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第2讲电解池、金属的腐蚀与防护2017级教学指导意见核心素养1.了解电解池的构成，理解电解池的工作原理及应用，并能设计简单的电解池。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因并能解释相关现象，了解金属腐蚀的危害，选择、设计相关防腐措施。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，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[学在课内]1.电解与电解池得还原失氧化电化学[名师点拨]在电解池中反应可自发也可不自发，不自发的反应可发生，自发反应进行更快。2.构成条件(1)电源或一可作电源的原电池。(2)形成闭合回路—电极用导线与电源相连后插入电解质溶液中或熔融电解质中。3.电解池工作原理示意图还原阴阳氧化[名师点拨](1)易错警示内电路中导电微粒为阴、阳离子，导线、电极上导电微粒为电子。(2)电子和离子的移动方向(惰性电极)4.阴、阳两极上放电顺序(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――→K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Sn2＋、Pb2＋、H＋、Cu2＋、Fe3＋、Ag＋放电由难到易注意：①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。②常用放电顺序阴极：Ag＋Fe3＋Cu2＋H＋。(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，放电顺序为――――――――――――――――――――――――――――――――――――→S2－、I－、Br－、Cl－、OH－、含氧酸根离子（NO－3、SO2－4、CO2－3）、F－放电由易到难注意：常用放电顺序阳极：活性电极S2－I－Br－Cl－OH－5.以惰性电极电解的几种类型注意：电解时溶液酸碱性口诀：氢出碱增，氧出酸增，氢氧失去，“酸”酸、“碱”碱、“中”中。类型电解质特点实例电极反应式电解方程式电解对象电解质溶液浓度的变化溶液pH变化电解质溶液复原的方法阴极阳极电解水型含氧酸H2SO44H＋＋4e－===2H2↑4OH－＋4e－===2H2O＋O2↑2H2O=====通电2H2↑＋O2↑水增大减小加水可溶性强碱NaOH增大活泼金属含氧酸盐KNO3不变电解电解质型无氧酸HCl2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－===Cl2↑2HCl=====电解H2↑＋Cl2↑电解质减小增大氯化氢不活泼金属无氧酸盐CuCl2Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑CuCl2=====电解Cu＋Cl2↑氯化铜放H2生成碱型活泼金属无氧酸盐NaCl2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－===Cl2↑2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O2生成酸型不活泼金属含氧酸盐CuSO42Cu2＋＋4e－===2Cu4OH－－4e－===2H2O＋O2↑2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋2H2SO4＋O2↑电解质和水生成新电解质减小CuO或CuCO3教材延伸判断正误(1)任何化学反应都可以设计成电解池反应。()(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。()(3)电解硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。()(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。()[考在课外]×√×××(6)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。()(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)工业上采用电解MgCl2溶液冶炼金属镁。()√××拓展应用(1)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：_____________________________________________；总反应方程式：____________________________________________。答案2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－===3H2↑2Al＋3H2O=====电解Al2O3＋3H2↑(2)①电解饱和食盐水装置如图所示阳极反应式：______________________________________________阴极反应式：______________________________________________总反应式：_________________________________________________答案①2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑(2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)2Cl－＋2H2O=====通电Cl2↑＋H2↑＋2OH－②a.如将装置中右侧碳电极换成铁电极，对电极反应有无影响？________b.如果将装置中左侧碳电极换成铁电极，对电极反应有无影响？________。c.上述情况如对电极反应影响，请写出电极反应式及总反应式。阳极反应式：_____________________________________________阴极反应式：_____________________________________________总反应式：_______________________________________________答案a.无b.有c.Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑(2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑思维探究Cu不溶于稀硫酸，现欲使Cu溶于稀硫酸，可采取什么措施？答案Cu溶解为氧化反应，应采取氧化措施。方法1：设计成电解池，如图所示方法2：加入氧化剂如H2O2、O2等微热考点二电解原理的应用[学在课内]1.电解饱和食盐水(1)原理2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑(2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)2Cl－＋2H2=====通电Cl2↑＋H2↑＋2OH－(2)装置装置离子交换膜阳极钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)阴极碳钢网阳离子交换膜①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过②将电解槽隔成阳极室和阴极室[名师点拨]①NaOH的产生位置：____极室。②如去掉阳离子交换膜，让阴极室与阳极室产物充分反应，总反应式为________________________________________。阴NaCl＋H2O=====电解NaClO＋H2↑2.电镀铜铜待镀金属Cu－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu3.电解精炼铜粗铜纯铜Zn－2e－===Zn2＋、Ni－2e－===Ni2＋Cu－2e－===Cu2＋(主要反应)4.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na冶炼镁MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑2Cl－－2e－===Cl2↑Mg2＋＋2e－===Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)=====电解4Al＋3O2↑6O2－－12e－===3O2↑4Al3＋＋12e－===4Al教材延伸[考在课外]判断正误(1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。()(2)用惰性电极电解饱和食盐水，阴极逸出的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。()(3)用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O=====电解Cl2↑＋H2↑＋2OH－。()(4)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。()××××(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。()(6)用Zn作阳极，Fe作阴极；ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序H＋Zn2＋，不可能在铁上镀锌。()(7)粗铜电解精炼时，若电路中通过2mole－，阳极减少64g。()(8)工业上采用电解MgCl2溶液法冶炼金属镁。()(9)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↑。()√××××拓展应用如图是一个用铂丝作电极，电解稀MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸性——红色，碱性——黄色)回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填序号)。①A管溶液由红变黄②B管溶液由红变黄③A管溶液不变色④B管溶液不变色(2)写出A管中发生反应的反应式_______________________________________________________________________________________________。(3)检验b管中气体的方法是___________________________________________________________________________________________________。答案(1)①④(2)2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓(3)用拇指按住管口，取出试管正立，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃思维探究电解过程中A中CuSO4溶液浓度________，而B中CuSO4溶液浓度________，试分析其原因是___________________________________________________。答案逐渐减小基本不变A中阳极反应：Zn－2e－===Zn2＋等及Cu－2e－===Cu2＋、阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu；阳极生成Cu2＋的量少于阴极消耗Cu2＋的量，溶液中[Cu2＋]减小。B中阳极反应：Cu－2e－===Cu2＋、阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu；阳极生成Cu2＋的量与阴极生成Cu2＋的量相等，溶液中[Cu2＋]不变“多池组合”装置提升学生模型认知素养素养说明：电化学在高考中属于必考内容。近几年多池组合在高考中出现频度较高。综合考查化学反应中的能量变化、氧化还原反应、化学计算等知识。通过数学建模解答电化学中电极判断、电极反应式、现象、电解液的恢复、电量守恒计算等问题，从而提升学生的模型认知素养。[题组训练]题型一外加电源型1.(2016·北京理综，12)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，局部退色；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()A.a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B.b处：2Cl－－2e－===Cl2↑C.c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜解析A项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部退色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H＋，Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D项，实验一中ac形成电解池，bd形成电解池，所以实验二中形成3个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n的另一面(左面)为阳极产生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得电子析出铜，正确。答案B2.用铅蓄电池电解AgNO3、Na2SO4的溶液，a、b、c、d电极材料均为石墨。已知铅蓄电池的总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(a