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1、人教版高考化学一轮综合复习 第六章 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)电解池的构成有与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：CuCl2CuCl2(2)电

2、子和离子的移动方向电子：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。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、最重要的放电顺序为阳极：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用惰性电极电解电解质溶

3、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4OH4e=2H2OO24H4e=2H22H2O2H2O2减小增大不变水2Cl2e=Cl22H2e=H22HClH2Cl2HCl增大HCl2Cl2e=Cl2Cu22e=CuCuCl2CuCl2CuCl2C

4、uCl22Cl2e=Cl22H2e=H22NaCl2H2OH2Cl22NaOHNaCl和H2O增大HCl4OH4e=2H2OO24Ag4e=4Ag4AgNO32H2O4AgO24HNO3AgNO3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

5、，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：Cu2e=Cu2，阴极：2H2e=H2。总反应式：Cu2HCu2H2。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

6、后，又电解了1mol的水，所以转移的电子数为2NA2NA4NA。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2KI2H2O2KOHH2I2(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

7、(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：6.88.0，酸色红色，碱色黄色，Mg(OH)2沉淀的pH9)，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)。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

8、杯内观察到的现象是_。答案(1)(2)2H2e=H2、Mg22OH=Mg(OH)2(或2H2O2eMg2=H2Mg(OH)2)(3)4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=O24H)(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

9、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)2Cl2e=Cl2Mg22H2O2e=H2Mg(OH)2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(2)2Al6e8OH=2AlO4H2O6H2O6e=3H26OH(或6H6e=3H2)2Al2H2O2OH2AlO3H24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Zn2MnO22H2O=2MnO(OH)Zn(OH)2

10、，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：S22e=S(n1)SS2=S写出电解时阴极的电极反应式：_。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)Mn22H2O2e=MnO24HMnO2H2Oe=MnO(OH)OH(2)2H2O2e=H22OHS2H=(n1)

11、SH2S(3)NH3根据总反应：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，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Mn22H2O2e=MnO24H。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MnO2H2Oe=MnO(OH)OH。(2)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。由题给反应可知，阳极区生成了S，S可以理解为(n1)SS2，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。(3)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO15e18H=3NH3H2O，阳极反应式为5NO

12、15e10H2O=5NO20H，总反应式为8NO7H2O3NH4NO32HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。做到“三看”，正确书写电极反应式(1)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而不是生成Fe3)。(2)二看介质，介质是否参与电极反应。(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。题组三有关电解的计算5(2018兰州质检)将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为()A4

13、103molL1 B2103molL1C1103molL1 D1107molL1答案A解析根据2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，得：n(H)2n(H2SO4)2n(Cu)20.002mol，c(H)4103molL1。6500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是()A原混合溶液中c(K)为0.2molL1B上述电解过程中共转移0.2mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.05molD电解后溶液中c(H)为0.2mol

14、L1答案A解析石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH4e=2H2OO2，阴极先后发生两个反应：Cu22e=Cu,2H2e=H2。从收集到O2为2.24L可推知上述电解过程中共转移0.4mol电子，而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子，所以Cu2共得到0.4mol0.2mol0.2mol电子，电解前Cu2的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K)2c(Cu2)c(NO)，c(K)c(H)c(NO)，不难算出：电解前c(K)0.2molL1，电解后c(H)0.4molL1。电化学综合计算的三种常用方法(1

15、)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole为桥梁可构建如下关系式：阳极产物阴极产物(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。考点二电解原理的应用1氯碱工业(1)电极反应阳极反应式：2Cl2e=C

16、l2(氧化反应)阴极反应式：2H2e=H2(还原反应)(2)总反应方程式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(3)氯碱工业生产流程图2电镀下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：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

17、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电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2Na2e=2Na。(2)冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应：阳极：6O212e=3O2；阴极：4Al312e=4Al。有关电解原理的应用(1)在镀件上电镀铜时，镀件与电源的正极连接()(2)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液()(3)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料()(4)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2)均保持不变()(5)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解

18、MgO和AlCl3()(6)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()(7)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序HZn2，不可能在铁上镀锌()(1)电解过程中，阳离子交换膜的作用为只允许阳离子通过，阻碍Cl2分子、阴离子通过。(2)电解过程中A中CuSO4溶液浓度逐渐减小，而B中CuSO4溶液浓度基本不变。(3)下图电解的目的是在铝表面形成一层致密的氧化膜阳极反应式：2Al6e6HCO=Al2O36CO23H2O；阴极反应式：6H2O6e=3H26OH。题组一应用电解原理制备物质1下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低

19、的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是()A阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2B阴极的电极反应式为TiO24e=Ti2O2C通电后，O2、Cl均向阴极移动D石墨电极的质量不发生变化答案B解析电解质中的阴离子O2、Cl向阳极移动，由图示可知阳极生成O2、CO、CO2，所以电极反应为2O24e=O2，O2与石墨反应生成CO、CO2，A、C、D项错误，只有B项正确。2(2017山西质检)采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是()AZn与电源的负极相连BZnC

20、2O4在交换膜右侧生成C电解的总反应为2CO2ZnZnC2O4D通入11.2LCO2时，转移0.5mol电子答案C解析电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A错误；Zn2透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。题组二精练和电镀3电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是()A电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极B粗铜与电源负极相连，发生氧化反应C阴极上发生的反应是Cu22e=CuD电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥答案C解析根据电解池原理，粗铜作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等

21、杂质发生氧化反应，比Cu不活泼的金属单质，如Ag、Au等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生Cu22e=Cu。4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_。答案负4Al2Cl3e=Al7AlClH2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水溶液作电解液，阴极反应为2H2e=H2，产物为H2。

22、题组三应用电解原理治理污染5(2018包头模拟)电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是()A可以用铝片或铜片代替铁片B阳极产生的气体可能是O2C电解过程中H向阳极移动D若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸答案B解析电解原理是铁作阳极发生氧化反应生成Fe2，阴极水中H放电生成H2，阳极区生成胶体吸附水中悬浮杂质沉降而净水。A项，铜盐无净水作用，错误；B项，阳极可能有少量OH放电，正确；C项，H在阴极放电，错误；D项，加入的硫酸会与胶体反应，错误。6用下图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH

23、为910，CN与阳极产生的ClO反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是()A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式为Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OHD除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O答案D解析阳极产生ClO，发生的反应为Cl2OH2e=ClOH2O，所以阳极一定是石墨电极而不是铁电极，A、B两项正确；阴极是H得电子产生H2，C项正确；溶液的pH为910，显碱性，因而除去CN的反应为2CN5ClO2OH=N22CO5ClH2O，D项错误。题组四应用金属材料表面处理7以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应

24、式：_；阴极反应式：_；总反应方程式：_。答案2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H28(2017全国卷，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式：Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案C解析A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。微专题隔膜在电化学中的功能1常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成