第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护Word文档格式.docx

1、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：OH；H。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。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H2SO

2、4）4OH4e=O22H2O4H4e=2H2水2H2OO22H2增大减小加H2O强碱（如NaOH）活泼金属的含氧酸盐（如KNO3、Na2SO4）不变无氧酸（如HCl），除HF外2Cl2e=Cl22H2e=H2酸2HClCl2H2通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐（如CuCl2），除氟化物外Cu22e=Cu盐CuCl2CuCl2加CuCl2活泼金属的无氧酸盐（如NaCl）水和盐2Cl2H2OCl2H22OH生成新电解质不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4）2Cu24e=2Cu2Cu22H2O2CuO24H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？在放H2生碱型的电解

3、中，若滴入酚酞试液，哪一极附近溶液变红？答案放H2生碱型实质是水电离出H在阴极上放电，破坏了阴极附近水的电离平衡，使OH浓度增大，若滴入酚酞试液，阴极附近溶液变红；放O2生酸型的实质是水电离出OH在阳极上放电，破坏了阳极附近水的电离平衡，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

4、的水。（2）若通电一段时间，CuSO4未电解完（即Cu2未全部放电），使溶液复原应加入CuO，而加入Cu（OH）2会使溶液的浓度降低。若Cu2全部放电，又继续通电一段时间（此时电解水），要使溶液复原应加入Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3，若只加入CuO，此时浓度偏高。4.若用惰性电极电解饱和的Na2SO4溶液，此时溶液的浓度和pH怎样发生变化？为什么？答案溶液浓度和pH均不发生变化，因为用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，实质是电解水，会析出Na2SO410H2O晶体，剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液，所以浓度和pH值均不变。题组一电解原理和电解规律的考查1.右图为直流电源电解稀Na2SO

5、4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电极附近呈红色答案D解析SO、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。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、C均错。2.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

6、.1 mol Cu（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0.4 molC.原CuSO4溶液的浓度为0.1 molL1D.电解过程中阳极收集到的气体体积为1.12 L（标况下）答案B解析由2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2知，如CuSO4未电解完，加CuO即可复原，而加入Cu（OH）2相当于加入CuOH2O，故CuSO4电解完后，还电解了部分水。电解析出了0.1 mol Cu，转移电子0.2 mol，而电解0.1 mol H2O转移电子0.2 mol，故转移的电子的总物质的量为0.4 mol。题

7、组二突破电极反应式、电解总方程式的书写3.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_；总化学方程式_。（4）用铜作电极电解盐酸溶液阴极反应式_；总反应离子方程式_。（5）用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式_；总反应离子方程式_。（6）用惰性电极电解熔融MgCl2阴极反应式_；总反应离子方程式_。答案（1）4OH4e=O22H2O4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H（2）2

8、Cl2e=Cl22H2e=H2 Mg22Cl2H2OMg（OH）2Cl2H2（3）Fe2e=Fe2Fe2H2OFe（OH）2H2（4）Cu2e=Cu2Cu2HCu2H2（5）6H2O6e=3H26OH或6H6e=3H22Al6e8OH=2AlO4H2O2Al2H2O2OH2AlO3H2（6）Mg22e=Mg2Cl2e=Cl2 Mg22ClMgCl24.（1）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_。（2）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（1）2Al6e3H2

9、O=Al2O36H（2）Al3HCO3e=Al（OH）33CO2解析（1）依据信息阳极形成的氧化膜一定为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；（2）Al作阳极，失电子，生成Al3，Al3水解显酸性，溶液中的HCO水解显碱性，两者水解互相促进，生成Al（OH）3和CO2。1.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。第一步：明确溶液中存在哪些离子。阳离子：Cu2、H；阴离子：OH、SO。第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。H；SO第三步：写电极反应式和总的电解方程式。2Cu24e=2Cu；

10、4OH4e=O22H2O。根据得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：2CuSO42CuO22H2SO4。2.规避“三个”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、盐电解有关的实验设计5.某课外活动小组设计了如图所示装置，调节滑动变阻器，在电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验（此时，打开止水夹a，关闭止水夹b）。由于粗心，实验并未达到预期目的，但也看到了令人高兴的现

11、象。请帮助他们分析并回答下列问题（图中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过）：（1）写出B装置中的电极反应式：Pt极_；Fe极_。（2）写出观察到的A装置中的现象：_；_；_。（3）当观察到A装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b，再观察C装置。若无现象，说明理由；若有现象，请写出有关反应方程式_。（4）若想达到电解NaCl溶液的目的，应如何改进装置，请提出你的意见_。答案（1）2H2e=H2（或2H2O2e=2OHH2）Fe2e=Fe2（2）A装置烧杯中的H2O倒吸进烧瓶并产生红色喷泉烧瓶中液面上升到高于左侧导管口一定程度后又逐渐下落至与导管口相平最后烧杯中溶液呈红色，导管口有气泡逸

12、出（3）Fe22OH=Fe（OH）2，4Fe（OH）22H2OO2=4Fe（OH）3或4Fe28OH2H2OO2=4Fe（OH）3（4）把Fe电极换成C、Pt等惰性电极（或将装置中两电极调换位置等）解析（1）据图知，Pt极是阴极，氢离子放电生成氢气，故电极反应式为2H2e=H2（或写成2H2O2e=2OHH2）；Fe极为阳极，属活泼电极，故电极反应式为Fe2e=Fe2。（2）打开止水夹a、关闭止水夹b时，生成的氢气进入烧瓶，压强增大，将氨气压出，氨气将导管内空气排出后，与烧杯中水接触而开始溶解，引起A装置烧杯中的H2O倒吸进烧瓶产生红色喷泉；但由于氢气不溶于水，故烧瓶中液面上升到高于左侧导管口

13、一定程度后又逐渐下落至导管口相平；最终烧杯中溶液呈红色，导管口有气泡（氢气）逸出。（3）关闭止水夹a、打开止水夹b，Pt极产生的氢气，会将电解质溶液压入烧杯C中，发生反应：Fe22OH=Fe（OH）2，4Fe（OH）22H2OO2=4Fe（OH）3或4Fe28OH2H2OO2=4Fe（OH）3。（4）若想达到电解NaCl溶液的目的，应把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中两电极调换位置等。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：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子反应方程式

14、：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。（3）电极反应：Age=Ag；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。Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；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） 2NaCl2

15、电极反应：2Cl2e=Cl2；2Na2e=2Na。（2）冶炼铝2Al2O3（熔融） 4Al3O26O212e=3O2；4Al312e=4Al。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

16、、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。题组一电解原理的“常规”应用1.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4OH4e=2H2OO2B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变C.在铁片上镀铜时，Y是纯铜D.制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁解析氯碱工业中阳极是Cl放电生

17、成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2放电析出Cu，溶液中Cu2浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。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_（填字母序号）。A.a为正极，b为负极；NaClO和NaC

18、lB.a为负极，b为正极；C.a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD.a为阴极，b为阳极；（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

19、。（2）电解饱和氯化钠溶液的总反应：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NaOH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

20、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：Fe（OH）2H2。题组二电解原理的“不寻常”应用（一）处理废水3.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，原理示意图如下，下列说法不正确的是 （）A.A为电源正极B.阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2OC.阴极区附近溶液pH降低D.若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44 L（标准状况）时，有0.1 mol Cr2O被还原答案C解析根据图示，A作阳极，B作阴极，电极反应式为Fe2

21、e=Fe2然后，Cr2O由于在阴极区c（H）减小，所以pH增大。根据6H26Fe2Cr2O得，当有13.44 L（标准状况）H2放出时，应有0.1 mol Cr2O被还原。（二）制备物质4.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_。（2）B极为_，电极反应式为_。答案（1）阳极CO（NH2）28OH6e=N2CO6H2O（2）阴极6H2O6e=3H26OH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，阳极反应式容易错写成4OH4e=2H2OO2。（三）处理废气5.用NaOH溶液吸收烟气中