化学高考分考点精讲精析真题电解池 金属的电化学腐蚀与防护.docx

1、化学高考分考点精讲精析真题电解池 金属的电化学腐蚀与防护电解池金属的电化学腐蚀与防护考纲要求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。2.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。 考点一电解的原理 知识梳理1电解定义在电流作用下，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能量转化形式电能转化为化学能。3电解池(1)构成条件有与电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融盐)。形成闭合回路。(2)电极名称及电极反应式(如图) (3)电子和离子移动方向电子：从电源负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子

2、移向电解池的阳极。4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： AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。注意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。最常用、最重要的放电顺序是：阳极，ClOH；阴极：AgCu2H。电解水溶液时，KAl3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

3、、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。深度思考1用分析电解过程的思维程序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) 电极方程式 被电解的物质 总化学方程式或离子方程式 电解质浓度 溶液pH 电解质溶液复原含氧酸(如H2SO4) 阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2 水 2H2O=电解O22H2 增大 减小 加H2O强碱(如NaOH) 阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2 水 2H2O=电解O22H2 增大 增大 加H2O活泼金属

4、的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4) 阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2 水 2H2O=电解O22H2 增大 不变 加H2O无氧酸(如HCl) ，除HF外 阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2 酸 2HCl=电解Cl2H2 减小 增大 通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外 阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=Cu 盐 CuCl2=电解CuCl2 减小 加CuCl2活泼金属的无氧酸盐(如NaCl) 阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2 水和盐 2Cl2H2O=电解Cl2H22OH 生成新电解质 增大 通入HCl气体不活泼金属的含

5、氧酸盐(如CuSO4) 阳极：4OH4e=O22H2O阴极：2Cu24e=2Cu 水和盐 2Cu22H2O=电解2CuO24H 生成新电解质 减小 加CuO或CuCO32.电解过程中放H2生碱型和放O2生酸型的实质是什么？答案放H2生碱型的实质是水电离出的H放电，破坏了水的电离平衡，使OH浓度增大，放O2生酸型的实质是水电离出的OH放电，破坏了水的电离平衡，使H浓度增大。3(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

6、应按比例补入哪些原子。(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)同理，使CuSO4溶液复原应加入CuO，而加入Cu(OH)2也会使溶液的浓度降低。4在框图推断中若出现“AH2O=电解BCD”的模式，则A一般可能为什么物质？答案CuSO4、NaCl(KCl)或AgNO3，要视其他条件而定。 题组一电解原理和电解规律的考查1用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是 ()ACuSO4 BNaOH CBaCl2 DH2SO4答案A解析符合该题条件的电解质应为不活泼金属的含氧酸盐。2用铂电极电解一定浓度

7、的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是 ()ANaCl BNa2CO3 CCuSO4 DK2S答案B解析加适量水能使溶液恢复到电解前的浓度，则实际是电解水，故只有B项符合条件。3右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Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色答案D解析SO24、OH移向b极，在b极OH放电，产生O2，b极附近c(H)c(OH)，石蕊试液变红。

8、Na、H移向a极，在a极H放电产生H2，a极附近c(OH)c(H)，石蕊试液变蓝。所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体。A、B均错。题组二电极反应式、电解总方程式的书写4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_；总化学方程式_。(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_。答案(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e

9、=4Ag4Ag2H2O=电解4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2O=电解Mg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e=Fe22H2e=H2Fe2H2O=电解Fe(OH)2H2(4)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2H=电解Cu2H25.以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。.用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q。写出阳极生成R的电极反应式：_。答案.2Al6e3H2O=Al2O36H.Al3HCO33e=Al(OH)33CO2解析.依据信息阳极形成的氧化膜一定为

10、Al2O3，Al失电子生成Al2O3，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液显酸性，所以有H生成；.Al作阳极，失电子，生成Al3，Al3水解显酸性，溶液中的HCO3水解显碱性，两者水解互相促进，生成Al(OH)3和CO2。6CuI是一种不溶于水的白色固体，可以由反应：2Cu24I=2CuII2得到。现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。回答下列问题：(1)阳极区的现象_。(2)阳极电极反应式_。答案(1)铜电极逐渐溶解，有白色沉淀产生，溶液变为蓝色(2)2Cu4I4e=2CuII2 1.电解方程式的书写步骤以写出用石墨作电极电解CuSO4溶液的电极反应

11、式及总的电解方程式为例。第一步：明确溶液中存在哪些离子。阳离子：Cu2、H；阴离子：OH、SO24。第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。阴极：Cu2H；阳极：OHSO24。第三步：写电极反应式和总的电解方程式。阴极：2Cu24e=2Cu；阳极：2H2O4e=O24H。根据得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：2CuSO42H2O=电解2CuO22H2SO4。2规避电解池中方程式书写的3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，弱电解质要写成分子式。(2)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。(3)电解水溶液时，应注意放

12、电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电。题组三与酸、碱、盐的电解有关的实验设计72013大纲全国卷，29(1)(2)(3)(4)(5)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：6.88.0，酸色红色，碱色黄色)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)；A管溶液由红变黄； B管溶液由红变黄； A管溶液不变色；B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式：_；(3)写出B管中发生反应的反应式：_；(4)检验a管中气体的方法是_；(5)检验b管中气体的方法是_。答案(1)(2

13、)2H2e=H2(或2H2O2e=2OHH2)Mg22OH=Mg(OH)2(3)4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=4HO2)(4)用拇指按住管口，取出试管，管口靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰(5)用拇指按住管口，取出试管正立，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃解析(1)由于MgSO4是强酸弱碱盐，在水溶液中存在Mg22H2OMg(OH)22H水解平衡，因此水溶液呈酸性，电解前A、B管均显红色。铂丝是惰性电极，电解池中阴离子在阳极发生氧化反应，阳离子在阴极发生还原反应，在A管溶液中，铂丝作阴极，由于H的氧化性大于Mg2的氧化性，H先得电子被还原为H2，Mg2与OH

14、生成Mg(OH)2沉淀，酸性减弱，随着水的电解，OH浓度增大，颜色由红变黄。而在B管溶液中铂丝作阳极，OH的还原性大于SO24，OH失电子，随着电解的进行，酸性增大，溶液不变色(始终为红色)。(2)(3)由(1)可知，在A管中发生：2H2e=H2(或2H2O2e=2OHH2)Mg22OH=Mg(OH)2在B管中：4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=4HO2)(4)(5)H2的常用检验方法是“爆鸣”法，即用拇指按住管口，取出试管a，管口靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰；O2的常用检验方法是木条复燃法，用拇指按住管口，取出试管b正立，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复

15、燃。8如图所示，用石墨电极电解氯化铜溶液。查阅资料可知，CuCl24显黄色，氯化铜溶液显蓝绿色或黄绿色；向体积相同浓度分别为0.01 molL1,0.05 molL1,0.1 molL1,0.5 molL1的氯化铜溶液中加入NaCl至饱和，对比发现。溶液的颜色由黄绿色向蓝绿色转变。请回答下列问题：(1)阳极上的气体呈_色，检验该气体可用_。(2)写出电解的离子方程式：_。(3)实验时，装置中阴极溶液颜色由蓝绿色变为黄绿色，原因是_。(4)取出阴极的石墨棒，发现表面有浅蓝色固体，试设计实验探究此浅蓝色固体的成分：_。(5)为什么要设计连接后面的装置？_。答案(1)黄绿湿润的淀粉KI试纸(2)Cu

16、22Cl=电解CuCl2(3)阴极Cu2放电后，Cu2与Cl浓度比值减小(4)取此浅蓝色固体于试管中，加入硫酸，若溶解且溶液变蓝色，则为Cu(OH)2(5)因为阳极产生的氯气为有毒气体，故后面连接装置可以用于检验与吸收解析(1)阳极是阴离子放电，即Cl放电产生Cl2，故颜色为黄绿色；检验Cl2可用湿润的淀粉KI试纸，若试纸变蓝，则确定为氯气。(2)电解氯化铜的离子方程式为Cu22Cl=电解CuCl2。(3)由题目所给信息，Cu2与Cl浓度比值逐渐增大，溶液的颜色由黄绿色向蓝绿色转变，故阴极Cu2放电后，Cu2与Cl浓度比值减小而呈现黄绿色。(4)随着反应的进行，Cu2浓度降低，此时有一部分H放

17、电而使此区域OH浓度增大，故此浅蓝色固体为Cu(OH)2。(5)电解氯化铜时产生的氯气有毒，故后面连接装置既可用作检验电解产生的气体，又可用于吸收该有毒气体。考点二电解原理的应用 1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极反应式：2H2e=H2(还原反应)(2)总反应方程式：2NaCl2H2O=电解2NaOHH2Cl2离子反应方程式：2Cl2H2O=电解2OHH2Cl2(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2电镀右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)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。(

18、3)电极反应：阳极：Age=Ag；阴极：Age=Ag。(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。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：Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；阴极：Cu22e=Cu。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)=电解2NaCl2电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2Na2e=2Na。(2)冶炼铝2Al2O3(熔融)=电解4Al3O2电极反应：阳极：6O212e=3O2；阴极：4Al312e=4

19、Al。深度思考1(1)电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？答案阳极产物Cl2可以用淀粉KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。(2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？答案防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2与溶液中的NaOH反应。2电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？答案粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于

20、铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。题组训练电解原理的应用来源:学优gkstk1工业废水中常含有一定量的Cr2O27，会对人类及生态系统产生很大损害，电解法是一种行之有效的除去铬的方法之一。该法用Fe作电极电解含Cr2O27的酸性废水，最终将铬转化为Cr(OH)3沉淀，达到净化目的。下列有关说法不正确的是()A电解时选用Fe作阳极，石墨棒作阴极B阴极附近的沉淀只有Cr(OH)3C阳极附近溶液中，发生反应的离子方程式是Cr2O276Fe214H=2Cr36

21、Fe37H2OD消耗1 mol Cr2O27，将有336 g Fe消耗，因此要定期更换铁电极答案B解析Fe作阳极，反应产生Fe2，Fe2与Cr2O27发生氧化还原反应，Fe2被氧化为Fe3，Cr2O27被还原为Cr3；阴极是H得到电子，导致阴极附近溶液的碱性增强，Fe3、Cr3都会变为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀，B错误；消耗1 mol Cr2O27，必消耗6 mol Fe2，根据Fe守恒，将有6 mol Fe消耗，质量336 g。2使用氯化钠作原料可以得到多种产品。(1)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 molL1 NaCl溶液，若阴阳两极均得到112 mL气体(标准状况)，则

22、所得溶液的物质的量浓度是_(忽略反应前后溶液体积的变化)。(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是_。Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaCl来源:学优GKSTKDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较

23、长时间不变色。该同学换上的电解材料是_(用元素符号表示)，总的反应式是_。答案(1)0.1 molL1(2)B(3)FeFe2H2O=电解Fe(OH)2H2解析(1)n(H2)n(Cl2)0.005 mol，参加反应的n(NaCl)0.01 mol，说明NaCl恰好电解完毕，溶液变为NaOH溶液，n(NaOH)n(NaCl)0.01 mol，c(NaOH)0.1 molL1。(2)电解饱和氯化钠溶液的总反应：2NaCl2H2O=电解2NaOHH2Cl2，题目要求使Cl2被完全吸收，则氯气必须在下部的电极上产生，下部的电极是阳极，推出b为电源的正极，另一极为负极a。生成的Cl2与阴极区产生的Na

24、OH反应：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，则消毒液的主要成分是NaClO、NaCl。(3)题目要求通过电解法制取Fe(OH)2，电解质溶液是NaCl溶液，必须通过电极反应产生Fe2和OH。根据电极发生反应的特点，选择铁作阳极，铁发生氧化反应产生Fe2；溶液中的阳离子Na、H向阴极移动，根据放电顺序，阴极H放电产生氢气，H来源水的电离，反应式2H2O2e=H22OH。在电场作用下，阳极产生的Fe2与阴极产生的OH在定向移动的过程中相遇，发生复分解反应生成Fe(OH)2沉淀。将阳极反应式、阴极反应式叠加得到总的反应式：Fe2H2O=电解Fe(OH)2H2。3某小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和