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第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护最新考纲要求核心素养脉络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，金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。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．科学态度与社会责任：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做出正确的价值判断。考点一电解原理一、电解与电解池二、电解池工作原理示意图三、电极产物的判断和电极反应式的书写1．电极产物的判断阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。阳极：金属(Au、Pt除外)电极S2－I－Br－Cl－OH－含氧酸根离子。2．电极反应式的书写(1)判断阴、阳极，根据阳极电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。(2)根据离子放电顺序，确定放电的离子种类，分析电极反应，并判断电极产物，按照“阳极氧化、阴极还原”写出电极反应式。(3)电解水溶液时，应注意水电离出的H＋、OH－放电时电极反应式的书写。四、以惰性电极电解电解质溶液的类型类型实例电极反应电解液浓度pH电解质溶液复原NaOH增大_________H2SO4增大_________电解水型Na2SO4阴：________________阳：___________________________增大_________4H＋＋4e－===2H2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑增大加水减小加水不变加水类型实例电极反应电解液浓度pH电解质溶液复原HCl阴：__________________阳：__________________减小__________电解电解质型CuCl2阴：_________________阳：_________________减小—________2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－===Cl2↑增大通HClCu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑加CuCl2类型实例电极反应电解液浓度pH电解质溶液复原放H2生碱型NaCl阴：_________________阳：_________________生成新电解质__________放O2生酸型CuSO4阴：________________阳：___________________________生成新电解质____________________2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－===Cl2↑增大通HCl2Cu2＋＋4e－===2Cu4OH－－4e－===2H2O＋O2↑减小加CuO、CuCO3[思维诊断]判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)电解质溶液的导电过程一定发生了化学变化()(2)根据金属活动性顺序，Cu和稀H2SO4不反应，因此不能根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2()(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)电解时，电解液中阳离子移向阳极，阴离子移向阴极()(5)电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极()√××××(6)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大()(7)用铁作电极电解饱和食盐水时，阳极上Cl－失电子变为Cl2()(8)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的状况()(9)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应()(10)用铜作电极电解CuSO4溶液的方程式为2Cu2＋＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋4H＋()×××××教材对接高考1．(RJ选修4·P83T1改编)判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应()(2)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极()(3)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极()(4)电解NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的pH减小()√×××2．(溯源题)(2016·高考北京卷改编)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生……下列对实验现象的解释或推测不合理的是________。①a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－②b处：2Cl－－2e－===Cl2↑③c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋④根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜答案：②探源本考题源于RJ选修4P79“CuCl2溶液的电解”演示实验和P80“电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气”及知识拓展，对电解原理及电解现象的解释等方面进行了考查。1．首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。2．再分析电解质溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。3．依据阴、阳两极离子的放电顺序判断电极反应。4．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。5．最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。1．按要求书写电极反应式和总反应方程式：(1)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：______________________________。(2)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：_____________________________。(3)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：____________________________。(4)用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液，电解过程中两极均有两种产物产生，判断阴、阳两极的产物并根据电解的先后顺序写出电极反应方程式。①阳极产物：______________；电极反应：_____________________________________。②阴极产物：____________；电极反应：_____________________________________。答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)Mg2＋＋2Cl－＋2H2O=====电解Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(2)2Al－6e－＋8OH－===2AlO－2＋4H2O6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑)2Al＋2H2O＋2OH－=====电解2AlO－2＋3H2↑(3)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－===3H2↑2Al＋3H2O=====电解Al2O3＋3H2↑(4)①Cl2、O22Cl－－2e－===Cl2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑②Cu、H2Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑2．常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液，电解一段时间后，下列有关电解质溶液变化的说法正确的是()A．电解质溶液的浓度增大，pH减小B．电解质溶液的浓度增大，pH增大C．电解质溶液的浓度减小，pH减小D．电解质溶液的浓度不变，pH不变A解析：选A。NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO2－4，溶液呈酸性，常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液实质是电解水，因此NaHSO4溶液的浓度增大，c(H＋)增大，pH减小，故A项正确。3．用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是()AA．A点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态B．电解过程中N电极表面先有红色物质生成，后有气泡产生C．Q点时M、N两电极上产生的总气体在相同条件下体积相同D．若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变解析：选A。惰性材料作电极，在阳极上H2O先放电，即阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，在阴极，Cu2＋先放电，即阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，P点后，气体体积突然增大，说明P点Cu2＋消耗完全，P点后，阴极的电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑，即A点是电解完CuSO4后，又电解了一部分水，应加入CuO和H2O或Cu(OH)2，才能恢复到原来的状态，故A说法错误；N极接电源的负极，N极作阴极，根据选项A的分析，先有红色铜析出，然后出现气体，故B说法正确；Q点的气体来自两个阶段，第一阶段：阳极电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，第二阶段：阳极电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，P点产生的气体为氧气，其体积为bL，从P点到Q点，第二阶段，阴极产生的气体体积为2bL，阳极产生的气体体积为bL，阳极气体总体积为(b＋b)L＝2bL，故C说法正确；若M电极换成Cu，阳极上发生反应Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，因此电解过程中CuSO4溶液的浓度不变，故D说法正确。4．(1)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为________溶液(填化学式)，阳极电极反应式为__________________，电解过程中Li＋向________电极迁移(填“A”或“B”)。(2)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－===S(n－1)S＋S2－===S2－n①写出电解时阴极的电极反应式：___________________。②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成_________________________________________。答案：(1)LiOH2Cl－－2e－===Cl2↑B(2)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－②S2－n＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑电化学的反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。1．解题关键(1)电极名称要区分清楚；(2)电极产物要判断准确；(3)各产物间量的关系遵循电子得失守恒。2．三种计算方法如以通过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)5．某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该溶液，根据电极产物的不同，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是()A．阴极只析出H2B．阳极先析出Cl2，后析出O2C．电解最后阶段为电解水D．溶液pH不断增大，最后为7D解析：选D。依据放电顺序不同，电解分阶段进行，可以将溶质看成3molNaCl和1molH2SO4，再转化一下思想，可以看成2molHCl、1molNa2SO4、1molNaCl，由于1molNa2SO4自始至终无法放电，且其溶液pH＝7，暂时可以忽略，则电解过程可看