届高考化学一轮复习电解池 金属的腐蚀与防护学案Word格式文档下载.docx

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导线中

电子流出

电子流入

电解质溶液中

阳离子移离

阳离子移向

阴离子移向

阴离子移离

电极

反应

得失电子

失电子

得电子

化合价

升高

降低

反应类型

氧化反应

还原反应

电极质量

减小或不变

增大或不变

5．离子放电顺序与惰性电极电解电解质溶液的类型

6．电解过程中离子浓度的变化规律

（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，溶质离子的浓度增大。

7．以惰性电极电解电解质的规律

类型

实例

阴、阳极电

极反应

总反应

方程式

pH

电解质

溶液复原

电解

水型

NaOH

2H＋＋2e－===H2↑、

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

　2H2O

2H2↑＋O2↑　

增大

加水

H2SO4

减小

Na2SO4

不变

质型

HCl

2H＋＋2e－===H2↑、2Cl－－2e－===Cl2↑

　2HCl

H2↑＋Cl2↑　

加氯

化氢

CuCl2

Cu2＋＋2e－===Cu、2Cl－－2e－===Cl2↑

－

化铜

放H2

生碱型

NaCl

2Cl－－2e－===Cl2↑

　2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　

放O2

生酸型

CuSO4

Cu2＋＋2e－===Cu、

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

　2CuSO4＋2H2O

2H2SO4＋2Cu＋O2↑　

加氧

方法点拨：

（1）电解时溶液pH的变化规律。

①若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生，电解后溶液pH增大；

②若阴极上无H2产生，阳极上产生O2，则电解后溶液pH减小；

③若阴极上有H2产生，阳极上有O2产生，且VH2＝2VO2，则有“酸更酸，碱更碱，中性就不变”，即：

a．如果原溶液是酸溶液，则pH变小；

b．如果原溶液为碱溶液，则pH变大；

c．如果原溶液为中性溶液，则电解后pH不变。

（2）电解质溶液的复原措施。

电解后的溶液恢复到原状态，出什么加什么（即一般加入阴极产物与阳极产物的化合物）。

如用惰性电极电解盐酸（足量）一段时间后，若使溶液复原，应通入HCl气体而不能加入盐酸。

1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×

”。

（1）任何化学反应都可以设计成电解池反应（　×

　）

（2）Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑能设计成电解池（　√　）

提示：

电解池是把电能转化为化学能，所以不论自发、不自发进行的氧化还原反应理论上均可设计成电解池；

如有Zn作阳极、惰性电极作阴极，电解硫酸溶液，电池反应即为上述反应。

（3）阴极不管是什么材料，电极本身都不反应（　√　）

阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液中的阳离子放电。

（4）阳极不管是什么材料，电极本身都不反应（　×

阳极如果是活性电极，电极本身参加反应。

（5）电解过程中阴离子向阴极定向移动（　×

电解过程中阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动。

（6）用惰性电极电解饱和食盐水，溶液的pH不变（　×

（7）电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应（　×

（8）某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现（　√　）

（9）电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色（　×

（10）电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大（　×

（11）用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu（OH）2可使电解质溶液恢复到电解前的情况（　×

（12）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程（　√　）

（13）用铜作电极电解CuSO4溶液的方程式为

2Cu2＋＋2H2O

2Cu＋O2↑＋4H＋（　×

2．问题思考：

电解质溶液通电时，一定会发生化学反应吗？

为什么？

一定发生化学反应。

因为在电解池的阴极、阳极分别发生还原反应和氧化反应，发生了电子的转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。

3．探究电解规律（用惰性电极电解）

（1）电解水型①试写出电解下列溶液的电解方程式

稀硫酸：

2H2↑＋O2↑　；

NaOH：

KNO3：

2H2↑＋O2↑　。

②分析“电解水型”的电解质包括哪些类型：

__含氧酸、强碱和活泼金属的含氧酸盐__。

（2）电解电解质型

电解质溶液

HBr

阴极反应

①　2H＋＋2e－===H2↑　

②　Cu2＋＋2e－===Cu　

阳极反应

③　2Br－－2e－===Br2　

④　2Cl－－2e－===Cl2↑　

电解反应

⑤　2HBr

H2↑＋Br2　

⑥　CuCl2

加⑦__适量HBr__

加⑧__适量CuCl2__

分析“电解电解质型”的电解质包括哪些类型⑨__无氧酸（除HF）和不活泼金属的无氧酸盐（除氟化物）__。

（3）放H2生碱型

①电解NaCl溶液：

阴极反应：

　2H＋＋2e－===H2↑　；

阳极反应：

　2Cl－－2e－===Cl2↑　；

电解反应离子方程式　2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－　。

电解一段时间后，NaCl溶液恢复原状的方法：

__通HCl__。

②分析“放H2生碱型”的电解质包括哪些类型：

__活泼金属的无氧酸盐（除氟化物）__。

（4）放O2生酸型

①电解CuSO4溶液

阴极反应　2Cu2＋＋4e－===2Cu　；

　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　；

电解反应离子方程式：

　2Cu2＋＋2H2O

2Cu＋O2↑＋4H＋　；

电解一段时间后，CuSO4溶液恢复原状的方法__加CuO（CuCO3）__。

②分析“放O2生酸型”电解质包括哪些类型：

__不活泼金属的含氧酸盐__。

1．（2019·

十堰模拟）某小组为研究电化学原理，设计了甲、乙、丙三种装置（C1、C2、C3均为石墨）。

下列叙述正确的是（　C　）

A．甲、丙中化学能转化为电能，乙中电能转化为化学能

B．C1、C2分别是阳极、阴极；

铜片、铁片上都发生氧化反应

C．C1上和C3上放出的气体相同，铜片上和铁片上放出的气体也相同

D．甲中溶液的pH逐渐增大，丙中溶液的pH逐渐减小

[解析]　A项，甲没有外接电源，是将化学能转化为电能的装置，为原电池；

乙、丙有外接电源，是将电能转化为化学能的装置，为电解池，错误。

B项，C1、C2分别连接电源的正、负极，分别是电解池的阳极、阴极；

锌片作负极发生氧化反应，铁片作阴极发生还原反应，错误。

C项，C1和C3都是阳极，氯离子在阳极上失电子生成氯气，铜片上和铁片上都是氢离子得电子生成氢气，正确。

D项，甲中正极和丙中阴极上都是氢离子得电子生成氢气，随着反应的进行，溶液的pH均增大，错误。

2．

（2019·

贵州遵义一中训练）如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板上有无色无味的气体放出，符合这一情况的是（　A　）

a极板

b极板

X电极

Z

A

锌

石墨

负极

B

C

银

铁

正极

AgNO3

D

铜

[解析]　该装置是电解池，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味的气体放出，说明a电极是阴极、b电极是阳极，则X是负极、Y是正极；

阳极上氢氧根离子放电生成氧气，则阳极应该是惰性电极；

阴极上析出金属，在金属活动性顺序中该金属应该位于H元素之后。

A项，X是负极，Zn是阴极、石墨是阳极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上铜离子放电生成Cu，A项正确；

B项，用惰性电极电解NaOH溶液，电极上没有固体生成，B项错误；

C项，X是正极，则a为阳极，a极上不会有固体生成，C项错误；

D项，阳极上氯离子失电子生成氯气，氯气为有刺激性气味的黄绿色气体，不符合题意，D项错误。

3．（2019·

贵州贵阳一中高三质检）用铅蓄电池来电解200mL某浓度的硫酸铜溶液（电极均为石墨）一段时间后，加入0.1mol氢氧化铜可以使溶液恢复到原来状态。

下列说法正确的是（　B　）

A．阴极产生3.36L产生（标准状况下）

B．电路中转移电子数为0.4NA

C．原硫酸铜溶液的浓度为0.1mol·

L－1

D．铅蓄电池的正极增重19.2g

[解析]　Cu（OH）2从组成上可看成CuO·

H2O，加入0.1molCu（OH）2后恰好使电解质溶液恢复到电解前的状态，即电解生成了0.1molCu，并电解了0.1molH2O，由电解的化学方程式可知：

2H2O＋2CuSO4

2Cu　＋　O2↑＋2H2SO4　转移电子

2mol2mol1mol4mol

0.1mol0.1mol0.05mol0.2mol

2H2O

2H2↑　　＋　　O2↑　　　　　转移电子

2mol2mol1mol4mol

0.1mol0.1mol0.05mol0.2mol

所以电解过程中共转移电子0.4mol；

阴极产生2.24L氢气（标准状况下）；

原硫酸铜溶液的浓度为

＝0.05mol·

L－1；

铅蓄电池的正极反应式为PbO2＋2e－＋SO

＋4H＋===PbSO4＋2H2O，所以正极增重0.2mol×

64g·

mol－1＝12.8g。

萃取精华：

电化学的计算技巧

原电池和电解池的相关计算，主要包括两极产物的定量计算、相对原子质量的计算、阿伏加德罗常数测定的计算、溶液pH的计算，根据产物的量求电量及根据电量求产物的量等。

在进行有关计算时，可运用以下基本方法：

（1）根据总反应式计算。

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

（2）根据电子守恒计算。

①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，其依据是各电极上转移的电子数相等。

②用于混合溶液中电解的分阶段计算。

（3）根据关系式计算。

根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：

（式中M为金属，n为其离子的化合价数值）

该关系式具有总揽电化学计算的作用，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。

在电化学计算中，还常利用Q＝I·

t和Q＝n（e－）×

NA×

1.60×

10－19C来计算电路中通过的电量。

4．（2018·

课标Ⅰ，13）

最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。

示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①EDTA－Fe2＋－e－===EDTA－Fe3＋

②2EDTA－Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋

该装置工作时，下列叙述错误的是（　C　）

A．阴极的电极反应：

CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O

B．协同转化总反应：

CO2＋H2S===CO＋H2O＋S

C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为酸性

[解析]　由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。

C错：

阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高。

A对：

由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O。

B对：

将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S。

D对：

Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中。

5．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　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　；

阴极反应式　4Ag＋＋4e－===4Ag　；

总反应离子方程式　4Ag＋＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4H＋　。

（2）用惰性电极电解MgCl2溶液

阳极反应式　2Cl－－2e－===Cl2↑　；

阴极反应式　2H＋＋2e－===H2↑　；

总反应离子方程式　Mg2＋＋2Cl－＋2H2O

Mg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑　。

（3）用铁作电极电解NaCl溶液

阳极反应式　Fe－2e－===Fe2＋　；

总反应离子方程式　Fe＋2H2O

Fe（OH）2↓＋H2↑　。

（4）用铜作电极电解盐酸溶液

阳极反应式　Cu－2e－===Cu2＋　；

总反应离子方程式　Cu＋2H＋

Cu2＋＋H2↑　。

（5）用Al作电极电解NaOH溶液

阳极反应式　2Al－6e－＋8OH－===2AlO

＋4H2O　；

阴极反应式　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－（或6H＋＋6e－===3H2↑）　；

总反应离子方程式　2Al＋2H2O＋2OH－

2AlO

＋3H2↑　。

（6）用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜

阳极反应式　2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋　；

阴极反应式　6H＋＋6e－===3H2↑　；

总反应离子方程式　2Al＋3H2O

Al2O3＋3H2↑　。

（7）用Al作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO3溶液

阳极反应式　2Al＋6HCO

－6e－===2Al（OH）3↓＋6CO2↑　；

阴极反应式　6H＋＋6e－===3H2↑（或6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－）　。

（8）用惰性电极电解熔融MgCl2

阴极反应式　Mg2＋＋2e－===Mg　；

总反应离子方程式　Mg2＋＋2Cl－

Mg＋Cl2↑　。

6．（2015·

山东·

29）

利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。

LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。

利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。

B极区电解液为__LiOH__溶液（填化学式），阳极电极反应式为　2Cl－－2e－===Cl2↑　，电解过程中Li＋向__B__电极迁移（填“A”或“B”）。

[解析]　B极区产生H2，同时生成LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液；

电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，根据放电顺序，阳极上Cl－失去电子，则阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；

根据电流方向，电解过程中Li＋向B电极迁移。

1．规避电解池中化学方程式书写的四个易失分点

（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，弱电解质要写成化学式。

（2）电极反应的书写首先根据题干要求及信息大胆写出反应物和生成物，然后根据“阴得阳失”加上得失电子数目，最后根据电解质溶液酸碱性补上H＋、OH－或H2O，依据电荷守恒配平。

（3）注意运用H＋、OH－、H2O进行配平：

电解池电极反应中，如果是H＋、OH－放电，不论溶液酸碱性则一定写H＋、OH－得、失电子，其他情况下酸性溶液中一定不能存在OH－，同理在碱性溶液中一定不能存在H＋。

（4）要确保两极得失电子数目相等，且注明条件“通电”。

2．做到“三看”，正确书写电极反应式

（1）一看电极材料，若是金属（Au、Pt除外）作阳极，金属一定被氧化（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。

7．（2016·

湖北八校联考）

下图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除a、b外，其余电极均为石墨电极。

甲为铅蓄电池，其工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O，两个电极的电极材料分别为PbO2和Pb。

闭合开关K，发现g电极附近的溶液先变红色，20min后，将K断开，此时c、d两极上产生的气体体积相同。

请回答下列问题：

（1）a电极的电极材料是__PbO2__（填“PbO2”或“Pb”）。

（2）丙装置中发生电解的总反应方程式为　2H2O

（3）电解20min后，停止电解，此时要使乙中溶液恢复到原来的状态，需加入的物质及其物质的量是__0.1_mol_Cu（OH）2或0.1_mol_CuO和0.1_mol_H2O__。

（4）20min后将乙装置与其他装置断开，然后在c、d两极间连接上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，则此时c电极为__负__极，d电极上发生的电极反应为　O2＋4H＋＋4e－===2H2O　。

（5）电解后冷却至常温，取amL丁装置中的溶液，向其中逐滴加入等物质的量浓度的CH3COOH溶液，当加入bmLCH3COOH溶液时，混合溶液的pH恰好等于7（体积变化忽略不计）。

已知CH3COOH的电离平衡常数为1.75×

10－5，则

＝　

　。

[解析]　本题主要考查了电解原理及溶液中离子平衡的相关计算等。

g电极附近的溶液先变红色，说明g为阴极，依次可推出h为阳极，a为正极，b为负极，c为阴极，d为阳极，e为阴极，f为阳极。

（1）a为正极，铅蓄电池的正极材料为PbO2。

（2）Al2（SO4）3为活泼金属的含氧酸盐，电解其水溶液的实质是电解水。

（3）阴极上先析出Cu，溶液中Cu2＋反应完后，阴极上开始产生H2，阳极上始终产生O2，设两极均产生气体amol，根据得失电子守恒可得4a＝0.1×

2＋2a，解得a＝0.1，即电解过程中析出了0.1molCu、0.1molH2和0.1molO2，要使电解质溶液复原，根据“析出什么补什么”知，需要加入0.1molCu（OH）2或0.1molCuO和0.1molH2O。

（4）电解20min后，c电极处有H2生成，d电极处有O2生成，电解质溶液为H2SO4溶液，断开K，c、d两极间连接上灵敏电流计后形成氢氧燃料电池，c电极作负极，d电极作正极，发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

（5）电解过程中共转移了0.4mol电子，电解后丁装置中的溶液为NaOH溶液。

加入bmLCH3COOH溶液时，混合溶液的pH

＝7，则溶液中c（OH－）＝c（H＋），根据电荷守恒有c（CH3COO－）＋c（OH－）＝c（H＋）＋c（Na＋），故c（CH3COO－）＝c（Na＋）。

K＝1.75×

10－5＝

，c（H＋）＝1×

10－7mol·

L－1，则c（CH3COOH）＝

c（CH3COO－），混合溶液中

＝

，由于NaOH溶液与CH3COOH溶液等浓度混合，故

。

考点二　电解原理的应用

1．电解饱和食盐水

阴极：

电极反应式：

　2H＋＋2e－===H2↑　

反应类型：

__还原__反应。

阳极：

　2Cl－－2e－===Cl2↑　

__氧化__反应。

（2）装置

装置

离子交换膜电解槽

钛网（涂有钛、钌等氧化物涂层）

碳钢网

阳离子

交换膜

①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过

②将电解槽隔成阳极室和阴极室

2．电解精炼铜

—

注意：

电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。

3．电镀铜

4．电冶金

利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

（1）氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO

（2）电镀铜时，电解质溶液中c（Cu2＋）不变；

电解精炼铜时，电解质溶液中c（Cu2＋）减小。

（3）电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；

电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。

（1）电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料（　×

（2）电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小（　√　）

（3）在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极（　×

（4）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3（　×

（5）Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可以设计成电解池，但不能设计成原电池（　√　）

（6）用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑（　×

活泼金属作阳极时，金属首先失电子被氧化，故阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋。

（7）镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生