2020高考化学新一线大一轮复习人教通用版课件：第六章 第3讲 电解池、金属的腐蚀与防护

1、第3讲 电解池、金属的腐蚀与防护,【2019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。,考点一 电解原理 (频数： 难度：),电流,阳极,2Cl2e=Cl2,阴极,Cu22e=Cu,(3)电子和离子的移动方向(惰性电极),在掌握放电顺序的基础上，总结用惰性电极电解电解质的规律，是灵活运用电解原理的基础。 1.电解水型 规律：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。,实例,2.电解电解质型,规律：电解质形成的阴、阳离子放电，电解质电离形成的阴、阳离子要么是H、OH，要么是放电顺序排在H、OH之前的对应离子。 实例：,3.电解电解质和水型,规律：放电离子分别是水电离形成的H或OH以及电解质形成的阴离子或阳离子。 实例1 放H2生碱型,实例2 放O2生酸型,题组一 电解原理的理解及电解规律的应用 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

2、( ),答案 D,2.(2018宜昌期末)用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是( ),A.A点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态 B.电解过程中N电极表面先有红色物质生成，后有气泡产生 C.Q点时M、N两电极上产生的总气体在相同条件下体积相同 D.若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变,解析 惰性材料作电极，在阳极上H2O先放电，即阳极的电极反应式为2H2O4e=O24H，在阴极，Cu2先放电，即阴极的电极反应式为Cu22e=Cu，P点后，气体体积突然增大，说明P点Cu2消耗完全，P点后，阴极的电极反应式是 2H2e=H2,即A点是电解完CuSO4后，又电解了一部分水,应加入CuO和H2O,或Cu(OH)2，才能恢复到原来的状态，故A说法错误；N极接电源的负极，N极作阴极，根据选项A的分析，先有红色铜析出，然后出现气体，故B说法正确；Q点的气体来自两个阶段，第一阶段：阳极电极反应式为2H2O4e=4HO2，阴极电

3、极反应式为Cu22e=Cu，第二阶段：阳极电极反应式为2H2O4e=4HO2，阴极反应式为2H2e=H2，P点产生的气体为氧气，其体积为b L，从P点到Q点，第二阶段，阴极产生的气体体积为2b L，阳极产生的气体体积为b L，阳极气体总体积为(bb)L2b L，故C说法正确；若M电极换成Cu，阳极上发生反应Cu2e=Cu2，阴极反应式为Cu22e=Cu，因此电解过程中CuSO4溶液的浓度不变，故D说法正确。 答案 A,题组二 电解装置分析及电极方程式书写,解析 钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，电极反应式为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，OH由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误，D项正确；由阴极区迁移过来的OH在阳极全部参与反应，消耗OH，pH值减小，B项错误。 答案 D,4.铅蓄电池在日常生活中应用广泛。回答下列问题：,(1)铅蓄电池放电时的工作原理为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答

4、下列问题： A是铅蓄电池的_极。 Ag电极的电极反应式是_， 该电极的电极产物共_ g。 Cu电极的电极反应式是_， CuSO4溶液的浓度_(填“减小”“增大”或“不变”)。,(2)铅蓄电池的PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为_； PbO2也可以石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液制取。阳极发生的电极反应式为_， 阴极上观察到的现象是_； 若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为_ _，这样做的主要缺点是_。,【易错警示】 规避“四个”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，且注明条件“电解”。 (3)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。 (4)当电解池的电极材料为活性电极时，则阳极为电极本身失电子，不能再用电解规律。,题组三 电解过程中的定量分析 5.用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前

5、的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为( ),A.0.4 mol B.0.5 mol C.0.6 mol D.0.8 mol,解析 电解硫酸铜时，开始硫酸铜和水反应生成铜、氧气和硫酸，后来电解水生成氢气与氧气。如果只按照第一阶段的电解，反应后只需要加入氧化铜或碳酸铜即可恢复原电解质溶液。而题目中加入的是碱式碳酸铜，相当于加入了0.2 mol氧化铜和0.1 mol水，而0.1 mol水是第二阶段的反应所消耗的，该阶段转移了0.2 mol电子，第一阶段转移了0.4 mol电子，即一共转移了0.6 mol电子，C项正确。 答案 C,6.(2018华中师大附中期末)用惰性电极电解100 mL 3 molL1的Cu(NO3)2溶液，一段时间后在阳极收集到标准状况下气体1.12 L，停止电解，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中Fe2浓度为(设溶液体积不变)( ),A.3 molL1 B.2.75 molL1 C.2 molL1 D.3.75molL1,电解后溶液中硝酸铜的物质的量为0.1 L3 molL10.1 mol0.2 mol，硝酸与足量的铁反应

6、生成硝酸亚铁，反应方程式为8HNO33Fe=3Fe(NO3)22NO4H2O，故0.2 mol HNO3生成Fe(NO3)2的物质的量为0.2 mol3/80.075 mol，硝酸铜与铁反应生成硝酸亚铁，离子方程式为FeCu2=Fe2Cu，故0.2 mol硝酸铜生成Fe(NO3)2的物质的量为0.2 mol，反应后溶液中Fe2的物质的量为0.2 mol0.075 mol0.275 mol，反应后溶液中Fe2浓度为0.275 mol/0.1 L2.75 molL1，选B。 答案 B,【方法规律】 突破电化学定量计算的三种方法,考点二 电解原理的应用 (频数： 难度：),2Cl2e=Cl2,氧化,2H2e=H2,还原,粗铜,2.电解精炼铜,纯铜,3.电镀铜,铜,待镀金属,4.电冶金,利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等,6O212e=3O2,4Al312e=4Al,由于AlCl3为共价化合物熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充

7、。,1.源于教材电解原理的基本判断,(1)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2)均保持不变( ) (2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料( ) (3)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3( ) (4)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料( ) (5)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序HZn2，不可能在铁上镀锌( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5),2.(溯源题)(2017课标全国，11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。判断下列叙述是否正确,(1)待加工铝质工件为阳极( ) (2)可选用不锈钢网作为阴极( ) (3)阴极的电极反应式为：Al33e=Al( ) (4)硫酸根离子在电解过程中向阳极移动( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 探源：本题源于RJ选修4 P80“电解原理应用”及其知识拓展，对电解原理的应用进行了考查。,题组一 电解原理在物质制备中的应用 1.氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。电化学法

8、是合成氨的一种新方法，其原理如图所示，下列有关说法正确的是( ),A.图中所示物质中，X为H2，Y为N2 B.Y参与的电极反应为H22e=2H C.当有3 mol H通过质子交换膜时，Z的体积为22.4 L D.反应过程中左边区域溶液pH逐渐升高,解析 根据题图可知，H向左边电极移动，则左边电极为阴极，右边电极为阳极，合成氨的过程中N2得电子发生还原反应，H2失去电子发生氧化反应，故X为N2，Y为H2，Z为NH3，A项错误。H2在阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为H22e=2H，B项错误。未指明温度与压强，无法计算气体体积，C项错误。N2在阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为N26H6e=2NH3，故左边区域溶液中H浓度逐渐降低，溶液pH逐渐升高，D项正确。 答案 D,2.在电解液不参与反应的情况下，采用电化学法还原CO2可制备ZnC2O4，原理如图所示。下列说法正确的是( ),答案 C,题组二 电解原理在环境治理中的应用 3.用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法不正确的是( ),A.X为直接电源的负极，Y为直流电源的正极 B.阳极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2 C.图中的ba D.该过程中的产品主要为H2SO4和H2,答案 B,4.(2017南师附中模拟)电化学降解法治理水中硝酸盐的污染原理如图所示。下列说法正确的是( ),答案 D,题组三 电解原理在物质分离、提纯中的应用 5.(2018广州综合测试)用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。 下列有关说法错误的是( ),A.阳极反应式为4OH4e=2H2OO2 B.通电后阴极区溶液pH会增大 C.K通过交换膜从阴极区移向阳极区 D.纯净的KOH溶液从b口导出,解析 阳极区为粗KOH溶液，阳极上OH失电子发生氧化反应：4OH4e=2H2OO2，A项正确；阴极上H2O得电子发生还原反应：2H2O2e=H2

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