讲义电解池（学生版）

电解池一、工作原理装置操作U型管倒入CuCl2溶液，插入电极，两边管中各滴入几滴酚酞，并用湿润的淀粉KI试纸检验现象①阳极：生成刺激性气体，能使湿润的淀粉KI试纸变蓝②阴极：石墨棒上逐渐覆盖一层红色的Cu，溶液颜色变浅结论①阳极：Cl向阳极移动，失e产生Cl2②阴极：Cu2+向阴极移动，得e生成Cu，并导致溶液颜色变浅原理①阳极：②阴极：方程式CuCl2Cu+Cl2↑二、常见考点1.能量转化能→能2.阴阳极判断阳极阴极电源连接极→失电子→被氧化→化合价升高连接极→得电子→被还原→化合价降低电子方向负极→阴极阳极→正极离子方向阳离子→极阴离子→极3.电解产物判断：放电顺序①阳极：活泼金属电极>S2－>I－>Br－>>>离子②阴极：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+4.惰性电极电解电解质溶液的四种类型放H2生碱型(以NaCl为例)阳极反应式：阴极反应式：电解电解质型(以HCl为例)阳极反应式：阴极反应式：电解水型(以H2SO4为例)阳极反应式：阴极反应式：电解水型(以NaOH为例)阳极反应式：阴极反应式：放O2生酸型(以CuSO4为例)阳极反应式：阴极反应式：【例1】如图装置中X和Y均为石墨电极，电解液为滴有酚酞的某浓度NaCl溶液，电解一段时间后，X极附近溶液先变红。下列有关说法中正确的是()A.X极连接电源正极 B.X极上产生的气体有刺激性气味C.Y极上发生氧化反应 D.电子从X极经过溶液流向Y极【例2】如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电一段时间后，在石墨电极a和b附近分别滴加一滴酚酞溶液。则下列有关说法中正确的是()A.a电极产生H2B.两极产生的气体均有刺激性气味C.通电一段时间后，稀Na2SO4溶液酸性增强D.a电极附近呈无色，b电极附近呈红色5.电解质溶液复原电解物质阳极产物阴极产物复原添加PHNaOHH2SO4Na2SO4HClCuCl2NaClCuSO4【例3】用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是()A.NaCl、CuCl2、Ca(OH)2 B.NaOH、H2SO4、CuSO4C.KOH、HNO3、Na2SO4 D.NaCl、Cu(NO3)2、MgSO4【例4】用惰性电极实现电解，下列说法正确的是()A.电解氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小B.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变C.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1D.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2【例5】已知外电路中，电子由b极流向锌，下列有关如图所示的装置分析不合理的是()A.该装置中Cu极为正极B.当铜极的质量变化为32g时，a电极上消耗的O2在标准状况下的体积为5.6LC.b极反应的电极反应式为H2－2e－+2OH－2H2OD.一段时间后锌片一极质量增加【例6】硼酸(H3BO3)为一元弱酸，已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3+OH－[B(OH)4]－。H3BO3可以通过电解的方法制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法正确的是()A.当电路中通过1mol电子时，可得到1molH3BO3B.将电源的正、负极反接，工作原理不变C.阴极室的电极反应式为2H2O4e－O2↑+4H+D.[B(OH)4]－穿过阴膜进入阴极室，Na+穿过阳膜进入产品室三、电解原理应用1.氯碱工业装置操作U型管里倒入饱和食盐水，插入电极，在两边管中各滴入几滴酚酞，并用湿润的淀粉KI试纸检验放出的气体现象①阳极：刺激性气体，能使湿润的淀粉KI试纸变蓝②阴极：无色无味气体，溶液变红结论①阳极：产生的气体是Cl2②阴极：产生的气体是H2，同时生成碱性物质NaOH原理①阳极：②阴极：方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑阳离子交换膜的作用只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应而影响烧碱的质量【例1】用惰性电极电解NaCl溶液，下列叙述正确的是()A.电解时阳极得到氯气，阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黄色C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性【例2】电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业。如图所示为离子交换膜电解槽电解饱和食盐水原理示意图，下列有关说法错误的是()A.a接电源的负极，b接电源的正极B.出口A产生的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝C.出口C得到浓NaOH溶液，出口B收集到的气体为H2D.若无阳离子交换膜，电解时电解槽内可能会产生NaClO2.电镀装置定义应用电解池在金属表面镀上其他金属目的增强金属抗腐蚀能力原理①阳极：金属金属失电子→阳离子②阴极：金属阳离子得电子→还原为金属覆盖在镀件上举例Fe上镀Cu方程式①阳极：Cu2e=Cu2+②阴极：Cu2++2e=Cu【例3】若要在铜片上镀银，下列叙述中错误的是()①将铜片接在电源的正极②将银片接在电源的正极③在铜片上发生的反应是Ag++e－Ag④在银片上发生的反应是4OH－－4e－O2+2H2O⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液A.①③⑥ B.②③⑥C.①④⑤ D.②③④⑥3.粗铜精炼装置目的降低杂质；回收金、银贵重金属原理①阳极：Zn、Fe、Ni失e生成阳离子留在溶液中；Ag、Pt、Au沉积在电解池底部，形成，用于提炼②阴极：Cu2+得e转移到纯铜上方程式①阳极：Zn2e=Zn2+Fe2e=Fe2+Ni2e=Ni2+Cu2e=Cu2+②阴极：Cu2++2e=Cu电解质溶液浓度的变化阳极溶解的金属有Fe、Zn、Ni、Cu等，而在阴极上只有Cu析出，根据得失电子守恒原理可知，阳极产生的Cu2+数目小于阴极得电子变成单质铜的Cu2+数目，所以电解质溶液中Cu2+的浓度【例4】下列关于图示两个装置的叙述不正确的是()A.装置甲是可以在铁钉上镀铜的装置B.装置甲电解过程中，电解质溶液的浓度保持不变C.装置乙为电解精炼铜装置，则X电极为精铜D.装置乙为电解精炼铜装置，当电路转移2NA的电子时，Y电极质量减少64g【例5】粗铜中除含有铜以外，还有少量锌、铁、银、镍(已知还原性：Fe>Ni>Cu)，在如图所示的装置中，用纯铜和粗铜作为两电极进行电解精炼铜，下列有关叙述中，正确的是()A.可检测到电解液中有Zn2+、Fe2+、Ni2+B.可检测到电解液中有Fe3+、Zn2+、Ag+C.电解过程中，溶液中的铜离子浓度保持不变D.通电一段时间后，取出两电极，称得粗铜极减小的质量等于纯铜极增加的质量4.电冶金 应用冶炼K、Ca、Na、Mg、Al方法电解熔融氯化物注意①金属氯化物多是离子化合物，易导电，熔沸点低②AlCl3是共价化合物，不易导电，Al的冶炼为电解Al2O3③必须电解熔融氯化物，水溶液不行方程式2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑【例6】电解原理在工业生产中应用广泛，下列有关电解原理的应用正确的是()A.工业上用电解饱和食盐水制备烧碱、氯气等化工原料B.可通过电解熔融AlCl3冶炼铝C.电镀时，镀层金属作阴极，待镀金属作阳极D.电解精炼铜时，阳极减少的质量一定等于阴极增加的质量金属的电化学腐蚀与防护一、金属的腐蚀1.腐蚀分类化学腐蚀电化学腐蚀条件纯金属与干燥气体或非电解质液体直接接触不纯金属与电解质溶液接触举例Fe与Cl2直接反应；钢管被原油中含硫化合物腐蚀钢铁在潮湿空气中生锈2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀原因生Fe表面覆盖一层薄薄的水膜，构成原电池图形描述电解质性性或性结果析出()吸收()过程①负极：Fe2e=Fe2+②正极：2H++2e=H2↑③总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑①负极：2Fe4e=2Fe2+②正极：2H2O+O2+4e=4OH③总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)23.腐蚀速率电解池(极)>原电池(极)>化学腐蚀>原电池(极)>电解池(极)【例1】如图所示装置中都盛有0.1mol·L－1的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速率由快到慢的顺序是()A.③①④② B.①②④③C.②③④① D.②①④③二、金属的防护1.改变金属的内部组织结构2.在金属表面覆盖保护层3.电化学防护牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法依据原电池电解池原理牺牲极，保护极被保护金属做极，在外加电流作用下得到保护举例【例1】水坝的闸门由钢质材料制造，长期浸于水中，通常采用如图装置对闸门进行保护。下列说法不正确的是()A.a、b间用导线连接时，则X可以是锌B.a、b间接入电源时，a应连在电源的负极上C.X应定期更换D.a、b间用导线连接时，则X发生还原反应【例2】模拟铁的电化学防护的实验装置如图所示，下列说法错误的是()A.若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为2H++2e－H2↑C.