电解池学案定稿.docx
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电解池学案定稿
2018高三第一轮复习第十九讲电解池第1课时电解池工作原理与电极反应式书写
编写人：
黎玲玲审核人：
刘忠
【考纲要求】1．了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
【预习作业】
1．如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
2、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，X是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
【课堂点拨】
一.电离和电解
1.电离的概念：
电解质在水溶液或熔融状态产生自由移动的离子的过程。
2.电解的概念：
将电流通过电解质溶液或熔融态物质,在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程。
电解之前必须要有电离，通电前电解质溶液电离，通电后才能发生电解。
二.电解池原理
1.电解池概念：
在外加电源的作用下，将电能转变成化学能的装置。
2.实质：
在直流电的作用下可以发生非自发的氧化还原反应。
3.
＋＋＋
－
电解池工作原理（ 以用惰性电极电解CuCl2为例）
阳极：
发生氧化反应。
通电
石墨（阳极）
Cl2
石墨（阴极）
Cu
阴极：
发生还原反应。
总反应：
CuCl2===Cu+Cl2↑
阳极电极反应：
2Cl－—2e－＝Cl2↑
阴极电极反应：
Cu2++2e－＝Cu
现象：
电流表发生偏转，与负极相连的石墨（阴极）表面有红色物质生成，
与正极相连的石墨（阳极）上有气泡产生，用湿润的淀粉-KI试纸靠近，
CuCl2溶液
试纸变蓝。
总结：
通电前阴阳离子在溶液中自由移动，通电后阳离子向阴极定向移动，
得到电子，发生还原反应；阴离子向阳极定向移动，失去电子，发生氧化反应。
＋
－＋＋
外加直流电源源
e-
e-
阴极
阳极
氧化反应还原反应
失电子阴离子阳离子得电子
连接电源正极连接电源负极
电解质溶液
4.阴阳极的判断：
正阳氧负阴还
阴极：
连接电源负极，发生还原反应，电子流入，电流流出，阳离子移向的一极。
阳极：
连接电源正极，发生氧化反应，电子流出，电流流入，阴离子移向的一极。
【对点练习】
1.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。
下列叙述错误的是（）
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：
Cu2＋+2e—＝Cu
C．a和b分别连接足够电压的直流电源正、负极时，Cu2＋向铜电极移动
D．无论a和b是否用导线连接，铁片均溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
5.形成电解池的条件：
1外加电源②有电解质溶液或熔融态电解质③形成闭和回路④两个电极
注：
①有外电源的为电解池，无外电源的为原电池。
②多池组合中最活泼的金属作原电池的负极，其他的都是电解池。
【对点练习】
1.某同学组装了图4所示的电化学装置，电极ⅠAl，
其它均为Cu，则下列说法正确的是（）
A．电流方向：
电极Ⅳ→A→电极Ⅰ
B．电极Ⅰ发生还原反应
C．电极Ⅱ逐渐溶解D．电极Ⅲ的电极反应：
Cu2++2e- = Cu
三.电解池电极方程式的书写
1.电解池中电极材料的类别
惰性电极：
不参与电极反应，如石墨、铂（Pt）、金（Au）
活泼电极：
金属活动性排在Ag之前的金属（包括Ag）
2.电极产物的判断
（1）阳极产物：
先看电极材料
若为活泼电极作阳极，电极材料本身溶解。
注：
Fe失电子为Fe2+
若为惰性电极作阳极，溶液中的阴离子失电子。
阴离子失电子一般顺序为：
S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根
（2）阴极产物
与电极材料无关，只有溶液中的阳离子得电子。
注：
质量增加或有氢气产生的一极一定是阴极。
阳离子得电子先后顺序：
按金属活动性顺序表排在后面的金属阳离子先得电子。
Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞酸中H+＞Pb2+＞Fe2+＞Zn2+＞水中H+＞Al3+
注：
①Fe3++e—==Fe2+
②水中的H+与酸中的H+活性不同，所以放电顺序不同
3.电解池电极反应式的书写
①确定电极是否为惰性电极
②列出溶液中阴阳离子种类，判断溶液中离子移动和得失电子顺序
③写出电极反应方程式，方程式两端电荷守恒。
阴阳两极得失电子守恒
④将阴阳电极方程式相加，得到总反应方程式。
由水电离的H+和OH－在相加时要注意换成H2O。
体会书写步骤：
（以石墨作电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式的书写为例）
①：
明确溶液中存在哪些离子。
阳离子：
Cu2＋、H＋；阴离子：
OH－、SO
。
②：
判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。
阴极：
Cu2＋>H＋；阳极：
OH－>SO
。
③：
写电极反应式。
阴极：
2Cu2＋＋4e－===2Cu；阳极：
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。
④：
写总电解反应式。
根据得失电子数相等，两极相加可得：
2CuSO4＋2H2O
2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
【对点练习】
按要求书写电极反应式和总方程式
（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
阳极反应式________________________；阴极反应式________________________________；
总反应离子方程式__________________________________________________。
（3）用铁作电极电解NaCl溶液
阳极反应式________________________；阴极反应式________________________________；
总反应离子方程式__________________________________________________。
（4）用铜作电极电解盐酸溶液
阳极反应式________________________；阴极反应式________________________________；
总反应离子方程式__________________________________________________。
（5）用Al作电极电解NaOH溶液
阳极反应式________________________；阴极反应式________________________________；
总反应离子方程式__________________________________________________。
（6）用惰性电极电解熔融MgCl2
阳极反应式________________________；阴极反应式________________________________；
总反应离子方程式__________________________________________________。
（7）书写用石墨电极电解饱Na2SO4溶液的电化学反应方程式。
总式：
__________________________________________________
阳极：
________________________阴极：
______________________________________________
电解一段时间后加入______________________________可以恢复为原来的溶液。
[归纳总结]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。
注：
一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物可以复原，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，可加入CuO或CuCO3复原。
（8）用石墨电极实现电解，下列说法正确的是（）
A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故pH不变。
B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，加入适量NaOH可恢复到电解前的浓度。
C．电解硝酸钾溶液，阴极和阳极析出产物的物质物质的量之比为1:
2
D．电解CuSO4溶液，一段时间后，加入适量CuO可恢复到电解前的浓度。
（9）用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是（）
A.AgNO3 CuCl2 Cu（NO3）2B.KCl Na2SO4 CuSO4
C.CaCl2 KOH NaNO3D.HCl HNO3 K2SO4
2018高三第一轮复习第十九讲电解池第2课时电解池工作原理的应用
编写人：
黎玲玲审核人：
刘忠
【考纲要求】1．理解电解池原理的利用
【课堂点拨】
一．电解池应用
1．电解饱和食盐水
（1）电极反应：
阳极反应式：
2Cl－－2e－===Cl2↑（氧化反应）（用淀粉 KI试纸检验）
阴极反应式：
2H＋＋2e－===H2↑（还原反应）（通过点燃检验H2，用酚酞试剂检验NaOH）
（2）总反应方程式：
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子反应方程式：
2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑（注意水不能拆）
（3）应用：
氯碱工业制烧碱、氢气（阴极产生）和氯气（阳极产生）。
2．电镀：
下图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：
（1）镀件作阴极，镀层金属银作阳极。
（2）电解质溶液：
含镀层金属阳离子的盐溶液，这里可用AgNO3溶液等。
（3）电极反应：
阳极：
Ag－e－===Ag＋；阴极：
Ag＋＋e－===Ag。
（4）特点：
阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。
一多一少一不变
3．电解精炼铜
（1）电极材料：
阳极为粗铜；阴极为纯铜。
（2）电解质溶液：
含Cu2＋的盐溶液。
（3）电极反应：
阳极：
Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；
阴极：
Cu2＋＋2e－===Cu。
说明：
①粗铜中活泼金属杂质：
以离子的形式留在电解液里；
②粗铜中不活泼金属杂质（银、金等）：
以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥
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）冶炼钠：
2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑
电极反应：
阳极：
2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：
2Na＋＋2e－===2Na。
（2）冶炼铝2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑
电极反应：
阳极：
6O2－－12e－===3O2↑；阴极：
4Al3＋＋12e－===4Al。
[例1]下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛（TiO2）生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2（阴极）中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。
下列说法中正确的是（）
A.阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑
B.阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
C.通电后，O2－、Cl－均向阴极移动
D.石墨电极的质量不发生变化
[例2]用下图所示装置处理含CN－废水时，控制溶液pH为9～10，并加入NaCl，一定条件下电解，阳极产生的ClO－将CN－氧化为无害物质而除去。
（1）铁电极为（填“阴极”或“阳极”）
（2）阳极产生ClO－的电极反应为。
【对点练习】
1.电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。
下列叙述正确的是（）
A.电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极B.粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C.阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu
D.电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
2.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，原理示意图如右，下列不正确的是（ ）
A．A接电源负极B．阴极区附近溶液pH升高
C．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O
＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
D．若不考虑气体的溶解，当收集到H213.44L（标准状况）时，有0.1molCr2O
被还原
3.【答案】
（1）正
（2）CuCl2Cu＋Cl2↑（3）F极为阴极，H＋放电，促进了水的电离，生成了OH－，使酚酞显红色（4）粗铜 硫酸铜溶液 （5）Y极附近红褐色变深 下面有关电化学的图示，完全正确的是（）
4．下列描述中，不符合生产实际的是（）
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
2018高三第一轮复习第十九讲电解池第3课时金属的腐蚀与防护
编写人：
黎玲玲审核人：
刘忠
【考纲要求】1．理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
【课堂点拨】
一.金属的腐蚀和防护
1．金属腐蚀的本质：
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
M—ne—==Mn+
2．金属腐蚀的类型
（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
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
【对点练习】
1．以下现象与电化学腐蚀无关的是（）
A．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D．银制奖牌久置后表面变暗
（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
酸性强
弱酸性或中性
电极
反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
2Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O（铁锈）＋（3－x）H2O
联系
吸氧腐蚀更普遍
【对点练习】
1.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表，下列说法错误的是（）
A.当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀B.当pH＞6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C.当pH＞14时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2＋
Fe3O4
Fe2O3
FeO
2.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。
观察到：
开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。
以下有关解释合理的是（ ）
A.生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应
B.雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C.墨水回升时，碳极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D.具支试管中溶液pH逐渐减小
3．金属的防护：
（1）电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a．负极：
比被保护金属活泼的金属；b．正极：
被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a．阴极：
被保护的金属设备；b．阳极：
惰性电极（铂金等不活泼金属、石墨等）。
（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。
【对点练习】
1.研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。
下列有关说法错误的是（）
A.d为石墨，铁片腐蚀加快
B.d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－
C.d为锌块，铁片不易被腐蚀
D.d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－=H2↑
4．
（1）判断金属腐蚀快慢的规律
①同一电解质溶液：
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。
②同一金属腐蚀速率的快慢：
强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
③活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。
④对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。
（2）保护效果：
外加电流的阴极保护法（电解池）>牺牲阳极的阴极保护法（原电池）。
【对点练习】
1.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为（ ）
A．②①③④⑤⑥B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥D．⑤③②④①⑥
4.电冶金属
原理：
使矿石中的金属阳离子得到电子，被还原为金属单质。
Mn++ne－＝M
适用于制取活泼金属单质，又称“电解法”。
如冶炼K、Ca、Na、Mg、Al等。
①热还原法主要用来冶炼Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等。
如氢气还原氧化铜。
高温
Δ
②铝热法是用Al单质在高温下置换出一些金属氧化物中的金属。
如：
2Al+Fe2O3===Al2O3+2Fe
③热分解法主要用于制备不活泼金属，如Hg、Ag等。
如：
2Ag2O===4Ag+O2↑
5.外加电流保护法
原理：
将要保护的金属作阴极，用惰性电极作阳极，二者与电解质溶液形成电解池，从而阻止电化学腐蚀。
如：
把挡水铁闸门与直流电源负极相连且构成闭合回路可减慢铁闸门的腐蚀速率。
判断金属腐蚀快慢的方法：
①金属腐蚀又快到顺序：
电解池阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极
②电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快（除钝化现象以外）。
③构成原电池的电极材料活性差异越大，负极金属腐蚀越快。
【对点练习】
1．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（）
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
2.关于金属腐蚀的叙述中，正确的是（ ）
A.金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M（OH）n＋
H2↑
B.马口铁（镀锡铁）镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化
C.金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
D.常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀
【课后练习】
1.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。
下列说法正确的是（ ）
A．Zn为电池的正极B．正极反应式为2FeO42﹣+10H++6e﹣=Fe2O3+5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D．电池工作时OH﹣向负极迁移
2.浙江大学成功研制出能在数分钟之内将电量充满的锂电池，其成本只有传统锂电池的一半．若电解液为LiAlCl4﹣SOCl2，电池的总反应为：
4Li+2SOCl2
4LiCl+S+SO2下列说法正确的是（ ）
A．充电时阳极反应式为：
4Cl﹣+S+SO2﹣4e﹣═2SOCl2
B．电池的电解液可用LiCl水溶液代替
C．放电时电子从负极经电解液流向正极
D．该电池放电时，负极发生还原反应
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0.1molCu（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0.4mol
C．原CuSO4溶液的浓度为0.1mol·L－1D．电解过程中阳极收集到的气体体积为1.12L（标况下）
4.如右图所示，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
5.如图a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解（电解液足量）。
下列说法正确的是（ ）
A．甲中a的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．电解时向乙中滴入酚酞溶液，c电极附近变红
C．向乙中加入适量盐酸，溶液组成可以恢复
D．当b极有64gCu析出时，c电极产生2g气体
6.在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。
下列说法不正确的是（）
A．X是电源的负极
B．阴极的反应式是：
H2O＋2eˉ＝H2＋O2ˉ
CO2＋2eˉ＝CO＋O2ˉ
C．总反应可表示为：
H2O＋CO2
H2＋CO＋O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1︰1
7．三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是（）
A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O–4e–=O2+4H+，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
8.在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。
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5min时，B中共收集224mL（标准状况下）气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________（设电解前后溶液体积无变化）。
（4）若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为__________（设电解前后溶液体积无变化）。
9.二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。
目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。
则阳极产生ClO2的电极反应式为
10.铅及其化合物可用于蓄电池，耐酸设备及X射线防护材料等。
回答下列问题：
（1）PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为：
（2）PbO2也可以通过石墨为电极，Pb（NO3）2和Cu（NO3）2的混
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