1、【 精品教育资源文库 】 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： C
2、uCl2=电解 Cu Cl2 (2)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 【 精品教育资源文库 】 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： Cl OH ；阴极： Ag Cu2 H 。 电
3、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、 Al 等金属。 4用惰性电极电解电解质溶液的规律 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
4、含氧酸盐 AgNO3 阳极： _ 阴极： _ 总反应： _ 答案 4OH 4e =2H2O O2 4H 4e =2H2 2H2O=电解 2H2 O2 减小 增大 不变 水 2Cl 2e =Cl2 2H 2e =H2 2HCl=电解 H2 Cl2 HCl 增大 HCl 2Cl 2e =Cl2 Cu2 2e =Cu CuCl2=电解 Cu Cl2 CuCl2 CuCl2 2Cl 2e=Cl2 2H 2e =H2 2NaCl 2H2O=电解 H2 Cl2 2NaOH NaCl和 H2O 增大 HCl 4OH 4e =2H2O O2 4Ag 4e =4Ag 4AgNO3 2H2O=电解 4Ag O2
5、4HNO3 AgNO3 和H2O 减小 Ag2O 【 精品教育资源文库 】 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， 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
6、 () 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： Cu 2e =Cu2 ，阴极： 2H 2e =H2 。总反应 式： Cu 2H =电解 Cu2 H2 。 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？ 答案 4NA 解析 方法一： 98 g Cu(OH)2的物质的量为 1 mol，相当 于电解了 1 mol的
7、 CuSO4后，又电解了 1 mol的水，所以转移的电子数为 2NA 2NA 4NA。 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 2KI 2H2O=电解 2KOH H2 I2(类似于电【 精品教育资源文库 】 解饱和食盐水 )，阴极产物是 H2
8、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 (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： 6.8 8.0，酸色 红色，碱色 黄色， Mg(OH)2沉淀的 pH 9)，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
9、 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，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 _。 答案 (1) (2)2H 2e =H2 、 Mg2 2OH =Mg(OH)2 (或 2H2O 2e Mg2 =H2 Mg(OH)2) (3)4OH 4e =2H2O O2( 或 2H2O 4e =O2 4H ) (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
10、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： _； 总反应离子方程式： _。 (2)用 Al作电极电解 NaOH溶液 阳极反应式： _； 【 精品教育资源文库 】 阴极反应式： _； 总反应离子方程式： _。 答案 (1)2Cl 2e =Cl2 Mg2 2H2O 2e =H2 Mg(OH)2 Mg2 2Cl 2H2O=电解 Mg(OH)2 Cl2 H2 (2
11、)2Al 6e 8OH =2AlO2 4H2O 6H2O 6e =3H2 6OH (或 6H 6e =3H2) 2Al 2H2O 2OH =电解 2AlO2 3H2 4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 Zn 2MnO2 2H2O=2MnO(OH) Zn(OH)2，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 H
12、2S 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： S2 2e =S (n 1)S S2 =S2n 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： _。 【 精品教育资源文库 】 答案 (1)Mn2 2H2O 2e =MnO2 4H MnO2 H2O e =MnO(OH) OH (2)2H 2O 2e =H2 2OH S 2n 2H =(n 1)S H2S (3)NH3 根据总反应： 8NO 7H2O=电解 3NH4NO3 2HNO3，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 Mn2 2H2O 2e =MnO2 4H 。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 MnO2 H2O e =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 S2n ， S2n 可
