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第1页第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护[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。考点一电解的原理1．电解定义在电流作用下，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．能量转化形式电能转化为化学能。3．电解池(1)构成条件①有与电源相连的两个电极。②电解质溶液(或熔融盐)。③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①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。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。4．分析电解过程的思维程序(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，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阳离子放电顺序：Ag＋Fe3＋Cu2＋H＋(酸)Fe2＋Zn2＋H＋(水)Al3＋Mg2＋Na＋Ca2＋K＋。阳极：活泼电极S2－I－Br－Cl－OH－含氧酸根离子。注意①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。②最常用、最重要的放电顺序是：阳极，Cl－OH－；阴极：Ag＋Cu2＋H＋。③电解水溶液时，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)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。深度思考1．用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)电解质(水溶液)电极方程式被电解的物质总化学方程式或离子方程式电解质浓度溶液pH电解质溶液复原第2页含氧酸(如H2SO4)阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极：4H＋＋4e－===2H2↑水2H2O=====电解O2↑＋2H2↑增大减小加H2O强碱(如NaOH)阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极：4H＋＋4e－===2H2↑水2H2O=====电解O2↑＋2H2↑增大增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极：4H＋＋4e－===2H2↑水2H2O=====电解O2↑＋2H2↑增大不变加H2O无氧酸(如HCl)，除HF外阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H＋＋2e－===H2↑酸2HCl=====电解Cl2↑＋H2↑减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Cu2＋＋2e－===Cu盐CuCl2=====电解Cu＋Cl2↑减小加CuCl2活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H＋＋2e－===H2↑水和盐2Cl－＋2H2O=====电解Cl2↑＋H2↑＋2OH－生成新电解质增大通入HCl气体不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu水和盐2Cu2＋＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋4H＋生成新电解质减小加CuO或CuCO32.电解过程中放H2生碱型和放O2生酸型的实质是什么？答案放H2生碱型的实质是水电离出的H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，放O2生酸型的实质是水电离出的OH－放电，破坏了水的电离平衡，使H＋浓度增大。3．(1)上表中要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？(2)上表中要使电解后的CuSO4溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？答案电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。(1)电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。(2)同理，使CuSO4溶液复原应加入CuO，而加入Cu(OH)2也会使溶液的浓度降低。4．在框图推断中若出现“A＋H2O=====电解B＋C＋D”的模式，则A一般可能为什么物质？答案CuSO4、NaCl(KCl)或AgNO3，要视其他条件而定。第3页题组一电解原理和电解规律的考查1．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是()A．CuSO4B．NaOHC．BaCl2D．H2SO4答案A解析符合该题条件的电解质应为不活泼金属的含氧酸盐。2．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．NaClB．Na2CO3C．CuSO4D．K2S答案B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。3．右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象描述正确的是()A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色答案D解析SO2－4、OH－移向b极，在b极OH－放电，产生O2，b极附近c(H＋)c(OH－)，石蕊试液变红。Na＋、H＋移向a极，在a极H＋放电产生H2，a极附近c(OH－)c(H＋)，石蕊试液变蓝。所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体。A、B均错。题组二电极反应式、电解总方程式的书写4．按要求书写有关的电极反应式及总方程式。(1)用惰性电极电解AgNO3溶液：阳极反应式_____________________________________________________；阴极反应式_____________________________________________________；总反应离子方程式________________________________________________。(2)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________________________________________________。(3)用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应式______________________________________________________；阴极反应式______________________________________________________；总化学方程式____________________________________________________。(4)用铜作电极电解盐酸溶液阳极反应式_____________________________________________________；阴极反应式_____________________________________________________；总反应离子方程式________________________________________________。答案(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O第4页4Ag＋＋4e－===4Ag4Ag＋＋2H2O=====电解4Ag＋O2↑＋4H＋(2)2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑Mg2＋＋2Cl－＋2H2O=====电解Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(3)Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑Fe＋2H2O=====电解Fe(OH)2↓＋H2↑(4)Cu－2e－===Cu2＋2H＋＋2e－===H2↑Cu＋2H＋=====电解Cu2＋＋H2↑5．Ⅰ.以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________________________________________________________________________。Ⅱ.用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q。写出阳极生成R的电极反应式：__________________。答案Ⅰ.2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋Ⅱ.Al＋3HCO－3－3e－===Al(OH)3＋3CO2↑解析Ⅰ.依据信息阳极形成的氧化膜一定为Al2O3，Al失电子生成Al2O3，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液显酸性，所以有H＋生成；Ⅱ.Al作阳极，失电子，生成Al3＋，Al3＋水解显酸性，溶液中的HCO－3水解显碱性，两者水解互相促进，生成Al(OH)3和CO2。6．CuI是一种不溶于水的白色固体，可以由反应：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2得到。现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。回答下列问题：(1)阳极区的现象____________________________________________________。(2)阳极电极反应式__________________________________________________。答案(1)铜电极逐渐溶解，有白色沉淀产生，溶液变为蓝色(2)2Cu＋4I－－4e－===2CuI↓＋I2第5页1.电解方程式的书写步骤以写出用石墨作电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式为例。第一步：明确溶液中存在哪些离子。阳离子：Cu2＋、H＋；阴离子：OH－、SO2－4。第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。阴极：Cu2＋H＋；阳极：OH－SO2－4。第三步：写电极反应式和总的电解方程式。阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu；阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。根据得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋2H2SO4。2．规避电解池中方程式书写的3个易失分点(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。题组三与酸、碱、盐的电解有关的实验设计7．[2010·大纲全国卷Ⅱ，29(1)(2)(3)(4)(5)]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)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)；①A管溶液由红变黄；②B管溶液由红变黄；③A管溶液不变色；④B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式：_____________________________________；(3)写出B管中发生反应的反应式：_____________________________________；(4)检验a管中气体的方法是________________________________________________________________________________________________________________；(5)检验b管中气体的方法是_________________________________________________________________________________