江苏专用2019届高考化学一轮复习专题四化学反应中的能量变化第3讲电解池金属的腐蚀与防护学案.doc

1、【 精品教育资源文库】第 3 讲 电解池 金属的腐蚀与防护【2019备考】最新考纲：1.理解电解池的工作原理，能写出简单电极反应式和电池反应方程式。2.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原理，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。最新考情：电解原理的考查多在填空题中，主要考查电解池中两极反应式的书写，如 2017年 T16(4)、2014 年 T20(4)、2011 年 T20(4)，有时也在选择题某选项中出现，主要考查电解原理的应用。金属腐蚀与防护主要在选择题中某选项出现，如 2017 年、2015 年、2013年、2012 年均有涉及。预测 2019 年高考一是延续这种命题特点，

2、二是关注电解原理在工业上运用的选择题。考点一 电解原理知识梳理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(1)构成条件有与电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融盐)。形成闭合回路。(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子移动方向电子：从电源负极流向电解池的阴极；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。【 精品教育资源文库】电子和离子移动方向图示名师助学：正确理解电子不下水(电解质溶液)。3.电解过程思维程序(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

3、全离子并分阴、阳两组。名师助学：不要忘记水溶液中的 H 和 OH ，不要把 H 、OH 误加到熔融电解质中。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序名师助学：“活泼电极”一般指 Pt、Au 以外的金属。最常用的放电顺序：阳极：活性电极Cl OH ；阴极：Ag Fe 3 Cu 2 H 。(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和电荷守恒。(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。题组诊断电解原理1.以石墨为电极，电解 KI 溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。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 变小解析

4、 阳极上是 I 放电生成 I2，C 项正确；阴极上 H 放电生成 H2和 OH ，故阴极附近溶【 精品教育资源文库】液呈红色，阴极逸出气体，溶液的 pH 变大，A、B 项正确，D 项错误。答案 D2.三室式电渗析法处理含 Na2SO4废水的原理如下图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的 Na 和 SO 可通过离子交换膜，而两端隔室24中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是( )A.通电后中间隔室的 SO 向正极迁移，正极区溶液 pH 增大24B.该法在处理含 Na2SO4废水时可以得到 NaOH 和 H2SO4产品C.负极反应为 2H2O4e

5、=O24H ，负极区溶液 pH 降低D.当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol O2生成解析 该装置为电解池，与电源正极相连的是阳极，阴离子向阳极迁移，OH 放电，产生H ，SO 向正极区迁移生成硫酸，溶液的 pH 减小，A 错误；负极区发生的反应为242H2O2e =H22OH ，负极区溶液 pH 升高，钠离子移向负极区，与生成的 OH 结合成NaOH，B 正确，C 错误；当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol O2生成，D 错误。答案 B3.Cu2O 是一种半导体材料，制取 Cu2O 的电解池如图，总反应为：2CuH 2O=Cu2OH 2。下列

6、说法不正确的是( )A.铜电极发生氧化反应B.铜电极接直流电源的负极C.石墨电极上产生氢气 【 精品教育资源文库】D.每生成 1 mol Cu2O 时，就有 2 mol 电子转移解析 由总反应方程式可知，该反应是不自发进行的氧化还原反应，设计成电解池。铜作阳极，发生氧化反应，A 正确，B 错误；石墨为阴极，水中的 H 放电生成氢气，C 项正确；由电子守恒可知 D 项正确。答案 B【归纳总结】以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律类型 电极反应特点 类别(实例)电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原强碱(如 NaOH) 水 增大 增大 加水含氧酸(如 H2SO4) 水 增大 减小 加水电解水型阴：4

7、H 4e =2H2(或4H2O4e =4OH 2H 2)阳：4OH 4e =2H2OO 2(或2H2O4e =4H O 2)活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4、KNO 3)水 增大 不变 加水无氧酸(如 HCl)，除 HF 外电解质减小 增大通氯化氢电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 不活泼金属的无氧酸盐 (如 CuCl2)，电解质减小加氯化铜放 H2生碱型阴极：H 2O 放 H2生碱阳极：电解质阴离子放电活泼金属的无氧酸盐(如 NaCl)电解质和水生成新电解质增大通氯化氢放 O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H 2O 放 O2生酸不活泼金属的含氧酸盐 (如 CuSO4)电

8、解质和水生成新电解质减小加氧化铜或碳酸铜拓展根据以上电解规律判断由 H 、K 、Mg 2 、Ag 、Cu 2 、NO 、Cl 、OH 所组成的电解质 3【 精品教育资源文库】溶液中，电解对象为水的电解质的化学式为 HNO3、KNO 3、Mg(NO 3)2、KOH，电解质本身放电的为 HCl、CuCl 2。电解池中电极方程式的书写4.(2017常州一模)用图所示装置除去含 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.ClO 将 CN 氧化过程中，每消耗 1 mol CN 转移 10 mol 电子B.

9、阳极的电极反应式为 Cl 2OH 2e =ClO H 2OC.阴极的电极反应式为 2H2O2e =H22OH D.在电解过程中，废水中的 CN 和 Cl 均移向阳极解析 CN 中 C 的化合价为2 价，N 为3 价，1 mol CN 生成 CO2和 N2转移电子的物质的量为 5 mol，A 错误；阳极是 Cl 失电子产生 ClO ，电极反应式为Cl 2OH 2e =ClO H 2O，B 正确；阴极是 H 得电子产生 H2，碱性溶液中阴极的电极反应式为 2H2O2e =H22OH ，C 正确；电解过程中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，D 正确。答案 A5.(1)(2017江苏化学)电解 Na2C

10、O3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为 ，阴极产生的物质 A 的化学式为 。(2)(2014江苏化学)将烧碱吸收 H2S 后的溶液加入到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【 精品教育资源文库】(n1)SS 2 =S2n写出电解时阴极的电极反应式： 。(3)(2011江苏化学，20)电解尿素CO(NH 2)2的碱性溶液制氢的装置示意图见图(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 。(4)(2017通扬泰淮宿徐二调)20 世纪 80 年代 Townley 首次提出利用电化学膜脱除烟气中SO2的技术：将烟气预氧

11、化使 SO2转化为 SO3，再将预氧化后的烟气利用如图所示原理净化利用。阴极的电极反应式为 。若电解过程中转移 1 mol 电子，所得“扫出气”用水吸收最多可制得质量分数 70%的硫酸 g。解析 (1)阳极溶液中的阴离子即水中的 OH 放电生成 O2(图示)及 H (2H2O4e =O24H )，H 与 CO 结合生成 HCO (CO H =HCO ，由图阳极区 Na2CO323 3 23 3生成 NaHCO3)，写出总反应：4CO 2H 2O4e =4HCO O 2。(2)阴极水中的 H 放电23 3生成 H2。(3)产生 H2是由溶液中的 H 在阴极放电所得到，则阳极产生的是 N2，阳极发

12、生氧化反应，在碱性环境下的电极反应式为：CO(NH 2)28OH 6e =CO N 26H 2O。23【 精品教育资源文库】(4)由图可知，在阴极 SO3、O 2转化为 SO ，阴极反应式为242SO3O 24e =2SO 。阳极发生反应 2SO 4e =2SO3O 2，转移 1 mol 电子24 24时生成 SO3 0.5 mol，可生成 H2SO4为 0.5 mol，即 49 g，可制得 70% 的硫酸的质量为 49 g/70%70(g)。答案 (1)4CO 2H 2O4e =4HCO O 2 H 223 3(2)2H2O2e =H22OH (3)CO(NH2)28OH 6e =CO N

13、26H 2O23(4)2SO 3O 24e =2SO 7024【反思归纳】1.做到“三看” ，正确书写电极反应式(1)一看电极材料，若是活性电极(Au、Pt 除外)作阳极，金属一定被电解(注 Fe 生成 Fe2而不是生成 Fe3 )。(2)二看介质，介质是否参与电极反应。(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电解冶炼。2.规避“四个”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)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解” 。(3)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。(4)当电解池

14、的电极材料为活性电极时，则阳极本身失电子，不能再用电解规律。考点二 电解原理的应用知识梳理1.电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：2Cl 2e =Cl2(氧化反应)阴极反应式：2H 2e =H2(还原反应)(2)总反应方程式【 精品教育资源文库】2NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2= = = = =电 解 离子反应方程式：2Cl 2H 2O 2OH H 2Cl 2= = = = =通 电 (3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气阳极：钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)。阴极：碳钢网。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3.电镀铜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 等总方程式 阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl 2= = = = =通 电 2Cl 2e =Cl22Na 2e =2Na冶炼镁 MgCl2(熔融) 2Cl 2e =Cl2【 精品教育资源文库】MgCl 2= = = = =通 电 Mg2 2e =