全国版2019版高考化学一轮复习第9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.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 2 节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 考试说明 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，认识电解在实现物质转化中的具体应用。 2了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。 命题规律 本节是高考的常考内容，其考查的内容有：一是电解过程的分析，多借助于图像考查电极上离子的放电顺序与产物的判断，电极反应式的书写；二是注重原电池与电解池相结合考查新型充电电池；三是考查新情境下电解原理的实际应用，如氯碱工业、电解精炼铜、电镀、电解除污、结合离子交换膜进行电解等 ；四是金属腐蚀的原因与防护措施。考查题型有选择题和填空题两种

2、。 考点 1 电解原理 1电解 (1)定义：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。 电解质溶液 (或 熔融电解质 )。 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： CuCl2=电解Cu Cl2 。 【 精品教育资源文库 】 (4)电解池中电子和离子的移动方向 电子：从电源

3、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惰性电极电解电解质溶液的四种类

4、型 (1)电解水型 【 精品教育资源文库 】 (2)电解电解质型 (3)放 H2生碱型 【 精品教育资源文库 】 (4)放 O2生酸型 (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)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 ” 。 【基础辨析】 判断正误，正确的画 “” ，错误的画 “” 。 (1)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。 () (2)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

5、色。 () (3)电解盐酸、硫酸等溶液， H 放电，溶液的 pH 逐渐增大。 () (4)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应。 () (5)用惰性电极电解饱和食盐水一段时间后，加入盐酸可使电解质溶液恢复到电解前的状态。 () 【 精品教育资源文库 】 题组一 电极反应式、电解总反应式 的书写 1用如图所示装置 (熔融 CaF2CaO作电解质 )获得金属钙，并用钙还原 TiO2制备金属钛。下列说法正确的是 ( ) A电解过程中， Ca2 向阳极移动 B阳极的电极反应式为 C 2O2 4e =CO2 C在制备金属钛前后，整套装置中 CaO的总量减少 D若用铅蓄电池作该装置的供电电源，

6、“ ” 接线柱是 Pb 电极 答案 B 解析 由题图可知，石墨与外加电源的正极相连，则石墨为阳极，钛网电极作阴极，电解过程中，电解液中 Ca2 向阴极移动， A错误；据题图可知，阳极上发生氧化反应生成 CO2，则阳 极反应式为 C 2O2 4e =CO2 ， B正确；阴极反应式为 2Ca2 4e =2Ca， Ca 还原TiO2的反应方程式为 2Ca TiO2=2CaO Ti，故制备 Ti前后，整套装置中 CaO的质量不变，C错误； “ ” 表示铅蓄电池的正极，该接线柱为铅蓄电池的 PbO2极， D错误。 2按要求书写有关的电极反应式及总反应式。 (1)以铝材为阳极，在 H2SO4溶液中电解，铝

7、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： _ _。 (2)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： _ _； 电 极 反 应 ： _ _。 【 精品教育资源文库 】 阴极 产物： _ _； 电 极 反 应 ： _ _。 答案 (1)2Al 6e 3H2O=Al2O3 6H 6H 6e =3H2 2Al 3H2O=电解Al2O3 3H2 (2)Cl 2、 O2 2Cl 2e =Cl2 、 4OH 4e =2H2O O2 Cu

8、、 H2 Cu2 2e =Cu、 2H 2e =H2 解析 (2)阴离子在阳极发生氧化反应，由于还原性： Cl OH SO24 ，故先生成 Cl2，后生成 O2；阳离子在阴极发生还原反应，由于氧化性： Cu2 H Na ，故先生成 Cu，后生成 H2。 题组二 电解原理和电解规律的考查 3用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是 ( ) A NaBr、 CuCl2、 Ba(OH)2 B NaOH、 H2SO4、 CuSO4 C KOH、 HNO3、 Na2SO4 D NaCl、 Cu(NO3)2、 MgSO4 答案 C 解析 加适量水

9、能使溶液恢复到电解前的浓 度，则实际是电解水，只有 C 项符合题意。 4如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放 100 g 5% NaOH溶液、足量 CuSO4溶液和 100 g 10% K2SO4溶液，电极均为石墨电极。 (1)接通电源，一段时间后，测得丙中 K2SO4溶液的质量分数为 10.47%，乙中 c 电极质量增加。则 电源的 N端为 _极； 电极 b上发生的电极反应为 _； 计算电极 b上生成的气体在标准状况下的体积为 _L； 电解前后丙中溶液的 pH_(填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ”) 。 【 精品教育资源文库 】 (2)乙装置中如果电解过程中铜全部析出

10、，此时电解能否继续进行： _(填 “ 能 ”或 “ 不能 ”) ，原因是 _。 答案 (1) 正 4OH 4e =O2 2H2O 2.8 不变 (2)能 CuSO4溶液变为 H2SO4溶液 ， 可继续电解 H2SO4溶液 ， 相当于电解水 解析 (1) 接通电源一段时间后，乙中 c电极质量增加，说明 c电极表面析出 Cu，则该电极为阴极，从而推知 M端为 电源的负极， N端为电源的正极。 电极 b 为阳极，用惰性电极电解 NaOH 溶液相当于电解水，阳极上 OH 放电生成 O2，电极反应式为 4OH 4e =O2 2H2O。 用惰性电极电解 K2SO4溶液相当于电解水，设电解过程中消耗水的质量

11、为 x g，据电解前后溶质的质量不变可得： 100 g10% (100 x) g10.47% ，解得 x 4.5，则电解过程中消耗水的物质的量为 4.5 g18 gmol 1 0.25 mol，转移电子的物质的量为 0.5 mol，故电极b上生成的 O2在标准状况 下的体积为 V(O2) 0.5 mol 1422.4 Lmol 1 2.8 L。 丙中用惰性电极电解 K2SO4溶液相当于电解水，电解过程中 c(K2SO4)增大，但溶液的pH不变。 (2)当电解过程中铜全部析出时， CuSO4溶液变为 H2SO4溶液，继续电解则为电解 H2SO4溶液，相当于电解水。 考点 2 电解原理的应用 1氯

12、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： 2Cl 2e =Cl2( 反应类型： 氧化反应 )， 阴极： 2H 2e =H2( 反应类型： 还原反应 )， 【 精品教育资源文库 】 总反应方程式： 2NaCl 2H2O=通电2NaOH H2 Cl2 ， 离子方程式： 2Cl 2H2O=通电2OH H2 Cl2 。 (3)阳离子交换膜的作用：阳离子交换膜只允许阳离子通过，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

13、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电镀和电解精炼铜 【 精品教育资源文库 】 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 )=电解2Na Cl2 ， MgCl2(熔融 )=电解Mg Cl2 ， 2Al2O3(熔融 ) =电解冰晶石4Al3O2 。 (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，故溶液中 c(Cu2 )减小。 【基础辨析】 判断正误，正确