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图 6-24-1 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。
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4. 电解池工作原理(以电解 CuCl2 溶液为例):
图 6-24-2 总反应方程式: 总反应方程式:CuCl2 Cu+Cl2。↑
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5.电解时两极粒子放电顺序
生成新
生酸型 溶液 阳极:H2O 放 O2 电解质
减小
加氧化铜
生酸
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题组二 电解池电极反应式的书写
1.用如图 6-24-6 所示装置除去含 CN-、Cl-废水中的 CN-时,控制溶液 pH 为 9~10,阳极产生的 ClO-将 CN-氧化为两种无污染的气体,下列说法不正确的是 ( )
图 6-24-6 A.用石墨作阳极,铁作阴极 B.阳极的电极反应式:Cl-+2OH--2e- ClO-+H2O C.阴极的电极反应式:2H2O+2e- H2↑+2OHD.除去 CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+ N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
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2.(1)[2017·全国卷Ⅱ] 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 H2SO4-H2C2O4 混合溶液。下列叙述错误的是 ( C ) A.待加工铝质工件为阳极 B.可选用不锈钢网作为阴极 C.阴极的电极反应式为 Al3++3e- Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
图 6-24-4 A.ab 段 H+被还原,溶液的 pH 增大 B.cd 段相当于电解水 C.c 点时加入适量 CuCl2 固体,电解液可恢复原来浓度 D.原溶液中 KCl 和 CuSO4 的物质的量浓度之比为 2∶1
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[答案] B
[解析] 用惰性电极电解等体积的KCl和CuSO4混合溶液,阴极离子放电顺序是Cu2+>H+, 阳极上离子放电顺序是 Cl->OH-,电解过程中分三段:第一阶段,阳极上电极反应式为 2Cl--2e- Cl2↑,阴极电极反应式为 Cu2++2e- Cu,铜离子浓度减小,水解得到的氢离子浓 度减小,溶液 pH 上升;第二阶段,阳极上电极反应式为 2H2O-4e- 4H++O2↑,阴极反应发生 Cu2++2e- Cu,反应中生成硫酸,溶液 pH 降低;第三阶段,阳极电极反应式为 4OH--4e2H2O+O2↑,
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知识梳理
考点二 电解原理在工业生产中的应用
1.氯碱工业
装置
电极反应 总反应 应用
阳极: 2Cl--2e2H++2e-
Cl2↑
氧 ( 化还
反应)
阴极: 2HN2a↑Cl+2H2O
( 原 反应)
2NaOH+烧H2↑+Cl2氯↑ 氯碱工业制碱 、气
氢 和气
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Hale Waihona Puke 2知.电识镀梳与理电解精炼
(4)电解盐酸、硫酸等溶液,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)电解硫酸铜溶液一段时间,为复原可加适量Cu(OH)2
(7) 电解质溶液通电后会使电解质电离
()
()
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[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)×
第24讲
电解池 金属腐蚀与防护
考点互动探究│考例考法直击│教师备用习题
第24讲 电解池 金属腐蚀与防护
考试说明
1.理解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反 应方程式。 2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害性以及防止 金属腐蚀的措施。
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知识梳理
考点一 电解原理及规律
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[答案] C
[解析] 阴极发生还原反应生成氢气的电极反应式为 2H2O+2e- H2↑+2OH-,A 正确;阳极 发生氧化反应得到 N2 的电极反应式为 CO(NH2)2-6e-+8OH- CO32-+N2↑+6H2O,B 正确;如 用金属铜作电解池的阳极,则阳极本身要发生氧化反应,不能达到电解尿素的目的,C 错 误;根据电子守恒,电解过程中阴极产生的 H2、阳极产生的 N2 的物质的量之比为 3∶1,D 正确。
[解析] (1)只有氧化还原反应才能设计成电解池。 (3)Cl2 在阳极生成。 (4)电解盐酸,pH 变大;电解硫酸,实际是电解水,pH 变小。 (5)阴离子向阳极移动,阳极发生氧化反应。 (6)电解硫酸铜一段时间,从电解质溶液中分离出去的是铜和氧气,故复原加氧化铜或碳 酸铜。 (7)电离不需要通电。
考点互动探究 规律小结 以惰性电极电解电解质溶液的规律
类型 实例
电极反应特点
电解质 浓度
pH
电解质溶 液复原
NaOH 溶液 阴:4H++4e-
增大 增大 加水
电解 H2SO4 溶液 2H2↑
水型 Na2SO4
溶液
阳:4OH--4e2H2O+O2↑
增大 减小 加水 增大 不变 加水
HCl 溶液
减小
电解 电解
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(2)[2017·江苏卷] ①电解熔融 Al2O3 时,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因
是 石墨电极被阳极上产生的O2氧化 。
②电解 Na2CO3 溶液的原理如图 6-24-5 所示。阳极的电极反应式
为
,阴极产生的物质 A 的化学式为 H2 。
图 6-24-5
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[解析] (1)Al 制品表面要形成氧化膜,铝被氧化失电子,因此电解时铝为阳极,A 项正确; 根据电解原理可知,不锈钢网接触面积大,电解效率高,B 项正确;阴极反应为 2H++2eH2↑,C 项错误;电解时,电解质溶液中的阴离子向阳极移动,D 项正确。 (2)①阳极为 O2-发生氧化反应生成 O2,石墨可能被 O2 氧化。②电解时阳极由图示可 知是由碳酸钠生成碳酸氢钠的过程,阳极应该是水电离产生的氢氧根离子放电生成 氧气,多出的氢离子与碳酸根离子反应生成碳酸氢根离子。即:2H2O-4eO2↑+4H+,CO32-+H+ HCO3- 合并得答案 4CO32-+2H2O-4e- 4HCO3- +O2↑。阴极应该是水 电离产生的氢离子放电生成氢气,多出的氢氧根离子使得稀氢氧化钠溶液变成浓氢 氧化钠溶液。
CuSO4 溶液的浓度 减小
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3题.电组冶训金 练
电解冶炼
冶炼钠
冶炼铝
电极反应
阳极: 2Cl--2e阴极: 6O2--12e-
Cl2↑ 阳极: 2Na++2e3O2↑ 阴极: 4Al3++12e-
2Na 4Al
总反应 2NaCl(熔融) 2Na+Cl22↑Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑
总反应 方程式
4Ag++2H2O 4Ag+O2↑+4H+
Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+Cl2↑+H 2↑
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阳极反应 方程式
用铁作电极电 解 NaCl 溶液 Fe-2e- Fe2+
用惰性电极电
解熔融 MgCl2
2Cl--2eCl2↑
用 Al 作阳极,
电解 H2SO4 溶 2Al-6e-+3H2O 液,铝材表面形 Al2O3+6H+
电镀
电解精炼铜
电镀是应用电解原理在某些金 概念 属表面镀上一薄层其他金属或合
金的方法
运用电解的方法将粗铜提炼为 纯铜
主要 使金属增强抗腐蚀能力、增强表 将粗铜提炼为纯铜
目的 面硬度等
示意图
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题组训练
构成 条件
阳极 阴极 电解液
电镀 镀层 金属 待镀 金属 含 镀层 金属阳离子
电极反
应(以铁 阳极
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规律小结 规避电解池中方程式书写的四个易错点 1.书写电解池中电极反应式时,如果氢离子来自于水,那电极反应式写水或氢离子都可 以,但书写电解总反应方程式时,要写水分子。 2.阴极材料主要作用是导电,电极本身一般不反应,是溶液(或熔融电解质)中的阳离子 放电。 3.要确保两极电子转移数目相同,且总反应方程式中注明条件“电解”。 4.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。
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[答案] D
[解析] 若铁作阳极,则铁失电子生成 Fe2+,则 CN-无法除去,故铁只能作阴极,A 项正确;Cl要生成 ClO-,氯元素的化合价要升高,故在阳极发生氧化反应,又已知该溶液为碱性条 件,B 项正确;阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应,碱性条件下,H2O 提供阳离子 H+,故 C 项正确;由于溶液是碱性条件,方程式中反应物不能出现 H+,D 项错误。
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2.写出下列相关的电极反应方程式和总反应方程式:
阳极反应
方程式
4OH--4e-
用惰性电极电解 O2↑+2H2O(或
AgNO3 溶液
2H2O-4eO2↑+4H+)
用惰性电极电解 2Cl--2e-
MgCl2 溶液
Cl2↑
阴极反应 方程式
4Ag++4e4Ag
2H++2eH2↑(或 2H2O+2eH2↑+2OH-)
成氧化膜
