(通用版)高考化学一轮复习-第六章 化学反应与能量 第21讲 电解池金属电化学腐蚀与防护课件

若电解液中不加入 Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为 ___P_b_2_＋_＋__2_e_－_=_=_=_P_b_↓_______________________________，
这样做的主要缺点是 ___不__能__有__效__利__用__P_b_2_＋______________________________。
解析：该电解槽的两极均为惰性电极(Pt)，在一定条件下 通电，发现左侧溶液变蓝色，说明发生电极反应：2I－－ 2e－===I2，由淀粉溶液遇单质碘显蓝色可知，左侧为阳极， 右侧为阴极，阴极上溶液中的 H＋得电子发生还原反应， 电极反应为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或 2H＋＋2e－ ===H2↑)，A 项正确。阴极周围溶液中产生的 OH－经阴离 子交换膜移向左侧，并与左侧电极上产生的 I2 发生反应： 3I2＋6OH－===IO－ 3 ＋5I－＋3H2O，
一段时间后，蓝色逐渐变浅，电解结束时，左侧溶液中的 IO－ 3 经阴离子交换膜进入右侧溶液，B 项正确。结合阴、 阳极发生的反应及 I2 与 OH－的反应可知，电解槽内总反 应为 I－＋3H2O==电=解==IO－ 3 ＋3H2↑，C 项正确。若用阳离 子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内总反应为 2I－＋ 2H2O==通=电==I2＋H2↑＋2OH－，D 项错。
(4)用铜作电极电解盐酸
阳极反应式 __C_u_－__2_e_－_=_=_=_C__u_2＋_________________________________；
阴极反应式 __2_H_＋_＋__2_e_－_=_=_=_H__2↑_________________________________；
总反应离子方程式 __C_u_＋__2_H__＋_=_=电_=解_=_=_C_u_2_＋_＋__H__2↑_________________________。
「思维建模」 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。
第六章 化学反应与能量
第21讲 电解池 金属电化学腐蚀与防护
第六章 化学反应与能量
[考纲要求] 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。
考点一 电解原理
1．电解定义 在_____电__流________作用下，电解质在两个电极上分别发 生____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_______。
2．电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图 如下：
电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳两极均为惰性电极。
(1)A 极为___阳__极___，电极反应式为 ___C__O_(_N_H__2)_2_＋__8_O_H__－_－__6_e_－_=_=_=_N_2_↑__＋__C_O__23_－_＋__6_H_2_O_____。 (2)B 极为__阴__极____，电极反应式为 __6_H_2_O__＋__6_e_－_=_=_=_3_H__2_↑__＋__6_O_H__－_____________________。 解析：H2 产生是因为 H2O 电离的 H＋在阴极上得电子，即 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，所以 B 极为阴极，A 极为 阳极，电极反应式为 CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋ CO23－＋6H2O。
1.电解装置如图所示，电解槽内装有 KI 及淀粉溶液，中 间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧 溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2＋6OH －===IO－3 ＋5I－＋3H2O，下列说法不正确的是( D )
A．右侧发生的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．电解结束时，右侧溶液中含有 IO－3 C．电解槽内发生反应的总化学方程式：KI＋3H2O==电=解== KIO3＋3H2↑ D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发 生的总化学反应不变
总反应离子方程式 __M__g_2＋_＋__2_C__l－_=_=电_=_解=_=_M__g_＋__C__l2_↑_______________________。
考向 1 电极反应、电解反应方程式的书写 (1)[2015·高考全国卷Ⅱ，28(2)]实验室用 NH4Cl、盐
酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备 ClO2：
制取。阳极发生的电极反应式为 ___P_b_2_＋_＋__2_H_2_O_－__2_e_－_=_=_=_=_=_P__b_O_2_↓__＋__4_H_＋______________。
阴极上观察到的现象是 __石__墨__上__包__上__铜__镀__层________________________________；
「反思归纳」 以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律
电解质
电解质
类
电解
电极反应特点 实例
溶液 pH 溶液
型
对象
浓度
复原
阴：2H＋＋2e－ NaO
水
电 ===H2↑(或2H2O H
＋2e－===2OH－＋ 解
H2S
水
水 H2↑)阳：4OH－－ O4
型
4e－===2H2O＋ O2↑(或2H2O－4e －===4H＋＋O2↑)
总反应离子方程式 __4_A__g_＋_＋__2_H_2_O_=_=电_=_解=_=_4_A__g_＋__O_2_↑__＋__4_H__＋_______________。
(2)用惰性电极电解 MgCl2 溶液 阳极反应式 __2_C__l－__－__2_e_－_=_=_=_C__l2_↑______________________________；
[解析] (1)由图可知，电解 NH4Cl 和盐酸混合溶液得到
H2 和 NCl3，结合质量守恒和得失电子守恒写出电解时反 应的化学方程式为 NH4Cl＋2HCl==电=解==3H2↑＋NCl3。
(2)电解池的阳极发生失电子反应(氧化反应)，因为 Pb2＋ →PbO2 属于氧化反应，所以发生的电极反应为 Pb2＋＋ 2H2O－2e－===PbO2↓＋ 4H＋；由于 Cu2＋的放电能力强 于 Pb2＋，故阴极上的电极反应为 Cu2＋＋2e－===Cu，则阴 极产生的现象是石墨上包上铜镀层；若电解液中不加入 Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为 Pb2＋＋2e－===Pb， 这样一来就不能有效利用 Pb2＋。
[解析] 该装置图为电解装置，模拟“人工树叶”，故为 电能转化为化学能，A 项错误；b 极连接电源的正极，为 阳极，在电解池中 H＋为阳离子，向 a 极(阴极)区移动，B 项正确；右侧 H2O→O2 发生的是氧化反应，每生成 1 mol O2，转移 4 mol 电子，C3H8O 中碳元素的化合价是－ 2,3CO2→C3H8O，转移 18 mol 电子，故生成 1 mol O2 消 耗 2/3 mol CO2，C 项错误；a 电极发生的是还原反应： 3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D 项错误。
(3)用铁作电极电解 NaCl 溶液 阳极反应式 ___F_e_－__2_e_－_=_=_=_F_e_2_＋________________________________； 阴极反应式 ___2_H__＋_＋__2_e－ __==_=__H_2_↑_______________________________； 总化学方程式 ___F_e_＋__2_H_2_O_=_=_电=_解=_=_F__e_(O__H_)_2_↓__＋__H_2_↑__________________。
注意：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、Al 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。
(5)用惰性电极电解熔融 MgCl2
阳极反应式 _2_C__l－_－__2_e_－_=_=_=_C__l2_↑________________________________；
阴极反应式 _M__g_2_＋_＋__2_e_－_=_=_=_M_g_________________________________；
考向 2 电解原理及规律 (2015·高考福建卷)某模拟“人工树叶”电化学实验
装置如下图所示，该装置能将 H2O 和 CO2 转化为 O2 和燃 料(C3H8O)。下列说法正确的是( B )
A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从 b 极区向 a 极区迁移 C．每生成 1 mol O2，有 44 g CO2 被还原 D．a 电极的反应为：3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O
阴极反应式 __2_H_＋__＋__2_e_－_=_=_=_H__2_↑_______________________________；
总反应离子方程式 __M_g_2_＋_＋__2_C__l－_＋__2_H__2O__=_=电_=解_=_=_M__g_(O__H_)_2_↓__＋__C_l_2↑__＋__H__2_↑___。
(1)用惰性电极电解 AgNO3 溶液： 阳极反应式 __4_O_H__－_－__4_e_－__=_=_=_O__2↑__＋__2_H__2O_______________________；
阴极反应式 __4_A_g_＋_＋__4_e_－_=_=_=_4_A__g_______________________________；
正确书写电极反应式技巧 (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＋)。 ②二看介质，介质是否参与电极反应。 ③三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。
(2)规避“三个”失分点 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，且应注明条件“电 解”。 ③电解水溶液时，应注意放电顺序在 H＋、OH－之后的离 子一般不参与放电。
特别提醒 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。
1．电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？ 答案：一定有化学反应发生，因为在电解池的两极有 电子转移，发生了氧化还原反应，生成了新物质，所 以一定有化学反应发生。
2．按要求书写有关的电极反应式及总方程式。
电解池
(1)构成条件 ①有与___电__源______相连的两个电极。 ②两个电极插入___电__解__质__溶__液_____ (或____熔__融__盐___)中。 ③形成___闭__合__回__路______。
还原
(2)电极名称及电极反应式(如图)
阳极 氧化
阴极 还原
(3)电子和离子的移动方向
电解时发生反应的化学方程式为 _N_H__4_C_l_＋__2_H_C__l=电_=_=解_==_3_H__2_↑__＋__N_C_l_3____________________。
(2)(2014·高考全国卷Ⅱ，T27 节选)PbO2 也可以通过石墨
为电极，Pb(NO3)2 和 Cu(NO3)2 的混合溶液为电解液电解