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第三节电解池金属腐蚀与防护最新考纲：1.理解电解池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程式。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。核心素养：1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解池原理解决实际问题。2.科学精神与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题作出正确的价值判断。知识点一电解原理1．电解池(1)电解池：把电能转化为化学能的装置。(2)构成条件①有与直流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。(3)工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)总反应离子方程式：Cu2＋＋2Cl－=====电解Cu＋Cl2↑①电极阴极：与电源___________相连，___________电子，发生___________反应。阳极：与电源___________相连，___________电子，发生___________反应。②电子和离子的移动方向(惰性电极)负极得到还原正极失去氧化2．电极反应式的书写步骤判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．任何化学反应都可以设计成电解池()2．电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程()×√提示：只有氧化还原反应才能设计成电解池。3．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()4．电解盐酸、硫酸溶液等，H＋放电，溶液的pH逐渐增大()5．电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应()×提示：Cl2在阳极生成。×提示：电解盐酸，pH变大；电解硫酸溶液，实际是电解水，pH变小。×提示：阴离子向阳极移动，阳极发生氧化反应。6．电解足量硫酸铜溶液一段时间，为复原可加适量Cu(OH)2()7．用Cu作电极电解盐酸可发生Cu＋2H＋=====电解Cu2＋＋H2↑()8．电解池工作时电子从电源的负极流出，流入阴极通过溶液到阳极，然后从阳极流出，流回电源正极()×√提示：电解硫酸铜溶液一段时间，从电解质溶液中分离出去的是铜和氧气，故复原时加氧化铜或碳酸铜。提示：电子不能通过溶液。1．“电子不下水，离子不上岸”即：电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。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．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．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。1．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．HClHNO3K2SO4B解析：AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液随电解的进行，有酸产生，溶液pH降低；KCl、CaCl2溶液随电解的进行，有碱产生，溶液pH升高；CuCl2、HCl电解的电解质本身，溶液中CuCl2、HCl减少，对应的H＋减少，溶液的pH升高；KOH、HNO3相当于电解H2O，电解质浓度增大，对应的碱溶液碱性更强，酸溶液酸性更强。2．下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是()D解析：A项，该装置是原电池装置，H＋放电生成氢气，溶液的pH增大，A项错误；B项，阳极：Cu－2e－＋2OH－===Cu(OH)2↓，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应为：Cu＋2H2O=====通电Cu(OH)2＋H2↑，pH增大，B项错误；电解食盐水，总反应为：2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，C项错误；电解硫酸铜溶液的总反应为：2CuSO4＋2H2O=====通电2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液的pH减小，D项正确。3．(2020·河南郑州一中月考)用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是()A．电解的最后阶段为电解水B．阳极先逸出氯气后逸出氧气C．阴极逸出氢气D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7D解析：根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极，阴离子放电的先后顺序为Cl－、OH－、SO2－4，在阴极，阳离子放电的先后顺序为H＋、Na＋，所以整个电解过程分三个阶段：电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，D错误。4．(2017·全国卷Ⅱ)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A．待加工铝质工件为阳极B．可选用不锈钢网作为阴极C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动C解析：题目用电解氧化法在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，即Al的化合价要升高，失电子，发生氧化反应，因此铝为阳极，故A项正确；阴极材料的选择不会对电解有影响，因此可以选择不锈钢网，且不锈钢网的接触面积大，能提高电解效率，故B项正确；阴极应为溶液中H＋得电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故C项错误；电解时，阴离子在电解池中移向阳极，故D项正确。5．(2020·河南豫南九校质量考评)如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是()CA．C1电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑B．C1电极处溶液首先变黄色C．C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑D．当C1电极上有2g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移解析：C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的H＋在阴极放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A错误；C1电极上H＋放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，作阳极，Fe2＋的还原性强于Cl－，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑，故C2电极处溶液首先变黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。6．按要求写电极反应式和总方程式(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_______________________________________。4OH－－4e－===O2↑＋2H2O4Ag＋＋4e－===4Ag4Ag＋＋2H2O=====电解4Ag＋O2↑＋4H＋2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑Mg2＋＋2Cl－＋2H2O=====电解Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(3)用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应式______________________________；阴极反应式______________________________；总反应化学方程式________________________________________。(4)用铁作电极电解NaOH溶液阳极反应式______________________________；阴极反应式______________________________；总反应离子方程式______________________________。Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑Fe＋2H2O=====电解Fe(OH)2↓＋H2↑Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)22H＋＋2e－===H2↑Fe＋2H2O=====电解Fe(OH)2＋H2↑(5)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________________________________________。(6)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式_________________________________________；阴极反应式_________________________________________；总反应离子方程式______________________________。Cu－2e－===Cu2＋2H＋＋2e－===H2↑Cu＋2H＋=====电解Cu2＋＋H2↑2Al－6e－＋8OH－===2AlO－2＋4H2O6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－或6H＋＋6e－===3H2↑2Al＋2H2O＋2OH－=====电解2AlO－2＋3H2↑(7)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式______________________________；阴极反应式______________________________；总反应化学方程式_______________________________________。(8)用Al单质作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO3溶液阳极反应式________________________________________；阴极反应式______________________________；2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－===3H2↑2Al＋3H2O=====电解Al2O3＋3H2↑2Al＋6HCO－3－6e－===2Al(OH)3↓＋6CO2↑6H＋＋6e－===3H2↑(9)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极反应式______________________________；阴极反应式______________________________；总反应离子方程式_______________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑Mg2＋＋2e－===MgMg2＋＋2Cl－=====电解Mg＋Cl2↑素养电解原理的规律及计算1．阴、阳极的判断方法根据外接电源正极连阳极，负极连阴极根据电流方向从阴极流出，从阳极流入根据电子流向从阳极流出，从阴极流入根据离子流向阴离子移向阳极，阳离子移向阴极根据电极产物①阳极：电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2；②阴极：析出金属、逸出H2(或极区变碱性)2.惰性电极电解电解质溶液的四种类型3.惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)4．电化学综合计算的三种常用方法(1)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算①用于串联电路中阴阳两极产物、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用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。1．(2016·北京卷)用石墨电极完成下列电