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1、高考化学一轮复习第7章电化学基础第2节电解池金属的电化学腐蚀与防护学案电解池金属的电化学腐蚀与防护明考纲1了解电解池的工作原理，并能写出电极反应及总反应的方程式。2掌握电解原理的应用如氯碱工业、电镀、电解精炼等。3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。析考情电解原理的考查一是在选择题中出现：新型充电电池充电时的分析及电极方程式的判断，电解原理在工业生产中的应用；二是在填空题中出现：考查电解过程的分析，多借助于图象考查考生的分析能力及离子放电顺序，新情境下考查电极反应式的书写，需要借助于题给信息进行分析，考查考生的信息获取、理解、应用能力。考点电解原理1电解(1)定义

2、：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能。(2)特点：电解是不可逆的；电解质导电一定发生化学变化。2电解池(1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。(2)电解池的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(或熔融电解质)中。形成闭合回路。(3)电极名称及电极反应式以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：总反应方程式：CuCl2CuCl2。(4)电解池中电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电解产物的判断及有关反

3、应式的书写(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(勿忘水溶液中的H和OH)。(3)排出阴、阳两极的放电顺序(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、电荷守恒和电子转移守恒。(5)写出电解总反应式在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。4电解规律(1)电解水型续表(2)电解电解质型(3)放H2生碱型(4)放O2生酸型 易错警示电解池中方程式书写四个常见失分点的规避(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

4、要写成分子式。(2)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。(3)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。(4)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。即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)任何化学反应都可以设计成电解池反应。()(2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。()(3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。()(4)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。()(5)电解盐酸、硫酸等溶液，H放

5、电，溶液的pH逐渐增大。()(6)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)题组一 电极反应式、电解总反应式的书写1.按要求书写有关的电极反应式及总反应式。(1)以惰性电极电解FeCl2和HCl的混合物可制备FeCl3和H2。阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。(2)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面可形成氧化膜。阳极反应式：_；阴极反应式：_；总化学方程式：_。(3)用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液，电解过程中两极均有两种产物产生，判断阴、阳两极的产物并根据电解的先后顺序写出电极反应方程式。阳极产物：_

6、；电极反应：_。阴极产物：_；电极反应：_。答案(1)Fe2e=Fe32H2e=H22Fe22H2Fe3H2(2)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H2(3)Cl2、O22Cl2e=Cl2、4OH4e=2H2OO2Cu、H2Cu22e=Cu、2H2e=H2解析利用阴、阳极放电顺序可以分别写出阴、阳极反应式，再书写总化学方程式。22015四川高考 用如图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体。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：Cl2OH2e=ClOH2OC

7、阴极的电极反应式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O答案D解析用石墨作阳极，铁作阴极符合题意，A项正确；由题目信息提示，溶液中的离子为CN和Cl，而阳极产生ClO，故其反应物一定是Cl，即Cl在阳极被氧化为ClO，B项正确；阴极为水得电子生成氢气的反应，C项正确；题目信息提示，该反应体系提供的是碱性环境，故反应式中不可能有H，除去CN的正确的反应式为2CN5ClOH2O=5Cl2CO2N22OH，D项错误。总结提升电解总方程式的书写(1)必须在连接号上标明通电或电解。(2)只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解CuCl

8、2溶液：CuCl2CuCl2。(3)只有水被电解，只写水及电解产物即可。如电解稀硫酸、NaOH溶液、Na2SO4溶液时，化学方程式应写为2H2O2H2O2。(4)电解质、水同时被电解，则都要写进化学方程式。如电解饱和食盐水：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH。题组二 电解原理、电解规律的考查3.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是()AAgNO3CuCl2Cu(NO3)2BKClNa2SO4CuSO4CCaCl2KOHNaNO3DHClHNO3K2SO4答案B解析由电解电解质溶液的四种类型可知：类型化学物质pH变化放O2生酸型CuS

9、O4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生碱型KCl、CaCl2升高电解电解质型CuCl2升高HCl升高电解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不变KOH升高HNO3降低4.2015北京东城期末用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，停止电解，向所得溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2，恰好反应时溶液浓度恢复至电解前。关于该电解过程的说法不正确的是()A生成Cu的物质的量是0.1 molB转移电子的物质的量是0.2 molC随着电解的进行溶液的pH减小D阳极反应是2H2O4e=O24H答案B解析由加入0.1 mol Cu(OH)2恰好反应时溶液浓度恢复至电解前，H2SO4Cu(

10、OH)2=CuSO42H2O可知，电解过程中消耗CuSO4和H2O的物质的量分别为0.1 mol、0.2 mol。又根据2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2可知，此过程中消耗CuSO4和H2O的物质的量应相等。实际电解过程中消耗H2O的物质的量大于CuSO4，所以整个电解过程可分为两个阶段：第一阶段消耗0.1 mol CuSO4(同时消耗0.1 mol H2O)，第二阶段电解稀硫酸(实际上是电解水)，消耗0.1 mol H2O，反应方程式依次为2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2、2H2O2H2O2，两反应中转移的电子分别为0.2 mol、0.2 mol，共0.4 mol，故B错误

11、；根据上述分析可知生成Cu的物质的量为0.1 mol，A正确；电解的第一阶段生成硫酸，溶液的pH逐渐减小，第二阶段电解水，硫酸的浓度逐渐增大，溶液的pH逐渐减小，C正确；该电解池的阳极反应是2H2O4e=O24H，D正确。总结提升(1)若阴极为H放电，则阴极区c(OH)增大，pH增大；若阳极为OH放电，则阳极区c(H)增大，pH减小；若阴极、阳极同时有H、OH放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。(2)用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。(3)电解过程中产生的H或OH，其物质的量等于转移电

12、子的物质的量。考点电解原理的应用1氯碱工业电解饱和食盐水(1)概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、H2和Cl2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。(2)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)，总反应方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)阳离子交换膜的作用：阳离子交换膜只允许Na通过，阻止Cl2、H2、OH通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。2电镀和

13、电解精炼铜电镀电解精炼铜概念电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法运用电解的方法将粗铜提炼为纯铜主要目的使金属增强抗腐蚀能力、增大表面硬度等将粗铜提炼为纯铜示意图续表3.冶炼金属(1)原理：利用电解原理使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。(2)适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al，化学方程式分别为：2NaCl(熔融) 2NaCl2，MgCl2(熔融) MgCl2，2Al2O3(熔融) 4Al3O2。 易错警示电解原理应用中的注意要点(1)电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极阳极；电极质量增加的电

14、极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。(2)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。精炼铜时由于阳极发生多个反应，阴极增重质量不等于阳极减少的质量，并且溶液中c(Cu2)减小。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)用惰性电极电解饱和食盐水，实验停止后要想使溶液复原需加入适量盐酸。()(2)电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室。()(3)工业上可以通过电解MgCl2溶液制备Mg。()(4)电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小。()(5)电解饱和食盐

15、水时，两个电极均不能用金属材料。()提示(1)(2)(3)(4)(5)题组一 电解原理的基本应用1.2015烟台模拟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是熔融的氯化镁答案D解析A项，X为阳极，由于还原性ClOH，电极反应为：2Cl2e=Cl2，错误；B项，电解精炼铜时，Cu2浓度减小，错误；C项，电镀铜时，纯铜作阳极，故C错。22015合肥一模电解硫酸钠溶液生产硫酸和烧碱的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压

16、下，气体甲与气体乙的体积比约为12，下列有关说法正确的是()(说明：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过)Aa电极反应式为2H2e=H2B产物丙为硫酸Cd为阴离子交换膜DNa2SO4溶液浓度增大答案B解析电解硫酸钠溶液的实质是电解水，又同温同压下气体甲与气体乙的体积比约为12，则甲为O2，乙为H2，故a电极上为H2O电离出的OH放电，产生氧气，A项错误；a电极为阳极，阳极上H2O电离出的OH放电，SO向阳极移动，因此产物丙为硫酸，B项正确；b为阴极，阴极上H2O电离出的H放电，Na向阴极移动，则d为阳离子交换膜，C项错误；Na2SO4溶液中Na向阴极移动、SO向阳极移动，

17、因此Na2SO4溶液的浓度减小，D项错误。题组二 电解原理在化工制备中的应用3.2015厦门期末电解NO制备NH4NO3的工作原理如图所示，X、Y均为Pt电极，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A。下列说法正确的是()A物质A为NH3BX电极为电解池的阳极CY电极上发生了还原反应DY电极反应式为NO3e4OH=NO2H2O答案A解析结合题中电解NO制备NH4NO3的装置图可知，阳极反应为NO3e2H2O=NO4H，阴极反应为NO5e6H=NHH2O，由两极反应可知，要使得失电子守恒，则阳极产生的n(NO)大于阴极产生的n(NH)，总反应方程式为8NO7H2O3NH4NO32HNO3

18、，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，则需补充NH3，A项正确；由于X电极上生成NH，故X电极为阴极，Y电极为阳极，Y电极发生氧化反应，Y电极的反应式为NO3e2H2O=NO4H，B、C、D项错误。42015新疆联考以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备Fe(OH)2，装置如图所示，其P端通入CO2。(1)石墨电极上的电极反应式为_。(2)通电一段时间后，右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色，则下列说法中正确的是_(填序号)。AX、Y两端都必须用铁作电极B可以用NaOH溶液作电解液C阴极发生的反应是：2H2O2e=H22OHD白色沉淀只能在阳极上产生(3

19、)若将所得Fe(OH)2沉淀暴露在空气中，则其颜色变化为_，该反应的化学方程式为_。答案(1)H22eCO=CO2H2O(2)BC(3)白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3解析(1)石墨电极为负极，负极上H2发生氧化反应，且CO向负极移动参与反应。(2)用电解法制备Fe(OH)2，阳极(Y)必须用Fe作电极，但阴极(X)可以不用Fe作电极，A错；电解质溶液可以为碱溶液，B对；阴极上H发生还原反应，C对；白色沉淀在阴极区生成，D错。(3)Fe(OH)2暴露在空气中，会被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，现象为白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。

20、题组三 电解原理在环境治理中的应用5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，原理示意图如右，下列说法不正确的是()AA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：阳极：Fe2e=Fe2阴极：2H2e=H2然后，Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O，由于在阴极区c(H)减小，所以pH增大。根据6H26Fe2Cr2O得，当有13.

21、44 L(标准状况)H2放出时，应有0.1 mol Cr2O被还原。62015太原一模用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料为石墨)。(1)图中a极要连接电源的_极，C口流出的物质是_(填名称)。(2)SO放电的电极反应式为_。(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，请用平衡移动原理解释原因：_。答案(1)负硫酸浓溶液(2)SO2eH2O=SO2H(3)H2O HOH，在阴极H放电生成H2，c(H)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强解析(1)由题给条件和装置图分析可知，此装置是电解亚硫酸钠溶液得到氢氧化

22、钠和硫酸。由Na的移动方向可知，a为阴极，应与电源的负极相连。B口产物为NaOH浓溶液，C口流出的是硫酸浓溶液。(2)SO失去电子转化为SO，电极反应式为SO2eH2O=SO2H。(3)在阴极H放电生成H2，c(H)减小，水的电离平衡正向移动，c(OH)增大，碱性增强。考点与电化学有关的定量计算1计算类型原电池和电解池的计算主要包括以下几个方面：(1)根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)；(2)溶液pH的计算；(3)相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算；(4)产物的量与电荷量关系的计算。2解题方法(1)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

23、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)根据关系式计算据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。串联电路中各电极得失电子数相等，即电路中通过的电量(电子总数)相等。如以通过4 mol e为桥梁可构建如下关系式：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。 易错警示在电化学计算中，还常利用QIt和Qn(e)NA1.601019 C来计算电路中通过的电量。题组一 根据总反应式，

24、建立等量关系进行计算1.如下图所示，A池用石墨电极电解pH13的NaOH溶液100 mL，B池为模拟电解精炼铜的装置，其中c电极为纯铜，d电极为粗铜(含有杂质Fe、Ag)，溶液是足量CuSO4溶液，通电一段时间后停止电解，A池a极上产生的气体在标准状况下为2.24 L，则下列说法正确的是()Ad电极质量一定减少6.4 gBc电极质量一定增加6.4 gCA池pH不变DA池溶液质量减少3.6 g答案B解析电解精炼铜时粗铜作阳极，精铜作阴极，即d为阳极，c为阴极，则a、b分别为阴极和阳极。a极产生的气体为0.1 mol H2，根据电子守恒，流经各电极的电子均为0.2 mol，在d极，比铜活泼的铁优先

25、失去电子，银不失电子，故失电子的铜和铁共有0.1 mol，其质量减少不等于6.4 g，A项错误；而阴极只有Cu2得电子，故其质量增加一定为6.4 g，B项正确；A池实质上是电解水，根据电子守恒，消耗0.1 mol水，NaOH的浓度变大，pH变大，溶液质量减少1.8 g，故C、D项错误。2A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子为Na、Ag、NO、SO、Cl，在如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题：(1

26、)M为电源的_极(填“正”或“负”)，甲、乙两个烧杯中的电解质分别为_、_(填写化学式)。(2)计算电极f上生成气体的物质的量为_mol。(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式：_。(4)若电解后甲溶液的体积为10 L，则该溶液的pH为_。答案(1)负NaClAgNO3(2) 0.025(3)4AgNO32H2O4AgO24HNO3(4)12解析根据电解一段时间后，c电极质量增加了10.8 g，判断出c为阴极，则连接阴极的电极M是电源的负极。电解时，甲装置中溶液的pH增大，说明阴极上是水电离出的H放电，阳极上是放电能力大于OH的Cl放电，Cl与Ag不能共存，故甲中的电解质溶液为NaCl溶液；电解时，乙装置中pH减小，说明阳极上是水电离出的OH放电，溶液中含有的离子是含氧酸根离子，阴极上析出金属，所以含有Ag，该电解质溶液是AgNO3溶液；丙装置中溶液的pH不变，说明丙装置中是Na2SO4溶液，则f上电极反应为4OH4e=2H2OO2，根据乙中反应：4AgNO32H2O4Ag4HNO3O2可知，n(O2)n(Ag)0.025 moL。电解后，甲中n(OH)n(e)n(Ag)0.1 mol，则c(OH)0.01 molL1, pH12。题组二 根据电子守恒突破电解的分阶段计算3.2015济南调研某溶液中含有两种溶质