1、第第 17 讲讲电解池电解池金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 高考备考导航 考试要求：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、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 名师点拨：电解原理是高考的热门考点，通常以实际生产中的新型电解池为素材，以选 择题形式考查电极反应式的正误判断，电子、离子等的移动方向，金属的腐蚀与防护等；以 客观题形式考查电极反应式和电池总反应方程式的书写，电子转移数目与反应物、生成物间 的关系等。 在近几年高考中，涉及离子交换膜的应用及电解液介质对电极反应影响的试题比较多， 且出题频率高、试题新颖，离子交换膜的功能
2、在于选择性地通过或阻止某些离子来达到隔离 某些物质的作用。 考点一电解原理及规律 核心知识梳理 1电解的定义 让直流电通过电解质溶液或_熔融电解质_，在两个电极上分别发生_氧化反应_和_ 还原反应_的过程。 或 电解质溶液 熔融电解质 通电 | 阴极 _还原_反应 阳极 _氧化_反应 2电解池 (1)定义：电解池是把！ ！ ！_电能_转变为！ ！ ！_化学能_的装置。 (2)电解池的构成条件： 有外接！ ！ ！_直流_电源。 有与！ ！ ！_电源_相连的两个电极 阳极与电源_正_极相连 阴极与电源_负_极相连 形成！ ！ ！_闭合回路_。 电解质溶液或！ ！ ！_熔融_电解质。 (3)电解池工
3、作原理(以电解 CuCl2溶液为例)。 总反应的化学方程式：_CuCl2= 通电 CuCl2_ 总反应的离子方程式：_Cu2 2Cl= 通电 CuCl2_ (4)电子和离子的移动方向(惰性电极) 微点拨金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳 极反应，称为金属电极或活性电极(如 Zn、Fe、Cu、Ag 等)；金属活动性顺序中银以后的金属 或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。电解时，在外电路中有电子通 过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。 (5)分析电解过程的思维程序： 首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。
4、再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的 H 和 OH )。 然后排出阴、阳两极的放电顺序： 电解池阴、阳两极的放电顺序 微点拨A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。 B最常用、最重要的放电顺序是阳极：Cl OH；阴极：AgCu2H。 C电解水溶液时，K Al3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、A1 等金属。 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。 最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 3电解池电极反应式的书写步骤与方法 特别提醒 (1)
5、书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时， 弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为 2H 2e=H2(或 2H2O2e =H22OH)；总反应离子方程式为 2Cl2H2O= 电解 2OH H2Cl2。 (2)电解水溶液时，应注意放电顺序，位于 H 、OH之后的离子一般不参与放电。 (3)Fe3 在阴极上放电时生成 Fe2而不是得到单质 Fe。 (4)判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性 材料还是惰性材料。 (5)书写电解化学方程式时，应看清是电解电解质的水溶液还是熔融电解质。Al3 、Mg2、 Na
6、、Ca2、K只有在熔融状态下才放电。 4判断电解池阴、阳极的常用方法 判断方法阳极阴极 与电源连接与正极相连与负极相连 闭合 回路 导线中电子流出电子流入 电解质溶液中 阳离子移离阳离子移向 阴离子移向阴离子移离 电极 反应 得失电子失电子得电子 化合价升高降低 反应类型氧化反应还原反应 电极质量减小或不变增大或不变 5用惰性电极电解电解质溶液的类型 类型 电解质 特点 实例 电解产物 电极反应特点 电解 对象 电解质 溶液的 变化 电解质 溶液的 复原 阴极 阳 极 电解含氧酸H2SO4H2O2阴极：4H 4e 水浓度加 H2O 水型=2H2 阳极：4OH 4e =2H2OO2 增大可溶性
7、强碱 NaOH 活泼金 属含氧 酸盐 KNO3 电解 质型 无氧酸HClH2Cl2 电 解 质 电 离 出 的 阴、阳离子分别在 两极放电 电 解 质 浓度 减小 通 HCl 不活泼 金属无 氧酸盐 CuCl2CuCl2 加 CuCl2 放 H2 生碱 型 活泼金 属无氧 酸盐 NaClH2Cl2 阴极：2H 2e =H2 阳极：电解质阴离 子放电 电解 质和 水 生成 新电 解质 通 HCl 放 O2 生酸 型 不活泼 金属含 氧酸盐 CuSO4CuO2 阴极：电解质阳离 子放电 阳极：4OH 4e =2H2OO2 电解 质和 水 生成 新电 解质 加 CuO 特别提醒 (1)电解时溶液 p
8、H 的变化规律。 若电解时阴极上产生 H2，阳极上无 O2产生，电解后溶液 pH 增大； 若阴极上无 H2产生，阳极上产生 O2，则电解后溶液 pH 减小； 若阴极上有 H2产生，阳极上有 O2产生，且 VH22VO2，则有“酸更酸，碱更碱，中性 就不变”，即： a如果原溶液是酸溶液，则 pH 变小； b如果原溶液为碱溶液，则 pH 变大； c如果原溶液为中性溶液，则电解后 pH 不变。 (2)电解质溶液的复原措施。 电解后的溶液恢复到原状态，出什么加什么(即一般加入阴极产物与阳极产物的化合物)。 如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后，若使溶液复原，应通入 HCl 气体而不能加入盐酸。 基础
9、小题自测 1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。 (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)ZnH2SO4=ZnSO4H2能设计成电解池。() 提示电解池是把电能转化为化学能，所以不论自发、不自发进行的氧化还原反应理论 上均可设计成电解池；如用 Zn 作阳极、惰性电极作阴极，电解硫酸溶液，电池反应即为上述 反应。 (3)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应。() 提示阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液中的阳离子放电。 (4)阳极不管是什么材料，电极本身都不反应。() 提示阳极如果是活性电极，电极本身参加反应。 (5)电解过程中阴离子向阴极定向移动。()
10、提示电解过程中阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动。 (6)用惰性电极电解饱和食盐水，溶液的 pH 不变。() (7)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应。() (8)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。() (9)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。() (10)电解盐酸、硫酸等溶液，H 放电，溶液的 pH 逐渐增大。( ) (11)用惰性电极电解 CuSO4溶液一段时间后， 加入 Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前 的情况。() (12)用铜作电极电解 CuSO4溶液的方程式为 2Cu2 2H2O= 通电 2CuO24H
11、。( ) (13)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。() (14)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。() (15)电解 NaCl 溶液得到 22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移 NA个电子。() 2深度思考： (1)电解质溶液通电时，一定会发生化学反应吗？为什么？ (2)若用惰性电极电解 CuSO4溶液一段时间后，需加入 98 g Cu(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？ 提示(1)一定发生化学反应。 因为在电解池的阴极、 阳极分别发生还原反应和氧化反应， 发生了电子的转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发
12、生。 (2)4NA 考点突破提升 微考点 1电解规律及电极反应式的书写与判断 典例 1 (2021山东潍坊高三检测)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(C) A待加工铝质工件为阳极 B可选用不锈钢网作为阴极 C阴极的电极反应式为 Al3 3e=Al D硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 解析根据题意可知，Al 要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故 A 项 正确，不符合题意；不锈钢网接触面积大，能提高电解效率，故 B 项正确，不符合题意；阴 极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是 H 放电，即 2
13、H2e=H2，故 C 项错误， 符合题意；根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故 D 项正确，不符合题意。 萃取精华： 判断电解池阴、阳极的方法 (2)(2021经典习题汇编)完成下列填空： KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式_2H2O 2e =2OHH2_。 如图是电解 Na2CO3溶液的原理示意图： 阳极的电极反应式为_4CO2 32H2O4e =4HCO 3O2_。 电解尿素 CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置如图所示(电解池中隔膜仅阻止气体通过， 阴、阳极均为惰性电极)。电解时，阳极的电极反应式为_CO(NH2)28OH 6e=CO2 3 N2
14、6H2O_。 电解法转化 CO2可实现 CO2资源化利用。电解 CO2制 HCOOH 的原理示意图如下。 写出阴极 CO2还原为 HCOO 的电极反应式： _CO2H 2e=HCOO_ _或 CO2HCO 32e =HCOOCO2 3_。 电解一段时间后，阳极区的 KHCO3溶液浓度降低，其原因是！ ！ ！_阳极产生 O2，pH 减小，HCO 3浓度降低；K 部分迁移至阴极区_。 高铁酸钾(K2FeO4)可用作水处理剂。 某同学通过“化学电解法”探究 K2FeO4的合成， 其原理如图所示。接通电源，调节电压，将一定量 Cl2通入 KOH 溶液，然后滴入含 Fe3 的溶 液，控制温度，可制得 K
15、2FeO4。 请写出“化学法”得到 FeO 2 4的离子方程式 _2Fe3 3ClO10OH=2FeO2 43Cl 5H2O_ _或 2Fe(OH)33ClO 4OH=2FeO2 43Cl 5H2O_。 请写出阳极的电极反应式(含 FeO2 4) _Fe3 8OH3e=FeO2 44H2O_ _或 Fe(OH)35OH 3e=FeO2 44H2O_。 解析与外加电源负极相连的是电解池的阴极，即惰性电极 b 为阴极，阴极应为阳离 子得电子发生还原反应， b 极区的阳离子主要为 K 和 H2O 电离出的 H， 根据离子放电顺序应 是 H 放电，其电极反应式为 2H2O2e=2OHH2。 由图可知，
16、阳极反应为 4CO2 32H2O4e =4HCO 3O2。 由图可知，CO(NH2)2在阳极放电生成 N2，碳元素价态未变化，故还有碳酸钾与水生成， 电极反应式为 CO(NH2)28OH 6e=CO2 3N26H2O。 CO2、HCOO 中碳元素化合价分别为4、2 价，阴极电极反应式为 CO22e H =HCOO或 CO2HCO 32e =HCOOCO2 3。 阳极区生成 O2： 4OH 4e=O2 2H2O(或 2H2O4e =O24H)，溶液 pH 减小，HCO 3与 H 反应生成 CO2逸出，K部 分通过阳离子交换膜移向阴极区，故阳极区 KHCO3溶液浓度降低。 将一定量 Cl2通入 K
17、OH 溶液，生成 KCl 和 KClO，KClO 具有强氧化性，将 Fe3 氧化为 FeO2 4，然后根据碱性环境，配平即可，得到 2Fe3 3ClO10OH=2FeO2 43Cl 5H2O 或 2Fe(OH)33ClO 4OH=2FeO2 43Cl 5H2O。 阳极失电子， 反应物为 Fe3 ， 产物为 FeO2 4， 然后根据碱性环境及守恒规则， 写出电极反应为 Fe3 8OH3e=FeO2 4 4H2O 或 Fe(OH)35OH 3e=FeO2 44H2O。 萃取精华： 电解池中电极反应式的书写 对点集训 1 (1)(2021山东潍坊检测)某小组为研究电化学原理，设计如图所示装置，下列叙
18、述正确的 是(A) A若 a 和 b 为石墨，通电后 a 极上反应为 2Cl 2e=Cl2 B若 a 和 b 为石墨，通电后 b 极上发生氧化反应 C若 a 为铜，b 为铁，通电后 a 极质量增加 D若 a 为铁，b 为铜，通电后 Cu2 向铁电极移动 解析本题考查电解原理的应用。石墨是惰性电极，a 极与电源的正极相连，作电解池 的阳极，通电后 a 极上发生氧化反应，电极反应式为 2Cl 2e=Cl2，A 正确；b 极与电 源的负极相连，作电解池的阴极，通电后发生还原反应，B 错误；Cu 是活性电极，若 a 为铜， 通电后 a 极的反应式为 Cu2e =Cu2，则 a 极质量减小，C 错误；电
19、解池的电解质溶液中， 阳离子向阴极移动，若 a 为铁，b 为铜，则通电后 Cu2 向 Cu 电极移动，D 错误。 (2)按要求书写电极反应式和总反应式。 用惰性电极电解 AgNO3溶液 阳极反应式：_2H2O4e =O24H_； 阴极反应式：_4Ag 4e=4Ag_； 总反应离子方程式：_4Ag 2H2O= 电解 4AgO24H _。 用惰性电极电解 MgCl2溶液 阳极反应式：_2Cl 2e=Cl2_； 阴极反应式：_2H2O2e Mg2=H2Mg(OH)2 _； 总反应离子方程式：_Mg2 2Cl2H2O= 电解 Mg(OH)2Cl2H2_。 用 Fe 作电极电解 NaCl 溶液 阳极反应
20、式：_Fe2e =Fe2_； 阴极反应式：_2H2O2e =H22OH_； 总反应离子方程式：_Fe2H2O= 电解 Fe(OH)2H2_。 用 Al 作电极电解 NaOH 溶液 阳极反应式：_2Al6e 8OH=2AlO 24H2O_； 阴极反应式：_6H2O6e =3H26OH_； 总反应离子方程式：_2Al2H2O2OH = 电解 2AlO 23H2_。 用 Cu 作电极电解 HCl 溶液 阳极反应式：_Cu2e =Cu2_； 阴极反应式：_2H 2e=H2_； 总反应离子方程式：_Cu2H = 电解 Cu2 H2_。 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：
21、_2Al6e 3H2O=Al2O36H_； 阴极反应式：_6H 6e=3H2_； 总反应离子方程式：_2Al3H2O= 电解 Al2O33H2_。 萃取精华： 构建思维模型突破电解池原理 分析电解池问题的一般程序为找电源(或现象)判两极写电极反应式得总反应式。 连电源正极的为阳极，阳极上发生氧化反应；连电源负极的为阴极，阴极上发生还原反应， 两电极反应式之和即为电池总反应式。电极材料：惰性电极指 Pt、Au、石墨；活性电极指 除 Pt、Au、石墨外的金属材料。 微考点 2电解的有关计算 典例2 (2021江西师范大学附属中学高三月考)在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合 溶液中，c
22、(NO 3)6 molL 1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到 22.4 L 气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为 500 mL，下列说法正确的是(B) A电解得到的 Cu 的物质的量为 0.5 mol B向电解后的溶液中加入 98 g 的 Cu(OH)2可恢复为原溶液 C原混合溶液中 c(K )4 molL1 D电解后溶液中 c(H )2 molL1 解析用石墨作电极电解 KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液，当通电一段时间后，两极均收 集到 22.4 L 气体(标准状况)，n(O2) 22.4 L 22.4 Lmol 11 mol，阳极发生反应 4OH 4e=O2
23、 2H2O， 生成 1 mol 氧气转移 4 mol 电子， 阴极发生反应 Cu2 2e=Cu、 2H2e=H2， 生成 1 mol 氢气，转移 2 mol 电子，因此 Cu2 放电转移 2 mol 电子生成 1 mol 铜，则电解得到 的 Cu 的物质的量为 1 mol，故 A 项错误；根据电解原理和原子守恒，溶液中减少的原子有铜、 氧、氢，向电解后的溶液中加入 Cu(OH)2，可恢复为原溶液，需要 1 mol Cu(OH)2，其质量为 98 g， 故 B 项正确； c(Cu2 )1 mol 0.5 L 2 molL 1， 由电荷守恒可知， 原混合溶液中 c(K)为 6 molL 12 mo
24、lL122 molL1，故 C 项错误；电解后溶液中 c(H)为4 mol2 mol 0.5 L 4 molL 1， 故 D 项错误。 对点集训 2 (2021山东滨州高三检测)用惰性电极电解一定浓度的 CuSO4溶液时， 通 电一段时间后，向所得的溶液中加入 0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好使溶液恢复到电解前的浓度 和 pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为(C) A0.4 molB0.5 molC0.6 molD0.8 mol 解析电解硫酸铜溶液时， 开始反应生成铜、 氧气和硫酸， 后来电解水生成氢气与氧气。 如果只按照第一阶段的电解，反应后只需要加入氧
25、化铜或碳酸铜即可恢复原电解质溶液。而 题目中加入的是碱式碳酸铜，相当于加入了 0.2 mol 氧化铜和 0.1 mol 水，而 0.1 mol 水应是第 二阶段的反应所消耗的，该阶段转移了 0.2 mol 电子，第一阶段转移了 0.4 mol 电子，则一共 转移了 0.6 mol 电子，C 项正确。 萃取精华： 电化学的计算技巧 原电池和电解池的相关计算，主要包括两极产物的定量计算、相对原子质量的计算、阿 伏加德罗常数测定的计算、溶液 pH 的计算，根据产物的量求转移电子的物质的量及根据转移 电子的物质的量求产物的量等。在进行有关计算时，可运用以下基本方法： (1)根据总反应式计算。 先写出电
26、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、阳两极产物或正、负两极产物在相同电量时的计算，其依据是各 电极上转移的电子数相等。 用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算。 根据得失电子守恒关系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 4 mol e 为桥梁可构建如下关系式： (式中 M 为金属，n 为金属离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用，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。 提示：在电化学计算中，还常利用 QIt 和 Qn(e )NA1.60101
27、9C 来计算电路中 通过的电量。 考点二电解原理的应用 核心知识梳理 1电解饱和食盐水 (1)电极反应： 阴极：电极反应式：_2H 2e=H2_反应类型：_还原_反应。 阳极：电极反应式：_2Cl 2e=Cl2_反应类型：_氧化_反应。 (2)总反应离子方程式： _2Cl 2H2O= 通电 2OH H2Cl2_ 总反应化学方程式： _2NaCl2H2O= 通电 2NaOHH2Cl2_ (3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气。 离子交换膜电解槽原理示意图 阳离子交换膜： 只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。 将电解槽隔成阳极室和阴极室。 2电解精炼铜 | 两极材料|阳极：_粗铜_ 阴极：_
28、精铜_ 两极 反应| 阳极设 Zn、Fe 杂质： Zn2e =Zn2 Fe2e =Fe2 _Cu2e =Cu2_ 主要反应 阴极：_Cu2 2e=Cu_ 应用：电解精炼铜 注意：电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的 Cu2 浓度减小。 3电镀铜 | 两极材料|阳极：_精铜_ 阴极：_待镀金属_ 电镀液：含_Cu2 _的电解质溶液。 两极 反应| 阳极：_Cu2e =Cu2_ 阴极_Cu2 2e=Cu_ 应用：铁上镀铜等。 特点阳极质量_减小_，阴极 质量_增加_ 溶液中的离子浓度_不变_ 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。 电 冶 金 钠|
29、 阳极：_2Cl 2e=Cl2_ 阴极：_2Na 2e=2Na_ 总方程式：_2NaCl熔融= 通电 2NaCl2_ 镁| 阳极：_2Cl2e =Cl2_ 阴极：_Mg2 2e=Mg_ 总方程式：MgCl2熔融= 通电 MgCl2 铝| 阳极：_6O2 12e=3O2_ 阴极：_4Al3 12e=4Al_ 总方程式：_2Al2O3熔融= 通电 4Al3O2_ 特别提醒 (1)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去 NaCl 中混有的 Ca2 、Mg2、SO2 4。 (2)电镀铜时，电解质溶液中 c(Cu2 )不变；电解精炼铜时，电解质溶液中 c(Cu2)减小。 (3)电解熔融 MgCl2冶炼镁
30、，而不能电解 MgO 冶炼镁，是因为 MgO 的熔点很高；电解熔 融 Al2O3冶炼铝，而不能电解 AlCl3冶炼铝，是因为 AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 基础小题自测 1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。 (1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。() (2)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。() (3)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。() (4)电解冶炼镁、铝通常电解 MgCl2和 Al2O3，也可电解 MgO 和 AlCl3。() (5)CuH2SO4=CuSO4H2可以设计成电解池，但不能设计成原电池。() (6)用铜作阳极、
31、石墨作阴极电解 CuCl2溶液时，阳极电极反应式为 2Cl 2e=Cl2。 () 提示活泼金属作阳极时，金属首先失电子被氧化，故阳极反应为 Cu2e =Cu2。 (7)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。 () 提示电解精炼铜时，阴极析出的只有 Cu，而阳极减少的有活泼的 Zn、Fe、Ni 等形成 阳离子存在于溶液中，不活泼的 Ag、Au 等形成阳极泥沉在底部，故两极的质量变化不相等。 (8)电镀过程中，溶液中离子浓度不变。() 提示电镀过程中阳极质量减轻等于阴极质量增加，电镀液中离子浓度保持不变。 (9)电解精炼铜时，溶液中的阳离子浓度会发生变化。() 提示
32、由于粗铜中含有 Zn、Fe、Ni 等活泼金属，反应过程中失去电子形成阳离子存在 于溶液中，而阴极上只有 Cu2 被还原，所以电解过程中，溶液中的阳离子浓度会发生变化。 (10)若把 CuH2SO4=CuSO4H2设计成电解池，应用 Cu 作阳极。() (11)用 Zn 作阳极，Fe 作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序 H Zn2，不可能在 铁上镀锌。() (12)氯碱工业中阳离子交换膜的作用是防止 H2和 Cl2混合爆炸，同时避免 Cl2和 NaOH 溶 液作用生成 NaClO 影响烧碱质量。() (13)工业上可以通过电解熔融的 AlCl3、MgO 制备 Al、Mg。() (14)
33、用惰性电极电解 MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为 2Cl 2H2O= 电解 Cl2 H22OH 。( ) (15)粗铜电解精炼时，若电路中通过 2 mol e ，阳极减少 64 g。( ) 2深度思考： (1)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_。 (2)图 C 电解过程中，阳离子交换膜的作用为_只允许阳离子通过，阻止 Cl2分子、阴离 子通过_。 (3)电镀铜时，电解质溶液中 Cu2 浓度如何改变？电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度是否 改变？ 提示(3)电镀铜时，电解质溶液中的 Cu2 浓度不变；电解精炼铜时，先是粗铜中的 Zn、
34、Fe、Ni 等比 Cu 活泼的金属在阳极失去电子，然后才是 Cu 失电子、阴极上只有 Cu2 得电子， 所以 CuSO4溶液的浓度会降低。 考点突破提升 微考点 1电解原理的常规应用 典例 1 (1)(2021北京海淀高三检测)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(D) A氯碱工业中，X 电极上反应式是 4OH 4e=2H2OO2 B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 放电生成 Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，粗铜中混有 Zn、Fe 等杂质，放电后转化为 Zn
35、2 、Fe2，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)(2020山东，13)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装 置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是(D) A阳极反应为 2H2O4e =4HO2 B电解一段时间后，阳极室的 pH 未变 C电解过程中，H 由 a 极区向 b 极区迁移 D电解一段时间后，a 极生成的 O2与 b 极反应的 O2等量 解析根据题给电解装置图可知，电解池右侧 O2参加反应生成 H2O2，a 极为阳极，b 极为阴极。电解时，阳极的电极反应式为 2H2O4e =4HO2
36、，阴极的电极反应式为 4H 2O24e=2H2O2，A 正确；根据电极反应式及得失电子守恒可知，阳极生成的 H通过 质子交换膜进入阴极区最终转化为 H2O2， 阳极区 H 的物质的量浓度不发生变化， pH 不变， B、 C 正确；设电解时转移电子为 4 mol，则阳极生成 1 mol O2，阴极消耗 2 molO2，D 错误。 对点集训 1 (1)(2021新题选萃)假设图中原电池产生的电压、 电流强度均能满足电解、 电镀要求，即为理想化。为各装置中的电极编号。下列说法错误的是(B) A当 K 断开时，B 装置锌片溶解，有氢气产生 B当 K 闭合时，A 装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源 C当
37、K 闭合后，C 装置可作为电镀装置 D当 K 闭合后，A、B 装置中溶液 pH 变大 解析A 项，当 K 断开时，该装置不能形成闭合回路，没有电流，但 B 装置中锌片能 和稀硫酸自发反应，锌溶解，同时有 H2产生，故 A 正确；B 项，当 K 闭合时，B 装置作原电 池，A 为电解池，故 B 错误；C 项，当 K 闭合后，B 装置作原电池，A、C、D 装置作电解池， B 装置中锌作负极，铜作正极，则 C 装置中可以实现在 Ag 上镀铜，故 C 正确；D 项，当 K 闭合后，A 装置中阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电，导致溶液中氢氧根离子浓度增大， 溶液的 pH 增大；B 装置中正极上氢离子放
38、电导致氢离子浓度减小，溶液的 pH 增大，故 D 正 确。 (2)(2020课标，12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某 电致变色器件的示意图。当通电时，Ag 注入到无色 WO3薄膜中，生成 AgxWO3，器件呈现蓝 色，对于该变化过程，下列叙述错误的是(C) AAg 为阳极 BAg 由银电极向变色层迁移 CW 元素的化合价升高 D总反应为：WO3xAgAgxWO3 解析本题重点考查电解原理及其应用。根据题给装置图可知，该装置有外接电源，为 电解池，且 Ag 电极作阳极，故 A 项正确；通电时，阳极反应式为 Age =Ag，生成的 Ag 通过固体电解质进入电致变色层，
39、与 WO3 结合得到 AgxWO3，W 的化合价降低，阴极反 应式为 WO3xe =WOx 3，总反应为 xAgWO3=AgxWO3，故 B、D 项正确，C 项错误。 萃取精华： 电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，电解质溶液中 Cu2 的浓度 减小。 粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、 金等)， 在阳极难以失去电子， 当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳 极泥。 微考点 2应用电解原理制备新物质 典例 2 (2020浙江 7 月选考，21)电解高浓度 RCOONa(羧酸钠)的 NaOH 溶液，在 阳极 RCOO 放
40、电可得到 RR(烷烃)。下列说法不正确的是( A) A电解总反应方程式：2RCOONa2H2O= 通电 RR2CO2H22NaOH BRCOO 在阳极放电，发生氧化反应 C阴极的电极反应：2H2O2e =2OHH2 D电解 CH3COONa、CH3CH2COONa 和 NaOH 混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷 解析RCOO 在阳极放电，溶液呈碱性，RCOO不能转化为 CO2，A 项错误；RCOO 在阳极放电，发生氧化反应，B 项正确；水电离产生的 H 在阴极得电子产生 H2，其电极反应 式为 2H2O2e =2OHH2，C 项正确；RCOO转化为 RR 可以理解为脱去 C、O，产 生R，继而产
41、生 RR，故 CH3COONa、CH3CH2COONa 溶液中的 CH3COO 、CH3CH2COO ，脱去 C、O 后，产生CH3，CH2CH3，产物可能是乙烷、丙烷、丁烷，D 项正确。 对点集训 2 (1)(2021山东潍坊高三检测)采用电化学法还原 CO2是一种使 CO2资源化的方法，如图是 利用此法制备 ZnC2O4的示意图(电解质不参与反应)。下列说法正确的是(C) AZn 电极与电源的负极相连 BZnC2O4在阳离子交换膜右侧生成 C电解的总反应式为 2CO2Zn= 通电 ZnC2O4 D通入 11.2 L CO2时，转移 0.5 mol 电子 解析CO2通入 Pb 电极发生还原反
42、应生成 C2O2 4，则 Pb 电极为阴极，Zn 电极为阳极， 故 Zn 与电源的正极相连，A 错误；Zn 电极反应式为 Zn2e =Zn2，生成的 Zn2经阳离子 交换膜向左迁移， 与Pb电极生成的C2O 2 4结合生成ZnC2O4， 故阳离子交换膜左侧生成ZnC2O4， B 错误； 阴极上 CO2被还原， 生成 C2O2 4， 阳极上 Zn 被氧化成 Zn2 ， 故电池总反应式为： 2CO2 Zn= 通电 ZnC2O4，C 正确； 题目未指明 11.2 L CO2是否处于标准状况，无法确定转移电子数， D 错误。 (2)(2021河南高三期末)利用如图所示装置可制备 LiOH，两电极区电解
43、液分别为 LiCl 溶 液和 LiOH 溶液。下列说法错误的是(B) AB 极区的电极反应式 2H2O2e =H22OH BA 极连接电源的负极 C实际电解过程中 A 极区 pH 减小 D若改为阴离子交换膜，则两极气体产物仍相同 解析电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为 LiOH 和 LiCl 溶液，由图可知，右侧生 成氢气，则 B 电极上氢离子放电，B 为阴极，在 B 极区生成 LiOH，Li 由 A 极区经过阳离子 交换膜向 B 移动；A 中为 LiCl 溶液，氯离子放电生成氯气。通过以上分析知，B 为阴极，水 电离产生的氢离子得电子产生氢气，电极反应式为 2H2O2e =H22OH，
44、A 项正确；根 据以上分析，A 极为阳极，则 A 极连接电源的正极，B 项错误；实际电解过程中 A 极区氯离 子放电生成氯气，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，溶液显酸性，pH 减小，C 项正确；若改 为阴离子交换膜，则允许氢氧根离子移动到 A 极区，A 极产生氯气，B 极产生氢气，两极气 体产物仍相同，只是两极溶液的浓度有差异，D 项正确。 易错警示电解原理应用的四点注意事项 (1)阳离子交换膜(以电解 NaCl 溶液为例)，只允许阳离子(Na )通过，而阻止阴离子(Cl、 OH )和气体分子(Cl2)通过，这样既能防止 H2 和 Cl2混合发生爆炸，又能避免 Cl2和 NaOH 溶 液反应生成
45、 NaClO 而影响烧碱的质量。 (2)电解或电镀时，电极质量减小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附着在阴极上。 (3)电解精炼铜，粗铜中含有的 Zn、Fe、Ni 等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶 液，其他活泼性弱于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的 Cu2 浓度会 逐渐减小。 (4)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因 此电镀液中电解质的浓度保持不变。 微考点 3应用电解原理治理污染 典例 3 (2021四川成都七中高中高三二诊模拟)电Fenton 法是用于水体中有机污
46、 染物降解的高级氧化技术，反应原理如图所示。电解产生的 H2O2与 Fe2 发生 Fenton 反应生成 的羟基自由基(OH)能氧化降解有机污染物。下列说法正确的是(C) A电源的 A 极为正极 B与电源 B 相连电极的电极反应式为：H2Oe =HOH CFenton 反应为：H2O2Fe2 =Fe(OH)2OH D每消耗 22.4 L O2(标准状况)，整个电解池中理论上可产生的OH 为 2 mol 解析左侧电极上 Fe3 Fe2，发生了还原反应，该极为电解池的阴极，与之相连电源 的 A 极为负极，A 项错误；与电源 B 相连电极为电解池的阳极，失电子发生氧化反应，B 项 错误；双氧水能够把
47、 Fe2 氧化为 Fe(OH)2，C 项正确；根据 H2O2Fe2=Fe(OH)2OH， 并结合电解原理可知，每消耗 1 mol O2，应当生成 4 molOH，D 项错误。 对点集训 3 (1)(2021湖北荆门模拟)再生铅行业是我国在重视环境保护和充分利用有 色金属再生资源的情况下逐步发展起来的新兴产业。从废旧铅蓄电池中回收铅的工艺为 废铅 PbO HCl/NaCl Na2PbCl4 电解 Pb 电解原理如图所示。下列说法正确的是(C) A阴极区电极反应式为 2H 2e=H2 B电解过程中阳极附近 pH 明显增大 CNa2PbCl4浓度下降后，在阴极区加入 PbO，可实现电解质溶液的再生使
48、用 D电路中流经 4 mol 电子，阴极可得 207 g 铅 解析该装置为电解池， 与电源正极相连的电极为阳极， 与电源负极相连的电极为阴极， 阴极发生还原反应，电极反应式为 PbCl2 42e =Pb4Cl，阳极发生氧化反应，电极反应 式为 2H2O4e =O24H，据此分析解答。由上述分析可知，阴极区发生还原反应，电 极反应式为 PbCl2 42e =Pb4Cl，故 A 错误；阳极的电极反应式为 2H2O4e=O2 4H ，阳极区氢离子浓度增大，所以阳极附近 pH 减小，B 错误；阴极电解一段时间后溶液为 HCl 和 NaCl 的混合溶液，根据流程图，将 PbO 粗品溶解在 HCl 和 N
49、aCl 的混合溶液中，得到 含 Na2PbCl4的电解液，且根据电极反应式可知电解后减少的元素有 Pb、O，因此向阴极区加 PbO 可恢复其浓度且实现物质的循环利用，C 正确；电解 Na2PbCl4溶液，阴极生成 Pb，电极 反应式为 PbCl2 42e =Pb4Cl，所以 n(Pb)1 2n(e )2 mol，m(Pb)2 mol207 gmol1 414 g，故 D 错误。 (2)(2021广东检测)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为 Al，其他均为 Cu，则 下列说法正确的是(A) A电流方向：电极A电极 B电极发生还原反应 C电极逐渐溶解 D电极的电极反应：Cu2 2e=Cu 解
50、析带盐桥的装置、构成原电池，为负极、为正极，装置为电解池。由图 示可分析该图中为原电池的负极，为电解池的阴极，电子流向为A，电流由 A，A 正确；Al 极发生氧化反应，B 错误；电极发生的电极反应为 Cu2 2e=Cu， 电极上有 Cu 生成，C 错误；电极的电极反应为 Cu2e =Cu2，D 错误。 考点三金属的腐蚀与防护 核心知识梳理 1金属腐蚀的本质 金属原子_失去_电子变为金属阳离子，金属发生_氧化_反应。 2金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型化学腐蚀电化学腐蚀 定义 金属与接触到的干燥气体(如 O2、 Cl2等) 或非电解质溶液等直接发生化学反应引 起的腐蚀 不纯金属或
