第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护

考点一 电解原理及规律[思维流程]1.电解池(1)电解池：把电能转化为化学能的装置。

(2)构成条件①有与直流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。

(3)工作原理(以惰性电极电解CuCl 2溶液为例)总反应离子方程式：Cu 2＋＋2Cl －=====电解Cu ＋Cl 2↑ ①电极阴极：与电源负极相连，得到电子，发生还原反应。

阳极：与电源正极相连，失去电子，发生氧化反应。

[注意] 电极类型：金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn 、Fe 、Cu 、Ag 等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。

②电子和离子的移动方向电子：从电源负极流出后，流向电解池的阴极；从电解池的阳极流出，流向电源的正极。

离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。

[注意] 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，即电子不通过电解质溶液。

2．电极反应式的书写步骤[注意] (1)书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要写成分子式。

如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H ＋＋2e －===H 2↑(或2H 2O －2e －===H 2↑＋2OH －)总反应式为2Cl －＋2H 2O=====电解2OH －＋H 2↑＋Cl 2↑(2)电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H ＋、OH －之后的离子一般不参与放电。

(3)Fe 3＋在阴极上放电时生成Fe 2＋而不是得到单质Fe 。

[对点训练]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(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CuCl 2溶液，阴极逸出的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝(×) (4)用惰性电极电解饱和食盐水，溶液的pH 不变(×)(5)用铜作电极电解CuSO 4溶液的方程式为2Cu ＋2H 2O=====电解2Cu ＋O 2↑＋4H ＋(×) (6)电解NaCl 溶液得到22.4 L H 2(标准状况)，理论上需要转移N A 个电子(×)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( )选项 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：选B 电子从电源的负极流出，故a 是阴极，d 是正极，溶液中阳离子移向阴极。

3.(2018·株洲二中月考)用如图所示装置除去含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( )A ．用石墨作阳极，铁作阴极B ．阳极的电极反应式为Cl －＋2OH －－2e －===ClO －＋H 2O C ．阴极的电极反应式为2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －D ．除去CN －的反应：2CN －＋5ClO －＋2H ＋===N 2↑＋2CO 2↑＋5Cl －＋H 2O解析：选D 若铁作阳极，则铁失电子生成Fe 2＋，则CN －无法除去，故铁只能作阴极，阳极需为惰性电极，可用石墨作阳极，A 项正确；阳极Cl －失去电子生成ClO －，发生氧化反应，又已知溶液呈碱性，故B 项正确；在碱性条件下，水电离出的氢离子在阴极得电子生成氢气，发生还原反应，故C 项正确；溶液pH 为9～10，呈碱性，反应物中不可能含有大量的H ＋，故D 项错误。

电解规律类型实例电极反应特点电解质溶液浓度p H 电解质溶液复原电解水型NaO H阴极：4H ＋＋4e －===2H 2↑增大 增大加水[对点训练]4．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：选D 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 －)，溶液呈酸性，B 项错；在阴、阳极上分别是H ＋、OH －放电，C 项错。

5．(2018·桂林中学月考)下列各组中，每种电解质溶液用惰性电极电解时只生成氢气和氧气的一组是( )A ．HCl 、CuCl 2、Ba(OH)2B ．NaOH 、CuSO 4、H 2SO 4C ．NaOH 、H 2SO 4、Ba(OH)2D ．NaBr 、H 2SO 4、Ba(OH)2解析：选C 用惰性电极电解时，常见离子的放电顺序：阳离子的放电顺序为Ag ＋>Cu 2＋>H ＋>Na ＋>K ＋，阴离子的放电顺序为I －>Br －>Cl －>OH －>常见含氧酸根离子。

电解HCl 溶液生成H 2和Cl 2，电解CuCl 2溶液生成Cu 和Cl 2，电解Ba(OH)2溶液生成H 2和O 2，A 不符合；电解NaOH 和H 2SO 4溶液均生成H 2和O 2，电解CuSO 4溶液则生成Cu 和O 2，B 不符合；电解NaOH 、H 2SO 4、Ba(OH)2溶液均相当于电解水，均生成H 2和O 2，C 符合；电解NaBr 溶液则生成Br 2和H 2，D 不符合。

[真题验收]1．(2016·北京高考)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( ) A ．a 、d 处：2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －B ．b 处：2Cl －－2e －===Cl 2↑ C ．c 处发生了反应：Fe －2e －===Fe 2＋D ．根据实验一的原理，实验二中m 处能析出铜解析：选B根据a 、d 处试纸变蓝，可判断a 、d 两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －，A 选项正确；b 处变红，局部褪色，说明b 为电解池的阳极，2Cl －－2e －===Cl 2↑，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：Cl 2＋H 2OHCl ＋HClO ，HCl 溶液显酸性，HClO 具有漂白性，B 选项不正确；c 处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe －2e －===Fe 2＋，C 选项正确；实验一中ac 形成电解池，db 形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m 、n 是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子移到m 处，m 处铜离子得到电子生成单质铜，故D 选项正确。

2．(2014·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( )A ．阴极附近溶液呈红色B ．阴极逸出气体C ．阳极附近溶液呈蓝色D ．溶液的pH 变小解析：选D 以石墨为电极，电解KI 溶液的方程式是2KI ＋2H 2O 电解,I 2＋H 2↑＋2KOH 。

由于其中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质遇淀粉，溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞溶液变为红色。

因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的pH 变大。

3．(1)(2017·江苏高考)电解Na 2CO 3溶液的原理如下图所示。

阳极的电极反应式为______________________，阴极产生的物质A 的化学式为________。

(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。

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____________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”)。

(3)(2014·江苏高考)将烧碱吸收H2S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：S2－－2e－===S(n－1)S＋S2－===S2－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________________________________________________________________________。

解析：(1)阳极上OH－失去电子生成O2，由H2O电离出的H＋可以与CO2－3反应生成HCO－3。

阴极上H2O放电生成H2。

(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。

(3)由题图知，阴极区的电解质溶液为NaOH溶液，且阴极生成H2，故阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。

加入H2SO4后，S2－n在酸性条件下发生歧化反应，生成硫单质和硫化氢气体，离子方程式为S2－n＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑。

答案：(1)4CO2－3＋2H2O－4e－===4HCO－3＋O2↑H2(2)LiOH2Cl－－2e－===Cl2↑B(3)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－②S2－n＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑考点二电解原理的应用[思维流程]1．电解饱和食盐水 (1)电极反应阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑(反应类型：氧化反应)， 阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑(反应类型：还原反应)。

(2)总反应式总反应方程式：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。