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第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护[考纲定位]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。本节目录考点串讲深度剖析真题集训把脉高考知能演练高分跨栏教材回顾夯实双基学科规律方法提升教材回顾夯实双基(2012·高考海南卷)下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：选C。电解质溶液电解时只生成O2和H2，相当于是电解水，根据电解时离子的放电顺序，当电解强酸、强碱、活泼金属含氧酸盐的溶液时均相当于电解水。体验高考构建双基1．电解原理及电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程(2)电解池：将电能转化为化学能的装置正极负极化学电化学吸氧析氢考点串讲深度剖析考点1电解池中电极及电解产物的判断1．电解池中电极的判断与电源正极相连阴离子移向―→阳极―→发生氧化反应阳离子移向―→阴极―→发生还原反应与电源负极相连2．电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断首先看电极材料，如果是活性电极(除Au、Pt、石墨外的电极)，则电极本身失电子，被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则溶液中还原性离子失电子，这时要看溶液中离子的失电子能力。阴离子放电顺序：S2－I－Br－Cl－OH－含氧酸根F－。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断，与电极材料无关，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反，其中：Ag＋Fe3＋Cu2＋H＋(酸)Fe2＋Zn2＋Al3＋Mg2＋Na＋。即时应用1．(2013·包头高三调研)某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为3∶1。滴入几滴石蕊溶液后，用石墨作电极电解该混合溶液，根据电极产物，电解过程可明显分为三个阶段。下列叙述中，不正确的是()A．阴极自始至终只产生H2B．电解过程中，溶液颜色呈现红色→紫色→蓝色的变化C．电解过程中，Na＋和SO2－4的物质的量浓度保持不变D．第一阶段中阴、阳两极产生的气体混合引燃后，恰好完全反应得到HCl解析：选C。由NaCl与H2SO4的比例关系可知第一阶段为电解HCl，第二阶段为电解NaCl，第三阶段为电解水。阳极先放出Cl2，后放出O2，阴极只产生H2，A正确。第一阶段生成Cl2与H2物质的量之比为1∶1，引燃恰好反应生成HCl，D正确。电解过程中溶液由酸性经中性变为碱性，B正确。电解过程消耗水，SO2－4、Na＋浓度增大，C不正确。2．用如图装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则表中所列各项对应关系均正确的一组是()选项电源X极实验前U形管中液体通电后现象及结论A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞试液后，a管中呈红色B正极AgNO3溶液b管中电极反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C负极KCl和CuCl2混合溶液相同条件下，a、b两管中产生的气体总体积可能相等D负极Fe(OH)3胶体和导电液b管中液体颜色加深解析：选C。X为正极，电解Na2SO4溶液时，实质是电解水，a管中电极为阳极，OH－放电，a管中c(H＋)c(OH－)，滴加酚酞试液不变色，A错；X为正极，电解AgNO3溶液时，b管中电极为阴极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，B错；Fe(OH)3胶体粒子带有正电荷，X为负极时，Fe(OH)3胶体粒子向a管移动，a管中液体颜色加深，D错。C项电解过程可分成三个阶段，第一阶段电解CuCl2溶液，阳极产生Cl2，阴极无气体；第二阶段电解KCl溶液，阳极产生Cl2，阴极产生H2，且此阶段两极产生气体体积相等；第三阶段电解H2O,阳极产生O2,阴极产生H2,阴极气体体积大于阳极。由电解方程式可知第三阶段电解H2O的物质的量为第一阶段电解CuCl2的物质的量的2倍时,两极产生的气体体积相等。考点2原电池、电解池、电镀池的比较原电池电解池电镀池定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在金属表面镀一层其他金属或合金的装置装置举例原电池电解池电镀池形成条件①活泼性不同的两电极②电解质溶液(电极插入其中)③形成闭合回路①两电极接直流电源②两电极插入电解质溶液中③形成闭合回路①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②电镀液必须含有镀层金属离子电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)阳极：与电源正极相连的电极阴极：与电源负极相连的电极名称同电解池，但有限制条件阳极：必须是镀层金属电极反应负极：氧化反应正极：还原反应阳极：氧化反应，金属电极失电子或溶液中的阴离子失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中的阳离子得电子特别提醒：(1)判断是原电池和电解池的关键是看是否有外加电源，有时并无外加电源，存在自发进行氧化还原反应的装置相当于电源，另一个装置则是电解池。(2)二次电池的放电过程是原电池，充电过程是电解池。即时应用3．(2012·高考安徽卷)某兴趣小组设计如图所示的微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为2H＋＋2Cl－=====通电Cl2↑＋H2↑B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极解析：选D。解答本题时应特别注意，金属Cu在电解池和原电池中作何种电极。当断开K2，闭合K1时为电解池，由于两极都有气泡冒出，故相当于惰性电极电解饱和食盐水，故铜作阴极而石墨作阳极，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，电池总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O=====通电H2↑＋Cl2↑＋2OH－，A、B都错；当断开K1，闭合K2时组成原电池，铜作负极而石墨作正极，铜电极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故C错而D正确。4．如图所示装置中，X是铁，Y是石墨电极，a是硫酸钠溶液，实验开始前，在U形管的两边同时各滴入几滴酚酞试液，下列叙述正确的是()A．闭合K1，断开K2，X极放出H2B．闭合K1，断开K2，Y极为阳极C．闭合K2，断开K1，Y极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．闭合K2，断开K1，工作一段时间后，X电极附近显红色解析：选D。闭合K1，断开K2，形成原电池，X极为负极，铁失去电子，不会放出H2，Y极为正极，故A、B错误；闭合K2，断开K1，形成电解池，Y极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，X电极H＋放电，X极附近OH－浓度增加，故C错误，D正确。考点3金属的腐蚀与防护1．化学腐蚀和电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的物质直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质M－ne－===Mn＋M－ne－===Mn＋现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生联系普遍性：M－ne－===Mn＋，电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，危害也更严重2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀类型析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜性质水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性负极反应Fe－2e－===Fe2＋2Fe－4e－===2Fe2＋正极反应2H＋＋2e－===H2↑O2＋4e－＋2H2O===4OH－总反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3联系普遍性：吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理a．负极：比被保护金属活泼的金属；b．正极：被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法——电解池原理a．阴极：被保护的金属设备；b．阳极：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。(2)判断金属腐蚀快慢的规律电解池的阳极(活性电极)原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。即时应用5.(2012·高考山东卷)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A.图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B.图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小C.图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D.图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析：选B。A项：插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；B项：开关由M改置于N时，Zn作负极，CuZn合金作正极，合金受到保护；C项：接通开关形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上生成；D项：ZnMnO2中自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电。6．下图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是()A．④②①③B．②①③④C．④②③①D．③②④①解析：选A。铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当钢铁与活泼性差的Sn相连时，Fe的腐蚀速率增大(比①大)；与活泼性强的锌连接则被保护(小于①)；在④中Fe为阳极，比铁的电化学腐蚀速率大得多。学科规律方法提升电解规律及电解的相关计算1．以惰性电极电解电解质溶液的类型类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴：4H＋＋4e－===2H2↑阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑NaOH水增大增大加水H2SO4水增大减小加水Na2SO4水增大不变加水类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大通氯化氢气体CuCl2电解质减小加氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大通氯化氢气体放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜2.电解池中有关量的计算或判断解题依据是得失电子守恒，其解题方法有守恒法、总反应式法、关系式法。(1)根据守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。特别提醒：(1)电解后要恢复原电解质溶液的浓度，可以按：“析出什么，加上什么”的思路，加上适量某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液时，若要恢复原溶液，可加入CuO、CuCO3，而不是Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。(2)判断两极产物时，先看电极是活性电极还是惰性电极，若是活性电极，电极反应首先表现电极溶解而不是电解质溶液中阴离子放电。(3)Fe3＋的放电能力大于Cu2＋，其第一阶段放电反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，而不是Fe3＋＋3e－===Fe。例(2013·潮州高三模拟)如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答：(1)若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是__________、____________(依次填电极材料和电极名称)，电极反应式是____________；B(要求同A)是________、________，电极反应式是____________________________，应选用的电解质溶液是____________。(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈________色，C极附近呈________色。(3)若甲槽阴极增重43.2g，则乙槽中阳极上放出的气体在标况下的体积是________mL。(4)若乙槽中剩