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2019年高考一轮复习电解池与金属的腐蚀与防护教材版本全国通用课时说明（建议）2课时知识点电解池的工作原理与应用、金属的腐蚀与防护复习目标1、理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2、了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。复习重点1、电解池的工作原理，电解池电极反应的书写。2、金属发生电化学腐蚀的类型，防止金属腐蚀的电化学方法。复习难点陌生电解池的电极方程式书写和金属发生电化学腐蚀的原因一、自我诊断知己知彼1、（山东省师大附中2017届高三第三次模拟）下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是（）A.图1中，铁钉易被腐蚀B.图2中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀C.图3中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的D.纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗2、（2017新课标II卷)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H2SO4-H2C2O4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3.（2017年成都市二诊）研究人员发现了一种“水”电池，其总反应为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl。如图用“水”电池为电源电解NaCl溶液的实验中，X电极上有无色气体逸出。下列有关分析正确的是（）A．I为负极，其电极反应式为Ag+Cl-+e-=AgClB．“水”电池内Na+不断向负极作定向移动C．每转移1mole-，U型管中消耗0.5molH2OD．开始时U型管中Y极附近pH逐渐增大4、(2014·新课标全国卷Ⅰ第27题第4问)H3PO2可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：①写出阳极的电极反应式。②分析产品室可得到H3PO2的原因。③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是产品中混有杂质。该杂质产生的原因是。【参考答案】1、B2、C3、A4、①2H2O-4e-=O2↑+4H+②阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2③PO43-H3PO2或H2PO2-被氧化【解析】1、干燥的空气中铁不易腐蚀，故A错误；高温下铁被氧化，铁与氧气发生化学腐蚀，故B正确；Zn-MnO2干电池自放电腐蚀，主要是Zn在酸性条件下被氢离子氧化，故C错误；纯银器表面在空气中因与硫化物反应生成硫化银变暗，属于化学腐蚀，故D错误。2、A、根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e−=H2↑，故C说法错误；D、根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。3、B.原电池工作时，阳离子向正极移动，故B错误；C.每转移1mol电子，生成0.5mol氢气，消耗1mol水，故C错误；D.Y为阳极，生成氯气，氯气与水反应显酸性，pH减小，故D错误。答案选A。4、①电解时阳极氢氧根离子失电子生成氧气；②阳极室的氢离子通过阳膜到达产品室，原料室中的H2P通过阴膜进入产品室，二者生成产品；③由于阳极产生氧气，如果阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，氧气会把其氧化为P。二、温故知新夯实基础1、电解池的原理与应用（1）电解的原理①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电解池的形成条件a.与电源相连的两个电极：阳极连电源的正极；阴极连电源的负极。b.电解质溶液(或熔融的电解质)。c.形成闭合的回路。④电极反应：阳极上发生失电子的氧化反应，阴极上发生得电子的还原反应。电子的流向从电源的负极到电解池的阴极，再从电解池的阳极到电源的正极。⑤电子和离子的移动方向⑥电解产物的判断a阳极产物的判断首先看电极，若是活性电极(一般是除Au、Pt外的金属)，则电极材料本身失电子，电极被溶解形成阳离子进入溶液；若是惰性电极(如石墨、Au、Pt等)，则根据溶液中阴离子放电顺序加以判断。阳极放电顺序：金属(一般是除Au、Pt外)S2－SO32－I－Fe2＋Br－Cl－OH－最高价含氧酸根F－。b阴极产物的判断直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断。阳离子得电子顺序：Ag＋Hg2＋Fe3＋Cu2＋酸中H＋Pb2＋Sn2＋Fe2＋Zn2＋水中H＋Al3＋Mg2＋Na＋Ca2＋K＋。⑦电解电极反应方程式的书写解题五步骤第一步：首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。第二步：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－)。第三步：然后排出阴、阳两极的放电顺序。第四步：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。第五步：最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。需要注意的问题：a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。b要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。c注意题目信息中提示的离子的放电，如电解法制取KMnO4等。（2）电解的应用①电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业)氯碱工业的主要原料是食盐，由于粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，对生产设备造成损坏，影响产品的质量，故必须进行精制。精制的饱和食盐水中存在着Na+、Cl-、H+、OH-四种离子，用石墨作电极，通电时H+和Cl-优先放电。电极反应式为：阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－=H2↑总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。②电镀概念：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。形成条件：①电解时，镀层金属作阳极；②镀件作阴极；③含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；④用直流电源。特征：①阳极本身放电被氧化；②宏观上看无新物质生成；③电解液的总量、浓度、pH均不变。③电冶炼电解熔融电解质，可炼得活泼金属。如：电解熔融NaCl时，电极反应式为：阳极：2Cl－－2e-=Cl2↑，阴极：2Na＋＋2e－=2Na，总反应式为：2NaCl2Na＋Cl2↑。④电解精炼以电解精炼铜为例：电解精炼粗铜时，阳极材料是——粗铜，阴极材料是——精铜，电解质溶液是CuSO4溶液(或Cu(NO3)2溶液)。电极反应式为：阳极：Cu－2e-=Cu2+，阴极：Cu2+＋2e－=Cu，长时间电解后，由于阳极的粗铜含有锌、铁、金等金属单质，所以阳极产生的铜离子与阴极析出的单质铜的物质的量不同，从而电解质溶液必须补充，一般要用氧化铜或者氢氧化铜来补充铜的损耗，同时调整溶液的PH值。由于金在阳极不会失去电子而以单质沉降在阳极泥里，所以在阳极泥中可以提取黄金。2、金属的腐蚀与防护（1）概念：金属的腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程。（2）金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应，M－ne－===Mn＋(M表示金属)。（3）金属腐蚀的类型①化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非电解质液体等直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍，危害更大②析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱、中性或碱性电极反应负极Fe－2e－===Fe2＋正极2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－总反应式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。（4）金属的防护①电化学防护A、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。B、外加电流的阴极保护法—电解原理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。三、典例剖析思维拓展考点一电解池的工作原理与应用例1（2014·广东高考第11题)某同学组装了如图所示的电化学装置。电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，则()A.电流方向：电极Ⅳ→→电极ⅠB.电极Ⅰ发生还原反应C.电极Ⅱ逐渐溶解D.电极Ⅲ的电极反应：Cu2++2e-=Cu【答案】A【解析】电极Ⅰ是原电池的负极，电极Ⅱ是原电池的正极，电极Ⅲ是电解池的阳极，电极Ⅳ是电解池的阴极，故电流方向：电极Ⅳ→→电极Ⅰ，A正确；电极Ⅰ发生氧化反应，B错误；电极Ⅱ是原电池的正极，发生还原反应，有单质铜析出，C错误；电极Ⅲ是电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应为Cu-2e-Cu2+，D错误。【易错点】原电池与电解池串联时，可通过电极的活性差异判断装置是不是原电池。一般情况下，若电极不同且其中的一极能与电解质反应，则该装置为原电池；若电极材料相同，则为电解池。【方法点拨】解答本题时应注意以下两点：(1)掌握判断电解池和原电池的方法；(2)电流方向与电子流动方向相反。例2(2014·北京高考·第28题)用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH=1的0.1mol·L-1FeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下(a、b、c代表电压值)：序号电压/V[来]阳极现象检验阳极产物Ⅰx≥a电极附近出现黄色，有气泡产生有Fe3+、有Cl2Ⅱax≥b电极附近出现黄色，无气泡产生有Fe3+、无Cl2Ⅲbx0无明显变化无Fe3+、无Cl2(1)用KSCN溶液检验出Fe3+的现象是。(2)Ⅰ中，Fe3+产生的原因可能是Cl-在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应：。(3)由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，原因是Fe2+具有性。(4)Ⅱ中虽未检测出Cl2，但Cl-在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：序号电压/V阳极现象检验阳极产物Ⅳax≥c无明显变化有Cl2Ⅴcx≥b无明显变化无Cl2①NaCl溶液的浓度是mol·L-1。②Ⅳ中检测Cl2的实验方法：。③与Ⅱ对比，得出的结论(写出两点)：。【答案】(1)溶液变红(2)2Cl--2e-Cl2↑、Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+(3)还原(4)①0.2②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色③通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因；通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl-放电。【解析】(1)用KSCN溶液检测Fe3+的现象是溶液变红色；(2)依据电解原理，氯离子在阳极失电子生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑，氯气具有氧化性，氧化亚铁离子生成铁离子，溶液变黄色，反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+2Fe3++2Cl-；(3)由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，元素化合价升高，依据氧化还原反应分析Fe2+具有还原性；(4)①电解pH=1的0.1mol·L-1FeCl2溶液，电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，探究氯离子是否放电，需要在Cl-浓度相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2mol·L-1；②依据检验氯气的实验方法分析，取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色证明生成氯气，否则无氯气生成；③依据图