;
若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为________________________________________________________________________,
这样做的主要缺点是________________________________________________________________________。
[解析]
(1)由图可知,电解NH4Cl和盐酸混合溶液得到H2和NCl3,结合质量守恒和得失电子守恒写出电解时反应的化学方程式为NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3。
(2)电解池的阳极发生失电子反应(氧化反应),因为Pb2+→PbO2属于氧化反应,所以发生的电极反应为Pb2++2H2O-2e-===PbO2↓+4H+;
由于Cu2+的放电能力强于Pb2+,故阴极上的电极反应为Cu2++2e-===Cu,则阴极产生的现象是石墨上包上铜镀层;
若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为Pb2++2e-===Pb,这样一来就不能有效利用Pb2+。
[答案]
(1)NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3
(2)Pb2++2H2O-2e-PbO2↓+4H+ 石墨上包上铜镀层 Pb2++2e-===Pb↓ 不能有效利用Pb2+
「思维建模」 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、最重要的放电顺序是:
OH-;
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.
电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。
在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。
已知:
3I2+6OH-===IO+5I-+3H2O,下列说法不正确的是( )
A.右侧发生的电极反应式:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
B.电解结束时,右侧溶液中含有IO
C.电解槽内发生反应的总化学方程式:
KI+3H2OKIO3+3H2↑
D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变
解析:
选D。
该电解槽的两极均为惰性电极(Pt),在一定条件下通电,发现左侧溶液变蓝色,说明发生电极反应:
2I--2e-===I2,由淀粉溶液遇单质碘显蓝色可知,左侧为阳极,右侧为阴极,阴极上溶液中的H+得电子发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-(或2H++2e-===H2↑),A项正确。
阴极周围溶液中产生的OH-经阴离子交换膜移向左侧,并与左侧电极上产生的I2发生反应:
3I2+6OH-===IO+5I-+3H2O,一段时间后,蓝色逐渐变浅,电解结束时,左侧溶液中的IO经阴离子交换膜进入右侧溶液,B项正确。
结合阴、阳极发生的反应及I2与OH-的反应可知,电解槽内总反应为I-+3H2OIO+3H2↑,C项正确。
若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内总反应为2I-+2H2OI2+H2↑+2OH-,D项错。
2.电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下:
电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳两极均为惰性电极。
(1)A极为________,电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)B极为________,电极反应式为________________________________________________________________________
H2产生是因为H2O电离的H+在阴极上得电子,即6H2O+6e-===3H2↑+6OH-,所以B极为阴极,A极为阳极,电极反应式为CO(NH2)2-6e-+8OH-===N2↑+CO+6H2O。
(1)阳极 CO(NH2)2+8OH--6e-===N2↑+CO+6H2O
(2)阴极 6H2O+6e-===3H2↑+6OH-
正确书写电极反应式技巧
(1)做到“三看”
①一看电极材料,若是金属(Au、Pt除外)作阳极,金属一定被电解(注Fe生成Fe2+)。
②二看介质,介质是否参与电极反应。
③三看电解质状态,若是熔融状态,就是金属的电冶炼。
(2)规避“三个”失分点
①书写电解池中电极反应式时,要以实际放电的离子表示,但书写总电解反应方程式时,弱电解质要写成分子式。
②要确保两极电子转移数目相同,且应注明条件“电解”。
③电解水溶液时,应注意放电顺序在H+、OH-之后的离子一般不参与放电。
考向2 电解原理及规律
(2015·
高考福建卷)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C