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【解析】选B。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+,阳极离子放电 顺序是Cl->OH-,电解过程中分三段,第一阶段:阳极电 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,水解得到氢离子 浓度减小,溶液pH上升;第二阶段:阳极电极反应式 为:4OH--4e-====2H2O+O2↑,阴极电极反应式为:
第三节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
考向一 电解原理 【通考点·融会贯通】 1.电解池电极判断的“五方法”
判断 依据
电极材料
电极 反应
电子 流向
阳极
与电源正 氧化反 极相连 应
流出
阴极
与电源负 还原反 极相连 应
流入
离子 电极 移向 现象
阴离子 移向
电极溶 解或不 变
电极增 阳离子 重或有 移向 气体放
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--4e-====2H2O+O2↑、阴极 电极反应式为:2H++2e-====H2↑,实质是电解水,溶液 中硫酸浓度增大,pH继续降低。A.ab段由于铜离子浓 度减小,水解得到氢离子浓度减小,溶液pH上升,铜离 子被还原,A错误;B.由上述分析可知,cd段相当于电解 水,B正确;C.电解至c点时,溶液中溶质为硫酸、硫酸
【通考法·一通百通】 1.(新题预测)NaClO2是重要的消毒剂和漂白剂,可用 如图所示装置制备。下列说法正确的是 ( )
A.电极b为负极
B.阳极区溶液的pH增大
C.电极D的反应式为ClO2+e-====Cl
O
2
D.电极E上生成标准状况下22.4 L气体时,理论上阴极
区溶液质量增加135 g
3.电解质溶液的复原措施 电解后的溶液恢复到原状态,出什么加什么(即一般加 入阴极产物与阳极产物的化合物)。如用惰性电极电 解盐酸(足量)一段时间后,若使溶液复原,应通入HCl 气体而不能加入盐酸。
4.电解问题的分析流程 (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。
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
【解析】选D。A.由题干信息可知Cl-在阳极放电生成 ClO-,则阳极应为惰性电极,A项正确;B.Cl-在阳极放电 生成ClO-,Cl的化合价升高,故在阳极发生氧化反应, 又已知该溶液呈碱性,B项正确;C.阳离子在电解池的 阴极得电子发生还原反应,在碱性条件下,H2O提供阳 离子(H+),C项正确;D.由于溶液是碱性条件,故除去CN-
A.通电后中间隔室的 SO24 向阳极迁移,阳极区溶液pH 增大 B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产 品 C.阴极反应为:2H2O-4e-====O2+4H+,阴极区溶液pH降 低 D.当电路中通过1 mol电子时,会有0.5 mol的O2生成
【解析】选B。A项阳极发生的反应为:2H2O-4e-==== O2↑+4H+,由于生成H+,阳极区溶液中阳离子增多,故中 间隔室的 SO24向阳极迁移,阳极区溶液的pH减小;B项 阴极发生的反应为:2H2O+2e-====H2↑+2OH-,阴离子增 多,中间隔室的Na+向阴极迁移,故阴极区产生NaOH,阳
2.规避“三个”失分点 (1)书写电解池中电极反应式时,一般以实际放电的离 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,且应注明条件“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。
【通考题·触类旁通】 1.(2019·邢台模拟)下列电极反应式与出现的环境相 匹配的是 ( )
3.在水中加入等物质的量的Ag+、Ba2+、Na+、SO24 、 NO3、Cl-。该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽 中,通电片刻,则氧化产物和还原产物的质量比为
()
A.35.5∶108
B.16∶137
C.8∶1
D.108∶35.5
【解析】选C。Ag+与Cl-生成AgCl↓,Ba2+与 SO24 生成 BaSO4↓,电解硝酸钠溶液实际上是电解水。
发生的反应为:2CN-+5ClO- +H2O====N2↑+2CO2↑+5Cl+2OH-,D项错误。
考向三 电解原理的应用 【通考点·融会贯通】 (1)电解或电镀时,电极质量减少的电极必为金属电 极——阳极;电极质量增加的电极必为阴极,即溶液中 的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。 (2)电镀时,阳极镀层金属失去电子的数目与阴极镀层 金属离子得到电子的数目相等,因此电镀液的浓度保 持不变。
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。 最常见的放电顺序:阳极:活泼金属>Cl->OH-;阴 极:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+。
【解析】选C。A.D极区通入的ClO2发生还原反应生成
ClO
2
,则D极区为阴极区,a为电源的负极,则b为电源
正极,故A错误;B.阳极区为溶液中的OH-失电子被氧化
生成氧气,同时促进水的电离生成H+,阳极区溶液的pH
减小,故B错误;C.电极==Cl O
应式为:Cu-2e-====Cu2+,故C正确;用惰性电极电解 H2SO4溶液时,阳极上氢氧根离子放电能力强于硫酸根 离子,电极反应式为:4OH--4e-====O2↑+2H2O,故D错误。
2.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 ( )
【解析】选C。碱性条件下的氢氧燃料电池中,氢气在 负极上的电极反应式为:H2-2e-+2OH-====2H2O,故A错 误;弱酸性环境下钢铁的吸氧腐蚀,正极上氧气得电子 生成氢氧根离子,电极反应式为:O2↑+2H2O+4e-==== 4OH-,故B错误;用铜作电极电解NaOH溶液时,阳极铜是 活性电极,放电能力强于溶液中的氢氧根离子,电极反
2
,故C正确;D.电极E上生成标准状况
下氧气22.4 L气体时,转移电子为4 mol,阴极发生还 原反应的ClO2为4 mol,理论上阴极区溶液质量增加 270 g,故D错误。
2.电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如 下图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温 同压下,气体甲与气体乙的体积比约为1∶2,以下说法 正确的是 ( )
【通考题·触类旁通】
1.用惰性电极电解下列溶液,电解一段时间后,阴极质
量增加,电解液的pH下降的是 ( )
A.CuSO4 C.BaCl2
B.HCl D.Na2SO4
【解析】选A。电解硫酸铜属于放氧生酸,阴极析出 Cu,pH下降,A符合题意;电解HCl溶液生成氢气、氯气, 酸性减弱,B不符合题意;电解BaCl2溶液生成氢气、氯 气,属于放氢生碱型,pH值增大,C不符合题意;电解 Na2SO4溶液生成氢气、氧气,pH值不变,D不符合题意。
用。电解过程中阴极产生H2,结合装置图示,消毒液发 生器的液体A处空间充满的是H2,故电源a极是负极,b 为正极。
5.(2019·聊城模拟)用石墨作电极电解KCl和 CuSO4(等体积混合)混合溶液,电解过程中溶液pH随时 间t的变化如图所示,
下列说法正确的是 ( ) 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
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电极 d电极 Q离子
A
B
C
D
阳极 阴极 阳极 阴极
正极 正极 负极 负极
阳离子 阳离子 阴离子 阴离子
【解析】选B。电子由电源的负极流出,故a是阴极、d 是正极,溶液中阳离子移向阴极。
交换膜,C错误;b电极是阴极,氢离子放电,电极反应 式:2H2O+2e-====H2↑+2OH-,D正确。答案选D。
3.三室式电渗析法处理含Na2SO4废 水的原理如图所示,采用惰性电极, ab、cd均为离子交换膜,在直流电 场的作用下,两膜中间的Na+和 SO24 可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进 入中间隔室。下列叙述正确的是 ( )
(3)在电解原理的几个常见应用中,电镀和电解精炼铜 比较相似,但注意区别:电镀过程中,溶液中离子浓度 不变,电解精炼铜时,由于粗铜中含有Zn、Fe、Ni等活 泼金属,反应过程中失去电子形成阳离子存在于溶液 中,而阴极上只有Cu2+被还原,所以电解精炼过程中,溶 液中的阳离子浓度会发生变化,同时阴、阳两极的质 量变化也不相等。
