第3讲电解池金属腐蚀与防护考纲要求1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.理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。考点一电解原理1电解、电解池(1)电解：电解质溶液(2)电解池：由电能转变为化学能的装置。2电解池的组成和工作原理(惰性电极电解CuCl2溶液)总反应的离子方程式：Cu22ClCuCl2【多维思考】1电解质溶液通电时，一定会发生化学反应吗？为什么？提示：一定发生化学反应。因为在电解池的阴极、阳极分别发生了还原反应和氧化反应，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。2以铁片为电极电解ZnSO4溶液，电解过程可分为2个阶段，写出第一阶段的电极反应式。提示：阳极：Fe2e=Fe2阴极：Zn22e=Zn 2电极反应式的书写(1)首先判断阴、阳极，分析电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为金属活性电极时，电极材料放电。(2)再分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应，并判断电极产物，写出电极反应式。(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反应。3电解化学方程式的书写(1)必须在长等号上标明通电或电解。(2)只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解CuCl2溶液：CuCl2CuCl2。(3)只有水被电解，只写水及电解产物即可。如：电解稀硫酸、电解NaOH溶液、电解Na2SO4溶液时，化学方程式可以写为：2H2O2H2O2。(4)电解质、水同时被电解，则都要写成反应物。如电解饱和食盐水：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH。4以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律考向一电解池工作原理1如图中两烧杯盛有相同电解质溶液，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加。b极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是()a电极b电极X电极溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨正极NaOHC银铁负极AgNO3D石墨铜正极NaNO3解析：由通电后a、b两极的现象知，X为负极，Y为正极，故B、D错误；b为阳极，A项中的阳极反应：4OH4e=O22H2O，C项中的阳极发生反应：Fe2e=Fe2，结合b极板处有无色无味气体放出，则A正确，C错误。答案：A2制备单质锰的实验装置如图，阳极以稀硫酸为电解液，阴极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液，电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向。下列说法不正确的是()AM是电源的负极B左侧气孔逸出的气体可能为副产物H2C电解槽中发生的总反应为MnSO42H2OMnO2H2H2SO4D右侧H2SO4的浓度增大解析：根据阴离子的移动方向，石墨为阳极，铂为阴极，即N为正极，M为负极，电极反应式：铂电极为2Mn24e=2Mn(副反应为2H2e=H2)，石墨电极为4OH4e=O22H2O，总反应为2MnSO42H2O2MnO22H2SO4，结合右侧有H生成和SO的进入，右侧H2SO4的浓度增大，故A、B、D正确。答案：C【技法归纳】电解池电极的判定方法判断依据阳极阴极电源标记与电源正极相连与电源负极相连电极反应类型氧化反应还原反应电子流动方向电子输出一极电子输入一极离子移动方向阴离子移向一极阳离子移向一极电极现象(1)电极材料溶解一极；(2)有无色、无味气体生成(OH放电时)；(3)有刺激性气味气体生成(Cl放电时)(1)电极增重(金属阳离子放电时)；(2)有无色、无味气体生成(H放电时)考向二电解规律的考查3用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是()ANaClB.Na2CO3 CCuSO4 D.K2S解析：加适量水能使溶液恢复到电解前的浓度，则实际是电解水，故只有B项符合条件。答案：B4用如图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。x轴表示电解过程中转移电子的物质的量，y轴表示电解过程中产生气体的总体积。则下列说法不正确的是()A电解过程中N电极表面先有红色物质生成，后有气泡产生BA点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态CQ点时M、N两电极上产生的气体在相同条件下体积相同D若M电极材料换成Cu作电极，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变解析：N为电解池的阴极，根据放电顺序，首先Cu2得电子生成红色物质Cu，然后H得电子生成H2，A正确；根据图乙，OP段阴极发生Cu2得电子生成Cu的反应，P点后阴极H放电生成H2，阳极反应一直是OH失电子生成O2，所以P点以后相当于电解水，A点只加入CuO固体不能恢复到起始状态，B错误；由图乙可以看出，OP段电路通过a mol电子，阳极生成氧气体积为b L，PQ段又通过a mol电子，阳极生成氧气体积为b L，则到Q点时，阳极共生成氧气2b L，生成氢气为(4b2b)L2b L，C正确；若M电极材料换成Cu作电极，阳极上则是Cu失电子，阴极上Cu2得电子，所以电解过程中CuSO4溶液的浓度不变，D正确。答案：B考向三电极、电池反应式的书写5(2018杭州一中摸底)用惰性电极电解物质的量浓度为13的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有()2Cu22H2O2Cu4HO2Cu22ClCuCl22Cl2H2O2OHH2Cl22H2O2H2O2A BC D.解析：由放电顺序ClOHSO，Cu2HNa知，开始是Cl和Cu2分别在两极放电，此时相当于电解CuCl2溶液，故正确，错误；由n(Cu2)n(Cl)13，当Cu2全部放电，溶液中还有Cl，此时若继续电解，则是电解NaCl溶液，故正确；当Cl全部放电后再继续电解，则是电解Na2SO4和NaOH的混合溶液，其实质是电解水，故正确。答案：C6Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂，其电解制法如图所示，请根据图示分析：Fe电极的电极反应为_，与铁电极相连的为电源的_极。解析：首先分析化合价F Na2O4，铁作阳极Fe6eFeO，依据电解质溶液显碱性，可知用OH配平电荷，Fe6e8OHFeO，用水配平H，Fe6e8OH=FeO4H2O，最后用O检查是否配平。答案：Fe6e8OH=FeO4H2O正【技法归纳】电解池中方程式书写的3个关键点(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，弱电解质要写成化学式。(2)电极反应的书写首先根据题干要求及信息大胆写出反应物和生成物，然后根据“阴得阳失”加上得失电子数目，最后根据电解质溶液酸碱性补上H、OH或H2O，依据电荷守恒配平。(3)要确保两极得失电子数目相等，且注明条件“电解”。考点二电解原理的应用2电解精炼铜3电镀铜4电解冶炼钠【感悟测评】判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl2e=Cl2。()(2)电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为：2Cl2H2OCl2H22OH。()(3)氯碱工业用阳离子交换膜把阴极室和阳极室分开。()(4)CuH2SO4=CuSO4H2可以设计成电解池，但不能设计成原电池。()(5)粗铜电解精炼时，若电路中通过2 mol e，阳极减少64 g。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)电解池中有关量的计算或判断电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。有如下解题方法：考向一电解原理的“常规”应用1利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的直流电源应用。下列说法正确的是 ()A氯碱工业中，X电极上反应式是4OH4e =2H2OO2B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是熔融的氯化镁答案：D2使用氯化钠作原料可以得到多种产品。(1)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 molL1 NaCl溶液，若阴、阳两极均得到112 mL气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是 _(忽略反应前后溶液体积的变化)。(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 _(填字母)。 Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是_(用元素符号表示)，总的反应式是_。解析：(1)n(H2)n(Cl2)0.005 mol，参加反应的n(NaCl)0.01 mol，说明NaCl恰好电解完毕，溶液变为NaOH溶液，n(NaOH)n(NaCl)0.01 mol，c(NaOH)0.1 molL1。(2)电解饱和氯化钠溶液的总反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，题目要求使Cl2被完全吸收，则氯气必须在下部的电极上产生，下部的电极是阳极，推出b为电源的正极，另一极为负极a。生成的Cl2与阴极区产生的NaOH反应：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，则消毒液的主要成分是NaClO、NaCl。(3)题目要求通过电解法制取Fe(OH)2，电解质溶液是NaCl溶液，必须通过电极反应产生Fe2和OH。根据电极发生反应的特点，选择铁作阳极，铁发生氧化反应产生Fe2；溶液中的阳离子Na、H向阴极移动，根据放电顺序，阴极H放电产生氢气，H来源于水的电离，反应式：2H2O2e=H22OH。在电场作用下，阳极产生的Fe2与阴极产生的OH在定向移动的过程中相遇，发生复分解反应生成Fe(OH)2沉淀。将阳极反应式、阴极反应式叠加得到总的反应式：Fe2H2OFe(OH)2H2。答案：(1)0.1 molL1(2)B(3)FeFe2H2OFe(OH)2H2考向二电解原理的“不寻常”应用3(