2023高考化学一轮复习教参+练案+课件第17讲　电解池　金属的腐蚀与防护

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级2022-3-19�›第六章化学反应与能量第17讲电解池 金属的腐蚀与防护备考导航核心素养1．了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2．理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。1．变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；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。2．科学态度与社会责任：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作出正确的价值判断。考点一考点二考点三考点一1．电解使直流电通过电解质溶液或_____________，在两个电极上分别发生___________和___________的过程。必备知识·梳理夯实考点一 电解原理及规律熔融电解质 氧化反应 还原反应 还原 氧化 电能 化学能 直流 电源 正 负 闭合回路 熔融 ①金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。②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。特别提醒3．电解时两极粒子的放电顺序[微点拨] 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、最重要的放电顺序是阳极：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、A1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。4．电解池电极反应式的书写步骤与方法特别提醒(3)Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋，而不是得到单质Fe。(4)判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性材料。(5)书写电解化学方程式时，应看清是电解电解质的水溶液还是熔融电解质。Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融状态下才放电。5．判断电解池阴、阳极的常用方法判断方法阳极阴极与电源连接与正极相连与负极相连闭合回路导线中电子流出电子流入电解质溶液中阳离子移离阳离子移向阴离子移向阴离子移离电极反应得失电子失电子得电子化合价升高降低反应类型氧化反应还原反应电极质量减小或不变增大或不变6．用惰性电极电解电解质溶液的类型类型电解质特点实例电解产物电极反应特点电解对象电解质溶液的变化电解质溶液的复原阴极阳极电解水型含氧酸H2SO4H2O2阴极：4H＋＋4e－══2H2↑阳极：4OH－－4e－══2H2O＋O2↑水浓度增大加H2O可溶性强碱NaOH活泼金属含氧酸盐KNO3类型电解质特点实例电解产物电极反应特点电解对象电解质溶液的变化电解质溶液的复原阴极阳极电解电解质型无氧酸HClH2Cl2电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电电解质浓度减小通HCl不活泼金属无氧酸盐CuCl2CuCl2加CuCl2类型电解质特点实例电解产物电极反应特点电解对象电解质溶液的变化电解质溶液的复原阴极阳极放H2生碱型活泼金属无氧酸盐NaClH2Cl2阴极：2H＋＋2e－══H2↑阳极：电解质阴离子放电电解质和水生成新电解质通HCl类型电解质特点实例电解产物电极反应特点电解对象电解质溶液的变化电解质溶液的复原阴极阳极放O2生酸型不活泼金属含氧酸盐CuSO4CuO2阴极：电解质阳离子放电阳极：4OH－－4e－══2H2O＋O2↑电解质和水生成新电解质加CuO(1)电解时溶液pH的变化规律。①若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生，电解后溶液pH增大；②若阴极上无H2产生，阳极上产生O2，则电解后溶液pH减小；③若阴极上有H2产生，阳极上有O2产生，且VH2＝2VO2，则有“酸更酸，碱更碱，中性就不变”，即：a．如果原溶液是酸溶液，则pH变小；b．如果原溶液为碱溶液，则pH变大；c．如果原溶液为中性溶液，则电解后pH不变。特别提醒(2)电解质溶液的复原措施。电解后的溶液恢复到原状态，出什么加什么(即一般加入阴极产物与阳极产物组成的化合物)。如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后，若使溶液复原，应通入HCl气体而不能加入盐酸。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)Zn＋H2SO4══ZnSO4＋H2↑能设计成电解池。 ( )[提示] 电解池是把电能转化为化学能，所以不论自发、不自发进行的氧化还原反应理论上均可设计成电解池；如用Zn作阳极、惰性电极作阴极，电解硫酸溶液，电池反应即为上述反应。√ √ (3)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应。 ( )[提示] 阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液中的阳离子放电。(4)阳极不管是什么材料，电极本身都不反应。 ( )[提示] 阳极如果是活性电极，电极本身参加反应。(5)电解过程中阴离子向阴极定向移动。 ( )[提示] 电解过程中阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动。√ × × (6)用惰性电极电解饱和食盐水，溶液的pH不变。 ( )(7)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。 ( )(8)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极。 ( )[提示] 电解时电子从电源负极流向电解池阴极。(9)电解CuCl2溶液，阳极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。 ( )[提示] 电解CuCl2溶液时，在阳极Cl－失电子变为Cl2。× √ × √ (10)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。 ( )[提示] 电解H2SO4溶液时，实际是电解H2O的过程，故溶液中c(H＋)增大，pH减小。(11)用惰性电极电解饱和食盐水一段时间后，加入盐酸可使电解质溶液恢复到电解前的状态。 ( )[提示] 电解饱和食盐水，两极产生H2和Cl2，因此通入HCl气体即可使电解质溶液恢复到电解前的状态。× × × × √ × × 2．如图所示为一电解池装置，A、B都是惰性电极，电解质溶液c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试剂，试判断：①a电极是_____极(填“正”或“负”)，B电极是_____极(填“阴”或“阳”)____极(填“A”或“B”)酚酞试液显红色。②A电极上的电极反应式为_______________________，B电极上的电极反应式为____________________________；③检验A电极上产物的方法是___________________________________________________________________________。正 阴 B 2Cl－－2e－══Cl2↑ 2H2O＋2e－══H2↑＋2OH－ 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在A电极附近，试纸变蓝，则证明A电极上的产物为氯气 3．深度思考：(1)电解质溶液通电时，一定会发生化学反应吗？为什么？[提示] 一定发生化学反应。因为在电解池的阴极、阳极分别发生还原反应和氧化反应，发生了电子的转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。(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，整个电路中转移的电子数为多少？[提示] 4NA方法一：98gCu(OH)2固体的物质的量为1mol，相当于电解了1mol的CuSO4后，又电解了1mol的水，所以转移的电子数为2NA＋2NA＝4NA。方法二：可认为整个电解过程中转移的电子数与Cu(OH)2中的O2－失电子数相等，则转移电子数为4NA。微考点1 电解池工作原理 (2021·全国乙，12，6分)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。考点突破·训练提升典例1下列叙述错误的是 ( )A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理D [解析] A项，电解时，阳极电极反应式为2Cl－－2e－══Cl2↑，正确；B项，阳极产生的Cl2与阴极产生的OH－发生反应产生ClO－，ClO－具有强氧化性，可以灭杀附着生物，正确；C项，H2聚集易发生爆炸，应及时通风稀释排出，正确；D项，阴极电极反应式为2H2O＋2e－══H2↑＋2OH－，OH－遇海水中的Mg2＋产生白色沉淀Mg(OH)2，而非出现在阳极表面，错误。〔对点集训1〕 (2022·湖南永州月考)用石墨作为电极，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．逸出气体的体积：A电极