1、版高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第21讲电解池金属电化学腐蚀与防护讲义第21讲电解池金属电化学腐蚀与防护 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。考点一电解原理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。两个电极插入电解质溶液(或熔融盐)中。形成闭合回路。(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子的移动方向特别提醒电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是依靠离子定向移动形成电
2、流,即电子本身不会通过电解质溶液。1电解质溶液导电时,一定会有化学反应发生吗?答案:一定有化学反应发生,因为在电解池的两极有电子转移,发生了氧化还原反应,生成了新物质,所以一定有化学反应发生。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阳极反应式_;阴极反应式_;总反应离子方程式_。(5)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极反应式_;阴极反
3、应式_;总反应离子方程式_。答案:(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e=Fe22H2e=H2Fe2H2OFe(OH)2H2(4)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2HCu2H2(5)2Cl2e=Cl2Mg22e=MgMg22ClMgCl2考向1电极反应、电解反应方程式的书写(1)2015高考全国卷,28(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:电解时发生反应的化学方程式为_。(2)(2014高考全国卷,T27节选
4、)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_。解析(1)由图可知,电解NH4Cl和盐酸混合溶液得到H2和NCl3,结合质量守恒和得失电子守恒写出电解时反应的化学方程式为NH4Cl2HCl3H2NCl3。(2)电解池的阳极发生失电子反应(氧化反应),因为Pb2PbO2属于氧化反应,所以发生的电极反应为Pb22H2O2e=PbO2 4H;由于Cu2的放电能力强于Pb2,故阴极上的电极反应为Cu22e=Cu,则阴极产生的现
5、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Pb22e=Pb,这样一来就不能有效利用Pb2。答案(1) NH4Cl2HCl3H2NCl3(2)Pb22H2O2ePbO24H石墨上包上铜镀层Pb22e=Pb不能有效利用Pb2思维建模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
6、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、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。1.电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I26OH=IO5I3H2O,下列说法不正确的是() A右侧发生
7、的电极反应式:2H2O2e=H22OHB电解结束时,右侧溶液中含有IOC电解槽内发生反应的总化学方程式:KI3H2OKIO33H2D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变解析:选D。该电解槽的两极均为惰性电极(Pt),在一定条件下通电,发现左侧溶液变蓝色,说明发生电极反应:2I2e=I2,由淀粉溶液遇单质碘显蓝色可知,左侧为阳极,右侧为阴极,阴极上溶液中的H得电子发生还原反应,电极反应为2H2O2e=H22OH(或2H2e=H2),A项正确。阴极周围溶液中产生的OH经阴离子交换膜移向左侧,并与左侧电极上产生的I2发生反应:3I26OH=IO5I3H2O,一段时间后,蓝
8、色逐渐变浅,电解结束时,左侧溶液中的IO经阴离子交换膜进入右侧溶液,B项正确。结合阴、阳极发生的反应及I2与OH的反应可知,电解槽内总反应为I3H2OIO3H2,C项正确。若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内总反应为2I2H2OI2H22OH,D项错。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_。解析:H2产生是因为H2O电离的H在阴极上得电子,即6H2O6e=3H26OH,所以B极为阴极,A极为阳极,电极反应式为CO(NH2)26e8OH=N2CO6H2O。
9、答案:(1)阳极CO(NH2)28OH6e=N2CO6H2O(2)阴极6H2O6e=3H26OH正确书写电极反应式技巧 (1)做到“三看”一看电极材料,若是金属(Au、Pt除外)作阳极,金属一定被电解(注Fe生成Fe2)。二看介质,介质是否参与电极反应。三看电解质状态,若是熔融状态,就是金属的电冶炼。(2)规避“三个”失分点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。要确保两极电子转移数目相同,且应注明条件“电解”。电解水溶液时,应注意放电顺序在H、OH之后的离子一般不参与放电。考向2电解原理及规律(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(C
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