1 第第 6 6 章第章第 3 3 讲电解池、金属的电化学腐蚀与防护讲电解池、金属的电化学腐蚀与防护 李仕才 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。 考点一考点一 电解的原理电解的原理 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：CuCl2CuCl2 = 电解 (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 2 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：ClOH；阴极：AgCu2H。电解水溶液时， KAl3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 含氧酸 H2SO4 强碱 NaOH 电解 水型活泼金属的 含氧酸盐 KNO3 阳极：_ 阴极：_ 总反应： _ 水 无氧酸 (氢氟酸除外) HCl 阳极：_ 阴极：_ 总反应： _ 电解电 解质型 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 的含氧酸盐 AgNO3 阳极：_ 阴极：_ 总反应： _ 答案 4OH4e=2H2OO2 4H4e=2H2 2H2O2H2O2 减小 = 电解 增大 不变 水 2Cl2e=Cl2 2H2e=H2 2HClH2Cl2 = 电解 HCl 增大 HCl 2Cl2e=Cl2 Cu22e=Cu CuCl2CuCl2 = 电解 CuCl2 CuCl2 2Cl2e=Cl2 2H2e=H2 3 2NaCl2H2OH2Cl22NaOH NaCl 和 H2O 增大 HCl = 电解 4OH4e=2H2OO2 4Ag4e=4Ag4AgNO32H2O4AgO24HNO3 = 电解 AgNO3和 H2O 减小 Ag2O 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() 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：Cu2e=Cu2，阴极：2H2e=H2。总反应式： Cu2HCu2H2。 = 电解 2若用惰性电极电解 CuSO4溶液一段时间后，需加入 98gCu(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 方法一：98gCu(OH)2的物质的量为 1mol，相当于电解了 1mol 的 CuSO4后，又电解了 1mol 的水，所以转移的电子数为 2NA2NA4NA。 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)。 4 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 2KI2H2O2KOHH2I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是 H2和 KOH，阳 = 电解 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：6.88.0，酸色红色，碱色黄色，Mg(OH)2沉淀的 pH9)，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 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)2H2e=H2、Mg22OH=Mg(OH)2 (或 2H2O2eMg2=H2Mg(OH)2) (3)4OH4e=2H2OO2(或 2H2O4e=O24H) (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： 5 (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：_； 阴极反应式：_； 总反应离子方程式：_。 答案 (1)2Cl2e=Cl2 Mg22H2O2e=H2Mg(OH)2 Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2 = 电解 (2)2Al6e8OH=2AlO4H2O 6H2O6e=3H26OH(或 6H6e=3H2) 2 2Al2H2O2OH2AlO3H2 = 电解 2 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 Zn2MnO22H2O=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 H2S 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： S22e=S (n1)SS2=S2 n 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：_。 6 答案 (1)Mn22H2O2e=MnO24H MnO2H2Oe=MnO(OH)OH (2)2H2O2e=H22OHS2H=(n1)SH2S 2n (3)NH3 根据总反应：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，电解产生的 HNO3多，应补充 = 电解 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 Mn22H2O2e=MnO24H。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 MnO2H2Oe=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 S，S可以理解为(n1)SS2，加入稀硫酸生成 S 单质和 H2S 气体。 2n2n (3)根据电解 NO 制备 NH4NO