2024版新教材高考化学全程一轮总复习第六章化学反应与能量第20讲电解池金属的腐蚀与防护课件

总反应离子方程式：_2_A_l_＋_2_H_2_O_＋__2_O_H_－_=电_=_解=_2_A_l_O_2−_＋_3_H__2↑___。
(3)以Al为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式：_2_A_l_－_6_e_－_＋__3_H_2O__==_=_A__l2_O_3＋__6_H_＋___； 阴极反应式：_6_H_＋_＋__6_e_－_=_=_=_3_H_2↑___；
总反应方程式：_2_A_l_＋_3_H__2O_=电_=_解=_A_l_2O__3＋__3_H_2_↑__。 (4) 离 子 液 体 是 一 种 室 温 熔 融 盐 ， 为 非 水 体 系 。 由 有 机 阳 离 子 、 Al2Cl7−和AlCl4−组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢 制品应接电源的____负____极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机 阳离子不参与电极反应，阴极反应式为_4_A_l2_C_l_−7_+_3_e_－_=__=_=__A_l＋__7_A_lC_l_4−_。 若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为___H_2____。
答案：B
2．高氯酸在化工生产中有广泛应用，工业上以NaClO4为原料制备 高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．上述装置中，f极为光伏电池的正极 B．阴极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C．d处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4 D．若转移2 mol电子，理论上生成100.5 g HClO4
Zn－2e－===Zn2＋， Cu－2e－===Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu
CuSO4溶液的浓度_变_小__
3.电冶金 利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al 等。
冶炼钠
总方程式
冶炼镁
冶炼铝
2Al2O3(熔融)
电解 水==晶==石=
4Al＋3O2↑
阳极、阴极反应式 __2C_l_－_－__2_e－__==_=_C_l_2_↑_、
× 阳极溶解的金属还有Zn、Ni、Fe等
(4)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变( )
× 电镀铜时c(Cu2＋)保持不变，电解精炼铜时c(Cu2＋)减小
(5)电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以电解熔融 的MgO和AlCl3( )
× MgO熔点高，熔融需要能量高；AlCl3是共价化合物，熔融时不导电
解质)中的阳离子放电。 (2)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)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电。
因此，电子和离子的移动遵循“电子不下水，离子不上线”。 (4)电解后电解质溶液复原遵循“少什么补什么”原则，如电解NaCl
第20讲 电解池 金属的腐蚀与防护
复习目标
1.认识电能与化学能相互转化的实际意义及其重要应用。 2.了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中 的具体应用。 3.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防 止金属腐蚀的措施。 4.能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。
装置
离子交换膜电解槽
阳极
钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)
阴极
碳钢网
阳离子 ①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过
交换膜 ②将电解槽隔成阳极室和阴极室
2.电镀与电解精炼铜 电镀
电解精炼铜
示意图
电极 阳极 反应 阴极
电解质溶液 的浓度变化
C_u_－__2_e_－_=_==_C__u2_＋ C_u_2_＋_＋__2e_－_=_=_=_C_u CuSO4溶液的浓度_不_变__
答案：C
考点二 电解原理的应用 必备知识整理
1.氯碱工业 阳极反应式：_2_C_l－__－_2_e_－_=_=_=_C_l2_↑__(_氧__化___反应) 阴 极 反 应 式 ： _2_H__2O_＋__2_e_－_=_=_=_H_2↑__＋__2_O_H_－__( 或 _2_H_＋_＋__2_e－__==_=_H__2↑__) (___还_原____反应) 总反应方程式：2NaCl＋2H2O=电=解=2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
答案：D
解析：根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极，阴离子放电的先 后顺序为Cl－、OH－、SO42−，在阴极，H＋放电，所以整个电解过程分三个阶段： 电解HCl溶液、电解NaCl溶液、电解H2O，最后溶液呈碱性，D错误。
4．下列说法错误的是( ) A．用惰性电极电解Na2SO4溶液，当2 mol电子转移时，可加入18 g 水恢复 B．用惰性电极电解1 L 1 mol·L－1 CuSO4溶液，加入1 mol CuO恢复， 电路中转移了2 mol电子 C．用惰性电极电解含1 mol NaOH的水溶液，溶液的pH不变 D．要想实现Cu＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2↑反应，需在电解池中 进行，用Cu为阳极
对点题组训练 题组一 电极反应式的书写与判断 1．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：_2_C_l_－_－__2e_－_=_=_=_C_l_2↑___； 阴极反应式：_M__g2_＋_＋__2_H_2O__＋_2_e_－_=_=_=_M_g_(_O_H_)_2_↓_＋__H_2_↑__；
2．整合有效信息书写电极反应式，按要求填空： (1)利用电化学原理，用惰性电极电解饱和NaHSO4溶液可以制备过硫 酸_2_H_钠_SO_N_−4a_−2_S2_2eO_－_=8_。=_=_S已_2O_知82_−_在＋__2阳_H_＋极__放。电的离子主要为HSO4− ，则阳极反应式为 (2)电化学干法氧化法脱除H2S的原理如图所示。阳极发生的电极反应 为_2S_2_－_－__4_e_－_=_=_=_S_2 ；阴极上COS发生的电极反应为_C_O_S_＋__2_e_－_=_=_=_S_2_－_＋__C_O_。
示例：用惰性电极电解CuSO4溶液(放O2生酸型) 阳极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑) 阴极反应式：2Cu2＋＋4e－===2Cu 电解总反应式：2CuSO4＋2H2O=电=解=2Cu＋O2↑＋2H2SO4
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
(6)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料( √ ) (7)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2溶液作电解质溶液，由于放电顺 序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌( )
× 通过调节溶液中的浓度，可以使Zn2＋先于H＋放电，从而实现在铁上镀锌
(8)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极， 稀H2 (1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料( )
× 金属材料Pt和Au都是惰性电极，两极都可用，阴极也可用活泼金属电极
(2)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极( )
× 镀件应连接电源的负极，作电解池的阴极
(3)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增 加的质量相等( )
_2_N_a_＋_＋__2_e_－_=_=_=_2N__a _. _2_C_l_－_－__2e_－_=_=_=_C_l_2↑__、 __M_g_2_＋_＋__2e_－_=_=_=_M__g_. _6_O_2－__－_1_2_e_－_=_=_=_3O__2↑_、 _4A__l3_＋_＋__12_e_－_=_=_=_4_A_l_.
强的离子先放电。
(2)阳极(与电极材料有关) ①活性电极作阳极(除Au、Pt以外的金属)，则活性电极本身失去电 子，发生氧化反应。 Cu－2e－===Cu2＋，Fe－2e－===Fe2＋。 ②惰性电极作阳极(Pt、Au、石墨碳棒) 离子的放电顺序如下：
4．惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)
对点题组训练 题组一 氯碱工业 1．如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是( ) A．左侧电极上发生氧化反应 B．右侧生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 C．电解一段时间后，B口排出NaOH溶液 D．电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl－＋2H2O=电=解=2OH－＋H2↑＋ Cl2↑
考点一 电解原理
必备知识整理 1.电解与电解池 (1)电解：使___电_流____通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴 极引起_氧__化__还_原__反__应__的过程。 (2)电解池：将__电_能___直接转化为_化_学__能__的装置。 (3)电解池的构成 ①有与_直__流_电__源__相连的两个电极； ②__电_解__质___溶液(或__熔_融__盐___)； ③形成_闭__合_回__路__。
2．电解池的工作原理 (1)工作原理
还原
氧化
(2)以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析
电子和离子的移动方向(惰性电极)
3．阴、阳两极上的放电顺序 (1)阴极(与电极材料无关)
氧化性强的先放电，放电顺序如下： 阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋ (水)＞Al3＋＞Mg2＋。 ①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电， 则得到H2。 ②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力
题组二 电镀 3．下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )
答案：C 解析：A项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B项，电解精炼铜， 粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正确；C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作 阳极，连接错误；D项，电解氯化铜溶液，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。
溶液少的H和Cl，通入HCl复原，电解CuSO4溶液少的是Cu和O，补 CuO复原等。
[正误判断] (1)原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化反应( × ) (2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( √ ) (3)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( × ) (4)电解盐酸、硫酸溶液等，H＋放电，溶液的pH逐渐增大( × ) (5)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应( × ) (6)电解足量硫酸铜溶液一段时间，为复原可加适量Cu(OH)2( × ) (7)用Cu作电极电解盐酸可发生Cu＋2H＋=电=解=Cu2＋＋H2↑( √ )
题组二 电解规律及电极产物的判断 3．用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl和H2SO4的水 溶液。根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的 是( ) A．电解的最后阶段为电解水 B．阳极先逸出氯气后逸出氧气 C．阴极逸出氢气 D．电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7
微点拨 正确书写电极反应式
(1)做到“三看” 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＋)。 ②二看电解质，电解质是否参与电极反应。 ③三看电解质状态，是熔融状态，还是水溶液。 (2)规避“两个”失分点 ①书写电解池中电极反应式时，可以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，且注明“电解”条 件。 ②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。)
总反应离子方程式：__M_g_2_＋_＋__2C__l－_＋__2_H_2O__=电_=解_=_M_g_(_O_H_)_2↓__＋__H_2↑__＋__C_l2_↑__。 (2)用Al作电极电解NaOH溶液 阳极反应式：_2_A_l_−__6_e−__+_8_O_H__−_=_=__=_2_A_l_O_2−_＋__4H__2O__； 阴极反应式：__6_H_2O__＋_6_e_－_=_=_=_3_H_2_↑_＋__6_O_H_－__；
答案：C
解析：电解时，Na＋移向阴极区，则f为电源负极，A项错误；电解时，阳极反 应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，Na＋移向阴极区，阳极区溶液逐渐由NaClO4 转化为HClO4；阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区产生NaOH，B 项错误、C项正确；根据得失电子守恒，若转移2 mol电子，理论上生成201 g HClO4，D项错误。