高考化學(xué)（全國）：電解池及電化學(xué)防腐

學(xué)霸推薦電化學(xué)第2課時(shí)電解池及電化學(xué)防腐優(yōu)秀同齡人的陪伴

讓你的青春少走彎路PA

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1構(gòu)建電解池知識(shí)網(wǎng)絡(luò)幫你快速了解本節(jié)課主題，清楚注意事項(xiàng)，對(duì)學(xué)習(xí)收獲了然于心DREAMOFTHEFUTURE電解池結(jié)構(gòu)原電池電解池反應(yīng)原理內(nèi)電路陰陽離子走向簡記方法：陽找陰，陰找陽電極方程式書寫Tips：①陽極首看材料，判斷是電極自身放電還是陰離子放電；②陽極是惰性電極時(shí)，若是熔融電解質(zhì)，則電解質(zhì)自身放電，若是電解質(zhì)溶液，則判斷電解質(zhì)是否含有K

、Ca

、Na

、Mg

、Al

、含氧酸根，有則由H

和+2++2+3++OH

—放電，無則由構(gòu)成電解質(zhì)的陰陽離子放電。例題1、電解池裝置中兩電極材料均是惰性電極，電解下列電解質(zhì)，寫出陰陽極電極方程式：①熔融NaCl⑤硫酸溶液②NaCl溶液⑥鹽酸溶液③CuSO4溶液

④NaOH溶液⑦CuCl2溶液2、電解一段時(shí)間后，請(qǐng)問1中②③④⑤⑥的pH值變化情況？3、電解一段時(shí)間后，請(qǐng)問1中②③④⑤⑥⑦要加入什么物質(zhì)才可以恢復(fù)電解前的狀態(tài)？1、電解池裝置中兩電極材料均是惰性電極，電解下列電解質(zhì)，寫出陰陽極電極方程式：①熔融NaCl②NaCl溶液⑥鹽酸溶液③CuSO4溶液⑦CuCl2溶液④NaOH溶液例題⑤硫酸溶液答案與解析：均是惰性電極，則陰陽極均是構(gòu)成電解質(zhì)的陰陽離子放電，根據(jù)陰陽相吸原則，則陽極找陰離子，陰極找陽離子放電。①是熔融電解質(zhì)，無水，因此由電解質(zhì)自身放電，即Na

、Cl

放電，可得+—

2Cl

2e

Cl

，

陰極：

2Na

2e

2Na陽極：2②③④⑤⑥⑦均為溶液，因此需考慮水電離出來的H

和OH

影響，因此先看構(gòu)成電解質(zhì)的陰+—陽離子里是否含有K

、Ca

、Na

、Mg

、Al

、含氧酸根，有則水電離出來的H

和OH

放+2++2+3++—電，無則構(gòu)成電解質(zhì)的陰陽離子放電。則②中H

和Cl

，③中Cu

和OH

，④中H

和OH

，+—2+—+—⑤中H

和OH

，⑥中H

和Cl

，⑦中Cu

和Cl

放電，故可得+—+—2+—

2Cl

2e

Cl

②陽極：③陽極：④陽極：⑤陽極：陰極：

2OH

2H

O

2eH2222H2O

4e

O2

4H

陰極：

2Cu2

4e

2Cu

4e

O2

陰極：陰極：陰極：

4OH

4OH2H2O4H

O

4e2H22

4H

4H

4e

2H

2H

O

4e

O222⑥陽極：

2Cl

2e

Cl

2e

H

22H22

⑦陽極：

2Cl

2e

Cl

2

2e

Cu陰極：

Cu2、電解一段時(shí)間后，請(qǐng)問1中②③④⑤⑥的pH值變化情況？3、電解一段時(shí)間后，請(qǐng)問1中②③④⑤⑥⑦要加入什么物質(zhì)才可以恢復(fù)電解前的狀態(tài)？例題①熔融NaCl⑤硫酸溶液②NaCl溶液⑥鹽酸溶液③CuSO

溶液④NaOH溶液4⑦CuCl

溶液2答案與解析：

②陽極：2Cl

2e

Cl③陽極：

2OH

陰極：

2H

O

2eH2222Cu2

4e

2Cu2H

O

4e

O

4H

陰極：陰極：陰極：224H2O

4e

2H2

4OH

④陽極：4OH

4e

O

2H

O

22⑤陽極：2H2O

4e

O

4H

4H

4e

2H

22

2Cl

2e

Cl

⑥陽極：⑦陽極：陰極：

2H

2e

H

222

2Cl

2e

Cl

Cu2

2e

Cu陰極：我們根據(jù)第一題寫出來的電極方程式判斷即可，pH變化要根據(jù)電解質(zhì)的酸堿性以及電極方程式分析，加入物質(zhì)恢復(fù)原狀只要看電極方程式產(chǎn)物中脫離溶液體系的物質(zhì)（不溶性氣體和固體），脫離什么就加回脫離物質(zhì)的化合物。②中呈中性，產(chǎn)物為H

、Cl

和OH

，生氫變堿型，因此pH值升高，加入HCl氣體—22③中呈中性（忽略水解），產(chǎn)物為Cu、O

和H

，生氧變酸型，因此pH值降低，加入CuO+2④中呈堿性，產(chǎn)物為H

和O

，電解水型，因此pH值升高，加入水22⑤中呈酸性，產(chǎn)物為H

和O

，電解水型，因此pH值降低，加入水22⑥中呈酸性，產(chǎn)物為H

和Cl

，電解自身型，因此pH值升高，加入HCl氣體22⑦中呈中性（忽略水解），產(chǎn)物為Cu和Cl

，電解自身型，因此加入CuCl

固體22技巧總結(jié)1、陰陽離子移動(dòng)陰陽離子移動(dòng)方向：陽離子→陰極，陰離子→陽極（簡記：陰陽不相離）2、根據(jù)兩極質(zhì)量變化判斷電極材料及電解質(zhì)陽極質(zhì)量減少：陽極為活潑性電極陰極質(zhì)量增加：電解質(zhì)中的陽離子為金屬活動(dòng)順序表Al之后的金屬離子兩級(jí)質(zhì)量不變：陽極為惰性電極且電解水，電解質(zhì)由K

、Ca

、Na

、Mg

、Al

、H

等陽離子，含氧酸根、+2++2+3++OH―等陰離子中的陰陽離子構(gòu)成3、溶液pH變化及電解一段時(shí)間后加入物質(zhì)恢復(fù)原狀pH變化：結(jié)合電解質(zhì)酸堿性和電極方程式判斷加入物質(zhì)恢復(fù)原狀：根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物判斷，加入脫離溶液體系的物質(zhì)，即加入不溶解的氣體或固體的化合物例如：惰性電極電解CuSO4溶液陽極：

2H2O

4e

O2

4H

陰極：2

2Cu

4e

2Cu

CuSO4呈中性（忽略水解），電解后生成酸，故pH降低生成O2和Cu脫離溶液體系，故恢復(fù)原狀，需加入CuO或CuCO3電解池實(shí)際應(yīng)用電鍍池（Fe上鍍Cu）Cu

2e

Cu陽極（鍍層金屬）：

陰極（待鍍金屬/鍍件）：

2

Cu

2e

Cu2

兩極質(zhì)量變化的絕對(duì)值相等，電解質(zhì)溶液中c(Cu2+)不變精煉池（精煉Cu）Cu

2e

Cu2

陽極（粗銅）：陰極（精銅）：Cu

2e

Cu2

1、陽極底部有陽極泥，主要是貴重金屬2、兩極質(zhì)量變化的絕對(duì)值一般不相等，電解質(zhì)溶液中c(Cu2+)會(huì)發(fā)生變化電解池實(shí)際應(yīng)用電解池知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：PA

RT

2構(gòu)建金屬腐蝕與電化學(xué)防腐知識(shí)網(wǎng)絡(luò)幫你快速了解本節(jié)課主題，清楚注意事項(xiàng)，對(duì)學(xué)習(xí)收獲了然于心DREAMOFTHEFUTURE金屬腐蝕與電化學(xué)防腐析氫腐蝕：負(fù)極：Fe

2e

Fe2

Tips：正極：2H

2e

H2①無論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，負(fù)極方程式都一樣；②電化學(xué)防腐方法要一字不落的記下來，區(qū)分好原理。吸氧腐蝕：2Fe

4e

2Fe2

負(fù)極：O

4e正極：

2H

O

4OH

22課堂練習(xí)11、如圖所示，X為鐵、Y是石墨電極，a是飽和食鹽水，實(shí)驗(yàn)開始前，在U形管的兩邊同時(shí)各滴入幾滴酚酞試液，下列敘述錯(cuò)誤的是（??）A．合上K

、斷開K

，該裝置可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?2B．合上K

、斷開K

，X是陰極，Y電極附近溶液慢慢變?yōu)榧t色12C．合上K

、斷開K

，濕潤的KI淀粉試紙靠近Y電極管口，試紙變藍(lán)21D．合上K

、斷開K

，電解一段時(shí)間，X電極附近溶液呈紅色21答案解析11、如圖所示，X為鐵、Y是石墨電極，a是飽和食鹽水，實(shí)驗(yàn)開始前，在U形管的兩邊同時(shí)各滴入幾滴酚酞試液，下列敘述錯(cuò)誤的是（??）A．合上K

、斷開K

，該裝置可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?2B．合上K

、斷開K

，X是陰極，Y電極附近溶液慢慢變?yōu)榧t色12C．合上K

、斷開K

，濕潤的KI淀粉試紙靠近Y電極管口，試紙變藍(lán)21D．合上K

、斷開K

，電解一段時(shí)間，X電極附近溶液呈紅色21【解答】A、合上K

、斷開K

，該裝置是原電池，是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，故A正確；12B、合上K

、斷開K

，該裝置是原電池，較活潑的金屬鐵X作負(fù)極，石墨Y作正極，故B錯(cuò)誤；12C、合上K

、斷開K

，該裝置有外接電源，所以是電解池，連接電源正極的Y石墨電極是陽極，21陽極上氯離子放電生成氯氣，氯氣和碘化鉀發(fā)生置換反應(yīng)生成碘單質(zhì)，碘遇淀粉變藍(lán)色，所以一段時(shí)間后，濕潤的KI淀粉試紙靠近Y電極管口，試紙變藍(lán)，故C正確；D、合上K

、斷開K

，該裝置有外接電源，所以是電解池，電解池放電時(shí)，連接電源負(fù)極的電21極X是陰極，陰極上氫離子得電子生成氫氣，導(dǎo)致X電極附近氫氧根離子濃度增大，溶液堿性增強(qiáng)，所以一段時(shí)間后，X電極附近溶液呈紅色，故D正確。故選：B課堂練習(xí)22、如圖是利用甲醇燃料電池進(jìn)行電化學(xué)研究的裝置圖，下列說法正確的是（??）A．甲池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，總反應(yīng)式為：2CH

OH+3O

＝2CO

+4H

O3222B．乙池中的Ag不斷溶解C．反應(yīng)一段時(shí)間后要使乙池恢復(fù)原狀，可加入一定量Cu（OH）2固體D．當(dāng)甲池中280mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）O2參加反應(yīng)時(shí)，乙池中理論上可析出1.6g固體答案解析22、如圖是利用甲醇燃料電池進(jìn)行電化學(xué)研究的裝置圖，下列說法正確的是（??）A．甲池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，總反應(yīng)式為：2CH

OH+3O

＝2CO

+4H

O3222B．乙池中的Ag不斷溶解C．反應(yīng)一段時(shí)間后要使乙池恢復(fù)原狀，可加入一定量Cu（OH）

固體2D．當(dāng)甲池中280mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）O

參加反應(yīng)時(shí)，乙池中理論上可析出1.6g固體2【解答】A、甲池為燃料電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，甲池電解質(zhì)為KOH，CO

與KOH反應(yīng)生成K

CO

，因此223總反應(yīng)式為2CH

OH+3O

+4KOH＝2K

CO

+6H

O，故A錯(cuò)誤；32232B、甲池中通甲醇一極為負(fù)極，Ag與甲池的負(fù)極相連，即Ag電極為陰極，根據(jù)電解原理，Ag極反應(yīng)式為Cu2++2e﹣＝Cu，Ag極質(zhì)量增重，故B錯(cuò)誤；C、乙池中電解后生成硫酸、銅和氧氣，根據(jù)“析出什么，補(bǔ)什么”原則，需要加入CuO，故C錯(cuò)誤；0.28LD、根據(jù)電子守恒建立關(guān)系式為O

～4e

～2Cu，則n（Cu）＝2n（O

）＝

2

0.025mol

，－2222.4L/

molm（Cu）＝0.025mol×64g/mol＝1.6g，故D正確。故選：D課堂練習(xí)33、利用光伏電池提供電能處理廢水中的污染物（有機(jī)酸陰離子用R－表示），并回收有機(jī)酸HR，裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（??）A．在光伏電池中a極為正極B．石墨（2）極附近溶液的pH降低C．HR溶液：c2＜c1D．若兩極共收集3mol氣體，則理論上轉(zhuǎn)移4mol電子答案解析33、利用光伏電池提供電能處理廢水中的污染物（有機(jī)酸陰離子用R－表示），并回收有機(jī)酸HR，裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（??）A．在光伏電池中a極為正極B．石墨（2）極附近溶液的pH降低C．HR溶液：c2＜c1D．若兩極共收集3mol氣體，則理論上轉(zhuǎn)移4mol電子【解答】分析：根據(jù)裝置中電子流向判斷石墨（1）為電解池陽極，溶液中氫氧根離子放電生成氧氣，電極附近氫離子濃度增大，通過陽離子交換膜進(jìn)入濃縮室，石墨（2）為電解池陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，電極附近氫氧根離子濃度增大，R－離子通過陰離子交換膜進(jìn)入濃縮室，回收有機(jī)酸HRA、由分析可知a為原電池正極，故A正確；B、石墨（2）極附近，氫離子放電生成氫氣，附近氫氧根離子濃度增大，溶液的pH增大，故B錯(cuò)誤；C、由分析可知HR溶液：c

＜c

，故C正確；21D、陽極4OH

－4e

＝2H

O+O

↑，陰極4H

+4e

＝2H