1、【 精品教育资源文库 】 第 25讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 考纲要求 考情分析 命题趋势 1.掌握电解池的构成、工作原理及应用。 2.能写出电极反应和电池总反应方程式。 3.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。 2017，全国卷 ，11T 2017，全国卷 ，11T 2016，天津卷，27T 2016，北京卷，12T 2016，四川卷，5T 预计 2019年高考仍将重点考查电解池的工作原理，如阴阳极的判断、电极反应式的书写及溶液 pH的变化等；复习备考时应注重电解原理的实质，从氧化还原反应的 角度认识电化学。 分值： 3 6 分 考点一 电解原理 1电
2、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。 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： 【 精品教育资源文库 】 总反应方程式： _CuCl2=电解 Cu Cl2 _。 (4)电解池中电子和离子
3、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
4、子方程式。 用惰性电极电解电解质溶液的四种类型 (1)电解水型 电解质 (水溶液 ) 电极方程式 电解物质 总反应式 电解质浓度 溶液 pH 溶液复原 含氧酸 (如H2SO4) 阳极： 4OH 4e =O2 2H2O 阴极： 4H 4e水 2H2O=电解 O2增大 减小 加水 强碱 (如 增 加【 精品教育资源文库 】 NaOH) =2H2 2H2 大 水 活泼金属的含氧酸盐 (如 KNO3、Na2SO4) 不变 加水 (2)电解电解质型 电解质 (水溶液 ) 电极方程式 电解物质 总反应式 电解质浓度 溶液 pH 溶液复原 无氧酸 (如(HCl)，除 HF外 阳极： 2Cl 2e =Cl2
5、 阴极： 2H 2e =H2 酸 2HCl=电解 Cl2 H2 减小 增大 通入 HCl气体 不活泼金属的无氧酸盐 (如 CuCl2)，除氟化物外 阳极： 2Cl 2e =Cl2 阴极： Cu2 2e =Cu 盐 CuCl2=电解 CuCl2 加CuCl2固体 (3)放 H2生碱型 电解质(水溶液 ) 电极方程式 电解物质 总反应式 电解质浓度 溶液 pH 溶液复原 活泼金属的 无氧酸盐 (如 NaCl) 阳极： 2Cl 2e =Cl2 阴极： 2H2O 2e =H2 2OH 水 和盐 2Cl 2H2O=电解Cl2 H2 2OH 生成新 电解质 增大 通入 HCl气体 (4)放 O2生酸型 电
6、解质 (水溶液 ) 电极方程式 电解物质 总反应式 电解质浓度 溶液 pH 溶液复原 【 精品教育资源文库 】 不活泼金属 的含氧酸盐 (如 CuSO4) 阳极： 2H2O 4e =4H O2 阴极： 2Cu2 4e =2Cu 水和盐 2Cu22H2O=电解 2CuO2 4H 生成新 电解质 减小 加CuO 或CuCO3 1判断正误，正确的划 “” ，错误的划 “” 。 (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色。 ( ) (3)电解盐酸、硫酸等溶液， H 放电，溶液的 pH 逐渐增大。 ( )
7、 (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 CuSO4溶液一段时间后，加入 Cu(OH)2可能使电解质溶液恢复到电解前的情况。 ( ) (6)电解 NaOH溶液的本质是电解水，溶液的 pH 保持不变。 ( ) 2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 ( B ) A AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2 B KCl Na2SO4 CuSO4 C CaCl2 KOH NaNO3 D HCl HNO3 K2SO4 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
8、型 AgNO3、 Cu(NO3)2、 CuSO4 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 Na2SO4、 NaNO3、 K2SO4 不变 KOH 升高 HNO3 降低 3按要求书写有关的电极反应式及总反应式。 【 精品教育资源文库 】 (1)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： _2Al 6e 3H2O=Al2O3 6H _。 阴极反应式： _6H 6e =3H2 _。 总化学方程式： _2Al 3H2O=电解 Al2O3 3H2 _。 (2)用惰性电极电解 NaCl和 CuSO4
9、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： _Cl2、 O2_。 电极反应： _2Cl 2e =Cl2 、 2H2O 4e =4H O2 _。 阴极产物： _Cu、 H2_。 电极反应： _Cu2 2e =Cu、 2H2O 2e =2OH H2 _。 电解池中方程式书写时的四个常见失分点 (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
10、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。 阴阳极的判断和电解产物的分析方法 (1)阴阳极的判断方法 根据外接电源：正极连阳极，负极连阴极。 根据电流方向：从阴极流出，从阳极流入。 根据电子流向：从阳极流出，从阴极流入。 根据离子流向：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。 (2)惰性电极电解电 解质溶液的产物判断 【 精品教育资源文库 】 例 1如图为 EFC 剑桥法用固体二氧化钛 (TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下， TiO2(阴
11、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 ( C ) A阳极的电极反应式为 2Cl 2e =Cl2 B通电后， O2 、 Cl 均向阴极移动 C阴极的电极反应式为 TiO2 4e =Ti 2O2 D石墨电极的质量不发生变化 解析 电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应，导致氧气等气体的出现，所以电极反应式为 2O2 4e =O2 ；电解池中，电解质里的阴离子 O2 、 Cl 均移向阳极；电解池的阴极发生得电子的还原反应，是二氧化钛电极本身得电子的过程，即 TiO2 4e =Ti 2O2 ；石墨电极会和阳极上产生的氧气发生反应，导致一氧化碳、二氧化碳的出现，所以电极本
12、身会消耗，质量减轻。 例 1某模拟 “ 人工树叶 ” 电化学实验装置如图所示，该装置能将 H2O 和 CO2转化为 O2和燃料 (C3H8O)。下列说法正确的是 ( ) 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极区向 a极区迁移 C每生成 1 mol O2，有 44 g CO2被还原 D a电极的反应为 3CO2 18H 18e =C3H8O 5H2O 答题送检 来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 【 精品教育资源文库 】 C 得失电子不守恒 6 D 不能根据化合价的变化，来判断是氧化反应还是还原反应 6 解析 利用图示知，该装置为电解池，是将电能和光能转化为化学能
13、， A 项错误；该装置工作时， b 极 (阳极 )是 H2O失电子转化为氧气，同时产生 H ， H 从 b极区向 a极 (阴极 )区迁移， B项正确；利用得失电子守恒知，每生成 1 mol O2转移 4 mol e ，每消耗 1 mol CO2转移 6 mol e ，则被还原的 CO2的质量为 46 mol44 gmol 1 29.3 g， C 项错误； a 极上应发生还原反应，即 a 电极的反应为 3CO2 18H 18e =C3H8O 5H2O， D项错误。 答案 B 1如图所示的电解池 和 中， a、 b、 c和 d均为 Pt 电极。电解过程中，电极 b和 d上没有气体逸出，但质量均增大
14、，且增重 bd。符合上述实验结果的盐溶液是 ( D ) 选项 X Y A MgSO4 CuSO4 B AgNO3 Pb(NO3)2 C FeSO4 Al2(SO4)3 D CuSO4 AgNO3 解析 A项，电解池 中相当于电解水， b上有气体生成，电极质量不变； B项， b上生成 Ag， d上有气体生成； C项，两电解池中都相当于电解水， b、 d上都有气体生成，两电极质量不变； D项， b上生成 Cu， d上生成 Ag，二者物质的量之比为 12 ，增重 bd。 1在固态金属氧化物电解池中，高温共电解 H2O CO2混合气体制备 H2和 CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是 ( D ) 【 精品教育资源文库 】 A X是电源的负极 B阴极的电极 反应式是 H2O 2e =H2 O2 、 CO2 2e =CO O2 C总反应可表示为 H2O CO2=电解 H2 CO O2 D阴阳两极生成的气体的物质的量之比是 11 解析 根据图示， X 极产物为 H2和 CO，是 H2O与 CO2的还原产物，可判断在 X极上发生还原反应，由此判断 X为电源的负极， A项正确；根据题意，电解质为固体金属氧化物，可以传导 O
