课时3 电解池、金属的腐蚀与防护
[2018备考·最新考纲]
1．理解电解池的构成、工作原理及应用。2.能写出电极反应和电池反应方程式。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 电解原理
(考点层次B→共研、理解、整合)
1．电解
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。 提醒：注意电解与电离两概念的联系与区别 联系：电解是在电解质电离的基础上完成的。
区别：电解需外加电源，是化学过程，电离一般在水溶液或熔融状态下完成，为物理过程。 2．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(如图)
(3)电子和离子移动方向
①电子：从电源负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。 ②离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。 电子和离子移动方向图示
提醒：正确理解电子不下水(电解质溶液)。 3．电解过程思维程序
1
(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。
提醒：不要忘记水溶液中的H和OH，不要把H、OH误加到熔融电解质中。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序
阴极：阳离子放电顺序Ag>Fe>Cu>H(酸)>Fe>Zn>H(水)>Al>Mg>Na>Ca>K。 阳极：活泼电极>S>I>Br>Cl>OH>含氧酸根离子。 提醒：①“活泼电极”一般指Pt、Au以外的金属。
②最常用的放电顺序：阳极：活泼金属＞Cl＞OH；阴极：Ag＞Fe＞Cu＞H。 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
教材
1．(SJ选修4·P221改编)判断正误
(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)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极(×)
(4)电解NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的pH减小(×)
2．(RJ选修4·P836改编)1 L 1 mol·L的AgNO3溶液在以银为阳极，铁为阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16 g时，下列判断不正确的是( ) A．此时溶液呈酸性 B．阳极上产生112 mL O2 C．转移的电子数是1.204×10 D．反应中有0.02 mol金属被氧化 答案 B
3．(溯源题)(2016·北京理综，12)用石墨电极完成下列电解实验。
实验一 实验二 22
－1
－
－
＋
3＋
2＋
＋
2－
－
－
－
－
＋
3＋
2＋
＋
2＋
2＋
＋
3＋
2＋
＋
2＋
＋
＋
－
＋
－
VS
高考
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②。 ①a、d处：2H2O＋2e===H2↑＋2OH ②b处：2Cl－2e===Cl2↑
－
－
－
－
2
③c处发生了反应：Fe－2e===Fe
④根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜
探源：本考题源于SJ选修4 P19“图121电解氯化铜溶液示意图”演示实验，对电解正负极的判断；电解和电离的区别，电极方程式的书写以及电解现象等方面进行考查。
[拓展性题组]
题组一 电解基本原理及规律
1．基础知识判断，正确的打“√”，错误的打“×” (1)任何化学反应都可以设计成电解池反应(×)
(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)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)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应(×) (7)用惰性电极电解饱和食盐水，溶液的pH不变(×)
(8)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2一定能使电解质溶液恢复到电解前的情况(×)
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( )
＋
－2＋
a电极 d电极 Q离子 A 阳极 正极 阳离子 B 阴极 正极 阳离子 C 阳极 负极 阴离子 D 阴极 负极 阴离子 解析 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。 答案 B
3．下列关于电解Na2SO4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．SO4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H2，使阴极附近的溶液呈碱性
3
＋
2－
＋
－
电解
解析 电解Na2SO4溶液，实质上发生的是2H2O=====2H2↑＋ O2↑，电解的过程中溶液 pH 不变，A项错；阳极因4OH － 4e===O2↑＋2H2O 而破坏附近水的电离使c(H)＞c(OH)呈酸性，B 项错；在阴、阳极上分别是H、OH放电，C 项错。 答案 D
4．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
解析 由电解电解质溶液的四种类型可知：
类型 放O2生酸型 放H2生碱型 电解电解质型 化学物质 CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2 KCl、CaCl2 CuCl2 HCl NaNO3、Na2SO4、K2SO4 电解H2O型 KOH HNO3 答案 B 【归纳总结】
以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律 类型 电极反应特点 阴：4H＋4e＋－＋
－
－
－
＋
－
pH变化 降低 升高 升高 升高 不变 升高 降低 类别(实例) 强碱(如NaOH) 含氧酸(如H2SO4) 电解 对象 水 电解质 浓度 增大 pH 电解质溶液复原 加水 增大 ===2H2↑(或4H2O＋4e=== 4OH＋电解2H2↑) －－－－水 增大 减小 加水 水型 阳：4OH－4e===2H2O＋活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4、 KNO3) 无氧酸(如 电解质 减小 增大 通氯化氢 水 增大 不变 加水 O2↑(或2H2O－4e－===4H＋O2↑) ＋电解 电解质电离出的 4
电解 阴、阳离子分别质型 在两极放电 HCl)，除HF外 不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)， 电解质 减小 加氯化铜 放H2 生碱 型 阴极：H2O放H2生碱 阳极：电解质阴离子放电 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O放O2生酸 活泼金属的无氧酸盐(如NaCl) 电解质 和水 生成新 电解质 增大 通氯化氢 放O2 生酸 型 拓展 不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4) 电解质和水 生成新 电解质 减小 加氧化铜 或碳酸铜 根据以上电解规律判断由H、K、Mg、Ag、Cu、NO3、Cl、OH所组成的电解质溶液中，电解对象为水的电解质的化学式为HNO3、KNO3、Mg(NO3)2、KOH，电解质本身放电的为HCl、CuCl2。
题组二 重点突破：电极方程式的判断与书写 5．下列离子方程式书写正确的是( ) A．用Cu片作阳极电解饱和食盐水 电解－－
2Cl＋2H2O=====Cl2↑＋H2↑＋2OH B．用两个铜片作电极电解AgNO3溶液： 电解＋＋
4Ag＋2H2O=====Ag＋O2↑＋4H C.用石墨作电极电解AlCl3溶液： 电解－－
2Cl＋2H2O=====Cl2↑＋H2↑＋2OH D．用石墨作电极电解CuSO4溶液 电解2＋＋
2Cu＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋4H
解析 A项，用Cu作阳极电解饱和食盐水，Cu电极本身失电子：Cu－2e===Cu，阴极2H2O电解－－
＋2e===H2↑＋2OH，二者相加得Cu＋2H2O=====Cu(OH)2＋H2↑；B项，铜在阳极失电子，Cu
－2＋＋－＋电解2＋
－2e===Cu，阴极为2Ag＋2e===2Ag，总电解反应为Cu＋2Ag=====Cu＋2Ag；C项，阴
－
2＋
＋＋2＋＋2＋－－－
电解－－－－－
极6H2O＋6e===3H2↑＋6OH，阳极6Cl－6e===3Cl2↑，得6Cl＋6H2O=====3Cl2↑＋3H2↑
5
＋6OH，6Cl对应2Al，2Al＋6OH===2Al(OH)3↓，所以离子方程式为：2Al＋6Cl＋电解
6H2O=====3Cl2↑＋3H2↑＋2Al(OH)3↓。 答案 D
6．(1)用惰性电极电解AgNO3溶液：
阳极反应式____________________________________________________ 阴极反应式____________________________________________________ 总反应离子方程式______________________________________________ (2)用Al作电极电解NaOH溶液
阳极反应式____________________________________________________ 阴极反应式____________________________________________________ 总反应离子方程式______________________________________________
(3)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是_____________________________________________。
(4)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：
－－3＋3＋－3＋－
S－2e===S (n－1)S＋S===Sn
①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_________________________________________________________________。 答案 (1)4OH－4e===O2↑＋2H2O 4Ag＋4e===4Ag
电解＋＋
4Ag＋2H2O――→4Ag＋O2↑＋4H
(2)2Al－6e＋8OH===2AlO2＋4H2O 6H2O＋6e===3H2↑＋6OH或6H＋6e===3H2↑ 电解－－2Al＋2OH＋2H2O――→3H2↑＋2AlO2 (3)Mn＋2H2O－2e===MnO2＋4H (4)①2H2O＋2e===H2↑＋2OH ②Sn＋2H===(n－1)S↓＋H2S↑
2－
＋
－
－
2＋
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＋
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2－
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2－
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6