发布时间 : 星期一 文章高三第一轮化学复习 选4电解池 金属的电化学腐蚀与防护学案更新完毕开始阅读1e98d81c43323968011c929e
高三化学一轮复习 第三讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
【2013考纲解读】
1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。
2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。
【知识梳理】
一、电解原理
1.电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程．
2.电解池(电解槽)：把_______转变为_______的装置． 3.电解池的工作原理
(1)构成条件
①有与________相连的两个电极。 ②__________(或__________)。 ③形成____________。 (2)电极名称及电极反应(如图)
(3)电子和离子移动方向
①电子：从电源________流向电解池的________；从电解池的________流向电源的________。②离子：阳离子移向电解池的________； 阴离子移向电解池的________。 ※原电池和电解池对比 电解池 原电池 电子流向 电源负极―导线―→阴极 负极→导线→正极 阳极―导线―→电源正极 电流流向 电源正极―导线―→阳极 正极→导线→负极 阴极―导线―→电源负极 电极反应类型 阳极：_____反应 负极：_____反应 阴阳离子移动方向 阳离子移向____极 阳离子移向_____极 总反应是否自发 非自发 自发 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：Ag＋
>Fe3＋
>Cu2＋
>H＋
(酸)>Fe2＋
>Zn2＋
>H＋
(水)>Al3＋
>Mg2＋
>Na＋
>Ca2＋
>K＋
。 阳极：活泼电极>S2－
>I－
>Br－
>Cl－
>OH－
>含氧酸根离子。
(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)最后合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 例1：写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式
第一步：判断阳极材料是否为活性电极 第二步：明确溶液中存在哪些离子
溶液中的阳离子：____________，阴离子___________ 第三步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序
阴极：___________ 阳极：___________
第四步：写电极反应式和总的电解方程式 阴极：___________________
阳极：___________________或_________________
使得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：
_______________________________ (离子方程式) 2CuSO＋2HO=====电解
422Cu＋O2↑＋2H2SO4(化学方程式)
[注意] ①上例中的电极若换成铜棒，阳极电极反应式为：Cu－2e－
===Cu2＋
，阴极电极反应式不变。②电极反应式的书写要以实际放电的离子表示，但电解方程式的书写中，弱电解质要以分子式的形式书写。如本例中的阳极反应式可写为OH－
，但电解总反应方程式则必须写为H2O。
5.电解规律：惰性电极电解电解质溶液的类型
电解质电解质溶类型 电极反应特点 实例 电解对象 pH 浓度 液复原 NaOH 水 增大 增大 水 电解阴：____________________ H2SO4 水型 阳：____________________ Na2SO4 分解HCl 电解质电离出的阴、阳离子分别电解 在两极放电 CuCl2 质型 放H2阴极：H2O放H2生碱 电解质和生成新生碱NaCl 增大 氯化氢 阳极：电解质阴离子放电 水 电解质 型 放O2阴极：电解质阳离子放电 生酸CuSO4 阳极：H2O放O2生酸 型
(1)书写电解池中电极反应式时，要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)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。
（3）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、阳极同时有H+、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液的浓度增大。
（4）用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，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。
二、电解原理的应用
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：__________________(________反应)
阴极反应式：__________________(________反应)
(2)总反应方程式：2NaCl＋2H电解
2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 离子反应方程式：2Cl－
＋2H电解
－
2O=====2OH＋H2↑＋Cl2↑ (3)应用：氯碱工业制________、________和________。 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____极，镀层金属银作____极。
(2)电解质溶液是___________________________________。 (3)电极反应：
阳极：__________________________________________________________________； 阴极：__________________________________________________________________。 (4)特点：____极溶解，____极沉积，电镀液的浓度________。 3．电解精炼铜
(1)电极材料：阳极为________；阴极为________。 (2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
(3)电极反应：
阳极：____________________________________________________________________；阴极：____________________________________________________________________。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。 (1)冶炼钠
2NaCl(熔融)=====电解
2Na＋Cl2↑ 电极反应：
阳极：____________________________________________________________________，阴极：____________________________________________________________________。(2)冶炼铝
2Al电解2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑ 电极反应：
阳极：____________________________________________________________________，阴极：____________________________________________________________________。
三、金属的腐蚀与防护 1．金属的腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与干燥气体或非电解质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 特点 无电流产生 有电流产生 金属失电子变成金属阳离子而被氧化（M—ne-==Mn+） 本质 金属被氧化的过程 较活泼的金属被氧化的过程 相互关系 两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更严重 2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜 酸性较强，如NH4Cl、 水膜 酸性很弱或呈碱性、中性如NaCl CH3COOH 溶液 电 负极（Fe） 极 正极（C） 反 总反应 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 应 其它：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O 普遍性 腐蚀更普遍 3.金属的防护 (1)加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。 (2)改变金属内部结构 (3)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法 — 原电池原理
正极：被保护的金属设备 负极：比被保护的金属活泼的金属 。 ②外加电流的阴极保护法 — 电解原理 阴极：被保护的金属设备 。阳极：惰性电极
判断金属腐蚀快慢的规律
电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 例2器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是
( )
A．④>②>①>③ B．②>①>③>④ C．④>②>③>① D．③>②>④>①
应对电化学定量计算的三种方法
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常 数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。 可概括为三种方法：
①据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算. ③据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式. 例3、在如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：
(1)电源电极X为________极。
(2)pH变化：A______，B________，C______。(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL。则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(5)电解后B装置溶液的pH为多少？
(6)电解后，欲使A溶液恢复到原来的浓度，应加入什么物质？
课时规范训练（教材习题回扣）
1．(选修4P83－1)下列关于电解槽的叙述中不正确的是
( )
A．与电源正极相连的是电解槽的阴极B．与电源负极相连的是电解槽的阴极 C．在电解槽的阳极发生氧化反应．电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极 2．(选修4P83－2)下列关于铜电极的叙述中不正确的是
( )
A．锌铜原电池中铜是正极B．在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极 C．用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极D．用电解法精炼粗铜时纯铜作阳极 3．(选修4P88－6)以下现象与电化学腐蚀无关的是
( )
A．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B．生铁比纯铁容易生锈 C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D．银质物品久置表面变暗
4．(选修4P88－4改编)下列装置中(杯中均盛有海水)能使铁受到保护不被腐蚀的是 ( )
5．(选修4P83－6)用铂作电极电解某金属的氯化物(XCl2)溶液，当收集到1.12 L氯气时(标准状况)，阴极增重3.2 g，则该金属的相对原子质量为________，电路中转移的电子数为__________。 能力提升训练
高考题组一 电解原理及其应用 (一)电解精炼铜、废液中铜的提取
1．用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是
( )
A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物D．用带火星的木条检验阳极产物 (二)电镀
2、KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ） A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用 高考题组二 电解规律及有关计算
3、2011·大纲全国卷，10)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的
( )
A．CuSO4
B．H2O C．CuO D．CuSO4·5H2O
4、2009·全国理综Ⅰ，28)下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：
①电源的N端为________极；
②电极b上发生的电极反应为_________________________________________________； ③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积。 ④电极c的质量变化是__________g；
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：
甲溶液___________________________________________________________________；
乙溶液___________________________________________________________________； 丙溶液____________________________________________________________________； (2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ 高考题组三 金属的电化学腐蚀与防护
5、2011·浙江理综，10)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如右图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是 ( )
A．液滴中的Cl－
由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O＋4e－
===4OH－
2＋2H2O
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋
由a区向b区迁移，与b区的OH－
形
成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e－
===Cu2＋