2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題7.3 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)講案（含解析）

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1、2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題7.3 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)講案（含解析）復(fù)習(xí)目標(biāo)：1、 了解電解池的工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2、 理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。基礎(chǔ)知識(shí)回顧：一、電解池原理1、定義使電流通過(guò) 電解質(zhì)溶液 而在陰陽(yáng)兩極上引起 氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。2、電解池把 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 的裝置(電解槽)。3、裝置特點(diǎn)借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置。4、電解池的形成條件（1）與電源相連的兩個(gè)電極：陽(yáng)極連電源的 正 極；陰極連電源的 負(fù) 極。（2）電解質(zhì)溶液(或 熔融 的電解質(zhì))。（3）形成 閉合的回路。5、電極反應(yīng)：陽(yáng)極上發(fā)

2、生 失 電子的氧化反應(yīng)，陰極上發(fā)生 得 電子的還原反應(yīng)。電子的流向從電源的 負(fù) 極到電解池的 陰 極，再?gòu)碾娊獬氐?陽(yáng) 極到電源的 正 極。電解池和原電池比較電解池原電池定義將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置裝置舉例形成條件兩個(gè)電極與直流電源相連電解質(zhì)溶液形成閉合回路活潑性不同的兩電極(連接)電解質(zhì)溶液形成閉合回路能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)電極名稱(chēng)陽(yáng)極：與電源正極相連的極陰極：與電源負(fù)極相連的極負(fù)極：較活潑金屬(電子流出的極)正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)(電子流入的極)電極反應(yīng)陽(yáng)極：溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)陰極：溶液中的陽(yáng)離子得電子，發(fā)生還原反應(yīng)

3、負(fù)極：較活潑電極金屬或陰離子失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)正極：溶液中的陽(yáng)離子或氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)溶液中的離子移向陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極電子流向陽(yáng)極正極負(fù)極陰極負(fù)極正極實(shí)質(zhì)均發(fā)生氧化還原反應(yīng)，兩電極得失電子數(shù)相等聯(lián)系原電池可以作為電解池的電源，二者共同形成閉合回路6、電解產(chǎn)物的判斷（1）陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷首先看電極，若是活性電極(一般是除Au、Pt外的金屬)，則電極材料本身失電子，電極被溶解形成陽(yáng)離子進(jìn)入溶液；若是惰性電極(如石墨、鉑、金等)，則根據(jù)溶液中陰離子放電順序加以判斷。陽(yáng)極放電順序：金屬(一般是除Au、Pt外)S2IBrClOH含氧酸根F。（2）陰極產(chǎn)物

4、的判斷直接根據(jù)溶液中陽(yáng)離子放電順序加以判斷。陽(yáng)離子放電順序：AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2HAl3Mg2NaCa2K?！咎崾尽浚?）處理有關(guān)電解池兩極產(chǎn)物的問(wèn)題，一定要先看電極是活性電極還是惰性電極?；钚噪姌O在陽(yáng)極放電，電極溶解生成相應(yīng)的金屬離子，此時(shí)陰離子在陽(yáng)極不放電。對(duì)于惰性電極，則只需比較溶液中定向移動(dòng)到兩極的陰陽(yáng)離子的放電順序即可。（2）根據(jù)陽(yáng)離子放電順序判斷陰極產(chǎn)物時(shí)，要注意下列三點(diǎn)：陽(yáng)離子放電順序表中前一個(gè)c(H)與其他離子的濃度相近，后一個(gè)c(H)很小，來(lái)自水的電離；Fe3得電子能力大于Cu2，但第一階段只能被還原到Fe2；Pb2、Sn2、Fe2、Zn2控制一定

5、條件(即電鍍)時(shí)也能在水溶液中放電；Al3、Mg2、Na、Ca2、K只有在熔融狀態(tài)下放電?！镜湫屠}1】【廣東省珠海一中等六校xx屆高三第三次聯(lián)考】下列有關(guān)用惰性電極電解AgNO3溶液的說(shuō)法不正確的是：A電解過(guò)程中陰極質(zhì)量不斷增大B電解過(guò)程中陽(yáng)極附近的pH不斷降低C電解一段時(shí)間后，向溶液中加入適量的Ag2O固體可使溶液恢復(fù)到電解前的狀況D電解過(guò)程中，溶液中電子由陰極遷向陽(yáng)極【遷移訓(xùn)練1】【廣東省深圳中學(xué)xx年高考化學(xué)預(yù)測(cè)試題（二）】下列各裝置中，在銅電極上不能產(chǎn)生氣泡的是二電解的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水制取氯氣和燒堿(氯堿工業(yè))（1）氯堿工業(yè)的主要原料是食鹽，由于粗鹽中含有泥沙、Ca2、Mg2、

6、SO42等雜質(zhì)離子，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備造成損壞，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，故必須進(jìn)行精制?；瘜W(xué)方法a：依次加入沉淀劑BaCl2、Na2CO3、NaOH溶液，每次所加試劑都必須稍稍過(guò)量以便使相應(yīng)離子完全沉淀。b過(guò)濾。c濾液中加鹽酸：調(diào)節(jié)溶液pH值為46，CO322H=CO2H2O。離子交換法：對(duì)于上述處理后的溶液，需送入離子交換塔，進(jìn)一步通過(guò)陽(yáng)離子(Na)交換樹(shù)脂除去殘存的Ca2、Mg2，以達(dá)到技術(shù)要求。（2）精制的飽和食鹽水中存在著Na+、Cl-、H+、OH-四種離子，用石墨作電極，通電時(shí)H+ 和Cl-優(yōu)先放電，電極反應(yīng)式為陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2，陰極：2H2e=H2 總反應(yīng)：2NaCl2H2O = 2NaO

7、HH2Cl2。2、電鍍（1）概念：電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他 金屬 或 合金 的過(guò)程。（2）形成條件：電解時(shí)，鍍層金屬作 陽(yáng)極；鍍件作 陰極；含 鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液；用 直流電源。（3）特征：陽(yáng)極本身 放電被氧化 ；宏觀上看無(wú)新物質(zhì)生成；電解液的總量、濃度、pH均不變。3、電冶煉電解熔融電解質(zhì)，可煉得活潑金屬。如：電解熔融NaCl時(shí)，電極反應(yīng)式為：陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2 ，陰極：2Na2e=2Na ，總反應(yīng)式為：2NaCl = 2NaCl2 。4、電解精煉電解精煉粗銅時(shí)，陽(yáng)極材料是粗銅，陰極材料是精銅，電解質(zhì)溶液是CuSO4溶液(或 Cu(NO3)2溶液)。

8、長(zhǎng)時(shí)間電解后，電解質(zhì)溶液必須補(bǔ)充?！镜湫屠}2】下列有關(guān)電化學(xué)裝置完全正確的是()ABCD銅的精煉鐵上鍍銀防止Fe被腐蝕構(gòu)成銅鋅原電池【遷移訓(xùn)練2】【xx屆高三七校5月聯(lián)考理綜化學(xué)試題】右圖是模擬電化學(xué)反應(yīng)裝置圖。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是A若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于N處，可以減緩鐵的腐蝕 B若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于N處，則X極附近溶液的顏色會(huì)變黃色 C若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K置于M處，則X電極的電極反應(yīng)式為：O24e2H2O4OHD若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，保護(hù)鐵電極，則為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法三、金屬的腐蝕與防護(hù)1、金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2、金屬腐蝕的類(lèi)型（1）化學(xué)腐蝕與

9、電化學(xué)腐蝕類(lèi)型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無(wú)電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍（2）析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：類(lèi)型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe2e=Fe2正極2H2e=H2O22H2O4e=4OH總反應(yīng)式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍鐵銹的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(鐵銹)(3x)H2O。3、金屬的防護(hù)（1）電

10、化學(xué)防護(hù)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原電池原理a負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。外加電流的陰極保護(hù)法電解原理a陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b陽(yáng)極：惰性金屬。（2）改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。（3）加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法?！镜湫屠}3】如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH4久置的雨水和生鐵片。實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到：開(kāi)始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)液面。下列說(shuō)法正確的是()A生鐵片中的碳是原電池的陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)B雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕C墨水回升時(shí)，碳電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4

11、OHD具支試管中溶液pH逐漸減小【遷移訓(xùn)練3】【甘肅省武威市第六中學(xué)xx屆高三上學(xué)期第五次月考】下列與金屬腐蝕有關(guān)的說(shuō)法正確的是A圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B圖b中，開(kāi)關(guān)由M改置于N時(shí)，CuZn合金的腐蝕速率減小C圖c中，接通開(kāi)關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D圖d中，Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的考點(diǎn)詳析：考點(diǎn)一：電解電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)1、電解方程式的書(shū)寫(xiě)步驟以寫(xiě)出用石墨作電極電解CuSO4溶液的電極反應(yīng)式及總的電解方程式為例。第一步：明確溶液中存在哪些離子。陽(yáng)離子：Cu2、H；陰離子：OH、SO。第二步：判斷陰陽(yáng)兩極附近

12、離子種類(lèi)及離子放電順序。陰極：Cu2H；陽(yáng)極：OHSO。第三步：寫(xiě)電極反應(yīng)式和總的電解方程式。陰極：2Cu24e=2Cu；陽(yáng)極：2H2O4e=O24H。根據(jù)得失電子數(shù)相等，兩極反應(yīng)式相加得總方程式：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。2、規(guī)避電解池中方程式書(shū)寫(xiě)的3個(gè)易失分點(diǎn)（1）書(shū)寫(xiě)電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，要以實(shí)際放電的離子表示，但書(shū)寫(xiě)總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫(xiě)成分子式。（2）要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且注明條件“電解”。（3）電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序中H、OH之后的離子一般不參與放電?！镜湫屠}4】以鋁材為陽(yáng)極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為_(kāi)

13、。用Al單質(zhì)作陽(yáng)極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進(jìn)行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q。寫(xiě)出陽(yáng)極生成R的電極反應(yīng)式：_?！具w移訓(xùn)練4】【安徽第一卷xx第二次聯(lián)考】下圖為某化工廠(chǎng)用石墨電解Na2CrO4溶液制備N(xiāo)a2Cr2O7的模擬裝置，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A溶液中OH-由陰極區(qū)流向陽(yáng)極區(qū)B陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生的氣體與陰極區(qū)產(chǎn)生的氣體在相同狀況 下體積之比為1：2C陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-=O2+4H+DNa2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7的離子方程式為：2CrO+2H+= Cr2O+H2O考點(diǎn)二：電解規(guī)律用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律電解類(lèi)型電解質(zhì)類(lèi)別實(shí)例電極反應(yīng)特點(diǎn)電

14、解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型強(qiáng)堿、含氧酸、活潑金屬的含氧酸鹽NaOHH和OH分別在陰極和陽(yáng)極放電生成H2和O2水增大增大水H2SO4減小水Na2SO4不變水電解電解質(zhì)型無(wú)氧酸、不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽HCl電解質(zhì)電離出的陰陽(yáng)離子分別在兩極放電電解質(zhì)減小增大HClCuCl2CuCl2放H2生堿型活潑金屬的無(wú)氧酸鹽NaCl陰極：H2O得電子放H2生成堿陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大HCl放O2生酸型不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電陽(yáng)極：H2O失電子放O2生成酸電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小CuO或 CuCO3【特別提醒】 當(dāng)電解過(guò)程中電解的是水和電解質(zhì)時(shí)

15、，電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的是H或OH放電，但在書(shū)寫(xiě)總反應(yīng)式時(shí)要將反應(yīng)物中的H或OH均換成水，在生成物中出現(xiàn)的是堿或酸，同時(shí)使陰極、陽(yáng)極反應(yīng)式得失電子數(shù)目相同，將兩個(gè)電極反應(yīng)式相加，即得到總反應(yīng)的化學(xué)方程式。兩惰性電極電解時(shí)，若要使電解后的溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，應(yīng)遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原則，一般加入陰極產(chǎn)物與陽(yáng)極產(chǎn)物的化合物?！镜湫屠}5】用石墨做電極電解1 mol/L CuSO4溶液，當(dāng)c(Cu2)為0.5 mol/L時(shí)，停止電解，向剩余溶液中加入下列何種物質(zhì)可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)至原來(lái)的狀態(tài)()ACuSO4 BCuO CCu(OH)2 DCuSO45H2O【答案】B【遷移訓(xùn)練5】【浙江省湖州

16、市xx年度高三二?？荚嚲怼坑枚栊噪姌O電解一定量的硫酸銅溶液，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。電解過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖2所示，橫坐標(biāo)表示電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，縱坐標(biāo)表示電解過(guò)程中產(chǎn)生氣體的總體積（標(biāo)況）。則下列說(shuō)法中正確的是A電解過(guò)程中，b電極表面先有紅色物質(zhì)析出，然后才有氣泡產(chǎn)生B從開(kāi)始到Q點(diǎn)時(shí)收集到的混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為17C曲線(xiàn)OP 段表示H2和O2混合氣體的體積變化，曲線(xiàn)PQ段表示O2的體積變化Da電極上發(fā)生反應(yīng)的方程式為：2H+ + 2e- = H2和4OH-4 e-=2H2O+ O2考點(diǎn)三：電化學(xué)定量計(jì)算1、計(jì)算類(lèi)型原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對(duì)

17、原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算等。2、方法技巧（1）根據(jù)電子守恒計(jì)算用于串聯(lián)電路中陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類(lèi)型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。（2）根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。（3）根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒定律關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過(guò)4 mol e為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見(jiàn)的電化學(xué)計(jì)算問(wèn)題?！咎崾尽吭陔娀瘜W(xué)計(jì)算中，還常利用Q

18、It和Qn(e)NA1.601019C來(lái)計(jì)算電路中通過(guò)的電量?！镜湫屠}6】?jī)蓚€(gè)惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)，(設(shè)電解過(guò)程中陰極沒(méi)有H2放出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略不計(jì))電極上析出銀的質(zhì)量最大為()A27 mg B54 mg C106 mg D216 mg【遷移訓(xùn)練6】【廣東省汕頭市xx屆高三上學(xué)期教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控（期末）】（15分）（1）在298K時(shí)，1molCH4在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水，放出熱量890.0 kJ。寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 ?，F(xiàn)有CH4和CO的混合氣體0.75mol，完全燃燒后，生成CO2氣體和

19、18克液態(tài)水，并放出515kJ熱量，則CH4和CO的物質(zhì)的量分別為 、 mol.（2）利用該反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池：用氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液，多孔石墨做電極，在電極上分別通入甲烷和氧氣。通入甲烷氣體的電極應(yīng)為 極（填寫(xiě)“正”或“負(fù)”），該電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是 （填字母代號(hào)）。a. CH4e- + 2O2 = CO2 + 2H2O b. CH48e- + 10OH- = CO32- + 7H2Oc. O2 + 2H2O + 4 e- = 4OH- d. O24 e- + 4H+ = 2H2O （3）在右圖所示實(shí)驗(yàn)裝置中，石墨棒上的電極反應(yīng)式 為 ；如果起始時(shí)盛有1000mL pH=5的硫酸銅溶液（25，CuSO4足量），一段時(shí)間后溶液的pH變?yōu)?，此時(shí)可觀察到的現(xiàn)象是 ；若要使溶液恢復(fù)到起始濃度（溫度不變，忽略溶液體積的變化），可向溶液中加入 （填物質(zhì)名稱(chēng)），其質(zhì)量約為 。