第22讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护

考纲要求 1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。

考点一 电解的原理

1．电解和电解池

(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 (2)电解池：电能转化为化学能的装置。 (3)电解池的构成

①有与电源相连的两个电极。 ②电解质溶液(或熔融电解质)。 ③形成闭合回路。 2．电解池的工作原理

(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例)

电解

总反应式：CuCl2=====Cu＋Cl2↑ (2)电子和离子的移动方向

①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。 ②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。 3．阴阳两极上放电顺序

(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：

(2)阳极：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。 若是惰性电极作阳极，放电顺序为

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。

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②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl>OH；阴极：Ag>Cu>H。③电解水溶液时，K～Al

＋

－－＋2＋＋＋3

不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。

4．用惰性电极电解电解质溶液的规律

类型 含氧酸 电解 水型 强碱 活泼金属的含氧酸盐 无氧酸 (氢氟酸除电解电解质型 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 外) HCl 实例 H2SO4 NaOH KNO3 阳极：________ 阴极：________ 总反应：________ 阳极：________ 阴极：________ 总反应：________ 阳极：________ 阴极：________ 总反应：________ 阳极：________ NaCl 阴极：________ 总反应：________ 阳极：________ AgNO3 阴极：________ 总反应：________ 水 电极反应式 电解对象 溶液pH变化 溶液复原 放氢生碱型 活泼金属的无氧酸盐 放氧生酸型

不活泼金属的含氧酸盐 电解－－＋－

答案 4OH－4e===2H2O＋O2↑ 4H＋4e===2H2↑ 2H2O=====2H2↑＋O2↑ 减小 增大 不变 电解－－＋－－

水 2Cl－2e===Cl2↑ 2H＋2e===H2↑ 2HCl=====H2↑＋Cl2↑ HCl 增大 HCl 2Cl－2e

－

电解2＋－－－＋

===Cl2↑ Cu＋2e===Cu CuCl2=====Cu＋Cl2↑ CuCl2 CuCl2 2Cl－2e===Cl2↑ 2H＋2e电解－－

===H2↑ 2NaCl＋2H2O=====H2↑＋Cl2↑＋2NaOH NaCl和H2O 增大 HCl 4OH－4e===2H2O＋

－

电解＋－

O2↑ 4Ag＋4e===4Ag4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋O2↑＋4HNO3 AgNO3和H2O 减小 Ag2O

电解基础知识

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(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(√) (2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(√) (3)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应(√)

(4)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极(×) (5)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极(×)

(6)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色(×) (7)电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH逐渐增大(×) (8)电解NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的pH减小(×)

1．根据金属活动顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2?

答案 Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解反应式

－2＋＋－＋电解2＋

为阳极：Cu－2e===Cu，阴极：2H＋2e===H2↑。总反应式：Cu＋2H=====Cu＋H2↑。

＋

2．若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98gCu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少？ 答案 4NA

解析 方法一：98gCu(OH)2的物质的量为1mol，相当于电解了1mol的CuSO4后，又电解了1mol的水，所以转移的电子数为2NA＋2NA＝4NA。

方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O失电子数相等，共4NA。

2－

题组一 电解规律及电极产物的判断

1．(2017·天津市实验中学高三模拟)以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( ) A．阴极附近溶液呈红色 C．阳极附近溶液呈蓝色 答案 D

电解

解析 以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O=====2KOH＋H2↑＋I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。

2．如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色，Mg(OH)2沉淀的pH＝

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B．阴极逸出气体 D．溶液的pH变小

9)，接通电源一段时间后A管产生白色沉淀，回答下列问题：

(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号)。 ①A管溶液由红变黄 ②B管溶液由红变黄 ③A管溶液不变色 ④B管溶液不变色 (2)写出A管中发生的反应：_______________________________________________。 (3)写出B管中发生的反应：____________________________________________________。 (4)检验b管中气体的方法是______________________________________________________。 (5)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是__________________。 答案 (1)①④

(2)2H＋2e===H2↑、Mg＋2OH===Mg(OH)2↓ (或2H2O＋2e＋Mg===H2↑＋Mg(OH)2↓)

(3)4OH－4e===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e===O2↑＋4H)

(4)用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃 (5)溶液呈红色，白色沉淀溶解

解析 电解时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，导致阳极附近溶液呈酸性；阴极上氢离子放电生成氢气，同时有氢氧根离子生成，氢氧根离子和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，溶液呈弱碱性。 题组二 电极反应式的书写与判断

3．按要求书写电极反应式和总反应方程式： (1)用惰性电极电解MgCl2溶液

阳极反应式：____________________________________________________________； 阴极反应式：__________________________________________________________________； 总反应离子方程式：___________________________________________________________。 (2)用Al作电极电解NaOH溶液

阳极反应式：______________________________________________________________； 阴极反应式：_________________________________________________________________； 总反应离子方程式：______________________________________________________________。 答案 (1)2Cl－2e===Cl2↑ Mg＋2H2O＋2e===H2↑＋Mg(OH)2↓

电解2＋－

Mg＋2Cl＋2H2O=====Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑

(2)2Al－6e＋8OH===2AlO2＋4H2O 6H2O＋6e===3H2↑＋6OH(或6H＋6e===3H2↑)

－

－

－

－

－

＋

－

2＋

－－

－

－

－

－

＋

－

2＋

＋

－

2＋

－

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