講義電解池（學生版）

電解池一、工作原理裝置操作U型管倒入CuCl2溶液，插入電極，兩邊管中各滴入幾滴酚酞，并用濕潤的淀粉KI試紙檢驗現(xiàn)象①陽極：生成刺激性氣體，能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍②陰極：石墨棒上逐漸覆蓋一層紅色的Cu，溶液顏色變淺結(jié)論①陽極：Cl向陽極移動，失e產(chǎn)生Cl2②陰極：Cu2+向陰極移動，得e生成Cu，并導致溶液顏色變淺原理①陽極：②陰極：方程式CuCl2Cu+Cl2↑二、常見考點1.能量轉(zhuǎn)化能→能2.陰陽極判斷陽極陰極電源連接極→失電子→被氧化→化合價升高連接極→得電子→被還原→化合價降低電子方向負極→陰極陽極→正極離子方向陽離子→極陰離子→極3.電解產(chǎn)物判斷：放電順序①陽極：活潑金屬電極>S2－>I－>Br－>>>離子②陰極：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+4.惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型放H2生堿型(以NaCl為例)陽極反應式：陰極反應式：電解電解質(zhì)型(以HCl為例)陽極反應式：陰極反應式：電解水型(以H2SO4為例)陽極反應式：陰極反應式：電解水型(以NaOH為例)陽極反應式：陰極反應式：放O2生酸型(以CuSO4為例)陽極反應式：陰極反應式：【例1】如圖裝置中X和Y均為石墨電極，電解液為滴有酚酞的某濃度NaCl溶液，電解一段時間后，X極附近溶液先變紅。下列有關說法中正確的是()A.X極連接電源正極 B.X極上產(chǎn)生的氣體有刺激性氣味C.Y極上發(fā)生氧化反應 D.電子從X極經(jīng)過溶液流向Y極【例2】如圖為直流電源電解稀Na2SO4溶液的裝置。通電一段時間后，在石墨電極a和b附近分別滴加一滴酚酞溶液。則下列有關說法中正確的是()A.a電極產(chǎn)生H2B.兩極產(chǎn)生的氣體均有刺激性氣味C.通電一段時間后，稀Na2SO4溶液酸性增強D.a電極附近呈無色，b電極附近呈紅色5.電解質(zhì)溶液復原電解物質(zhì)陽極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物復原添加PHNaOHH2SO4Na2SO4HClCuCl2NaClCuSO4【例3】用鉑電極電解一定濃度的下列物質(zhì)的水溶液，在電解后的電解液中加適量水，能使溶液濃度恢復到電解前濃度的是()A.NaCl、CuCl2、Ca(OH)2 B.NaOH、H2SO4、CuSO4C.KOH、HNO3、Na2SO4 D.NaCl、Cu(NO3)2、MgSO4【例4】用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是()A.電解氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小B.電解稀硫酸溶液，實質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變C.電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1D.電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2【例5】已知外電路中，電子由b極流向鋅，下列有關如圖所示的裝置分析不合理的是()A.該裝置中Cu極為正極B.當銅極的質(zhì)量變化為32g時，a電極上消耗的O2在標準狀況下的體積為5.6LC.b極反應的電極反應式為H2－2e－+2OH－2H2OD.一段時間后鋅片一極質(zhì)量增加【例6】硼酸(H3BO3)為一元弱酸，已知H3BO3與足量NaOH溶液反應的離子方程式為H3BO3+OH－[B(OH)4]－。H3BO3可以通過電解的方法制備，其工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。下列說法正確的是()A.當電路中通過1mol電子時，可得到1molH3BO3B.將電源的正、負極反接，工作原理不變C.陰極室的電極反應式為2H2O4e－O2↑+4H+D.[B(OH)4]－穿過陰膜進入陰極室，Na+穿過陽膜進入產(chǎn)品室三、電解原理應用1.氯堿工業(yè)裝置操作U型管里倒入飽和食鹽水，插入電極，在兩邊管中各滴入幾滴酚酞，并用濕潤的淀粉KI試紙檢驗放出的氣體現(xiàn)象①陽極：刺激性氣體，能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍②陰極：無色無味氣體，溶液變紅結(jié)論①陽極：產(chǎn)生的氣體是Cl2②陰極：產(chǎn)生的氣體是H2，同時生成堿性物質(zhì)NaOH原理①陽極：②陰極：方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑陽離子交換膜的作用只允許陽離子通過，阻止Cl2、H2、OH－通過，既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反應而影響燒堿的質(zhì)量【例1】用惰性電極電解NaCl溶液，下列敘述正確的是()A.電解時陽極得到氯氣，陰極得到金屬鈉B.若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黃色C.若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色D.電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性【例2】電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫氯堿工業(yè)。如圖所示為離子交換膜電解槽電解飽和食鹽水原理示意圖，下列有關說法錯誤的是()A.a接電源的負極，b接電源的正極B.出口A產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍C.出口C得到濃NaOH溶液，出口B收集到的氣體為H2D.若無陽離子交換膜，電解時電解槽內(nèi)可能會產(chǎn)生NaClO2.電鍍裝置定義應用電解池在金屬表面鍍上其他金屬目的增強金屬抗腐蝕能力原理①陽極：金屬金屬失電子→陽離子②陰極：金屬陽離子得電子→還原為金屬覆蓋在鍍件上舉例Fe上鍍Cu方程式①陽極：Cu2e=Cu2+②陰極：Cu2++2e=Cu【例3】若要在銅片上鍍銀，下列敘述中錯誤的是()①將銅片接在電源的正極②將銀片接在電源的正極③在銅片上發(fā)生的反應是Ag++e－Ag④在銀片上發(fā)生的反應是4OH－－4e－O2+2H2O⑤可用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液⑥可用AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液A.①③⑥ B.②③⑥C.①④⑤ D.②③④⑥3.粗銅精煉裝置目的降低雜質(zhì)；回收金、銀貴重金屬原理①陽極：Zn、Fe、Ni失e生成陽離子留在溶液中；Ag、Pt、Au沉積在電解池底部，形成，用于提煉②陰極：Cu2+得e轉(zhuǎn)移到純銅上方程式①陽極：Zn2e=Zn2+Fe2e=Fe2+Ni2e=Ni2+Cu2e=Cu2+②陰極：Cu2++2e=Cu電解質(zhì)溶液濃度的變化陽極溶解的金屬有Fe、Zn、Ni、Cu等，而在陰極上只有Cu析出，根據(jù)得失電子守恒原理可知，陽極產(chǎn)生的Cu2+數(shù)目小于陰極得電子變成單質(zhì)銅的Cu2+數(shù)目，所以電解質(zhì)溶液中Cu2+的濃度【例4】下列關于圖示兩個裝置的敘述不正確的是()A.裝置甲是可以在鐵釘上鍍銅的裝置B.裝置甲電解過程中，電解質(zhì)溶液的濃度保持不變C.裝置乙為電解精煉銅裝置，則X電極為精銅D.裝置乙為電解精煉銅裝置，當電路轉(zhuǎn)移2NA的電子時，Y電極質(zhì)量減少64g【例5】粗銅中除含有銅以外，還有少量鋅、鐵、銀、鎳(已知還原性：Fe>Ni>Cu)，在如圖所示的裝置中，用純銅和粗銅作為兩電極進行電解精煉銅，下列有關敘述中，正確的是()A.可檢測到電解液中有Zn2+、Fe2+、Ni2+B.可檢測到電解液中有Fe3+、Zn2+、Ag+C.電解過程中，溶液中的銅離子濃度保持不變D.通電一段時間后，取出兩電極，稱得粗銅極減小的質(zhì)量等于純銅極增加的質(zhì)量4.電冶金 應用冶煉K、Ca、Na、Mg、Al方法電解熔融氯化物注意①金屬氯化物多是離子化合物，易導電，熔沸點低②AlCl3是共價化合物，不易導電，Al的冶煉為電解Al2O3③必須電解熔融氯化物，水溶液不行方程式2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑【例6】電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛，下列有關電解原理的應用正確的是()A.工業(yè)上用電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣等化工原料B.可通過電解熔融AlCl3冶煉鋁C.電鍍時，鍍層金屬作陰極，待鍍金屬作陽極D.電解精煉銅時，陽極減少的質(zhì)量一定等于陰極增加的質(zhì)量金屬的電化學腐蝕與防護一、金屬的腐蝕1.腐蝕分類化學腐蝕電化學腐蝕條件純金屬與干燥氣體或非電解質(zhì)液體直接接觸不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸舉例Fe與Cl2直接反應；鋼管被原油中含硫化合物腐蝕鋼鐵在潮濕空氣中生銹2.析氫腐蝕與吸氧腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕原因生Fe表面覆蓋一層薄薄的水膜，構成原電池圖形描述電解質(zhì)性性或性結(jié)果析出()吸收()過程①負極：Fe2e=Fe2+②正極：2H++2e=H2↑③總反應：Fe+2H+=Fe2++H2↑①負極：2Fe4e=2Fe2+②正極：2H2O+O2+4e=4OH③總反應：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)23.腐蝕速率電解池(極)>原電池(極)>化學腐蝕>原電池(極)>電解池(極)【例1】如圖所示裝置中都盛有0.1mol·L－1的NaCl溶液，放置一定時間后，裝置中的四塊相同鋅片，腐蝕速率由快到慢的順序是()A.③①④② B.①②④③C.②③④① D.②①④③二、金屬的防護1.改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構2.在金屬表面覆蓋保護層3.電化學防護犧牲陽極的陰極保護法外加電流的陰極保護法依據(jù)原電池電解池原理犧牲極，保護極被保護金屬做極，在外加電流作用下得到保護舉例【例1】水壩的閘門由鋼質(zhì)材料制造，長期浸于水中，通常采用如圖裝置對閘門進行保護。下列說法不正確的是()A.a、b間用導線連接時，則X可以是鋅B.a、b間接入電源時，a應連在電源的負極上C.X應定期更換D.a、b間用導線連接時，則X發(fā)生還原反應【例2】模擬鐵的電化學防護的實驗裝置如圖所示，下列說法錯誤的是()A.若X為碳棒，開關K置于A處可減緩鐵的腐蝕B.若X為鋅棒，開關K置于B處時，鐵電極上發(fā)生的反應為2H++2e－H2↑C.