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第六章化学反应与能量变化第20讲电解池金属的电化学腐蚀与防护微考点•大突破微充电•提素养微真题•大揭秘考纲微解读考向微预测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部分主要考查内容有①电解池的工作原理，如电解池阳、阴极的判断，电极反应式的书写及溶液pH的变化等；②电解规律及其应用，如氯碱工业、粗铜的精炼、电镀等；③金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。题型有选择题、填空题。微考点•大突破A基础篇微考点1电解池一、电解池1．电解原理及电极反应式的书写(1)使电流通过电解质溶液而在引起的过程叫做电解；把转变为的装置叫做电解池。在电解池中与直流电源的相连的电极是阴极，在阴极上发生反应；与直流电源的相连的电极是阳极，在阳极上发生反应。(2)用惰性电极电解CuCl2溶液时，电极反应式为阳极：_______________，阴极：__________________，总反应：_______________________。阴、阳两极氧化还原反应电能负极化学能还原氧化正极Cu2＋＋2e－===CuCuCl2=====电解Cl2↑＋Cu2Cl－－2e－===Cl2↑2．离子放电顺序及电解产物的判断(1)阳极产物判断：首先看电极，如果是活性电极，失电子，电极被溶解；如果是惰性电极，则要看溶液中的还原性。此时根据阴离子放电顺序加以判断。阴离子的放电顺序为_____________________________________________。(2)阴极产物的判断：直接根据的放电顺序判断，常见阳离子的放电顺序是。阴离子电极材料S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根＞F－Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋阳离子二、以惰性电极电解的几种类型注意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，电解质浓度增大。电解时溶液酸碱性“口诀”为氢出碱增，氧出酸增，氢氧共出，“酸”酸、“碱”碱、“中”中。②若放电的H＋或OH－来自水的电离，则电解方程式要将它们写成“H2O”的形式。③电解质溶液恢复原状的办法：“少什么加什么”。微助学一个程序分析电解池问题的一般程序为找电源(或现象)→判两极→写电极反应式→得总反应式。①连电源正极的为阳极，阳极上发生氧化反应；连电源负极的为阴极，阴极上发生还原反应，两电极反应式之和即为电池总反应式。②电极材料：惰性电极指Pt、Au、石墨；活性电极指除Pt、Au、石墨外的金属材料。四个对应1．正极和负极对应。2．阳极和阴极对应。3．失电子和得电子对应。4．氧化反应和还原反应对应。三个相等1．同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。2．同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。3．串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。一个原则用惰性电极电解电解质溶液时，若使电解后的溶液恢复原状态，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。微诊断判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。1．Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑能设计成电解池。()√提示电解池是把电能转化为化学能，所以不论自发、不自发进行的氧化还原反应理论上均可设计成电解池；如用Zn作阳极、惰性电极作阴极，电解硫酸溶液，电池反应即为上述反应。2．阴极不管是什么材料，电极本身都不反应。()3．阳极不管是什么材料，电极本身都不反应。()√提示阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液中的阳离子放电。×提示阳极如果是活性电极，电极本身参加反应。4．电解过程中阴离子向阴极定向移动。()5．电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。()提示电解过程中阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动。××提示电解盐酸，pH变大；电解硫酸，实际是电解水，pH变小。如图中的电化学装置以甲醇(CH3OH)为主要原料合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]，下列说法错误的是()A．B是直流电源的负极B．碳酸二甲酯中碳均为＋4价C．阳极附近溶液pH降低D．每当有2molH＋通过离子交换膜，消耗氧气的体积在标准状况下为11.2L【读题干】此题为电化学装置，用甲醇(CH3OH)为主要原料合成碳酸二甲酯，如图所示。【抽信息】①质子交换膜允许H＋通过，H＋移向右侧；②左侧甲醇和CO反应生成碳酸二甲酯，右侧氧气反应生成水。【调储备】电解池原理，有机物化合价的判断。【获答案】分析装置图可知甲醇从与A相连的电极通入发生氧化反应，氧气从与B相连的电极通入发生还原反应，所以A为正极、B为负极。B是直流电源的负极，A项正确；碳酸二甲酯中，羰基上的碳显＋4价，甲基中的碳为一2价，B项错误；阳极的电极反应为2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋，所以阳极附近溶液pH降低，C项正确；由前面的分析可知，每当有2molH＋通过离子交换膜，电路中就有2mole－通过，所以阴极就消耗0.5mol氧气，0.5mol氧气的体积在标准状况下为11.2L，D项正确。答案选B。【思收获】在做电化学基础类型题目时，很多题目都有装置图，主要信息往往都集中在图上，这就要求学生要多练习对图象的分析，这个能力是很重要的。在共价化合物中，元素的化合价的数值是由其与其他原子所形成的共用电子对的数目决定的，若共用电子对偏向于该元素的原子，则其显负价，否则显正价。微练一电解原理和电解规律的考查1．(2019·石家庄模拟)工业上通过电化学原理在铝表面形成氧化膜来提高其抗腐蚀能力，工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A．碳棒可用铜棒代替，其作用是传递电流B．通电一段时间后，溶液的pH减小C．通电后电子被强制从碳棒通过电解质溶液流向铝片使铝表面形成氧化膜D．可通过调节滑动变阻器来控制氧化膜的形成速度解析根据电解原理的装置图，碳棒为阴极，电极反应为6H＋＋6e－===3H2↑，铝片为阳极，电极反应为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋。通过上述分析可知：碳棒作阴极，其作用是传递电流，可以用铜棒代替，A项正确；根据总反应方程式2Al＋3H2O===Al2O3＋3H2↑，溶液中H＋的物质的量不变，但由于消耗水，c(H＋)增大，pH减小，B项正确；通电后电子从电源负极流出，流向碳棒，C项错误；氧化膜的形成速度与电流强度有关，调节滑动变阻器可以控制电流强度，从而控制氧化膜的形成速度，D项正确。答案C2．下列各组中，每种电解质溶液用惰性电极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解析电解质溶液电解时，只生成氧气和氢气，相当于是电解水，根据电解时离子的放电顺序，当电解强含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐的溶液时均相当于电解水。答案C3.用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是()A．用石墨作阳极，铁作阴极B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2OC．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O解析若铁作阳极，则铁失电子生成Fe2＋，则CN－无法除去，故铁只能作阴极，阳极需为惰性电极，可用石墨作阳极，A项正确；阳极Cl－失去电子生成ClO－，发生氧化反应，又已知溶液呈碱性，B项正确；在碱性条件下，水电离出的氢离子在阴极得电子生成氢气，发生还原反应，C项正确；溶液pH为9～10，呈碱性，反应物中不可能含有大量的H＋，D项错误。答案D微练二电极反应式、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：_________________________________。4OH－－4e－===O2↑＋2H2O4Ag＋＋4e－===4Ag4Ag＋＋2H2O=====电解4Ag＋O2↑＋4H＋(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：_______________________________________；总反应离子方程式：_________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑Mg2＋＋2Cl－＋2H2O=====电解Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑Fe＋2H2O=====电解Fe(OH)2↓＋H2↑(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：_________________________________。(5)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↑(6)用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式：_______________________________________；阴极反应式：_______________________________________；总反应离子方程式：_________________________________。(7)用Al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↑(或6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－)(8)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极反应式：___________________________________