高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量 第3节 电解池 金属的腐蚀与防护教师用书 新人教版.docx

1、高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量 第3节 电解池 金属的腐蚀与防护教师用书 新人教版第三节电解池金属的腐蚀与防护考纲定位考情播报1.了解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。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。 2016全国乙卷T11/全国丙卷T112015全国卷T28(2)2014全国卷T27(4)/全国卷T27(3)2013全国卷T10、T27(5)(6)考点1| 电解原理基础知识自查1电解、电解池2电解池的构成和工作原理(1)构成条件有与外接直流电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融电解质)。形成闭合回路。(2)电解池工作

2、原理(以电解CuCl2溶液为例)(3)电解池中电子、电流和离子的移向电子：负极阴极，阳极正极电流：正极阳极阴极负极离子：阳离子阴极，阴离子阳极(4)两极放电(氧化或还原)顺序阴极：阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。阳极：金属(Au、Pt除外)电极S2IBrClOH含氧酸根离子。注：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。阳极材料若是金属电极(Au、Pt除外)，溶液中的阴离子不反应，电极金属失电子被氧化。应用体验1填写下列表格(均为惰性电极)提示4H4e=2H24OH4e=2H2OO2H2O减小H2OCu

3、22e=Cu2Br2e=Br2CuBr2CuBr22H2e=H22Cl2e=Cl2NaCl和H2O增大HCl2Cu24e=2Cu4OH4e=2H2OO2CuSO4和H2O减小CuO2用铜作电极电解稀H2SO4溶液，阴、阳极反应式分为_、_，电解总离子方程式为_。提示2H2e=H2Cu2e=Cu2Cu2HCu2H2考点多维探究角度1电解的原理分析1. 如图所示为用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是TiO2中的氧解离进入熔融盐中而得到钝钛。下列说法中正确的是()Aa极是正极，石墨极是阴极B反应后，石墨电极的质量不发生变化C电解过程中，O2、Cl均向a极移动D阴极的电极反应式为

4、TiO24e=Ti2O2DTiO2发生还原反应得到纯钛，故加入高纯TiO2的电极是电解池的阴极，a极是电源的负极，石墨极是阳极，A项错误；O2在阳极发生氧化反应生成O2，高温下，石墨与O2反应生成CO、CO2，导致石墨质量减小，B项错误；电解过程中，阴离子向阳极(石墨极)移动，C项错误；TiO2中的氧解离进入熔融盐而得到纯钛，发生了还原反应，生成了Ti和O2，D项正确。2(2015福建高考)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(C3H8O)。下列说法正确的是() 【导学号：95812154】A该装置将化学能转化为光能和电能B该装置工作时，H从b极

5、区向a极区迁移C每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原Da电极的反应为：3CO218H18e=C3H8O5H2OB结合装置图为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A项错误；b极连接电源的正极，为阳极，在电解池中H为阳离子，向a极(阴极)区移动，B项正确；右侧H2O O2发生的是氧化反应，每生成1 mol O2，转移4 mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是2,3CO2C3H8O，转移18 mol电子，故生成1 mol O2消耗2/3 mol CO2，C项错误；a电极发生的是还原反应：3CO218H18e=C3H8O5H2O，D项错误。3. 图中X为电源，Y为浸透饱和食

6、盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是()A滤纸上c点附近会变红色BCu电极质量减小，Pt电极质量增大CZ中溶液的pH先减小，后增大D溶液中的SO向Cu电极定向移动A紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H放电，产生OH，c点附近会变红色，A正确；电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH放电：4OH4e=O22H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2得电子，生成铜，总反应式为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，Pt电极附近生成H，则SO向Pt电极

7、移动，B、D不正确；随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确。阴、阳极的判断方法(1)根据外接电源：正极连阳极，负极连阴极。(2)根据电流方向：从阴极流出，从阳极流入。(3)根据电子流向：从阳极流出，从阴极流入。(4)根据离子流向：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。(5)根据电极产物：a.阳极：电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2；b.阴极：析出金属、逸出H2(或极区变碱性)。角度2电极反应式和电解方程式的书写4按要求书写方程式 【导学号：95812155】(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_。(

8、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)用惰性电极电解Na2CO3溶液阳极反应式_；总反应方程式_。(4)用铁作电极电解NaOH溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应方程式_。(5)用Ag作电极电解稀盐酸阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(6)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式_；阴极反应式_；总反应方程式_。(7)用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合液(CuSO4与NaCl的物质的量为11)，明显分三个阶段，写出三个阶段的阴、阳两极反应式_。答案(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e=4Ag4Ag2

9、H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)4OH4e=H2OO22H2O2H2O2(4)Fe2e2OH=Fe(OH)22H2e=H2Fe2H2OFe(OH)2H2(5)2Ag2e=2Ag2H2e=H22Ag2H2Cl2AgClH2(6)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H2(7)第一阶段：阴：Cu22e=Cu阳：2Cl2e=Cl2第二阶段：阴：Cu22e=Cu阳：4OH4e=2H2OO2第三阶段：阴：2H2e=H2阳：4OH4e=2H2OO25(2015全国卷改编)实验室用NH4Cl、盐

10、酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备ClO2：(1)电解时的阴极反应式为_，阳极反应式为_，电解时发生反应的化学方程式为_。(2)NaClO2溶液与NCl3溶液反应的化学方程式为_。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)由图可知，NCl3溶液中加入NaClO2溶液，得到ClO2和NH3及溶液X，N由3价降低为3价，NaClO2中Cl由3价升高到4价，生成ClO2，Cl未参与氧化还原反应，该反应的化学方程式为6NaClO2NCl33H2O=6ClO2NH33

11、NaCl3NaOH。答案(1)6H6e=3H2NH3Cl6e=NCl34HNH4Cl2HClNCl33H2(2)6NaClO2NCl33H2O=6ClO2NH33NaCl3NaOH(1)做到“三看”，正确书写电极反应式一看电极材料，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，一般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，应注意放电顺序中H、OH之后

12、的离子一般不参与放电。考点2| 电解原理的应用基础知识自查1电解饱和食盐水氯碱工业(1)电极反应阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)。阴极：2H2e=H2(反应类型：还原反应)。检验阳极产物的方法是：用湿润的KI淀粉试纸靠近阳极附近，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。(2)电解方程式化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl22电镀与电解精炼铜注：镀层金属作阳极，待镀元件作阴极，电解质溶液含有镀层金属离子。电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2)不变；电解精炼铜时，电解

13、质溶液中c(Cu2)减小。3电冶金冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属，必须用电解法。如电解熔融氯化钠得到钠时：注：电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。应用体验1氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。(1)A为_极，X、Y分别是_、_。(2)离子交换膜的作用：_。(3)a、b、c、d加入或取出的物质分别是_、_、_、_。提示(1)阳Cl2H2(2)阻止O

14、H进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOHCl2=NaClNaClOH2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸(3)饱和食盐水稀的NaOH溶液稀的食盐水浓NaOH溶液2铁片上镀银，铁片作_极，连接电源的_极，_作电镀液，阴极反应式为_，阳极反应式为_。提示阴负AgNO3溶液Age=AgAge=Ag考点多维探究角度1电解原理在化工制备方面的应用1(2016潍坊市统考)一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物苯(C6H6)到环己烷(C6H12)的转化。下列叙述错误的是()A导线中电子移动方向为D AB生成目标产物的电极反应式为C6H66H6e=C6H12C装置图右侧导出的气体是氧气D

15、上述过程中电能转化为化学能A根据题图可知，左侧发生苯转化为环己烷的反应，电极反应式为C6H66H6e=C6H12，B项正确；左侧电极D上发生还原反应，电极D为阴极，则A为电源负极，导线中电子移动方向为电源负极A电解池阴极D，A项错误；右侧电极E上发生氧化反应：2H2O4e=O24H，导出的气体为氧气，C项正确；题中装置为电解池，电能转化为化学能，D项正确。2(2017保定模拟)用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是()AX为直流电源的负极，Y为直流电源的正

16、极B阳极反应为4OH4e=2H2OO2C图中的baD该过程中的产品主要为H2SO4和H2B根据Na和SO的移向可知Pt()为阴极，反应为2H2e=H2，Pt()为阳极，反应为SO2eH2O=SO2H。3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_。解析产生H2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。答案(1)阳极CO(NH2)28OH6e=N2CO6H2O(2

17、)阴极6H2O6e=3H26OH角度2电镀与精炼金属4. (1)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。(2)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属解析(1)粗铜电解精炼时，粗铜作阳极与电源正极相连，所以粗铜板是图中电极c，d是阴极，发生的反应是Cu22e=Cu，Au、A

18、g不如铜活泼，以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe比铜活泼，以Fe2的形式进入电解质溶液中。(2)粗铜的电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能，a错误；粗铜作阳极与电源正极相连，发生氧化反应，b正确；溶液中的Cu2向阴极移动，c错误；不活泼金属Ag、Pt、Au等金属在阳极沉积，可以回收，d正确。答案(1)cCu22e=CuAu、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2的形式进入电解质溶液中(2)bd5离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参

19、与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。解析电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成Al可知反应式为4Al2Cl3e=Al7AlCl。若改为AlCl3水溶液，阴极反应为2H2e=H2，产物为H2。答案负4Al2Cl3e=Al7AlClH2角度3电解原理在环境治理方面的应用6(2016全国乙卷)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SO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SO离子向正极迁移

20、，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2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低D当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成B电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SO离子向正极区移动，Na 向负极区移动，正极区水电离的OH发生氧化反应生成氧气，H留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H发生还原反应生成氢气，OH留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B项正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25

21、mol的O2生成，故D项错误。7电镀废水中常含有剧毒的Cr2O。该废水处理的一种方法是利用还原剂把Cr2O还原成毒性较低的Cr3，再加碱生成沉淀；另一种方法是向废水中加入适量的NaCl，用Fe作电极进行电解。下列说法错误的是()A电解时，阳极反应式为Fe2e=Fe2B电解过程中，阴极能产生氢气C电解过程中，Cr2O被还原的离子方程式为Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2OD电解过程中，阳极附近生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀D电解法处理含铬废水的原理：用Fe作电极进行电解，Fe被氧化生成Fe2，Fe2作还原剂把Cr2O还原成毒性较低的Cr3。电解过程中，H在阴极放电生成H2，使

22、阴极附近溶液中的c(H)c(OH)，溶液显碱性，反应生成的阳离子Fe3、Cr3迁移到阴极附近后与OH结合转化成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀而除去。考点3| 金属的腐蚀与防护基础知识自查1金属腐蚀的两种类型类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟具有腐蚀性的化学物质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2.钢铁电化学腐蚀的两种类型3.金属的防护(1)电化学防护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。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

23、金属。(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。应用体验实验探究(如图所示) (1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生_腐蚀，正极反应式为_，右试管中现象是_。(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生_腐蚀，正极反应式为_，右试管中现象是_。提示(1)析氢2H2e=H2有气泡冒出(2)吸氧O24e2H2O=4OH导管内液面上升考点多维探究角度1析氢腐蚀与吸氧腐蚀的判断与原理分析1利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是() Aa处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小B一段时间后，a管液面高于b管液面Ca管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀Da、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2A左边是发生吸氧腐蚀，右边发生析氢腐蚀。a处氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，铁失电子生成二价铁离子，氢氧根离子和二价铁离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以溶液的pH值变化不大，b处氢离子发生还原反应生成氢气，溶液的pH增大，故A错误。2. 如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。(