(新课标)2018高考化学一轮复习专题四基本理论第19讲电解池金属的腐蚀与防护讲解课件

3.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正 确的是 ( )
A.氯碱工业中,X电极上反应式是4OH--4e- 2H2O+O2↑ B.电解精炼铜时,Z溶液中的Cu2+浓度不变 C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜 D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁 答案 D 氯碱工业中阳极是Cl-放电生成Cl2;电解精炼铜时阳极粗铜溶解, 阴极Cu2+放电析出Cu,由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质,溶液中Cu2+浓度 变小;铁片上镀铜时,阴极应该是铁片,阳极是纯铜。
化学
课标版
第19讲 电解池 金属的腐蚀与防护
1.电解
考点一 电解原理及规律
2.电解池 (1)构成条件 a.直流电源。b.有与电源相连的两个电极。c.电解质溶液(或熔融盐)。 d.形成闭合回路。 (2)电极名称及电极反应式(如图)
(3)电子和离子的移动方向
3.电极反应式的书写步骤与方法
2.(2016湖北孝感模拟)某同学用下图所示装置进行铜的电解精炼实验 (粗铜中有锌、铁、镍、银等杂质,部分导线未画出),下列说法正确的是 ( )
A.a应与c相连接,b应与d相连接 B.电解一段时间,b与d两极析出物质的物质的量相等
C.电解一段时间,b极附近溶液的pH降低 D.电解过程中,Y池中Cu2+的浓度始终不变
3.(2016课标Ⅰ,11,6分)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S O24 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 ( )
A.通电后中间隔室的S O24 离子向正极迁移,正极区溶液pH增大 B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C.负极反应为2H2O-4e- O2+4H+,负极区溶液pH降低 D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成 答案 B 负极区(阴极)电极反应为:4H++4e- 2H2↑,正极区(阳极) 电极反应为:4OH--4e- 2H2O+O2↑。A项,通电后S O24向 正极移动,正 极区OH-放电,溶液酸性增强,pH减小;C项,负极反应为4H++4e- 2H2↑, 溶液pH增大;D项,当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.25 mol O2 生成。
题组一 电解原理的常规应用 1.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解 法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+) ( ) A.阳极发生还原反应,其电极反应式为:Ni2++ 2e- Ni B.电解过程中,阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C.电解后,溶液中存在的阳离子只有Fe2+ 和Zn2+ D.电解后,电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt
答案 (1)✕ (2)✕ (3)√ (4)✕ (5)✕ (6)✕ (7)✕
2.【多维思考】 (1)电解质溶液通电时,一定会发生化学反应吗?为什么? (2)要使电解后的CuSO4溶液复原,加入Cu(OH)2固体可以吗?
答案 (1)一定发生化学反应。因为在电解池的阴极、阳极分别发生了 还原反应和氧化反应,发生了电子的转移,生成了新物质,所以一定有化 学反应发生。 (2)①若通电一段时间,CuSO4未电解完(即Cu2+未全部放电)或刚好电解 完,使溶液复原应加入CuO,而加入Cu(OH)2会使CuSO4溶液的浓度降 低。②若Cu2+全部放电,又继续通电一段时间(此时电解水),要使溶液复 原应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,若只加入CuO,此时溶液浓度偏高。
������ 反思归纳 以惰性电极电解电解质溶液的规律
类型
电解 水型
实例 NaOH
H2SO4
Na2SO4
电解电解 质型
HCl CuCl2
放H2 生碱性
NaCl
放O2 生酸型
CuSO4
电极反应特点
电解质溶液变化 pH
阴极:4H++4e- 2H2↑ 阳极:4OH--4e- 2H2O+O2↑
浓度增大
特别提醒 (1)判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液 的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性材料。 (2)书写电解化学方程式时,应看清是电解电解质的水溶液还是熔融电 解质。A l3 、Mg2+、Na+、Ca2+、K+只有在熔融状态下才放电。
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 (1)任何化学反应都可以设计成电解池反应 ( ) (2)电解时,电解液中阳离子移向阳极,发生还原反应 ( ) (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)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,加入Cu(OH)2可使电解质溶 液恢复到电解前的状态 ( ) (7)用惰性电极电解饱和食盐水,溶液的pH不变 ( )
答案 B X池中Zn为负极,接Y池的纯铜,X池中Cu为正极,接Y池的粗 铜,故A错误;b极电极反应式为2H++2e- H2↑,d极电极反应式为Cu2++ 2e- Cu,所以电解一段时间后,b、d两极析出物质的物质的量相同,故 B正确;b极电极反应式为2H++2e- H2↑,电解后pH升高,故C错误;Y池 中c极电极反应式为Zn-2e- Zn2+、Fe-2e- Fe2+、Cu-2e- Cu2+,d 极电极反应式为Cu2++2e- Cu,故D错误。
增大
浓度增大
减小
浓度增大
不变
电解质电离出的阴、阳离子分 别在两极放电
浓度减小 浓度减小
增大
阴极:H2O放H2生碱阳极:电解质 生成新电解质 阴离子放电
增大
阴极:电解质阳离子 放电阳极:H2O放O2生酸
生成新电解质 减小
使电解质溶液复原 加水
加水 加水 通氯化氢 加氯化铜 通氯化氢
加氧化铜
题组二 电极反应式、电解方程式的书写 4.Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净水的水处理剂,其电解制 法如图所示,请根据图示分析:
考点二 电解原理的应用
1.电解饱和食盐水
总反应方程式:⑤ 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 。
2.电镀 镀层金属作⑥ 阳 极,待镀元件作⑦ 阴 极,电解质溶液含有⑧ 镀层金属离子 。 如铁上镀锌,见图:
3.电解精炼铜
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。
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 (1)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料 ( ) (2)电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量 小 ( ) (3)在镀件上电镀铜时,镀件应连接电源的正极 ( ) (4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3,也可电解MgO和AlCl3 (
技法总结 电解原理应用的四点注意事项 (1)阳离子交换膜只允许阳离子通过,而阻止阴离子和分子通过。 (2)电解或电镀时,质量减小的电极必为金属电极——阳极;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附着在阴极上。 (3)电解精炼铜,粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子,变成金 属阳离子进入溶液,其中活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电4)电镀时,阳极(镀层金属)失去电子的数目跟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。
Fe为
(填“阴”或“阳”)极,其电极反应式为
,与铁电极相连的为电源的
极。
答案 解析 极。
阳 Fe+8OH--6e- Fe O24+4H2O 正
0
6
Fe Na2 FeO4,铁元素化合价升高,发生氧化反应,故铁作阳
5.(2015山东理综,29,节选)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。
答案 D 电解时,阳极Zn、Fe、Ni失去电子,发生氧化反应,A错误;因 氧化性Ni2+>Fe2+>Zn2+,故阴极反应为 Ni2++ 2e- Ni,可见,阳极质量减 少是因为 Zn、Fe、Ni 溶解,而阴极质量增加是因为析出Ni,B错误;电解 后溶液中的阳离子除Fe2+和Zn2+外,还有Ni2+、H+,C错误。
利用如图装置电解制备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”)。
答案 LiOH 2Cl--2e- Cl2↑ B 解析 B极区产生H2,则B极区发生还原反应,为阴极;A极电极反应式为 2Cl--2e- Cl2↑,为阳极。A极区电解液为LiCl溶液,B极区电解液为 LiOH溶液;Li+(阳离子)向阴极(B电极)移动。 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,金属一定被氧化(注:Fe 生成Fe2+)。 (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。
题组一 电解原理和电解规律 1.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