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第3节电解池金属的电化学腐蚀与防护明考纲1．了解电解池的工作原理，并能写出电极反应及总反应的方程式。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。析考情高考对本节内容的考查，一是电解过程的分析，多借助于图象考查电极上离子的放电顺序与产物的判断，电极反应式的书写；二是注重原电池与电解池相结合考查新型充电电池；三是考查新情境下电解原理的实际应用，如氯碱工业、电解精炼铜、电镀、电解除污、结合离子交换膜进行电解等；四是金属腐蚀的原因与防护措施。考点1电解原理1．电解(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：①电解是不可逆的；②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①有与电源相连的两个电极。②电解质溶液(或熔融电解质)。③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：总反应方程式：CuCl2=====电解Cu＋Cl2↑。(4)电解池中电子和离子的移动方向①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。②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子方程式。4．惰性电极电解电解质溶液的四种类型(1)电解水型(2)电解电解质型(3)放H2生碱型(4)放O2生酸型易错警示电解池中方程式书写四个常见失分点的规避(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。判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(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。(×)(4)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应。(×)(5)用惰性电极电解饱和食盐水一段时间后，加入盐酸可使电解质溶液恢复到电解前的状态。(×)(6)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况。(×)(7)电解NaOH溶液的本质是电解水，溶液的pH保持不变。(×)(8)电解质溶液导电过程中都发生氧化还原反应。(√)题组一电极反应式、电解总反应式的书写1．[2016·广东揭阳二模]如图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海锦钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)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()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答案C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之间发生反应，导致气体一氧化碳、二氧化碳的出现，所以电极本身会消耗，质量减轻。2．按要求书写有关的电极反应式及总反应式。(1)以惰性电极电解FeCl2和HCl的混合物可制备FeCl3和H2。阳极反应式：__________________________________________；阴极反应式：__________________________________________；总反应离子方程式：____________________________________。(2)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：__________________________________________；阴极反应式：__________________________________________；总化学方程式：________________________________________。(3)用惰性电极电解NaCl和CuSO4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。①阳极产物：________________________________________________；电极反应：____________________________________________。②阴极产物：________________________________________________；电极反应：____________________________________________。(4)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能电池将CO2转化为乙烯的工作原理如下图所示，则N极上的电极反应式为______________；该电解池中所发生的总反应的化学方程式为__________________。答案(1)2Fe2＋－2e－===2Fe3＋2H＋＋2e－===H2↑2Fe2＋＋2H＋=====电解2Fe3＋＋H2↑(2)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－===3H2↑2Al＋3H2O=====电解Al2O3＋3H2↑(3)①Cl2、O22Cl－－2e－===Cl2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑②Cu、H2Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑(4)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑2CO2＋2H2O=====通电C2H4＋3O2解析(3)阴离子在阳极发生氧化反应，由于还原性：Cl－OH－SO2－4，故先生成Cl2，后生成O2；阳离子在阴极发生还原反应，由于氧化性：Cu2＋H＋Na＋，故先生成Cu，后生成H2。(4)M极CO2→C2H4，碳元素化合价降低，发生还原反应；N极，H2O中OH－放电生成O2和H＋。总反应为CO2和H2O反应生成C2H4和O2。题组二电解原理和电解规律的考查3．[2017·兰州一中高三测试]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()A．NaBr、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、H2SO4、CuSO4C．KOH、HNO3、Na2SO4D．NaCl、Cu(NO3)2、MgSO4答案C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，只有C项符合题意。4．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()A．AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B．KClNa2SO4CuSO4C．CaCl2KOHNaNO3D．HClHNO3K2SO4答案B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生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2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NaNO3、Na2SO4、K2SO4不变KOH升高HNO3降低总结提升(1)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大，pH增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大，pH减小；若阴极、阳极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。(2)用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。(3)电解过程中产生的H＋或OH－，其物质的量等于转移电子的物质的量。