高考化学知识清单20 电解池 金属的腐蚀与防护- 高考化学 复习知识清单

思维导图思维导图电解池金属的腐蚀与防护知识点03特殊形式的电化学装置知识点01知识点02EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up5(电极名称),反应类型)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up5(阳),氧)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up5(极),化反)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up4(电极名称),反应类型)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up4(阴),还)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up4(极),原)(1)电极反应①阳极：连原电池的正极，发生氧化反应②阴极：连原电池的负极，发生还原反应(2)三个“流向”③离子流向：阳离子→阴极；阴离子一阳极(3)电势高低②电解池：阴极≥阳极3.电极按性质分类(2)活泼电极：除了Pt、Au以外的其他金属电极4.阴阳两极上放电顺序(1)阴极(与电极材料无关):氧化性强的微粒先放电，放电顺序：(2)阳极(与电极材料有关):①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应②若是惰性电极作阳极，放电顺序为：(3)三注意①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。③电解水溶液时，K*～Al²+不可能在阴极放电。5.重要的电化学反应式(水的化学计量数为2)(1)铅蓄电池充放电反应：(2)吸氧腐蚀的正极反应(3)阳极OH~的放电反应(3)阴极H*的放电反应①NaCl:2NaC+2H₂O电解2NaOH+Cl₂t+H₂t2Cu+O₂t+2H₂SO(2)电极pH变化(3)溶液pH变化指示剂电极极性(2)放电产物：同时有H₂和O₂产生(3)溶液的变化电解液溶液的复原变小变大或不变变大或不变变大或不变不变(1)放电微粒：电解质中阴阳离子同时放电(2)溶液的变化电解液溶液的复原变小通HCl气体变小理论变大，实际变小(1)放电微粒：水中的H离子和电解质中的阴离子同时放电(3)溶液的变化电解液溶液的复原变小变小(1)放电微粒：水中的OH二离子和电解质中的阳离子同时放电(2)阳极产物：O₂和H+(2H₂O-4e~=O₂↑+4H+(3)溶液的变化电解液溶液的复原变小变小加CuO或CuCO₃固体变小变小加Ag₂O或Ag₂CO₃固体(1)在“电解水型”中，若电解某物质的饱和溶液，则电解过程中会析出晶体，其浓度和pH均不变。(2)电解CuCl₂溶液的pH变化①理论变大：平衡Cu²⁴+2H₂O≈Cu(OH)z+2H逆向移动，c(H+)减小(3)电解后溶液的复原原则：少什么加什么,少多少加多少(4)注意过度电解1.电解精炼铜(含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt等杂质)(1)电解池的构成①粗铜作阳极(2)电极反应(3)精炼结果①比铜活泼的金属：变成阳离子留在溶液中(4)反应特点(1)电解池的构成(2)电极反应(3)反应特点(1)用铁为阳极电解KOH溶液制备K₂FeO₄(2)用铜为阳极电解NaOH溶液制备Cu₂O(2)炼镁的方法：电解熔融的MgCl₂铝2.电解熔融的碳酸钠(1)阳极反应：2CO₃²~-4e⁷=O₂t+2CO₂t(2)电解反应：易错点一.电解池与原电池的比较电解池原电池能否自发使“不能”变为“能”或使“能”变为“易”能自发进行能量转化电能转化为化学能电极阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极由电极或反应物性质决定，称为正类型阳极：氧化反应阴极：还原反应负极：氧化反应；正极：还原反应离子移动阳离子移向阴极；阴离子移向阳极阳离子移向正极；阴离子移向负极相同点易错点二书写电解池的电极反应式的方法①书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总②电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H*、OH 【典例01】(2023·浙江选考1月)在熔融盐体系中，通过电解TiO₂和SiO₂获得电池材料(TiSi),电解装置如图，下列说法正确的是()A.石墨电极为阴极，发生氧化反应B.电极A的电极反应：8H⁴+TiO₂+SiO₂+8e~=TiSi+4H₂OC.该体系中，石墨优先于CI参与反应D.电解时，阳离子向石墨电极移动【答案】C【解析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO,失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A作阴极，TiO₂和SiO₂获得电子产生电池材料(TiSi),电极反应为TiO₂+SiO₂+8e~=TiSi+4O²。在外加电源下石墨电极上C转化为CO,失电子发生氧化反应，为阳极，A错误；电极A的电极反应为TiO₂+SiO₂+8e~=TiSi+4O²,B错误；根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于CI参与反应，C正确；电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，D错误；故选C。【典例02】(2022·广东卷)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中A.阴极发生的反应为Mg-2e~=Mg²+B.阴极上Al被氧化C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D.阳极和阴极的质量变化相等【答案】C【解析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可(1)化学腐蚀(2)电化腐蚀(3)普遍性：两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍(1)析氢腐蚀(2)吸氧腐蚀(3)特殊性：在酸性条件下，氢前的活泼金属发生析氢腐蚀，氢后的不活泼金属发生吸氧腐蚀(1)腐蚀过程(2)后续反应(阳被)海水(2)电解池防护法：外加电流的阴极保护法(1)同一金属：离子浓度大≥离子浓度小之非电解质(2)同一电解液②电解腐蚀>原电池腐蚀>化学腐蚀>有防护的腐蚀(3)不同金属、同一电解液：两金属活动性相差越大，活泼金属腐蚀越快易错点判断金属腐蚀快慢的规律【典例04】支撑海港码头基础的防腐技术，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列A.高硅铸铁作用为传递电流和损耗阳极材料铁为阳极，通电后，电子从阳极(高硅铸铁)经导线流向电源正极，负极流向阴极(钢管柱),B错误；C.钢【典例05】下列有关金属的腐蚀与防护叙述正确的是A.铁管上镶嵌锌块，采用的是牺牲阳极法使铁不易被腐蚀B.用锡焊接的铁质品，焊接处不易腐蚀【答案】A【答案】A【解析】A.铁块上镶嵌锌块，锌金属活动【典例06】下列关于金属的电化学腐蚀与防护的说法正确的是H₂O(水膜)钢闸门-电源(不溶性)导线出反应式头EQ\*jc3\*hps15\o\al(\s\up4(o0),o0)Nao(或去离子水)(2)阴离子交换膜：简称阴膜，只允许阴离子通过(3)质子交换膜：只允许氢离子通过(1)原料区(2)产品区：产品中的阴阳离子通过离子交换膜进入该区域(3)缓冲区：两侧的离子交换膜属性相同，起防漏的保护作用(4)计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移问题乙烯乙烯太阳能电池G根据O₂~4e~~4H,阳极产生1molO₂时，有4molH*由阳极移向阴2.无明显外接电源的一般只有1个原电池，其余全是电解池(1)有盐桥的是原电池(2)有燃料电池的是原电池(3)能发生自发氧化还原反应的装置为原电池(4)多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池(1)电子守恒：两极得失电子数相等(2)电荷守恒：1个电子对应1个正电荷或负电荷①n——得失电子的物质的量(mol)⑥F——法拉弟常数(96500C/mol)⑦U——电压(V)(1)气体体积相关计算时，必须注明标准状况(2)计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移八、电解混合溶液或混合物时要注意以下问题1.首先要考虑阳极是否是惰性电极(1)若阳极是惰性电极，则溶液中的阴离子放电(1)惰性电极电解KCl和CuSO₄的混合溶液②其次电解H₂Q易混易错错误的是()十十离子交换膜透汽不透液态水惰性电极b惰性D.海水为电解池补水的速率为2xmol·h-¹为2H₂O+2e=H₂↑+2OH,故A正确；该装置工作时阳极无Cl₂生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为40H-4e=O₂↑+2H₂O,为保持OH离子浓度不变，则阴极产生的OH离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；由电解总反应可知，每生成1molH₂要消耗1molH₂O,生成H₂的【典例08】下列说法正确的是A.乙池中石墨电极表面有气泡产生，丙池中CI向右侧Pt电极移动C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)₂固体能使CuSO₄溶液恢复到原浓度D.收集一段时间后丙池中两电极上产生的气体，左侧电极可能得到混合气体【答案】【答案】DAg为阴极，丙为电解池，左侧Pt电极为阳极，右侧Pt电极为阴极，据此作答。40H-4e=O₂↑+2H₂O,丙为电解池，阴离子向阳极(左侧Pt电极)移动，故A错误；B.在燃料电池甲池中，负极是甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性电解质下的电极反应为C.C.电解池乙池中，电解后生成硫酸、铜和氧气，要想复原，要加入氧化铜，故C错误；后，电极继续生成氧气，电极反应式为40H-4e=O₂↑+2H₂O,故左侧电极可能得到混合气体，故D正确；②写出乙装置中D极的电极反应式。③当有46g二甲醚参加反应时，电路中通过的电子的数目为①钢铁锈蚀的负极反应式为②钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式为(2)Fe-2e~=Fe²+O₂+2H₂O+4e~=4OH【