2024届高考一轮复习化学课件：电解池 金属的腐蚀与防护

答案 D 解析 氯碱工业中阳极是Cl-放电生成Cl2,A错误;电解精炼铜时阳极上粗铜 溶解,阴极上Cu2+放电析出Cu,由于粗铜中含有锌、铁等比铜活动性强的杂 质金属,活动性强的金属先放电,因此电解质溶液中Cu2+浓度变小,B错误;铁 片上镀铜时,阴极应该是铁片,阳极是纯铜,C错误。
考向2 利用电解原Байду номын сангаас制备有机化合物
考向3 利用电解原理治理污染问题 例3.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。下列说法正确的是( ) A.a为直流电源的负极,与其相连的电极为阴极 B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.“酸性水”具有强氧化性,能够杀菌 D.阴极反应式为H2O+2e-===H2↑+O2-
答案 C 解析 右侧Cl-放电得到ClO-,ClO-再氧化CN-生成N2,则右侧电极为阳极,b为 电源的正极,A错误;b为电源的正极,则a为电源的负极,左侧电极为阴极,发 生反应2H2O+2e-===H2↑+2OH-,阴离子增加,污水中的Na+会通过隔膜Ⅰ进 入左侧,形成NaOH溶液,则隔膜Ⅰ为阳离子交换膜,B错误;由A、B可知左 侧电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,则X为H2,C正确;生成的2.24 L N2未 标明条件,无法求得电路中通过电子的量,D错误。
例2.(2023山东潍坊模拟)科技工作者开发以乙醇为原料制备
DDE(
)的电解装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.电源的电极电势:a>b B.阳极电极反应式为C2H5OH+Cl-2e-===C2H5OCl+H+ C.乙醛为该转化过程的催化剂 D.每产生1 mol DDE,电路中通过2
mol e-
思路导引分析电极上有机化合物的转化,判断电极名称。
PbSO4+2e-===Pb+SO42-
答案 C 解析 Y极有Cu析出,发生还原反应,Y极为阴极,故b为电源负极,a为电源正 极,A错误;电解过程中阴离子向阳极移动,B错误;阴极反应式为Cu2++2e===Cu,阳极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,当有6.4 g Cu析出时,转移0.2 mol e-,左侧生成 1.6 g O2,同时有 0.1 mol(9.6 g)SO42-进入左侧,则左侧质量净增 加 9.6 g-1.6 g=8 g,C 正确;铅酸蓄电池的负极是 Pb,正极是 PbO2,正极反应式为
关键能力 考向突破
考向1 电解原理的常规应用 例1.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正 确的是( ) A.氯碱工业中,X电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑ B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2+浓度不变 C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜 D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁
PbO2+2e-+4H++SO42-===PbSO4+2H2O,D 错误。
归纳总结 1.判断电解池的阴、阳极的方法
2.电解池中电极反应式的书写步骤
对点训练 1.某学生设计了一种家用消毒液发生器,装置如图如示。下列说法错误的
是( ) A.该消毒液的有效成分是NaClO B.通电时NaCl中的Cl-发生氧化反应 C.通电时电子从阳极经食盐溶液流向阴极 D.该装置的优点是随制随用
电极 C2H5OH→C2H5OCl
M
发生氧化反应
电极 M 是阳极
电极 C2H5OH+CH3CHO→ N 电极 N 是阴极
发生还原反应
答案 C
解析 M电极为阳极,N电极为阴极,则a为电源正极,b为电源负极,故电极电
势:a>b,A正确;M电极为阳极,电极反应式为C2H5OH+Cl--2e===C2H5OCl+H+,B正确;C2H5OCl先转化为CH3CHO,CH3CHO再和C2H5OH 反应生成水和DDE,则CH3CHO为中间产物,C错误;产生1 mol DDE需要消 耗1 mol CH3CHO,而1 mol CH3CH2OH转化为1 mol CH3CHO需要转移2 mol e-,故产生1 mol DDE时电路中通过2 mol e-,D正确。
2024
高考总复习优化设计
GAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JI
第六章 第32讲 电解池 金属的腐蚀与防护
01 考点一 电解原理
内
容
02 考点二 电解原理的应用
索
引
03 考点三 金属的腐蚀与防护
04 真题演练 角度拓展
复习目标
1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。 2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。
答案 C 解析 电解食盐溶液会生成氯气、氢气和氢氧化钠,氯气与氢氧化钠反应生 成次氯酸钠,故有效成分是次氯酸钠,A正确;通电时NaCl电离出的Cl-发生 氧化反应生成氯气,Cl元素的化合价由-1价变为0价,B正确;电子不能经过 电解质溶液,C错误;该装置的优点是随制随用,D正确。
2.(2023山东滨州模拟)化学工作者提出采用电解法除去工业污水中的 NaCN,其原理如图所示,通电前先向污水中加入适量食盐并调整其pH维持 碱性(CN-不参与电极反应)。下列说法正确的是( ) A.b为电源的负极 B.隔膜Ⅰ为阴离子交换膜 C.X为H2,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OHD.当生成2.24 L N2时,电路中通过1 mol电子
先是粗铜中比铜活动性强的Zn、Fe等失 电子,然后是Cu-2e-===Cu2+ Cu2++2e-===Cu
c(CuSO4)变小
微点归纳 (1)电镀时,镀层金属作阳极,镀件作阴极,含镀层金属阳离子的盐溶液为电 解质溶液; (2)电解精炼铜时,粗铜中不活泼的杂质(银、金等)在阳极难以失去电子,最 后以金属单质的形式沉积于电解槽的底部,成为阳极泥。
思路导引基于电极产物判断阴、阳极。b电极上N2→NH3,发生还原反应, 则b电极是阴极,a电极是阳极。固体氧化物作电解质,并非电解质的水溶液。
a电极 b电极
阳极 阴极
反应为2O2--4e-===O2↑ 反应为N2+3H2O+6e-===2NH3+3O2-
答案 A
解析 b电极上,N2→NH3,N2被还原,发生还原反应,A正确;a电极上O2-→O2, 金属Ag是活性电极,若Ag作a电极的材料,电极反应式为Ag-e-===Ag+,阳极
考点一 电解原理
必备知识 自主预诊 1.电解和电解池
2.电解池的工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)
(1)电极 ①阴极:与电源负极相连,得到电子,发生还原反应。 ②阳极:与电源正极相连,失去电子,发生氧化反应。 (2)电子和离子的移动方向
可概括为电子不下水,离子不上线
①电子:从电源负极流出后,流向电解池阴极;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。
考向3 电解的有关计算 例3.(2023湖南雅礼中学月考)以铅酸蓄电池为电源,以石墨为电极电解 CuSO4溶液,装置如图所示。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出, 停止电解。下列说法正确的是( ) A.a 为铅酸蓄电池的负极
B.电解过程中 SO42-向右侧移动 C.电解结束时,左侧溶液质量增重 8 g D.铅酸蓄电池工作时,正极电极反应式为
答案 B
解析 电解AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液时有酸产生,溶液pH降低;电解 NaCl、KCl、CaCl2溶液时有碱产生,溶液pH升高;电解HCl溶液时电解的是 电解质本身,溶液中HCl减少,对应的H+减少,溶液的pH升高;电解KOH、
HNO3溶液时相当于电解H2O,电解质浓度增大,对应的碱溶液碱性更强,酸 溶液酸性更强。
被损耗,B错误;改变工作电源电压,电路中电流改变,则反应速率改变,C错误;
结合阴、阳极反应可知,电解总反应为2N2+6H2O 物电解质中O2-的量不变,D错误。
4NH3+3O2,固体氧化
考向2 电解规律及应用 例2.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液,在电解的过程中,溶液 的pH依次为升高、不变、降低的是( ) A.AgNO3、NaCl、Cu(NO3)2 B.KCl、Na2SO4、CuSO4 C.CaCl2、KOH、NaNO3 D.HCl、HNO3、K2SO4
(3)阳离子交换膜的作用
①只允许阳离子通过,能阻止阴离子和Cl2通过,防止发生副反 应:2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O; ②防止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
2.电镀与电解精炼铜 项目 电镀
电解精炼铜
示意图
阳极 Cu-2e-===Cu2+
阴极 Cu2++2e-===Cu 电解质 溶液 c(CuSO4)基本不变
3.电解规律 (1)阳极产物的判断 ①活性电极(除Au、Pt外的金属)作阳极,则活性电极失去电子,发生氧化反 应。 ②惰性电极(Pt、石墨等)作阳极,要依据阴离子的放电顺序判断。阴离子 的放电顺序如下:
微点归纳 (1)利用惰性电极电解时,S2-、I-、Br-、Cl-在阳极放电,所得产物一般为S、 I2、Br2、Cl2,而OH-放电则得到O2和H2O。
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,如Na、Ca、Mg、Al等。
项目
电解总反应
电极反应式
冶炼钠 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极:2Na++2e-===2Na
冶炼镁 MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极:Mg2++2e-===Mg
(2)在水溶液中,含氧酸根(NO3- 、SO42-、CO32-等)、F-一般不放电。
(2)阴极产物的判断 不考虑电极材料,直接根据溶液中阳离子的放电顺序进行判断。阳离子的 放电顺序如下:
微点归纳 (1)阳离子的放电顺序遵循氧化还原反应的“先后规律”,前提条件是各种离 子的浓度相差不大。 (2)金属阳离子(除Fe3+外)放电,一般得到相应的金属单质,H+放电则得到 H2;Fe3+放电一般转化为Fe2+。
关键能力 考向突破
考向1 电解池的构成及原理 例1.(2022海南卷,9)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意 图如下。 下列有关说法正确的是( ) A.在b电极上,N2被还原 B.金属Ag可作为a电极的材料 C.改变工作电源电压,反应速率不变 D.电解过程中,固体氧化物电解质中O2-不断减少
答案 C
解析 由“碱性水”可推知b为直流电源的负极,a为直流电源的正极,A错误;右
侧生成OH-,K+穿过离子交换膜移到右侧,即该离子交换膜为阳离子交换
膜,B错误;阳极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑,Cl2+H2O
HCl+HClO,故“酸性
易错辨析 (1)电解池中,活动性强的金属作阳极,活动性弱的金属作阴极。( × ) (2)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。 (√) (3)电解过程中电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极。 (×) (4)用铜电极电解稀盐酸,发生反应:Cu+2H+ Cu2++H2↑。( √ ) (5)电解盐酸、稀硫酸等溶液,阴极上H+放电,溶液的pH均增大。( × )
冶炼铝 2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
阳极:6O2--12e-===3O2↑ 阴极:4Al3++12e-===4Al
易错辨析 (1)电解饱和食盐水时,阳极产生Cl2,阴极可能产生金属Na。( × ) (2)在镀件上电镀铜时,镀件要连接外加电源的负极。( √ ) (3)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变。( × ) (4)电解精炼时,可以从阳极泥提炼Au、Ag等贵重金属。( √ ) (5)电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3,也可以电解熔融态的 MgO和AlCl3。( × )
考点二 电解原理的应用
必备知识 自主预诊 1.氯碱工业 (1)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
(2)电极反应
阳极反应式:2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应);
阴极反应式:2H2O+2e-===H2↑+2OH-(还原反应);
总反应方程式:2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑。