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1第三节电解池金属的腐蚀与防护考纲定位要点网络1.了解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。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。电解原理及其规律1．电解在电流作用下，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。注意：电解与电离的区别①电解需通电才能进行而电离不需通电就能进行。②电解是化学变化；而电离是在水中或熔融状态下断键离解为离子，属于物理变化。2．电解池及其工作原理(1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。(2)构成条件①有与外接直流电源相连的两个电极。②电解质溶液(或熔融电解质)。③形成闭合回路。(3)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)(4)电解池中电子和离子的移动①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。电子不能通过电解质溶液。②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。③电流：从电源的正极流出，流入阳极，再通过电解质溶液流入阴极，最后流向负极，2形成闭合回路。3．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，放电顺序为――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――→K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Sn2＋、Pb2＋、H＋、Cu2＋、Fe3＋、Ag＋放电由难到易(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，生成金属阳离子，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－3、SO2－4、CO2－3、F－放电由易到难注意：①放电指的是电极上的得、失电子。②活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。③阴极材料若为金属电极，一般是增强导电性但不参与反应。4．以惰性电极电解水溶液的有关规律(1)电解水型——含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐①阴极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，总方程式为2H2O=====电解2H2↑＋O2↑。②电解质浓度变大，pH可能变大、变小或不变，可加H2O复原。(2)电解电解质类型——无氧酸(如HCl)，不活泼金属无氧酸盐(CuCl2)电解质浓度变小，加电解质本身复原。(3)放H2生碱型——活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)①阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，总方程式为2Cl－＋2H2O=====电解Cl2↑＋H2↑＋2OH－。②溶液pH变大，加HCl(卤化氢)复原。(4)放O2生酸型——不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)①阴极反应式为2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，总方程式为2Cu2＋＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋4H＋。②溶液pH变小，加CuO(金属氧化物)或CuCO3复原。[基础判断](1)二次电池的放电(原电池反应)与充电(电解反应)互为可逆反应。()(2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程，属于化学变化。3()(3)电解时电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极。()(4)用惰性电极电解足量CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2或CuO均可使电解质溶液恢复到电解前的状况。()(5)惰性电极电解Na2SO4溶液和Na2CO3溶液的过程中pH均不变。()(6)以Pt作电极，电解KCl溶液的离子方程式为2Cl－＋2H＋=====电解Cl2↑＋H2↑。()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×[知识应用]1．按要求书写方程式。(1)用Pt作电极，电解AgNO3溶液阴极反应式：_______________________________________；阳极反应式：_______________________________________；总反应式：________________________________________。(2)用Cu作电极，电解稀H2SO4溶液阴极反应式：_______________________________________；阳极反应式：______________________________________；总反应式：________________________________________。(3)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：_____________________________________；阴极反应式：_____________________________________；总反应式：_______________________________________。(4)用惰性电极电解2mol·L－1NaCl和1mol·L－1CuSO4的混合溶液，电解过程明显分两个阶段。第一阶段：阴极反应式：______________________________________，阳极反应式：______________________________________。第二阶段：阴极反应式：______________________________________，阳极反应式：______________________________________。[答案](1)4Ag＋＋4e－===4Ag4OH－－4e－===2H2O＋O2↑4Ag＋＋2H2O=====电解4Ag＋4H＋＋O2↑(2)2H＋＋2e－===H2↑Cu－2e－===Cu2＋Cu＋2H＋=====电解Cu2＋＋H2↑4(3)2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑Mg2＋＋2Cl－＋2H2O=====电解Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(4)Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑4H＋＋4e－===2H2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑2．若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98gCu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，阴极发生的电极反应式为_________________________________________________________________________________________________________________________________，整个电路中转移的电子数为________________________(用NA表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。[答案]Cu2＋＋2e－===Cu、2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－4NA电极反应式和电解方程式的书写要点(1)做到“三看”，正确书写电极反应式①一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2＋)。②二看电解质，电解质是否参与电极反应。③三看电解质状态，是熔融状态，还是水溶液。(2)规避“两个”失分点①书写电解池中电极反应式时，一般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，且注明“电解”条件。②电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。命题点1电解原理及其规律1．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()AB5CD[答案]D2．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()A．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(NA表示阿伏加德罗常数的值)C[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。]3．(2019·甘肃名校联考)电－Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，其反应原理如图所示(酸性介质)。其中电解产生的H2O2与Fe2＋发生Fenton反应：Fe2＋＋H2O2===Fe3＋＋OH－＋·OH，生成的羟基自由基(·OH)能氧化降解有机污染物。下列说法不正确的是()A．电源的B极是正极6B．电解时阴极周围溶液的pH增大C．阴极上发生的电极反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2D．若产生4mol羟基自由基(·OH)，则消耗22.4LO2D[O2在电解池的左侧得电子生成H2O2，所以A极为负极，B极为正极，A项正确；阴极上O2＋2e－＋2H＋===H2O2，电解质溶液的pH增大，B、C项正确；D项，没有指明温度和压强，不能确定氧气的体积，D项错误。]命题点2电化学基本计算——电子守恒法4．(2019·大连模拟)用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为()A．0.4molB．0.5molC．0.6molD．0.8molC[Cu2(OH)2CO3可改写为2CuO·H2O·CO2，因反应后生成的CO2离开溶液，所以加入0.1molCu2(OH)2CO3相当于加入0.2molCuO、0.1molH2O，根据2Cu～O2～4e－2mol4mol0．2mol0.4mol2H2O～O2～4e－2mol4mol0．1mol0.2mol转移电子的物质的量＝0.4mol＋0.2mol＝0.6mol。]5．(2019·平顶山一模)某实验小组模拟光合作用，采用电解CO2和H2O的方法制备CH3CH2OH和O2，装置如图所示。下列说法不正确的是()A．铂极为阳极，发生氧化反应B．电解过程中，H＋由交换膜左侧向右侧迁移C．阴极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===CH3CH2OH＋3H2OD．电路上转移2mol电子时铂极产生11.2LO2(标准状况)B[CH3CH2OH中C为－2价，CO2发生还原反应，在铜极区充入CO2。由电池符号知，铂极为阳极，发生氧化反应，A项正确；铂极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，B项错误；阴极上发生还原反应生成乙醇和水，C项正确；转移72mol电子生成0.5molO2，D项正确。]电化学中两种基本计算模型根据电子守恒用于串联电路阴阳两极产物、原电极正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。根据关系式根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。注：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。命题点3多池串联的综合试题分析6．将以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池甲与盛有足量硫酸铜溶液的装置乙相连，起始电路接入状况如图，以电流强度0.1A，通电10min后，将电池的正、负极互换接入，移动滑动变阻器，以电流强度0.2A，继续通电10min，结束实验。甲乙下列有关说法正确的是()A．葡萄糖在装置甲的正极参加反应，氧气在负极参加反应B．在该电池反应中，每消耗1mol氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳11.2LC．电池工作20min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为2