2021版高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量 第21讲 电解池 金属腐蚀与防护课件 新人教版

化学第6章化学反应与能量第21讲电解池金属腐蚀与防护01练真题·明考向02课后达标检测考点一电解原理[知识梳理]一、电解和电解池1．电解：在______作用下，电解质在两个电极上分别发生____________和____________的过程。电流氧化反应还原反应电能化学能2．电解池：将______转化为____________的装置。3．电解池的构成(1)有与______相连的两个电极。(2)______________(或______________)。(3)形成____________。电源电解质溶液熔融电解质闭合回路二、电解池的工作原理电子和离子的移动方向(1)电子：从电源的负极流出后，流向电解池的阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。(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。三、阴、阳极的判断及电极反应式的书写步骤1．阴、阳极的判断(1)根据外接电源的正、负极判断电源正极连接______，电源负极连接______。(2)根据电极产物判断电极溶解、逸出O2(或电极区变酸性)或逸出Cl2的一极为______；析出金属或逸出H2(或电极区变碱性)的一极为______。阳极阴极阳极阴极2．电极反应式的书写步骤(1)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－)。(2)排出阴、阳两极的放电顺序①阳极活性电极：金属做阳极(Pt、Au除外)，金属本身被电解；惰性电极(Pt、Au、石墨等)：还原性强的离子先放电，放电顺序为S2－I－Br－Cl－OH－含氧酸根离子。②阴极(放电顺序与电极材料无关)氧化性强的离子先放电，放电顺序为Ag＋Fe3＋Cu2＋H＋(酸中)Fe2＋Zn2＋H＋(水中)。(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)最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－OH－；阴极：Ag＋Cu2＋H＋。(3)电解水溶液时，K＋～Al3＋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。(3)写出两极电极反应式①阳极：活性电极______电子生成相应的金属阳离子；溶液中的阴离子______电子生成相应的单质或高价态化合物。②阴极：溶液中的阳离子______电子生成相应的单质或低价态化合物。(4)写出电解总反应式在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应方程式。失去失去得到活泼阳极失电子后得到的离子可能会与电解质溶液中的离子继续发生复杂的反应，因此最终的氧化产物一般需要根据题目中的信息确定。例如，铁做阳极时，其氧化产物可能是Fe2＋、Fe(OH)2或FeO2－4等。四、用惰性电极电解电解质溶液的规律类型实例电极反应式和总反应式溶液pH变化溶液复原方法电解水型含氧酸H2SO4阳极：________________________阴极：________________________总反应：_______________________减小加水强碱NaOH增大活泼金属的含氧酸盐KNO3不变4OH－－4e－===2H2O＋O2↑4H＋＋4e－===2H2↑2H2O=====电解2H2↑＋O2↑类型实例电极反应式和总反应式溶液pH变化溶液复原方法电解电解质型无氧酸(氢氟酸除外)HCl阳极：______________________阴极：______________________总反应：______________________增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：______________________阴极：______________________总反应：______________________－加CuCl2固体2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑2HCl=====电解H2↑＋Cl2↑2Cl－－2e－===Cl2↑Cu2＋＋2e－===CuCuCl2=====电解Cu＋Cl2↑类型实例电极反应式和总反应式溶液pH变化溶液复原方法放氢生碱型活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：_____________________________阴极：_____________________________总反应：_____________________________________________________________增大通入HCl气体放氧生酸型不活泼金属的含氧酸盐AgNO3阳极：_____________________________阴极：_____________________________总反应：_____________________________________________________________减小加入Ag2O固体2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑2NaCl＋2H2O=====电解H2↑＋Cl2↑＋2NaOH4OH－－4e－===2H2O＋O2↑4Ag＋＋4e－===4Ag4AgNO3＋2H2O=====电解4Ag＋O2↑＋4HNO3电解质溶液的复原若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“出什么加什么”(即一般加入阴极产物与阳极产物形成的化合物)的原则。如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后，若要使溶液复原，应通入HCl气体而不能加入盐酸。[自主检测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。()(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)电解池中，电子从电源的负极流向电解池的阳极。()(4)电解稀硫酸制H2、O2时，可用不活泼的铜做阳极。()(5)电解CuCl2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。()(6)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH均增大。()(7)电解KNO3溶液时，随着电解的进行，溶液的pH逐渐减小。()√√×××××2．[2019·高考全国卷Ⅲ，28(4)]在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：负极区发生的反应有_________________________________________________________(写反应方程式)。电路中转移1mol电子，需消耗氧气________L(标准状况)。解析：负极区发生还原反应Fe3＋＋e－===Fe2＋，生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁，发生反应4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，由反应可知电路中转移4mol电子消耗1molO2，则转移1mol电子消耗14mol氧气，其在标准状况下的体积为14mol×22.4L·mol－1＝5.6L。答案：Fe3＋＋e－===Fe2＋、4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O5.6演练一电解规律及电极产物的判断1．(经典题)用石墨做电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是()A．相同条件下，逸出气体的体积：A电极＜B电极B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体C．A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性解析：选D。SO2－4、OH－移向B电极，在B电极上OH－放电产生O2，B电极附近c(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液变红，Na＋、H＋移向A电极，在A电极上H＋放电产生H2，A电极附近c(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液变蓝，C项错误；相同条件下，A电极产生的气体体积大于B电极，A项错误；两种气体均为无色无味的气体，B项错误；用惰性电极电解Na2SO4溶液的实质是电解水，电解后的溶液全部转移到同一烧杯中，充分搅拌后，溶质仍为Na2SO4，溶液呈中性，D项正确。2．(2020·河南豫南九校质量检测)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电极处溶液首先变棕黄色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解析：选C。C1电极与电源的负极相连，做阴极，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，做阳极，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电极处溶液首先变棕黄色，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．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为________。解析：方法一：98gCu(OH)2的物质的量为1mol，相当于电解了1molCuSO4后，又电解了1mol水，所以转移的电子数为2NA＋2NA＝4NA。方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2中的O2－失电子数相等，共4NA。答案：4NA演练二电解池中电极反应式和电解总反应式的书写4．按要求书写电极反应式和总反应方程式。(1)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：______________________________________________________________；阴极反应式：_______________________________________________________________；总反应离子方程式：___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)用Al做电极电解NaOH溶液阳极反应式：_______________________________________________________________；阴极反应式：_______________________________________________________________；总反应离子方程式：___________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)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：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓Mg2＋＋2Cl－＋2H2O=====电解Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(2)2Al－6e－＋8OH－===2AlO－2＋4H2O6