2017年高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量 第3讲 电解池 金属电化学腐蚀与防护课件

故生成1 mol O2消耗2/3 mol CO2，C项错误；a电极
发生的是还原反应： 3CO2＋18H＋ ＋18e－ ===C3H8O ＋5H2O，D项错误。 答案：B
题组一
电解原理及规律
1 ． ( 教材改编 ) 判断正误 ( 正确的打“√”，错误的
打“×”)。
(1)电解是将电能转化为化学能(
)
电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？ 思考提示： 阳极产物 Cl2可以用淀粉 KI试纸检验， 阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚 酞试剂检验。
2．电镀和电解精炼铜
电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？
思考提示：粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等
多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，
金属活动性位于铜之前的金属杂质，如 Zn 、 Fe 、
Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离 子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能 以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜
之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比
铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，
所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之 后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部， 形成阳极泥。
工作原理如图所示 ( 阳膜和阴膜分别只允许阳离子、
阴离子通过)：
①写出阳极的电极反应式______________。 ②分析产品室可得到H3PO2的原因_____________。 ③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室
电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，
并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极 室与产品室。其缺点是产品中混有____________杂质， 该杂质产生的原因是__________________________。
通电 I ＋2OH－＋H ↑； ①2I－＋2H2O===== 2 2
－ ②3I2＋6OH－===IO－ ＋ 5I ＋3H2O； 3
①×3＋②即得总方程式，C 项正确；如果将阴离子 交换膜换成阳离子交换膜，阴极产生的 OH－将不能 到达阳极区，I2 与 OH－无法反应生成 IO－ 3 ，因而 D 项错。 答案：D
第3讲
电解池
金属电化学
腐蚀与防护
【最新考纲】
1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电解池
总反应的反应方程式。
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。
考点一 电解原理
1．电解定义
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．能量转化形式
电能转化为化学能。
3．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)冶炼钠。 电解 2Na＋Cl ↑ 2NaCl(熔融)===== 2 电极反应： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：2Na＋＋2e－===2Na。
(2)冶炼镁。 电解 Mg＋Cl ↑ MgCl2(熔融)===== 2 电极反应： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：Mg2＋＋2e－===Mg。 (3)冶炼铝。 2Al2O3(熔融) 电极反应： 阳极：6O2－－12e－===3O2↑；阴极：4Al3＋＋12e－===4Al。 4Al＋3O2↑
方程式是NH4Cl＋2HCl
3H2↑＋NCl3。
(2)电解池的阳极发生失电子反应(氧化反应)，因为Pb2＋ → PbO2 属于氧化反应，所以发生的电极反应为 Pb2 ＋ ＋ 2H2O － 2e － ===PbO2 ＋ 4H ＋ ；由于 Cu2 ＋ 的放电能力强 于Pb2＋，故阴极上的电极反应为Cu2＋＋2e－
解析：左侧变蓝，说明左侧是阳极，I－在阳极放电， 被氧化生成 I2，因而右侧是阴极，只能是水电离的 H＋放电被还原生成 H2，其电极反应为 2H2O＋2e－ ===H2↑＋2OH－，A 项正确；OH－通过阴离子交换
－ 膜进入左侧与 I2 反应生成 IO－ ， IO 3 3 又通过阴离子
交换膜进入右侧，B 项正确；电解 KI 的过程发生 如下两个反应：
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成
解析：从反应中得知Cu在通电时失电子在阳极放 电，发生氧化反应： 2Cu＋ 2OH－ － 2e－ ===Cu2O ＋ H2O ，另一电极 ( 石墨 ) 作阴极，发生还原反应： 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，转移0.1 mol电子生
解析：①阳极为水电离出的 OH 放电，电极反应式 为： 2H2O－ 4e－ ===O2↑＋ 4H＋。 ②阳极室中的 H＋ 穿过阳膜进入至产品室，原料室中的 H2PO－ 2 穿过阴 膜扩散至产品室，二者反应生成 H3PO2。③在阳极 区 H2PO－ 2 或 H3PO2 可能失电子发生氧化反应，即生
－ 成物中会混有 PO3 4 。
＋
－ 18e
－
解析： 该装置为电解装置，模拟 “ 人工树叶 ” ，故
为电能转化为化学能，A项错误； b极连接电源的正
极，为阳极，H＋为阳离子，在电解池中向a极(阴极) 区移动，B项正确；右侧H2O→O2发生的是氧化反应， 每生成1 mol O2，转移4 mol电子，C3H8O中碳元素 的化合价是－2，3CO2→C3H8O，转移18 mol电子，
===Cu，则阴极产生的现象是石墨上包上铜镀层； 若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应
式为 Pb2 ＋ ＋ 2e － ===Pb ，这样一来就不能有效利用
Pb2＋。 答案：(1)NH4Cl＋2HCl 3H2↑＋NCl3 石墨上包上
(2)Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋ 铜镀层 Pb2＋＋2e－===Pb
成0.05 mol Cu2O，故B、C、D项错。
答案：A
题组二
电极反应、电解反应方程式的书写
3 ． ( 高 考组 合 题 )(1)(2015· 新课标 Ⅱ 卷 ) 实验室用 NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料，通过以 下过程_____________。 (2)(2014· 新课标Ⅱ卷，节选)PbO2也可以通过石墨为 电极 Pb(NO3)2 和 Cu(NO3)2 的混合溶液为电解液电解 制取。阳极发生的电极反应式为_______________。 阴极上观察到的现象是 ____________________ ；若 电解液中不加入 Cu(NO3)2 ，阴极发生的电极反应式
子，(6)错。 答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
2．(2015· 河北衡水模拟)Cu2O是一种半导体材料， 基于绿色化学理念设计的制取 Cu2O 的电解池示意 图如图所示，电解总反应为2Cu＋H2O ＋H2↑。下列说法正确的是( ) Cu2O
A．石墨电极上产生氢气
【典例1】
(2015· 福建卷)某模拟“人工树叶”电化
学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化
为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( )
A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移 C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原 D ． a 电 极 的 反 应 为 3CO2 ＋ 18H ===C3H8O＋5H2O
应前后溶液体积的变化)。
(2) 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用 石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使 Cl2 被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了 如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判 断正确的______________(填字母)。
3．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(如下图)。
(3)电子和离子的移动方向。
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，即电子本身不会
通过电解质溶液。
电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？ 思考提示：一定有化学反应发生，因为在电解池的 两极有电子转移，发生了氧化还原反应，生成了新 物质，所以一定有化学反应发生。
(2)电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变
化(
)
(3) 电解池的阳极和原电池的正极都发生氧化反应
(
)
(4)使用惰性电极电解后的NaCl溶液复原，可以滴
加盐酸(
)
(5)使用惰性电极电解后的 CuSO4溶液复原，可以
加入Cu(OH)2固体(
)
(6) 电解 NaCl 溶液的阳极反应一定是 2Cl － － 2e － ===Cl2↑( )
为 _________________________，这样做的主要缺点
是_________________________________________。
解析：(1)依据题意，电解时产生的氢气，说明有H＋得 电子，因此需要分析是负三价的N失去电子还是负一价 的 Cl 失去电子，根据后续题意可以得出， NCl3 水解得 氨气和次氯酸，所以 NaClO2 被次氯酸氧化，所以电解
不能有效利用Pb2＋
【归纳提升】
正确书写电极反应式的技巧
(1)做到“三看”。 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。
(2)规避“三个”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。
解析： 原电池的正极发生还原反应， (3) 错；惰性 电极电解 NaCl 溶液后，应通 HCl 才可复原， (4) 错； 惰性电极电解 CuSO4 溶液，需加 CuO 或 CuCO3 复 原，加 Cu(OH)2 会多生成水， (5) 错；电解 NaCl 溶