第3讲电解池、金属的腐蚀与防护.docx

第3讲电解池、金属的腐蚀与防护【2023备考】最新考纲命题统计1理解电解池的构成、工作原理及应用。2 .能书写电极反应和总反应方程式。3 .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。羽，S4321720152016201720182019牟份素养落地：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；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。主干知识知识梳理考向突破考点一电解原理知识梳理J1 .电解定义使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化反应和还原反应的过程。2 .能量转化形式电能转化为化学能。3 .电解池(1)构成条件有与电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融盐)O形成闭合电路。(2)电极名称及电极的反应式(如图)电极名称：蟹反应类型：画反应J1uS反应式：CM.+2C-=CUCUCI2溶液(3)电子和离子的移动方向(惰性电极)阳岗广得电子电解质阴离干失电子4 .电解过程(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。(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+>HX水)>AF+>Mg"NNa二2Ca阳极：活泼电极AS?>1>Br>C1>0H>最高价含氧酸根离子。(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)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。5 .惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)阴离子Sj-I放也生裁型电解电解质型（如NaCRMgBrj等Br（如CUC1,、HCI等）C1-Fej,H'阳离子NaMg2-Zn2OHCu2-FeAg*NO;电解水型放Q1生酸型（如H?SO|、NaOH、SO；(如CUSO、AgNoa等)Na,SO1）名师提示你1 .不要忘记水溶液中的H+和OH,不要把H+、OH一误加到熔融电解质中。2 .最常用的放电顺序：阳极：活泼金属(一般指Pt、AU以外的金属)>C>OH;阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+,但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电，如理论上H卡的放电能力大于Zi?+,如果溶液中C(Zn2+)»C(H+),则先在阴极上放电的是Zi?+,例如铁上镀锌时，放电顺序：Z+>H+°考向突破命题角度1考向一电解原理分析对电解原理的理解题目设计1 .判断正误(正确的打“J”，错误的打“X”)(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(J)(2)电解CUQ2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(X)(3)电解时，电子的移动方向为：电源负极一阴极一阳极一电源正极(X)(4)电解盐酸、硫酸等溶液，H+放电，溶液的PH逐渐增大(X)(5)用惰性电极电解CUSC)4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情况(X)命题角度2通过对电解装置的正确分析，掌握电解原理命题素材下列是四套不同介质的电解装置，通电后在A装置石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。题目设计2 .(1)在A装置中，NaS04如何移动？石墨a周围溶液颜色如何改变？石墨b周围溶液颜色如何改变？(2)根据四套装置的电极反应，分析电解一段时间后，四套装置溶液的PH如何变化？提示(I)Na+移向阴极(石墨a),SO3移向阳极(石墨b),石墨a附近由于Hf放电(2H2O+2e=H2t+20H)溶液呈碱性，石蕊显蓝色，石墨b附近由于OH放电(2H2-4e=O2t+4H+)溶液呈酸性，石蕊显红色。(2)A装置PH不变，B装置总反应为Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2t,消耗水使OH浓度增大，溶液的PH增大，C装置，电解食盐水，生成NaOH使溶液的PH增大，D装置，电解硫酸铜实质是电解水和硫酸铜，水中的OH放电使溶液中的H+浓度增大，溶液的PH减小。命题角度1考向二电解规律的理解与应用通过电解规律实现非自发反应题目设计3 .根据金属活动性顺序表，CU和稀HzSCh不反应，怎样根据电解规律实现CU和稀HzSd反应产生H2?写出电极反应，画出装置图。H2SO1溶液提示铜作阳极，石墨作阴极，稀硫酸为电解液。电极反应：阳极：Cu-2e=Cu2+阴极：21+2e=H2t装置图(右图)命题角度2通过电解规律判断电解后溶液的酸碱性变化题目设计4 .根据用惰性电极电解电解质溶液的四种类型，判断电解一段时间后，溶液的PH的变化类型化学物质PH变化放02生酸型CUSO4、AgNO3、Cu(NOs)2放H2生碱型KCkCaCh电解电解质型CuC12HC1电解H2O型NaNo3、Na2SO4>K2SO4KOHHNO3提示从上到下依次为减小、增大、增大、不变、增大、减小命题角度3电解后，电解液复原问题分析题目设计命题角度4通过电解规律，理解电解过程，书写电5 .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，整个电路中转移的电子数是多少？提示98gCu(OH)2的物质的量为Imo1,相当于电解了1mo1的CUSc)4后，又电解了Imo1的水，所以转移的电子数为2Na+2Na=41极反应命题素材根据对电解规律的理解，用惰性电极电解3mo11,NaC1和1mo11,CuSO4的混合溶液，可看作三个电解阶段。题目设计6 .第一阶段：相当于电解溶液，电极总反应;第二阶段：相当于电解溶液,电极总反应;第三阶段：相当于电解溶液,电极总反应O提示1mo111CuChCuCh=Cu+Cht1mo111NaC12NaC1+2H2O=fi=2NaOH+H2t+Cht1mo11_1NaOH2H2O=O2t+22t考点二电解原理的应用知识梳理1.电解饱和食盐水（1）电极反应阳极反应式：2C12e=C12t（氧化反应）阴极反应式：2H'+2e=HzJ（还原反应）（2）总反应方程式由IW2NaC1+2H2O=2NaOH÷H2t+C12t离子反应方程式：2C±2H2=fi=2OH-+H2t+CJ（3）应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气阳极：钛网（涂有钛、钉等氧化物涂层）。阴极：碳钢网。阳离子交换膜:只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。将电解槽隔成阳极室和阴极室。2.电解精炼铜电解精炼铜I-阳极:（讷极材料H-阴极:粗铜纯铜阳极（含Zn、Ni、Ag、AU等杂质）（两极反应-细殁三Cu-2e=C（主要反应）3.电镀铜1阴极:Cu2-+2e=Cu4.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca.Mg、A1等总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaC1（熔融）=甦2Na+Cbt2C-2e-=Chf2Na'÷2e=2Na冶炼镁18。2(熔融)里蛆148+。2t2C-2e-=ChtMg2+2e=Mg冶炼铝2Ab3（熔融）理甦4A1+3Cht6。2一一12e=302t4A-+12e-4A1名师提示你由于AICb为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3A1F6);而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。考向突破命题角度1考向一电解原理的常规应用对电解原理的常规应用做出判断题目设计1判断正误(正确的打“J”，错误的打“X”)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中C(CU2+)均保持不变(X)(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(X)(3)电解冶炼镁、铝通常电解MgC12和AI2O3,也可以电解MgO和A1Cb(X)(4)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(J)命题角度2(5)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCI2溶液作电解质溶液，由于放电顺序H+>Z?+,不可能在铁上镀锌(X)对电解原理应用的装置分析命题素材下面是两套电解应用的常规装置题目设计2 .(1)请分析两装置中各电极的质量变化？(2)请分析两装置中电解质溶液浓度的变化？提示(1)甲图中铜片质量减小，铁制品质量增加；乙图中粗铜质量减小，精铜质量增加(2)甲图中CUSo4溶液浓度几乎未变化，因为阳极溶解多少铜，阴极就析出多少铜;乙图中CUSo4溶液浓度逐渐变小，因为粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放电后转化成Zn2晨Fe?+等离子，此时CM+会转化为Cu,造成CUSo4溶液浓度减小考向二电解原理在工农业生产中的应用命题角度1通过电解原理，形成致密氧化膜，提高抗腐蚀性命题素材用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。题目设计3 .待加工铝质工件应作阳极还是阴极？写出电极反应式。提示铝质工件应作阳极阳极2A1-6e+3H2O=AI2O3+6H+阴极6H+6e命题角度2=3H2总反应2A1+3H2邂里=AI2O3+3H2t应用电解原理制备新物质命题素材用惰性电极电解法可制备硼酸H3BO3或B(OH)3,其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)O题目设计4 .分析制备原理，并写出产品室发生的反应。提示由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成02和H+,a电极为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH,原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，B(OH)4通过阴膜进入产品室，b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，B(OH)八H+发生反应生成H3BO3。产品室发生的反应为B(OH)4+H+=H3BO3命题角度3+H2O应用电解原理治理污染命题素材某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。岗子交史性水T直流电源户1题目设计5 .说出离子交换膜的类型，以及“酸性水”的成分及作用。提示由装置图可知，左侧产生酸性水，为氯离子放电，产生氯气，溶于水生成盐酸、次氯酸，具有强氧化性，能杀菌消毒。右侧产生碱性水，为氢离子放电，产生氢氧根所致，钾离子通过交换膜由左端(阳极区)迁移到右端(阴极区)与氢氧根结合生成氢氧化钾，所以交换膜为阳离子交换膜。茯微专题拓展拾遗：电化学装置中的交换膜知识拓展.1交换膜的功能使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。2.交换膜在中学电化学中的作用(1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。如在电解饱和食盐水中，利用阳