优化方案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文档格式.docx

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（1）根据外接电源的正、负极判断

电源正极连接阳极；

电源负极连接阴极。

（2）根据电极产物判断

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．电极反应式的书写步骤

（1）分析电解质水溶液的组成：

找全离子并分阴、阳两组（不要忘记水溶液中的H＋和OH－）。

（2）排出阴、阳两极的放电顺序

①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）：

S2－>

I－>

Br－>

Cl－>

OH－>

含氧酸根。

②阴极

Ag＋>

Fe3＋>

Cu2＋>

H＋（酸中）>

Fe2＋>

Zn2＋。

（3）写出两极电极反应式

①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。

②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物。

（4）写出电解总反应式

在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应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）

电极反应式

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

变化

电解质溶

液复原

方法

含氧酸

（如

H2SO4）

　阳极：

____________________________________　

　阴极：

________________________________________________　

加______

强碱（如

NaOH）

____________________________________________________________　

活泼金属

的含氧酸

盐（如

KNO3、

Na2SO4）

________________________________________________________________________　

无氧酸

（如HCl，

除HF外）

续　表

不活泼金

属的无氧

酸盐（如

CuCl2，

除氟化

物外）

_______________________________________________________________　

的无氧酸

NaCl）

_____________________________________________　

水和

盐

生成

新电

解质

属的含氧

CuSO4）

2Cu2＋＋2H2O

2Cu＋O2↑

＋4H＋

（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？

电解质溶液的复原遵循什么原则？

（2）①上表中要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？

②上表中要使电解后的CuSO4溶液复原，加入Cu（OH）2固体可以吗？

答案：

（从左到右，从上到下）4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

4H＋＋4e－===2H2↑　水　2H2O

O2↑＋2H2↑　增大　减小　水

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　4H＋＋4e－===2H2↑　水

2H2O

O2↑＋2H2↑　增大　增大　水

O2↑＋2H2↑　增大　不变　水

2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑　酸　2HCl

Cl2↑＋H2↑　减小　增大　通入HCl气体

2Cl－－2e－===Cl2↑　Cu2＋＋2e－===Cu　盐　CuCl2

Cu＋Cl2↑　减小　CuCl2

2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑　2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－　增大　通入HCl气体

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　2Cu2＋＋4e－===2Cu　水和盐　减小　CuO（或CuCO3）

（1）放H2生碱型实质是水电离出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。

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）①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。

②不可以，加入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）用铜作电极电解NaCl溶液

总反应化学方程式：

（4）用铜作电极电解HCl溶液

解析：

注意阳极若是活性材料，则阳极金属失电子形成离子。

（1）4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

4Ag＋＋4e－===4Ag

4Ag＋＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4H＋

（2）2Cl－－2e－===Cl2↑

2H＋＋2e－===H2↑

Mg2＋＋2Cl－＋2H2O

Mg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑

（3）Cu－2e－===Cu2＋

Cu＋2H2O

Cu（OH）2↓＋H2↑

（4）Cu－2e－===Cu2＋

Cu＋2H＋

Cu2＋＋H2↑

名师点拨

　电解过程中溶液pH的变化规律

（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）电解时，既生成H2又生成O2，则实际为电解H2O。

①若原溶液为酸性溶液，则溶液的pH减小；

②若原溶液为碱性溶液，则溶液的pH增大；

③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”电化学实验装置如下图所示，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1molO2，有44gCO2被还原

D．a电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O

[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，在电解池中向a极（阴极）区移动，B项正确；

右侧H2O→O2发生的是氧化反应，每生成1molO2，转移4mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是－2，3CO2→C3H8O，转移18mol电子，故生成1molO2消耗2/3molCO2，C项错误；

a电极发生的是还原反应：

3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D项错误。

[答案]　B

写出例1中b电极上的反应式以及该装置的总反应的化学方程式。

b电极上的电极反应式：

2H2O－4e－===O2＋4H＋；

总反应的化学方程式：

6CO2＋8H2O===9O2＋2C3H8O。

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。

[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阳极：

OH－；

阴极：

H＋。

③电解水溶液时，K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、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～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。

题组一　电解原理的考查

1．（教材改编）判断正误（正确的打“√”，错误的打“×

”）

（1）电解是将电能转化为化学能。

（　　）

（2）电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化。

（3）电解池的阳极和原电池的正极都发生氧化反应。

（4）电解NaCl溶液的阳极反应一定是2Cl－－2e－===Cl2↑。

原电池的正极发生还原反应，（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。

（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（　　）

A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高

C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法

D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体

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，发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋；

石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，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保护法；

石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，两极电极反应式分别为2H＋＋2e－===H2↑、2Cl－－2e－===Cl2↑，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生0.001mol气体，共计是0.002mol气体，C、D均不正确。

题组二　电极反应式的书写

3．[2014·

高考全国卷Ⅱ，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________________________________________________________________________。

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＋。

Pb2＋＋2H2O－2e－

PbO2＋4H＋　石墨上包上铜镀层　Pb2＋＋2e－===Pb　不能有效利用Pb2＋

4．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，判断阴、阳两极的产物并写出电极反应方程式。

（1）阳极

产物：

____________________；

电极反应：

（2）阴极

在混合液中，尤其注意离子的放电顺序，溶液中的阴离子有Cl－、SO

、OH－，放电顺序为Cl－>

SO

，阳离子有Na＋、Cu2＋、H＋，放电顺序为Cu2＋>

H＋>

Na＋，结合题中“两极均有两种产物产生”，按顺序写出电极反应式即可。

（1）Cl2、O2　2Cl－－2e－===Cl2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

（2）Cu、H2　Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋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应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应离子方程式时，弱电解质要写成分子式。

（2）阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（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相同，且总反应式注明条件“电解”。

（4）电解水溶液时，应注意放电顺序中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．电极反应

阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑（反应类型：

氧化反应）。

2H＋＋2e－===H2↑（反应类型：

还原反应）。

2．总反应化学方程式及离子方程式

化学方程式：

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；

离子方程式：

2Cl－＋2H2O

2OH－＋H2↑＋Cl2↑。

3．应用：

氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。

二、电镀和电解精炼铜

电镀（Fe表面镀Cu）

电解精炼铜

阳极

电极材料

镀层金属铜

粗铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质）

电极反应

Cu－2e－===Cu2＋

Zn－2e－===Zn2＋

Fe－2e－===Fe2＋

Ni－2e－===Ni2＋

阴极

待镀金属铁

纯铜

Cu2＋＋2e－===Cu

电解质溶液

含Cu2＋的盐溶液

注：

电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥

三、电冶金

利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

1．冶炼钠

2NaCl

2Na＋Cl2↑

2Cl－－2e－===Cl2↑；

2Na＋＋2e－===2Na。

2．冶炼镁

MgCl2

Mg＋Cl2↑

Mg2＋＋2e－===Mg。

3．冶炼铝

2Al2O3

4Al＋3O2↑

6O2－－12e－===3O2↑；

4Al3＋＋12e－===_4Al。

1．（教材改编）连一连。

（a）原电池负极

（b）原电池正极　　　　　　　　　

（1）氧化反应

（c）电解池阳极

（d）电镀池镀件

（e）氯碱工业生成H2的电极

（2）还原反应

（f）电解精炼的粗铜

（a）—

（1）　（b）—

（2）　（c）—

（1）　（d）—

（2）　（e）—

（2）　（f）—

（1）

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－

在电解原理的几个常见应用中，电镀和电解精炼铜比较相似，但注意区别：

电镀过程中，溶液中离子浓度不变，电解精炼铜时，由于粗铜中含有Zn、Fe、Ni等活泼金属，反应过程中失去电子形成阳离子存在于溶液中，而阴极上Cu2＋被还原，所以电解精炼过程中，溶液中的阳离子浓度会发生变化，同时阴、阳两极的质量变化也不相等。

高考上海卷）氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。

下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

完成下列填空：

（1）离子交换膜的作用为________________________________________________________________________、

____________________________________。

（2）精制饱和食盐水从图中________位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。

（选填“a”“b”“c”或“d”）

[解析]　

（1）图中的离子交换膜只允许阳离子通过，是阳离子交换膜，不能使阴离子和气体通过，这样就可以阻止阳极的Cl－和产生的Cl2进入阴极室，使在阴极区产生的NaOH纯度更高；

同时可以阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生反应而爆炸。

（2）随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应该及时补充。

精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充，由于阴极H＋不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出；

水不断消耗，所以从b位置不断加入蒸馏水，从