电解池、金属的腐蚀与防护
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第17讲电解池金属的腐蚀与防护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、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
【核心素养分析】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,并运用电解原理解决实际问题。
证据推理与模型认知:利用电解池装置,分析电解原理,建立解答电解池问题的思维模型,并利用模型揭示其本质及规律。
科学态度与社会责任:肯定电解原理对社会发展的重大贫献,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。
知识点一电解的原理1.电解和电解池(1)电解: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)电解池:电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③形成闭合回路。
2.电解池的工作原理(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl 2溶液为例)总反应式:CuCl 2=====电解Cu +Cl 2↑(2)电子和离子的移动方向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。
3.阴阳两极上放电顺序(1)阴极:(与电极材料无关)。
氧化性强的先放电,放电顺序:(2)阳极:若是活性电极作阳极,则活性电极首先失电子,发生氧化反应。
若是惰性电极作阳极,放电顺序为注意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、最重要的放电顺序为阳极:Cl ->OH -;阴极:Ag +>Cu 2+>H +。
③电解水溶液时,K +~Al 3+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.用惰性电极电解电解质溶液的规律4.用惰性电极电解电解质溶液的规律生酸性的含氧酸盐电,阴极电解质的阳离子放电阴极:Ag ++e -===AgO 2知识点二电解原理的应用1.氯碱工业阳极反应式:2Cl --2e -===Cl 2↑(氧化反应)阴极反应式:2H ++2e -===H 2↑(还原反应)总反应方程式:2NaCl +2H 2O=====电解2NaOH +H 2↑+Cl 2↑2.电镀与电解精炼3.电冶金电解冶炼冶炼钠冶炼铝电极反应阳极:2Cl --2e -===Cl 2↑阴极:2Na ++2e -===2Na 阳极:6O 2--12e -===3O 2↑阴极:4Al 3++12e -===4Al 总反应2NaCl(熔融)=====电解2Na +Cl 2↑2Al 2O 3(熔融)=====电解4Al +3O 2↑知识点三金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子,金属发生氧化反应。
第42讲电解池金属的腐蚀与防护[复习目标] 1.理解电解池的构成、工作原理,能书写电极反应式和总反应方程式。
2.掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。
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。
考点一电解池及工作原理1.电解与电解池2.构建电解池模型(以电解CuCl2溶液为例)3.电解规律(1)阳极放电规律①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极),电极材料失电子,生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨),要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
S2-、I-、Br-、Cl-放电,产物分别是S、I2、Br2、Cl2;若OH-放电,则得到H2O和O2。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。
注意电解水溶液时,Al3+、Mg2+、Na+、K+不可能在阴极放电。
(3)用惰性电极电解不同类型电解质溶液①电解水型实例电极反应式及总反应式电解质溶液浓度复原方法H2SO4阴极:2H++2e-===H2↑阳极:2H2O-4e-===4H++O2↑总反应式:2H2O=====电解2H2↑+O2↑增大加水②电解电解质型实例电极反应式及总反应式电解质溶液浓度复原方法HCl 阴极:2H++2e-===H2↑阳极:2Cl--2e-===Cl2↑总反应式:2HCl=====电解H2↑+Cl2↑减小通入HClCuCl2阴极:Cu2++2e-===Cu阳极:2Cl--2e-===Cl2↑总反应式:CuCl2=====电解Cu+Cl2↑加CuCl2固体③电解质和水均参与电解型实例电极反应式及总反应式电解质溶液浓度复原方法NaCl、KCl(放H2生碱) 阳极:2Cl--2e-===Cl2↑阴极:2H2O+2e-===H2↑+2OH-总反应式:2Cl-+2H2O=====电解Cl2↑+H2↑+2OH-减小并生成新电解质通入HClCuSO4、Cu(NO3)2 (放O2生酸) 阳极:2H2O-4e-===4H++O2↑阴极:Cu2++2e-===Cu总反应式:2Cu2++2H2O=====电解2Cu+O2↑+4H+减小并生成新电解质加CuO一、电解池中电极与电极产物的判断1.用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图,两极均有气体生成,c电极附近产生可燃性气体,澄清石灰水无浑浊现象。
金属的腐蚀与防护一、金属的腐蚀1、金属的腐蚀是金属与周围的气体或者液体物质发生而引起损耗的现象。
一般可分为腐蚀和腐蚀。
(1)化学腐蚀:金属与接触到的干燥气体(如、、等)或非电解质液体(如)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
如:钢管被原油中的腐蚀,温度越高,化学腐蚀越。
(2)电化学腐蚀:不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生反应,的金属失去电子而被。
如在潮湿的空气中生锈。
两种腐蚀往往发生,但腐蚀更普遍,速度更快,危害更严重。
电化学腐蚀(以钢铁为例)(1)析氢腐蚀(酸性较强的溶液)负极: 正极:总方程式:(2)吸氧腐蚀(中性或极弱的酸性或碱性溶液)负极: 正极:总方程式:Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用:2、影响金属腐蚀快慢的因素内因:(1)金属的活动性:金属越,越容易被腐蚀(2)纯度:不纯的金属比纯金属腐蚀,如纯铁比钢腐蚀。
电化学腐蚀:两电极活动性差别越大,氧化还原反应速率越,活泼金属被腐蚀得越快。
(3)氧化膜:如果金属被氧化形成致密的氧化膜,那么会保护内层金属,如、如果金属被氧化形成疏松的氧化膜,那么不会保护内层金属,如外因:介质:环境(腐蚀性气体,电解质溶液)金属腐蚀的快慢比较:电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极。
二、金属的防护(1)牺牲的保护法(被保护金属作为原电池的极)(2)外加电流的保护法(被保护金属作为电解池的极)(3)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法1.(2010·北京理综,6)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀C.钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-===Fe3+2.下列叙述正确的是()①锌跟稀硫酸反应制取氢气,加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率②镀层破损后,白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀③电镀时,应把镀件置于电解槽的阴极④冶炼铝时,把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解⑤钢铁表面常易锈蚀生成Fe 2O 3·nH 2OA .①②③④⑤B .①③④⑤C .①③⑤D .②④3.以下现象与电化腐蚀无关的是 ( )A .黄铜(铜锌)制作的铜锣不易产生铜绿B .生铁比纯铁易生锈C .铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈D .银质奖牌久置后表面变暗4.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )A .纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B .当镀锡铁制品的镀层破损时,镶层仍能对铁制品起保护作用C .在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D .可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀5.关于金属腐蚀的如下各叙述中,正确的是( )A .金属被腐蚀的本质是:M+n H 2O=M(OH)n +2n H 2↑ B .马口铁(锡铁)镀层破损后被腐蚀时,首先是镀层被氧化C .金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D .常温下,置于空气中的金属主要发生化学腐蚀6.(2011·北京理综,8)结合下图判断,下列叙述正确的是( )A .Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护B .Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe -2e -===Fe 2+C .Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O 2+2H 2O +4e -===4OH -D .Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量NaOH 溶液,均有红褐色沉淀生成7.(2011·山东理综,15)以KCl 和ZnCl 2混合液为电镀液在铁制品上镀锌,下列说法正确的是( )A .未通电前上述镀锌装置可构成原电池,电镀过程是该原电池的充电过程B.因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C.电镀时保持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率D.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用8.(2011·泰州高二调研)有关如图装置的叙述不正确的是( )A.这是电解NaOH溶液的装置B.该装置中Pt为正极,电极反应为:O2+2H2O+4e-===4OH-C.该装置中Fe为负极,电极反应为:Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2D.这是一个原电池装置9.(2011·浙江理综,10)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环(b),如右图所示。
第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护复习目标:1.了解电解池的工作原理,能写出电极反应式和电池反应方程式。
2.了解电镀池与精炼池的原理,能分析常见的电镀池和精炼池。
3.能够进行有关电解产物的判断和计算。
4.认识金属腐蚀的危害,理解金属发生电化学腐蚀的原因,能选用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。
主干知识梳理一、电解的原理1.电解(1)定义:在________作用下,电解质在两个电极上分别发生______和__________的过程。
(2)特点:①电解过程是非自发的。
②电解质导电一定发生________________。
2.电解池:(1)定义:将______转化为__________的装置。
阳极(3)构成条件①有与_______相连的两个电极。
②__________(或_________)。
③形成________。
例1.下列四种装置中,①盛200 mL 0.005 mol·L-1硫酸铜溶液②盛200 mL 0.01 mol·L-1硫酸③盛200 mL氯化锌溶液④盛200 mL氯化钾溶液上述四种装置中,为电解池的是______ (用编号回答),装置①中两电极的电极反应式分别为__________________________________________例2.电解原理在化学工业中有广泛应用。
下图表示两个串联的电解池。
图中B装置中盛有1 L2mol·L-1Na2SO4溶液,A装置中盛有1 L 2 mol·L-1AgNO3溶液。
通电后,铂片上有气体生成。
(1)电源X极为________极。
(2)B池中阳极电极反应式为________________,阴极电极反应式______________________。
(3)A池中阳极电极反应式为__________________________,电解化学方程式为_________________________________例3.Ⅰ.以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为_________________________。
第20讲电解池金属的腐蚀与防护复习目标1.认识电能与化学能相互转化的实际意义及其重要应用。
2.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。
3.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。
4.能分析、解释电解池的工作原理,能设计简单的电解池。
考点一电解原理必备知识整理1.电解与电解池(1)电解:使________通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起____________的过程。
(2)电解池:将______直接转化为______的装置。
(3)电解池的构成①有与________相连的两个电极;②________溶液(或________);③形成________。
2.电解池的工作原理(1)工作原理(2)以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析电子和离子的移动方向(惰性电极))3.阴、阳两极上的放电顺序 (1)阴极(与电极材料无关)氧化性强的先放电,放电顺序如下:阳离子放电顺序:Ag +>Fe 3+>Cu 2+>H +(酸)>Fe 2+>Zn 2+>H +(水)>Al 3+>Mg 2+。
①若金属阳离子(Fe 3+除外)放电,则得到相应金属单质;若H +放电,则得到H 2。
②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律,即得(失)电子能力强的离子先放电。
(2)阳极(与电极材料有关) ①活性电极作阳极(除Au 、Pt 以外的金属),则活性电极本身失去电子,发生氧化反应。
Cu -2e -===Cu 2+,Fe -2e -===Fe 2+。
②惰性电极作阳极(Pt 、Au 、石墨碳棒) 离子的放电顺序如下:4.惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)示例:用惰性电极电解CuSO 4溶液(放O 2生酸型)阳极反应式:2H 2O -4e -===O 2↑+4H +(或4OH --4e -===2H 2O +O 2↑)阴极反应式:2Cu 2++4e -===2Cu电解总反应式:2CuSO 4+2H 2O=====电解2Cu +O 2↑+2H 2SO 4 微点拨(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。
目夺市安危阳光实验学校第二节 电解池 金属的腐蚀与防护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。
(高频)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。
(中频)电解原理1.电解、电解池2.电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液) 总反应方程式:CuCl2=====电解Cu +Cl2↑电解原理的应用1.氯碱工业制烧碱、氯气和氢气 2.电镀电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法,也用在金属的精炼上。
如电镀铜或电解精炼铜含锌、铁等杂质时: 3.电冶金冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属,必须用电解法。
如电解熔融氯化钠得到钠时:金属的腐蚀与防护1.化学腐蚀和电化学腐蚀的比较金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件 金属与接触到的物质直接发生反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应 区别无电流产生有微弱电流产生实质与联系(1)实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗;(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快2.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜性质 酸性较强 酸性很弱或呈中性负极反应Fe -2e -===Fe2+ 正极反应2H ++2e -===H2↑2H2O +O2+4e -===4OH - 其他反应及产物 Fe2++2OH -=== Fe(OH)2 2Fe +O2+2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O +(3-x)H2O 普遍性吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护(1)电化学防护法⎩⎪⎨⎪⎧牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理外加电流的阴极保护法——电解原理(2)其他:改变金属内部结构和金属表面外加保护层 1.易误诊断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)电解是把电能转变成化学能( ) (2)电解是把化学能转变成电能( )(3)电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化( ) (4)某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现( ) (5)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈( )(6)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时,阳极减少的质量和阴极增加的质量相等( )(7)在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀( )(8)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极( )【答案】(1)√(2)×(3)√(4)√(5)√(6)×(7)×(8)×2.如图所示,甲、乙两试管中各放一枚铁钉,甲试管中为NH4Cl溶液,乙试管中为NaCl溶液,数天后导管中观察到的现象是____________,甲中正极反应为_________________________________,乙中正极反应为____________。
2Cu+Cl2↑。
=====通电电解池中电子和离子的移动:①电子:从电源负极流出后,流向电解池阴极;从电解池的阳极流向电源的正极。
微提醒:活泼电极是指除金、铂等惰性金属外的其他金属电极。
1.因镍与盐酸反应缓慢,工业上以镍和盐酸为原料,利用离子膜电解技术制取氯化镍),其原理如图。
电解过程露不断往b极区补充盐酸。
下列说法正确的是2NiClA.a接外电源的负极B.离子交换膜为阳离子交换膜C.总反应为:2通电N i+2H C l N i C l+HD.电解过程可用溶液代替盐酸NaCl【答案】CA .a 处的试纸变红B .b 电极是正极C .a 处发生的电极反应:D .b 处发生的电极反应:2Fe 2e e=F -+-22Cl 2e Cl =---↑【答案】D【解析】由图可知,b 处与电源正极相连,b 为阳极,a 与电源负极相连,可知铁棒为阴极,电解饱和食盐水,阴极生成氢气,阳极生成氯气,以此来解答。
A .实验相当于电解饱和氯化钠溶液,a 作为阴极,氢离子放电后浓度降低,使氢氧根浓度增大,碱性增强,故使pH 试纸变蓝,故A 错误;B .b 处与电源正极相连,b 为阳极,故B 错误;C .a 与电源负极相连,可知铁棒为阴极,电解饱和食盐水,阴极生成氢气,发生的电极反应: ,故C 错误;222H O 2e =H 2OH --+↑+D .b 处与电源正极相连,b 为阳极,氯离子放电生成氯气,发生的电极反应:,故D 正确;22Cl 2e Cl =---↑故答案选:D 。
4.电解处理垃圾渗液是一项重要的环保课题,研究小组用图装置进行渗液(pH=6.5-8)处理,可以实现其中的和有机物COD 的转化,下列说法错误的是3NHA .a 为电源负极Al 3+、Mg 2+、Na +、Ca 2+、K +只有在熔融状态下才放电。
(6)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。
(7)最常用、最重要的放电顺序是阳极:Cl ->OH -;阴极:Ag +>Cu 2+>H +。
第22讲电解池金属的腐蚀与防护考点三金属的腐蚀与防护自主小练1.易错辨析:正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大得多。
( √ )[提示]电化学腐蚀是金属作原电池的负极而被加速腐蚀。
(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中都是铁作负极。
( √ )[提示]钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中都是活泼金属铁作负极。
(3)钢铁设备与金属铜捆绑即可被保护。
( × )[提示]钢铁设备作为原电池的正极才能被保护。
(4)钢铁设备与直流电源的正极相连即可被保护。
( × )[提示]钢铁设备作为电解池的阴极才能被保护。
(5)把金属铬、镍等加入普通钢中能增强钢铁的耐腐蚀性。
( √ )[提示]钢铁中加入金属铬、镍等形成不锈钢。
(6)钢铁的发蓝处理能增强其耐腐蚀性。
( √ )[提示]钢铁的发蓝处理是在其表面形成一层致密的四氧化三铁保护膜。
(7)原电池分为正、负极,电解池分为阴、阳极,所以牺牲阳极的阴极保护法应用的是电解池原理。
( × )[提示]牺牲阳极的阴极保护法是应用原电池原理防腐。
(8)在铁板上镀锌是因为锌比铁活泼,形成原电池而保护铁不易被腐蚀。
( × )[提示]在铁板上镀锌是因为在铁板表面形成一层锌保护膜,可以阻止铁与空气的接触,与原电池无关,锌层破损后才与原电池有关。
(9)钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀。
( √ )(10)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。
( × )[提示]Cu在潮湿的空气中腐蚀生成Cu2(OH)2CO3。
(11)在金属表面覆盖保护层,若保护层破损后,就完全失去了对金属的保护作用。
( × )[提示]如Fe件上镀Zn,若保护层破损后,在潮湿的空气中,Fe、Zn构成原电池,Zn 作负极,仍然对Fe起到保护作用。
(12)外加电流的阴极保护法,构成了电解池;牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。
二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀。
知识清单19 电解池金属的腐蚀与防护知识点01 电解池的工作原理1.电解和电解池(1)电解:使_______通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起______________反应的过程。
(2)电解池:将_______能转化为_______能的装置(也称电解槽)。
(3)电极名称及反应类型阴极:与电源_______相连的电极,发生_______反应;阳极:与电源_______相连的电极,发生_______反应。
(4)电解池的构成条件①_______电源;②两个电极;③电解质溶液或熔融电解质;④形成______________。
2.电解池的工作原理接通外界电源后,电子从电源的_______沿导线流入电解池的_______,然后电解质溶液中的阴、阳离子发生______________形成内电路,电子再从电解池的_______流出,并沿导线流回电源的_______。
(1)与电源_______极相连的电极为阳极,阳极发生_______反应;与电源_______极相连的电极为阴极,阴极发生_______反应。
(2)电子流向:负极→阴极、阳极→正极。
(3)离子的移动方向:阳离子向_______移动,阴离子向_______移动。
3.电解规律(1)阳极产物的判断①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极),电极材料失电子,生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨),要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序:活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
S2-、I-、Br-、Cl-放电,产物分别是_____________________;若OH-放电,则得到______________。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序:Ag +>Fe 3+>Cu 2+>H +(酸)>Fe 2+>Zn 2+>H +(水)>Al 3+>Mg 2+。
①若金属阳离子(Fe 3+除外)放电,则得到相应金属单质;若H +放电,则得到H 2。
课时3 电解池、金属的腐蚀与防护1.理解电解池的构成、工作原理及应用。
2.能写出电极反应和电池反应方程式。
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(考点层次B→共研、理解、整合)1.电解在电流作用下,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。
提醒:注意电解与电离两概念的联系与区别联系:电解是在电解质电离的基础上完成的。
区别:电解需外加电源,是化学过程,电离一般在水溶液或熔融状态下完成,为物理过程。
2.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形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子移动方向①电子:从电源负极流向电解池的阴极;从电解池的阳极流向电源的正极。
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。
电子和离子移动方向图示提醒:正确理解电子不下水(电解质溶液)。
3.电解过程思维程序(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。
提醒: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。
(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。
提醒:①“活泼电极”一般指Pt、Au以外的金属。
②最常用的放电顺序:阳极:活泼金属>Cl->OH-;阴极:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+。
(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。
教材VS高考1.(SJ选修4·P221改编)判断正误(1)电解池的阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应(√)(2)直流电源跟电解池连接后,电子从电源负极流向电解池阳极(×)(3)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极(×)(4)电解NaNO3溶液时,随着电解进行,溶液的pH减小(×)2.(RJ选修4·P836改编)1 L 1 mol·L-1的AgNO3溶液在以银为阳极,铁为阴极的电解槽中电解,当阴极增重2.16 g时,下列判断不正确的是( )A.此时溶液呈酸性B.阳极上产生112 mL O2C.转移的电子数是1.204×1022D.反应中有0.02 mol金属被氧化答案B3.(溯源题)(2016·北京理综,12)用石墨电极完成下列电解实验。
实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生;……下列对实验现象的解释或推测不合理的是②。
①a、d处:2H2O+2e-===H2↑+2OH-②b处:2Cl--2e-===Cl2↑③c处发生了反应:Fe-2e-===Fe2+④根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜探源:本考题源于SJ选修4 P19“图121电解氯化铜溶液示意图”演示实验,对电解正负极的判断;电解和电离的区别,电极方程式的书写以及电解现象等方面进行考查。
题组一电解基本原理及规律1.基础知识判断,正确的打“√”,错误的打“×”(1)任何化学反应都可以设计成电解池反应(×)(2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(√)(3)某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现(√)(4)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(×)(5)电解盐酸、硫酸等溶液,H+放电,溶液的pH逐渐增大(×)(6)电解时,电解液中阳离子移向阳极,发生还原反应(×)(7)用惰性电极电解饱和食盐水,溶液的pH不变(×)(8)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,加入Cu(OH)2一定能使电解质溶液恢复到电解前的情况(×)2.某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中,下列有关分析完全正确的是( )A B C D a 电极 阳极 阴极 阳极 阴极 d 电极 正极 正极 负极 负极 Q 离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析 答案 B3.下列关于电解Na 2SO 4溶液的叙述正确的是( ) A .随着电解的进行,溶液的 pH 升高 B .OH -向阳极移动,阳极附近溶液呈碱性C .SO 2-4向阳极移动,Na +向阴极移动,分别在对应的电极上析出D .阴极上 H +得电子被还原成H 2,使阴极附近的溶液呈碱性解析 电解Na 2SO 4溶液,实质上发生的是2H 2O=====电解2H 2↑+ O 2↑,电解的过程中溶液 pH 不变,A 项错;阳极因4OH - - 4e -===O 2↑+2H 2O 而破坏附近水的电离使c (H +)>c (OH-)呈酸性,B 项错;在阴、阳极上分别是H +、OH -放电,C 项错。
答案 D4.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 .AgNO 3 CuCl 2 Cu(NO 3)2 B .KCl Na 2SO 4 CuSO 4 C .CaCl 2 KOH NaNO 3 D .HCl HNO 3 K 2SO 4解析 由电解电解质溶液的四种类型可知:类型 化学物质pH 变化 放O 2生酸型 CuSO 4、AgNO 3、Cu(NO 3)2降低 放H 2生碱型 KCl 、CaCl 2 升高 电解电解质型CuCl 2升高【归纳总结】以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律根据以上电解规律判断由H +、K +、Mg 2+、Ag +、Cu 2+、NO -3、Cl -、OH -所组成的电解质HNO 3、KNO 3、Mg(NO 3)2、KOH ,电解质本身放电的为HCl 、CuCl 2。
题组二 重点突破:电极方程式的判断与书写 5.下列离子方程式书写正确的是( ) A .用Cu 片作阳极电解饱和食盐水 2Cl -+2H 2O=====电解Cl 2↑+H 2↑+2OH - B .用两个铜片作电极电解AgNO 3溶液: 4Ag ++2H 2O=====电解Ag +O 2↑+4H + C.用石墨作电极电解AlCl 3溶液: 2Cl -+2H 2O=====电解Cl 2↑+H 2↑+2OH - D .用石墨作电极电解CuSO 4溶液 2Cu 2++2H 2O=====电解2Cu +O 2↑+4H +解析 A 项,用Cu 作阳极电解饱和食盐水,Cu 电极本身失电子:Cu -2e -===Cu 2+,阴极2H 2O +2e -===H 2↑+2OH -,二者相加得Cu +2H 2O=====电解Cu(OH)2+H 2↑;B 项,铜在阳极失电子,Cu -2e -===Cu 2+,阴极为2Ag ++2e -===2Ag ,总电解反应为Cu +2Ag +=====电解Cu 2++2Ag ;C 项,阴极6H 2O +6e -===3H 2↑+6OH -,阳极6Cl --6e -===3Cl 2↑,得6Cl -+6H 2O=====电解3Cl 2↑+3H 2↑+6OH -,6Cl -对应2Al 3+,2Al 3++6OH -===2Al(OH)3↓,所以离子方程式为:2Al 3++6Cl -+6H 2O=====电解3Cl 2↑+3H 2↑+2Al(OH)3↓。
答案 D6.(1)用惰性电极电解AgNO 3溶液:阳极反应式____________________________________________________ 阴极反应式____________________________________________________总反应离子方程式______________________________________________ (2)用Al 作电极电解NaOH 溶液阳极反应式____________________________________________________ 阴极反应式____________________________________________________ 总反应离子方程式______________________________________________(3)MnO 2可作超级电容器材料。
用惰性电极电解MnSO 4溶液可制得MnO 2,其阳极的电极反应式是_____________________________________________。
(4)将烧碱吸收H 2S 后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。
电解过程中阳极区发生如下反应:S 2--2e -===S(n -1)S +S 2-===S 2-n①写出电解时阴极的电极反应式:_______________________________。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成_________________________________________________________________。
答案 (1)4OH --4e -===O 2↑+2H 2O 4Ag ++4e -===4Ag4Ag ++2H 2O ――→电解4Ag +O 2↑+4H +(2)2Al -6e -+8OH -===2AlO -2+4H 2O 6H 2O +6e -===3H 2↑+6OH -或6H ++6e-===3H 2↑2Al +2OH -+2H 2O ――→电解3H 2↑+2AlO -2 (3)Mn 2++2H 2O -2e -===MnO 2+4H + (4)①2H 2O +2e -===H 2↑+2OH -②S 2-n +2H +===(n -1)S↓+H 2S↑【反思归纳】1.做到“三看”,正确书写电极反应式(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Fe 2+而不是生成Fe 3+)。
(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“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。