高考化学一轮综合复习 第六章 化学反应与能量变化 第22讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护练习.docx

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高考化学一轮综合复习第六章化学反应与能量变化第22讲电解池金属的电化学腐蚀与防护练习

第22讲　电解池　金属的电化学腐蚀与防护

考纲要求

　1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。

2.了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。

考点一　电解的原理

1．电解和电解池

（1）电解：

在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。

（2）电解池：

电能转化为化学能的装置。

（3）电解池的构成

①有与电源相连的两个电极。

②电解质溶液（或熔融电解质）。

③形成闭合回路。

2．电解池的工作原理

（1）电极名称及电极反应式（电解CuCl2溶液为例）

总反应式：

CuCl2

Cu＋Cl2↑

（2）电子和离子的移动方向

①电子：

从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。

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。

3．阴阳两极上放电顺序

（1）阴极：

（与电极材料无关）。

氧化性强的先放电，放电顺序：

（2）阳极：

若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。

若是惰性电极作阳极，放电顺序为

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、最重要的放电顺序为阳极：

Cl－>OH－；阴极：

Ag＋>Cu2＋>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．用惰性电极电解电解质溶液的规律

类型

实例

电极反应式

电解对象

溶液pH变化

溶液复原

电解

水型

含氧酸

H2SO4

阳极：

________

阴极：

________

总反应：

________

水

强碱

NaOH

活泼金属的含氧酸盐

KNO3

电解电解质型

无氧酸

（氢氟酸除外）

HCl

阳极：

________

阴极：

________

总反应：

________

不活泼金属的无氧酸盐

CuCl2

阳极：

________

阴极：

________

总反应：

________

放氢生碱型

活泼金属的无氧酸盐

NaCl

阳极：

________

阴极：

________

总反应：

________

放氧生酸型

不活泼金属的含氧酸盐

AgNO3

阳极：

________

阴极：

________

总反应：

________

答案　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　4H＋＋4e－===2H2↑　2H2O

2H2↑＋O2↑　减小　增大　不变　水　2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑　2HCl

H2↑＋Cl2↑　HCl　增大　HCl　2Cl－－2e－===Cl2↑　Cu2＋＋2e－===Cu　CuCl2

Cu＋Cl2↑　CuCl2　CuCl2　2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑　2NaCl＋2H2O

H2↑＋Cl2↑＋2NaOH　NaCl和H2O　增大　HCl　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　4Ag＋＋4e－===4Ag4AgNO3＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4HNO3　AgNO3和H2O　减小　Ag2O　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

电解基础知识

（1）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程（√）

（2）某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现（√）

（3）电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应（√）

（4）直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极（×）

（5）电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极（×）

（6）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（×）

（7）电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大（×）

（8）电解NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的pH减小（×）

1．根据金属活动顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2?

答案　Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。

电解反应式为阳极：

Cu－2e－===Cu2＋，阴极：

2H＋＋2e－===H2↑。

总反应式：

Cu＋2H＋

Cu2＋＋H2↑。

2．若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98gCu（OH）2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少？

答案　4NA

解析　方法一：

98gCu（OH）2的物质的量为1mol，相当于电解了1mol的CuSO4后，又电解了1mol的水，所以转移的电子数为2NA＋2NA＝4NA。

方法二：

可以认为整个电路中转移的电子数与Cu（OH）2的O2－失电子数相等，共4NA。

题组一　电解规律及电极产物的判断

1．（2017·天津市实验中学高三模拟）以石墨为电极，电解KI溶液（含有少量的酚酞和淀粉）。

下列说法错误的是（　　）

A．阴极附近溶液呈红色B．阴极逸出气体

C．阳极附近溶液呈蓝色D．溶液的pH变小

答案　D

解析　以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O

2KOH＋H2↑＋I2（类似于电解饱和食盐水），阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。

由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝（淀粉遇碘变蓝），阴极附近的溶液会变红（溶液呈碱性），A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。

2．如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。

（指示剂的pH变色范围：

6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色，Mg（OH）2沉淀的pH＝9），接通电源一段时间后A管产生白色沉淀，回答下列问题：

（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________（填编号）。

①A管溶液由红变黄　②B管溶液由红变黄　③A管溶液不变色　④B管溶液不变色

（2）写出A管中发生的反应：

_______________________________________________。

（3）写出B管中发生的反应：

____________________________________________________。

（4）检验b管中气体的方法是______________________________________________________。

（5）电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是__________________。

答案　

（1）①④

（2）2H＋＋2e－===H2↑、Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

（或2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg（OH）2↓）

（3）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋）

（4）用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃

（5）溶液呈红色，白色沉淀溶解

解析　电解时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，导致阳极附近溶液呈酸性；阴极上氢离子放电生成氢气，同时有氢氧根离子生成，氢氧根离子和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，溶液呈弱碱性。

题组二　电极反应式的书写与判断

3．按要求书写电极反应式和总反应方程式：

（1）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：

___________________________________________________________。

（2）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：

______________________________________________________________。

答案　

（1）2Cl－－2e－===Cl2↑

Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg（OH）2↓

Mg2＋＋2Cl－＋2H2O

Mg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑

（2）2Al－6e－＋8OH－===2AlO

＋4H2O　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－（或6H＋＋6e－===3H2↑）

2Al＋2H2O＋2OH－

2AlO

＋3H2↑

4．锰、硫、氮的化合物在人类生产、生活中有重要作用。

（1）MnO2可作超级电容器材料。

用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是__________________。

MnO2是碱性锌锰电池的正极材料，已知碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO（OH）＋Zn（OH）2，碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是________________________________________________________________________。

（2）硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。

由硫化氢获得硫单质有多种方法。

将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。

电解过程中阳极区发生如下反应：

S2－－2e－===S　（n－1）S＋S2－===S

①写出电解时阴极的电极反应式：

_________________________________________________

________________________________________________________________________。

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成________________________________________________________________________。

（3）电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是____________，说明理由：

________________________________________。

答案　

（1）Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋　MnO2＋H2O＋e－===MnO（OH）＋OH－

（2）①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－②S

＋2H＋===（n－1）S↓＋H2S↑

（3）NH3　根据总反应：

8NO＋7H2O

3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3

解析　

（1）Mn的化合价从＋2价升到＋4价，失电子发生氧化反应，则阳极电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋。

碱性锌锰干电池中，MnO2作为正极，发生还原反应，其电极反应式为MnO2＋H2O＋e－===MnO（OH）＋OH－。

（2）①电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H＋放电生成H2。

②由题给反应可知，阳极区生成了S

，S

可以理解为（n－1）S＋S2－，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。

（3）根据电解NO制备NH4NO3的工作原