(人教版)2020高考总复习 化学：第六章 第3讲 电解池、金属的腐蚀与防护

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答案 Cl2 2Cl－－2e－===Cl2↑ Cu Cu2＋＋2e－===Cu O2 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ H2 4H＋＋4e－===2H2↑
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[A组 基础知识巩固] 1.下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是（ ）
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考点一 电解原理 （频数：★★★ 难度：★★☆）
名师课堂导语 电解原理是电化学重要的理论基础，掌握好放电顺序，总结好电解 规律，是解答好电解原理应用题的前提。另外对于设题方式多且灵活多变的实物图分 析问题，应加以关注。
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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。
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（2）（2015·山东高考）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可 由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。
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利用如图所示装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极
区电解液为_________________________________________________________
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2.（教材知识拓展题）要实现反应：Cu＋2HCl===CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实 验，你认为可行的是（ ）
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解析 铜与盐酸不能直接发生反应，由于不是能自发进行的氧化还原反应，故不能设 计成原电池，即A、B选项不符合；由于铜失去电子，故铜作阳极，与电源的正极相 连，选项C符合。 答案 C
＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，生成氢氧化钠使溶液的 pH 增大，C 项错误；电解硫
酸铜溶液的总反应为：2CuSO4＋2H2O 正确。
2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液的 pH 减小，D 项
答案 D
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2.下图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一 滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（ ）
A.阴极附近溶液呈红色 C.阳极附近溶液呈蓝色
B.阴极逸出气体 D.溶液的pH变小
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解析 以石墨为电极，电解 KI 溶液，发生的反应为 2KI＋2H2O 2KOH＋H2↑＋I2（类 似于电解饱和食盐水），阴极产物是 H2 和 KOH，阳极产物是 I2。由于溶液中含有少量的酚 酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝（淀粉遇碘变蓝），阴极附近的溶液会变红（溶液呈 碱性），A、B、C 正确；由于电解产物有 KOH 生成，所以溶液的 pH 逐渐增大，D 错误。
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6.（1）（2017·江苏高考）电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为 _________________________________________________________________， 阴极产生的物质A的化学式为______________________________________。
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解析 A 项，该装置是原电池装置，H＋放电生成氢气，溶液的 pH 增大，A 项错误；B 项，
阳极：Cu－2e－＋2OH－===Cu（OH）2↓，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应为：
Cu＋2H2O Cu（OH）2＋H2↑，pH 增大，B 项错误；电解食盐水，总反应为：2NaCl
答案 （1）4CO23－＋2H2O－4e－===4HCO3－＋O2↑ H2 （2）LiOH 2Cl－－2e－===Cl2↑ B
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考点二 电解原理的应用 （频数：★★★ 难度：★★☆）
2.能量转化形式
电能转化为化学能。
3.电解池
（1）构成条件 ①有与电源相连的两个电极。 ②电解质溶液（或熔融盐）。 ③形成闭合电路。
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（2）电极名称及电极的反应式（如图）
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极 Cu2＋＋2e－===Cu
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（3）电子和离子的移动方向（惰性电极）
答案 D
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5.（北京高考）用石墨电极电解CuCl2溶液（见图）。下列分析正确的是（ ）
A.a端是直流电源的负极 B.通电使CuCl2发生电离 C.阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
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解析 根据溶液中离子移动方向可知，U型管左侧电极是阴极，连接电源的负极，a 端是电源的负极，A正确；通电使CuCl2发生电解，不是电离，B错误；阳极发生氧化 反应，Cl－在阳极放电2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误；Cl－发生氧化反应，在阳极放电 生成Cl2，D错误。 答案 A
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【原创总结】
以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律
类型
放电规律
电解水型
H＋、OH－放电，电解质形成的阳 离子要么是 H＋，要么是放电顺 序排在 H＋之后的活泼性较强的 金属对应的阳离子；阴离子要么
是 OH－，要么是放电顺序排在 OH－之后的含氧酸根等。
电解质（水溶液） 含氧酸（如 H2SO4） 强碱（如 NaOH） 活泼金属的含氧酸盐
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1.不要忘记水溶液中的H＋和OH－，不要把H＋、OH－误加到熔融电解质中。 2.最常用的放电顺序：阳极：活泼金属（一般指Pt、Au以外的金属）>Cl－>OH－；
阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可 以先放电，如理论上H＋的放电能力大于Zn2＋，由于溶液中c（Zn2＋）≥c（H＋）， 则先在阴极上放电的是Zn2＋，例如铁上镀锌时，放电顺序：Zn2＋>H＋。
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5.惰性电极电解电解质溶液的产物判断（图示）
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[速查速测] 1.（易混点排查）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）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（× ） （3）电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极（ ×） （4）电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大（ × ） （5）用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu（OH）2可使电解质溶液恢 复到电解前的情况（ ×）
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（2）根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区产生H2，电 极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，OH－与Li＋结合生成LiOH，所以B极区电 解液应为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极应为阳极，阳极区电解液应为LiCl溶液， 电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。电解过程中，阳离子向阴极迁移，则Li＋向B电极 迁移。
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电解电 解质型
电解质形成的阴、阳离子放电，电解质电离 无氧酸（如HCl），除HF外
形成的阴、阳离子要么是H＋、OH－，要么 不活泼金属的无氧酸盐（如 是放电顺序排在H＋、OH－之前的对应离子。 CuCl2），除氟化物外
阳离子为放电顺序排在H＋之后的金属阳离子；活泼金属的无氧酸盐（如 放H2生碱型 阴离子为放电顺序排在OH－之前的阴离子。 NaCl）
溶液（填化学式），阳极电极反应式为_________________________________，
电解过程中Li＋向
电极迁移（填“A”或“B”）。
解析 （1）电解 Na2CO3 溶液，实际上是电解水，观察电解池装置可知，阳极产物有 NaHCO3 和 O2，则阳极反应式为 4CO23－＋2H2O－4e－===4HCO3－＋O2↑，阴极发生还原反应，2H2O ＋2e－===H2↑＋2OH－，产物为 H2。
A.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的 B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
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解析 电解Na2SO4溶液时，a为阴极：4H＋＋4e－===2H2↑，b为阳极：4OH－－4e－ ===O2↑＋2H2O；a极周围由于H＋放电溶液呈碱性，石蕊显蓝色，b极周围由于OH－ 放电溶液呈酸性，石蕊显红色。 答案 D
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3.（2018·河南豫南九校质量考评）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、阳离子根据放电能 力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是（ ）
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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2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移 解析 C1电极与电源的负极相连，作阴极，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， 作阳极，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。 答案 C
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4.电解过程
（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。 （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－>最高价含氧酸根离子。 （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。
阴极产物
，电极反应_____________________________________________ 。
第二阶段：阳极产物
，电极反应___________________________________。
阴极产物
，电极反应______________________________________________。
第3讲 电解池、金属的腐蚀与防护
【2020·备考】 最新考纲：1.理解电解池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程
式。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 核心素养：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.科学精神与社会责任：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做出正确的价值判断。
阳离子为放电顺序排在H＋之前的金属阳离子；不活泼金属的含氧酸盐（如 放O2生酸型 阴离子为放电顺序排在OH－之后的阴离子。 CuSO4）
说明：请同学们写出上述实例中的半反应和总反应的离子方程式，并分析电解后溶 液的pH变化。
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[B组 考试能力过关]
4.（海南高考）以石墨为电极，电解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉）。下列说法 错误的是（ ）
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考点三
3.（探究思考题）用惰性电极电解2 mol·L－1 NaCl和1 mol·L－1 CuSO4的混合溶液，可 看做两个电解阶段，试判断在两个阶段中阴、阳两极得到的产物是什么？并写出相
应的电极反应式。
第一阶段：阳极产物
，电极反应___________________________________；