2022届高三化学一轮复习讲义：电解池　金属的电化学腐蚀与防护

3.0 envi 2025-02-07 14 4 1.12MB 19 页 3知币
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电解池　金属的电化学腐蚀与防护
复习目标 　1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。
2.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；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　电解的原理
1．电解原理
(1)概念
① 电解
使电流通过电解质溶液 ( 或熔融的电解质 ) 而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
② 电解池
把电能转变为化学能的装置，也叫电解槽。
(2)电解池构成的条件
① 与电源相连的两个电极：与电源正极相连的电极是阳极，在阳极上发生氧化反应；与电
源负极相连的电极是阴极，在阴极上发生还原反应。
② 电解质溶液(或熔融的电解质)。
③ 形成闭合回路。
(3)电解池的工作原理
① 电极名称和电极反应式
总反应方程式：CuCl2=====Cu＋Cl2↑。
② 电子流向和离子移动方向
导线上(外电路)电子从电源的负极流出，经导线流向电解池的阴极。电解池的阳极上产生的
电子经导线流入电源的正极。溶液中(内电路)阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
2．电解规律
1
(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 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＋。
① 若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若 H＋放电，则得到 H2。
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。
3．惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)
4．电解后电解质溶液的复原
需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如惰性电极电解 CuSO4溶
液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入 CuO，也可以加入 CuCO3，但不能加
入Cu(OH)2，因为 Cu(OH)2与生成的 H2SO4反应后使水量增加。使电解后的溶液恢复原状的
方法：先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。
如：
①NaCl 溶液：通 HCl
气体(不能加盐酸)；
②AgNO3溶液：加 Ag2O
固体(不能加 AgOH)；
③CuCl2溶液：加 CuCl2
固体；
④KNO3溶液：加 H2O；
⑤CuSO4溶液：加 CuO
或CuCO3[不能加 Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3]。
(1)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(×)
错因：Cl2
在阳极生成。
(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)电解盐酸、硫酸溶液等，H＋放电，溶液的 pH 逐渐增大(×)
2
错因：电解盐酸， pH
变大；电解硫酸溶液，实际是电解水， pH
变小 。
(4)用Cu 作电极电解盐酸可发生 Cu＋2H＋=====Cu2＋＋H2↑(√)
根据金属活动性顺序表，Cu 和稀 H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现 Cu 和稀 H2SO4
反应产生 H2?
答案　Cu 作阳极，C作阴极，稀 H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电
解反应式为阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑。总反应式：Cu＋2H＋
=====Cu2＋＋H2↑。
题组一　电解规律及电极产物的判断
1．(2020·天津市实验中学高三模拟)以石墨为电极，电解 KI 溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。
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
答案　D
解析　以石墨为电极，电解 KI 溶液，发生的反应为 2KI＋2H2O=====2KOH＋H2↑＋
I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是 H2和KOH，阳极产物是 I2。由于溶液中含有少量的
酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱
性)，A、B、C正确；由于电解产物有 KOH 生成，所以溶液的 pH 逐渐增大，D错误。
2．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．AgNO3　CuCl2　Cu(NO3)2
B．KCl　Na2SO4　CuSO4
C．CaCl2　KOH　NaNO3
D．HCl　HNO3　K2SO4
答案　B
解析　AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液随电解的进行，有酸产生，溶液 pH 降低；
KCl、CaCl2溶液随电解的进行，有碱产生，溶液 pH 升高；CuCl2、HCl 电解电解质本身，
溶液中 CuCl2、HCl 减少，对应的 H＋减少，溶液的 pH 升高；KOH、HNO3相当于电解
H2O，电解质浓度增大，对应的碱溶液碱性更强，酸溶液酸性更强。3．(2020·郑州一中月
考)用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3∶1的NaCl 和H2SO4的水溶液。根据反应产物，
电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是(　　)
A．电解的最后阶段为电解水
3
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