江苏专用版高考化学专题四第3讲电解池金属的腐蚀与防护学案Word下载.docx
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②电解质溶液(或熔融盐)。
③形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应式(如图)
(3)电子和离子移动方向
①电子:
从电源负极流向电解池的阴极;
从电解池的阳极流向电源的正极。
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。
电子和离子移动方向图示
名师助学:
正确理解电子不下水(电解质溶液)。
3.电解过程思维程序
(1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组。
不要忘记水溶液中的H+和OH-,不要把H+、OH-误加到熔融电解质中。
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序
①“活性电极”一般指除Pt、Au以外的金属。
②最常用的放电顺序:
阳极:
活性电极>Cl->OH-;
阴极:
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+。
(4)分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
[题组诊断]
电解原理
1.用铁和石墨作电极电解酸性废水,可将废水中的PO
以FePO4(不溶于水)的形式除去,其装置如图所示。
下列说法正确的是( )
A.若X、Y电极材料连接反了,则仍可将废水中的PO
除去
B.X极为石墨,该电极上发生氧化反应
C.电解过程中Y极周围溶液的pH减小
D.电解时废水中会发生反应:
4Fe2++O2-4H++4PO
===4FePO4↓+2H2O
解析 根据题意分析,X电极材料为铁,Y电极材料为石墨;
若X、Y电极材料连接反了,铁就不能失电子变为离子,也就不能生成FePO4,A项错误;
Y电极材料为石墨,该电极附近发生还原反应,B项错误;
电解过程中Y极反应:
O2+4e-+4H+===2H2O,H+浓度减少,溶液的pH变大,C项错误;
铁在阳极失电子变为Fe2+,通入的氧气把Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+与PO
反应生成FePO4,D项正确。
答案 D
2.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO
可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的SO
向正极迁移,正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5molO2生成
解析 该装置为电解池,与电源正极相连的是阳极,阴离子向阳极迁移,OH-放电,产生H+,SO
向正极区迁移生成硫酸,溶液的pH减小,A错误;
负极区发生的反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,负极区溶液pH升高,钠离子移向负极区,与生成的OH-结合成NaOH,B正确,C错误;
当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.25molO2生成,D错误。
答案 B
3.可从铅蓄电池中回收铅,实现铅的再生。
在工艺中得到含Na2PbCl4的电解液,电解Na2PbCl4溶液后生成Pb,如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.阳极区会有气泡冒出,产生O2
B.一段时间后,阳极附近pH明显增大
C.阴极的电极反应方程式为PbCl
+2e-===Pb+4Cl-
D.Na2PbCl4浓度下降后可在阴极区加入PbO,实现电解液的继续使用
解析 阳极2H2O-4e-===4H++O2↑,阳极区会有气泡冒出,产生O2,A项正确;
阳极2H2O-4e-===4H++O2↑,一段时间后,阳极附近氢离子浓度增大,pH明显减小,B项错误;
阴极的电极反应是发生还原反应,元素化合价降低,阴极的电极反应方程式为PbCl
+2e-===Pb+4Cl-,C项正确;
阴极电解一段时间后溶液为HCl和NaCl的混合溶液,根据题意“将PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的电解液”继续向阴极区加PbO粗品可恢复其浓度且实现物质的循环利用,D项正确。
【归纳总结】
以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律
类型
电极反应特点
类别(实例)
电解对象
电解质浓度
pH
电解质溶液复原
电解水型
阴:
4H++4e-===2H2↑(或4H2O+4e-===4OH-+2H2↑)
阳:
4OH--4e-===2H2O+O2↑(或2H2O-4e-===4H++O2↑)
强碱(如NaOH)
水
增大
加水
含氧酸(如H2SO4)
减小
活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4、KNO3)
不变
电解电解质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
无氧酸(如HCl),除HF外
电解质
通氯化氢
不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2),
加氯化铜
放H2生碱型
H2O放H2生碱
电解质阴离子放电
活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)
电解质和水
生成新电解质
放O2生酸型
电解质阳离子放电
H2O放O2生酸
不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)
加氧化铜或碳酸铜
拓展
根据以上电解规律判断由H+、K+、Mg2+、Ag+、Cu2+、NO
、Cl-、OH-所组成的电解质溶液中,电解对象为水的电解质的化学式为HNO3、KNO3、Mg(NO3)2、KOH,电解质本身放电的为HCl、CuCl2。
电解池中电极方程式的书写
4.(2019·
南京盐城一模)一种生物电化学方法脱除水体中NH
的原理如下图所示:
A.装置工作时,化学能转变为电能
B.装置工作时,a极周围溶液pH降低
C.装置内工作温度越高,NH
脱除率一定越大
D.电极b上发生的反应之一是:
2NO
-2e-===N2↑+3O2↑
解析 A项,该反应为电解装置,将电能转化为化学能,错误;
B项,a极发生反应之一:
NH
-8e-+2H2O===NO
+8H+,c(H+)增大,正确;
C项,温度升高,细菌蛋白质变性,错误;
D项,b极发生反应之一为:
+10e-+12H+===N2↑+6H2O,错误。
5.(2017·
常州一模)用图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为9~10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体,下列说法不正确的是( )
A.ClO-将CN-氧化过程中,每消耗1molCN-转移10mol电子
B.阳极的电极反应式为Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-
D.在电解过程中,废水中的CN-和Cl-均移向阳极
解析 CN-中C的化合价为+2价,N为-3价,1molCN-生成CO2和N2转移电子的物质的量为5mol,A错误;
阳极是Cl-失电子产生ClO-,电极反应式为Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O,B正确;
阴极是H+得电子产生H2,碱性溶液中阴极的电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,C正确;
电解过程中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,D正确。
答案 A
6.
(1)(2018·
江苏化学)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。
写出电解时阳极的电极反应式:
____________________________________________________________________。
(2)(2017·
江苏化学)电解Na2CO3溶液,原理如图所示。
阳极的电极反应式为__________________________,阴极产生的物质A的化学式为________。
(3)(2014·
江苏化学)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。
电解过程中阳极区发生如下反应:
S2--2e-===S
(n-1)S+S2-===S
写出电解时阴极的电极反应式:
__________________________________________。
(4)(2011·
江苏化学,20)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。
电解时,阳极的电极反应式为__________________________________________。
(5)(2017·
通扬泰淮宿徐二调)20世纪80年代Townley首次提出利用电化学膜脱除烟气中SO2的技术:
将烟气预氧化使SO2转化为SO3,再将预氧化后的烟气利用如图所示原理净化利用。
①阴极的电极反应式为______________。
②若电解过程中转移1mol电子,所得“扫出气”用水吸收最多可制得质量分数70%的硫酸________g。
解析
(2)阳极溶液中的阴离子即水中的OH-放电生成O2(图示)及H+(2H2O-4e-===O2↑+4H+),H+与CO
结合生成HCO
(CO
+H+===HCO
,由图阳极区Na2CO3生成NaHCO3),写出总反应:
4CO
+2H2O-4e-===4HCO
+O2↑。
阴极水中的H+放电生成H2。
(4)产生H2是由溶液中的H+在阴极放电所得到,则阳极产生的是N2,阳极发生氧化反应,在碱性环境下的电极反应式为:
CO(NH2)2+8OH--6e-===CO
+N2↑+6H2O。
(5)①由图可知,在阴极SO3、O2转化为SO
,阴极反应式为2SO3+O2+4e-===2SO
。
②阳极发生反应2SO
-4e-===2SO3+O2↑,转移1mol电子时生成SO30.5mol,可生成H2SO4为0.5mol,即49g,可制得70%的硫酸的质量为49g/70%=70(g)。
答案
(1)HNO2-2e-+H2O===3H++NO
(2)4CO
+O2↑ H2
(3)2H2O+2e-===H2↑+2OH-
(4)CO(NH2)2+8OH--6e-===CO
+N2↑+6H2O
(5)①2SO3+O2+4e-===2SO
②70
【反思归纳】
1.做到“三看”,正确书写电极反应式
(1)一看电极材料,若是活性电极(Au、Pt除外)作阳
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- 江苏 专用版 高考 化学 专题 电解池 金属 腐蚀 防护