1、高考化学一轮复习专题6化学反应与能量变化第三单元电解池金属的腐蚀与防护加试学案苏教版2019-2020年高考化学一轮复习专题6化学反应与能量变化第三单元电解池金属的腐蚀与防护(加试)学案苏教版考试标准知识条目必考要求加试要求1.电解池的概念b2.电解CuCl2溶液的原理及电极反应式b3.电解池的构成条件b4.原电池、电解池的判断c5.电解池的构造与工作原理b6.电解池的电极反应式与电解反应方程式b7.金属冶炼、氯碱工业、电镀在生产生活中的应用b8.金属腐蚀的危害a9.金属发生电化学腐蚀的基本原理c10.金属的防护b考点一电解的工作原理1电解定义在直流电作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应
2、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(1)概念：把电能转化为化学能的装置。(2)构成条件有与电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融盐)。形成闭合回路。(3)电极名称及电极反应式(如图)(4)电子和离子的移动方向特别提醒电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。4分析电解过程的思维程序(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2
3、H(水)Al3Mg2NaCa2K。阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。注意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。最常用、最重要的放电顺序：阳极：ClOH；阴极：AgCu2H。电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。(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。5原电池和电解池(1)原电池和电解池的原理比较装置类别原电池电解池原理使氧化还原反应中电子的转移做定向移动，从而形成电流使电流通过电解质溶液
4、或熔融电解质而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程装置特点将化学能转变成电能将电能转变成化学能实例电极名称负极正极阴极阳极反应类型氧化反应还原反应还原反应氧化反应反应特征自发的氧化还原反应(主动)借助电流(被动)电极判断由电极本身决定正极：流入电子负极：流出电子由外电源决定阳极：连电源正极阴极：连电源负极电子流向负极外电路正极电解池阳极电源正极；电源负极电解池阴极离子移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动(2)原电池和电解池的判断先分析有无外接电源，无外接电源的可能为原电池，然后用原电池的构成条件判断确定。有外接电源的为电解池。其中，当阳极金属与电解质溶液中的金属阳
5、离子相同时，则为电镀池；其余情况为电解池。特别提醒原电池、电解池都有两个电极。原电池两个电极的名称是正极和负极，为活动性不同的金属或金属与能导电的非金属，此时负极与电解质溶液发生氧化还原反应，燃料电池中为惰性电极，两极反应的物质为可燃性气体和氧气；电解池两个电极的名称是阴极和阳极，可以是惰性电极也可以是活泼性电极，电极本身和电解质溶液没有反应关系。题组一分类突破电解的规律1用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)。填写表中空白：(1)电解水型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：4OH4e=O
6、22H2O阴极：4H4e=2H2H2O2H2OO22H2增大减小加H2O强碱(如NaOH)增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)不变加H2O(2)电解电解质型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原无氧酸(如HCl)，HF除外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2酸2HClH2Cl2减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，氟化物除外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=Cu盐CuCl2CuCl2加CuCl2固体(3)放H2生碱型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧
7、酸盐(如NaCl)阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2水和盐2Cl2H2OCl2H22OH生成新电解质增大通入HCl气体(4)放O2生酸型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：2Cu24e=2Cu水和盐2Cu22H2O2CuO24H生成新电解质减小加CuO或CuCO3题组二突破电极反应式、电解方程式的书写2按要求书写电极反应式和总方程式：(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_。(2)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总
8、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_；总反应化学方程式_。(4)用铁作电极电解NaOH溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(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_。(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_。(8)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。答案(1)4OH4e=O22H2O(或2H2O4e=O24H)4Ag4e
9、=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e=Fe22H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)Fe2H2OFe(OH)2H2(4)Fe2e2OH=Fe(OH)22H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)Fe2H2OFe(OH)2H2(5)2Al6e8OH=2AlO4H2O6H2O6e=3H26OH2Al2H2O2OH2AlO3H2(6)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H2(7)2Al6HCO6e=2Al(OH)36CO26H2O6
10、e=3H26OH(或6H6e=3H2)(8)2Cl2e=Cl2Mg22e=MgMg22ClMgCl2题组三电解原理和电解规律的考查3右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象描述正确的是()A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色答案D解析SO、OH移向b极，在b极OH放电，产生O2，b极附近c(H)c(OH)，石蕊溶液变红。Na、H移向a极，在a极H放电产生H2，a极附近c(OH)c(H)，石蕊溶液变蓝。所以产生的气
11、体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体。A、B、C均错。4以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水，下列关于两个电解池反应的说法正确的是()A阳极反应式相同B电解结束后所得液体的pH相同C阴极反应式相同D通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)答案C解析A项，以石墨为电极电解水，阳极：4OH4e=2H2OO2，以石墨为电极电解饱和食盐水，阳极：2Cl2e=Cl2，二者阳极电极反应式不同，故A错误；B项，电解水溶液的pH不变，电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，pH变大，所以电解结束后所得液体的pH不相同，故B错误；C项，以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水阴极上都是2H2
12、e=H2，所以阴极电极反应式相同，故C正确；D项，设转移电子数为4 mol，则依据电解方程式：2H2O2H2O24e，电解水生成3 mol气体；依据电解方程式2NaCl2H2O2NaOHCl2H22e，电解食盐水生成4 mol气体，故D错误。题组四原电池、电解池的判断5某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动答案D解析若a和b不连接，则不能构成原电池，单质铁
13、直接与Cu2发生氧化还原反应而置换出铜，反应方程式为FeCu2=Fe2Cu，A正确；若a和b用导线连接，则构成原电池，此时铁作负极，铜作正极，反应方程式分别为Fe2e=Fe2、Cu22e=Cu，B正确；由A、B分析可知，选项C是正确的；若a和b分别连接直流电源正、负极，则构成电解池，此时铜作阳极失去电子被氧化，铁作阴极，在电解池中阳离子向阴极移动，因此选项D是错误的。6如图所示，下列叙述正确的是()AY为阴极，发生还原反应BX为正极，发生氧化反应CY与滤纸接触处有氧气生成DX与滤纸接触处变红色答案A解析分析题给图示可知，Zn片作负极，Cu片作正极，故右侧装置为电解池，X为阳极，发生氧化反应，选
14、项B错误；阴极为H2O电离出的H放电，生成H2，选项C错误；X为活性电极，电极反应为Cu2e=Cu2，选项D错误。1电解水型电解一段时间后，其电解质的浓度一定增大吗？举例说明。提示不一定，如用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，一段时间后会析出Na2SO410 H2O晶体，剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液，此时浓度保持不变。2复原措施探究(1)要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？提示不可以，电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。(2)要使电解后的CuSO4溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？提示应具体情况具体分析，若通电一段
15、时间，CuSO4未电解完(即Cu2未全部放电)，使溶液复原应加入CuO，而加入Cu(OH)2会使溶液的浓度减小；若Cu2全部放电，又继续通电一段时间(此时电解水)，要使溶液复原应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此时浓度偏大。(3)若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少？提示4NA(4)通过以上分析，电解质溶液复原应遵循什么原则？提示电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。3根据金属活动顺序表，Cu
16、和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2?提示Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解反应方程式为阳极：Cu2e=Cu2，阴极：2H2e=H2。总反应式：Cu2HCu2H2。4.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)二看介质，介质是否参与电极反应。(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。5规避“三个”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。(2
17、)要确保两极电子转移数目相同，且应注明条件“通电”。(3)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。考点二电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极反应式：2H2e=H2(还原反应)(2)总反应方程式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子反应方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Age=Ag；阴极：Age=Ag
18、。(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。3电解精炼铜(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。(2)电解质溶液：含Cu2的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；阴极：Cu22e=Cu。4电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、K、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl2电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2Na2e=2Na。(2)冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应：阳极：6O212e=3O2；阴极：4Al312e=4Al。题组一电解原理的“常规”应用1利用如图所示装置模拟电解
19、原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是()A氯碱工业中，X电极上反应式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变C在铁片上镀铜时，Y是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁答案D解析氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。2使用氯化钠作原料可以得到多种产品。(1)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 molL1 NaCl溶液，若阴、阳两极均得到112 mL气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是_(忽略反应前后溶液体积的变
20、化)。(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是_(填字母)。Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是_(用元素符号表示)，总的
21、反应式是_。答案(1)0.1 molL1(2)B(3)FeFe2H2OFe(OH)2H2解析(1)n(H2)n(Cl2)0.005 mol，参加反应的n(NaCl)0.01 mol，说明NaCl恰好电解完毕，溶液变为NaOH溶液，n(NaOH)n(NaCl)0.01 mol，c(NaOH)0.1 molL1。(2)电解饱和氯化钠溶液的总反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，题目要求使Cl2被完全吸收，则氯气必须在下部的电极上产生，下部的电极是阳极，推出b为电源的正极，a为负极。生成的Cl2与阴极区产生的NaOH反应：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，则消毒液的主要成分是NaC
22、lO、NaCl。(3)题目要求通过电解法制取Fe(OH)2，电解质溶液是NaCl溶液，必须通过电极反应产生Fe2和OH。根据电极发生反应的特点，选择铁作阳极，铁发生氧化反应产生Fe2；溶液中的阳离子Na、H向阴极移动，根据放电顺序，阴极H放电产生氢气，H来源于水的电离，反应式：2H2O2e=H22OH。在电场作用下，阳极产生的Fe2与阴极产生的OH在定向移动的过程中相遇，发生复分解反应生成Fe(OH)2沉淀。将阳极反应式、阴极反应式叠加得到总的反应式：Fe2H2OFe(OH)2H2。题组二电解原理的“不寻常”应用(一)电解原理在“环境治理”中的不寻常应用3工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单
23、质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是()已知：Ni2在弱酸性溶液中发生水解氧化性：Ni2(高浓度)HNi2(低浓度)A碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小C为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变答案B解析电极反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：Ni22e=Ni2H2e=H2A项正确；B项，由于C室中Ni2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH不断减少，Na通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H的氧化性大于Ni2(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH，正确；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl首先放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。4用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaO
