2014高考化学一轮复习课件9-2电解池-金属的电化学腐蚀与防护

基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练第二节电解池金属的电化学腐蚀与防护基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练[考纲展示]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。基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练一、电解原理1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起的过程。2．电解池(也叫电解槽)：把转变为的装置。3．电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)化学能氧化还原反应电能基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练电极名称阴极阳极电极材料电极反应Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑反应类型电子流向电子从电源沿导线流入电解池的极，经过阴、阳离子定向移动形成的内电路，再从电解池的流出，并沿导线流回电源的。正极铜石墨还原反应氧化反应负极阴阳极基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练二、电解原理的应用氯碱工业制烧碱、氯气和氢气电极反应阳极2Cl－－2e－===Cl2↑阴极2H＋＋2e－===H2↑基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练1．Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可以设计成电解池，但不能设计成原电池。(√)2．用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。(×)3．根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。(×)4．外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极。(×)基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练1．熟记2个概念：(1)电解：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。(2)电解池：把电能转化为化学能的装置。2．把握电解池的2个电极的判断：(1)阳极：与电源正极相连，发生氧化反应。(2)阴极：与电源负极相连，发生还原反应。基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练3．牢记电解过程中两极的放电顺序：(1)阳极活性电极Fe、Cu、Ag：电极材料失电子惰性电极Pt、Au、石墨：S2－I－Br－Cl－OH－含氧酸根(2)阴极：Ag＋Fe3＋Cu2＋H＋Fe2＋Zn2＋4．正确书写2种电化学腐蚀中的正极反应：(1)析氢腐蚀(强酸性条件)：2H＋＋2e－===H2↑。(2)吸氧腐蚀(弱酸性或中性条件)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练考点一电极产物的判断与有关反应式的书写1．电解时电极产物的判断(阳离子放电顺序：S2－I－Br－Cl－OH－含氧酸根离子)阴极溶液中的阳离子得电子，生成相应的单质或低价化合物(阴离子放电顺序：Ag＋Fe3＋Cu2＋H＋Fe2＋Zn2＋Al3＋Mg2＋Na＋Ca2＋K＋)基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练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。基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练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：CuCl2=====电解Cu＋Cl2↑(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：2H2O=====电解2H2↑＋O2↑。(4)电解质、水同时被电解，则化学方程式中都要写出。如电解饱和食盐水：2NaCl＋2H2O=====电解H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练【特别提醒】当电解过程中电解的是水和电解质时，电极反应式中出现的是H＋或OH－放电，但在书写总反应式时要将反应物中的H＋或OH－均换成水，在生成物中出现的是碱或酸，同时使阴极、阳极反应式得失电子数目相同，将两个电极反应式相加，即得到电解的总反应方程式。基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练25℃时，用两个质量相同的铜棒作电极，电解500mL0.1mol/LH2SO4溶液，电解过程中，电解液的pH变化如表所示(假定溶液温度保持不变)。电解2h后，取出电极，对电极进行干燥，并称量，测得两电极的质量差为9.6g。已知，25℃时0.1mol/LCuSO4溶液的pH为4.17。时间/h0.511.52pH1.32.43.03.0(1)实验刚开始阶段电解池阴极所发生反应的电极反应式为________________。基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练(2)电解进行到1.5h后，电解质溶液的pH不再发生变化的原因是__________________；用离子反应方程式表示0.1mol/LCuSO4溶液的pH为4.17的原因__________________。(3)电解进行的2h时，转移电子的总物质的量________0.15mol(填“”、“＝”或“”)。(4)若欲使所得电解质溶液复原到500mL0.1mol/LH2SO4溶液，应对溶液进行怎样处理？______________。基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练【解析】根据题意及表中数据可知，电解刚开始阶段，阳极反应式是Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；随着电解的继续，溶液中Cu2＋的浓度增大，此时阳极反应不变，而H＋已被电解完，阴极反应则变成Cu2＋＋2e－===Cu；若电解过程中只有电镀铜的过程，阳极溶解的铜与阴极生成的铜质量相同，溶液的组成保持不变，则阳极铜的减少为9.6g/2＝4.8g，转移电子的物质的量为0.15mol，而实际上先有H2产生，后有电镀铜的过程，故实际转移电子的物质的量大于0.15mol；要使溶液复原则需要通入H2S，H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4。基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练【答案】(1)2H＋＋2e－===H2↑(2)电解持续进行，H＋电解完后，电解过程发生转变，阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，电解质溶液的组成、浓度不再发生变化，溶液的pH也不再发生变化Cu2＋＋2H22＋2H＋(3)(4)向溶液中通入约0.05molH2S基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练1．用惰性电极电解物质的量浓度为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有()①2Cu2＋＋2H2O=====通电2Cu＋4H＋＋O2↑②Cu2＋＋2Cl－=====通电Cu＋Cl2↑③2Cl－＋2H2O=====通电2OH－＋H2↑＋Cl2↑④2H2O=====通电2H2↑＋O2↑A．①②③B．①②④C．②③④D．②④基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练解析：设CuSO4和NaCl的物质的量分别为1mol和3mol，根据离子的放电顺序和电子守恒可知电解过程应分为如下阶段。(1)电解CuCl2溶液：阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；2mol2mol阴极：Cu2＋＋2e－===Cu；1mol2mol总反应式：Cu2＋＋2Cl－=====通电Cu＋Cl2↑。基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练(2)电解NaCl溶液：阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；1mol1mol阴极：2H＋＋2e－===H2↑；1mol1mol总反应式：2Cl－＋2H2O=====通电Cl2↑＋H2↑＋2OH－。(3)电解Na2SO4溶液：阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑阴极：4H＋＋4e－===2H2↑；总反应式：2H2O=====通电2H2↑＋O2↑。故选C。答案：C基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练2．图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是()A．滤纸上c点附近会变红色B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大C．Z中溶液的pH先减小，后增大D．溶液中的SO2－4向Cu电极定向移动基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练解析：紫红色斑即MnO－4向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极。NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色。电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应为2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO2－4向Pt极移动，B、D不正确。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，再电解时则为电解水，硫酸浓度增大，C不正确。答案：A基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练考点二电解类型及有关计算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NaOH水增大增大加水H2SO4水增大减小加水电解水型阴：4H＋＋4e－===2H2↑阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑Na2SO4水增大不变加水HCl电解质减小增大通氯化氢气体电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电CuCl2电解质减小加氯化铜基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练放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(或碳酸铜)基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练2.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：基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练【特别提醒】(1)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；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。基础知识梳理实验典例探究感悟考点透析高考真题重组课时规范训练目前人们正在研究开发一种高能电池——钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以能使Na＋自由通过而导电的β－Al2O3陶瓷作固体电解质，反应式为2Na＋xS放电充电Na2Sx。回答下列问题：(1)电池在工作时，正极反应式为________________；负极反应式为________________。(2)用该电池作电源电解含有0.2molCuSO4和0.2molNaCl的混合溶液500mL时，若此电池工作一段时间后消耗23gNa，则阳极理论上产生气体体积为________L(标准状况下)；若电解后将溶液加水稀释至2L，则稀释后溶液的