高三化学一轮复习专题6第3单元电解池金属的腐蚀与防护教师用书苏教版.docx
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高三化学一轮复习专题6第3单元电解池金属的腐蚀与防护教师用书苏教版
第三单元 电解池 金属的腐蚀与防护
考纲定位
考情播报
1.了解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应式和总反应方程式。
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。
2016·全国乙卷T11/全国丙卷T11
2015·全国卷ⅡT28
(2)
2014·全国卷ⅠT27(4)/全国卷ⅡT27(3)
2013·全国卷ⅠT10、T27(5)(6)
考点1|电解原理
[基础知识自查]
1.电解、电解池
2.电解池的构成和工作原理
(1)构成条件
①有与外接直流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)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)
(3)电解池中电子、电流和离子的移向
①电子:
负极→阴极,阳极→正极
②电流:
正极→阳极→阴极→负极
③离子:
阳离子→阴极,阴离子→阳极
(4)两极放电(氧化或还原)顺序
①阴极:
阳离子放电顺序:
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
阳极:
金属(Au、Pt除外)电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
注:
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。
②阳极材料若是金属电极(Au、Pt除外),溶液中的阴离子不反应,电极金属失电子被氧化。
[应用体验]
1.填写下列表格(均为惰性电极)
电解质溶液
电极反应式
电解对象
pH变化
溶液复原物质
①H2SO4
阴:
________
阳:
________
②CuBr2
阴:
________
阳:
________
③NaCl
阴:
________
阳:
________
④CuSO4
阴:
________
阳:
________
[提示] ①4H++4e-===2H2↑ 4OH--4e-===2H2O+O2↑ H2O 减小 H2O
②Cu2++2e-===Cu 2Br--2e-===Br2 CuBr2 CuBr2
③2H++2e-===H2↑ 2Cl--2e-===Cl2↑ NaCl和H2O 增大 HCl
④2Cu2++4e-===2Cu 4OH--4e-===2H2O+O2↑ CuSO4和H2O 减小 CuO
2.用铜作电极电解稀H2SO4溶液,阴、阳极反应式分别为
_______________________________________________________________、
_______________________________________________________________,
电解总离子方程式为___________________________________。
[提示] 2H++2e-===H2↑ Cu-2e-===Cu2+ Cu+2H+Cu2++H2↑
[考点多维探究]
角度1 电解的原理分析
1.如图所示为用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图,其原理是TiO2中的氧解离进入熔融盐中而得到钝钛。
下列说法中正确的是( )
A.a极是正极,石墨极是阴极
B.反应后,石墨电极的质量不发生变化
C.电解过程中,O2-、Cl-均向a极移动
D.阴极的电极反应式为TiO2+4e-===Ti+2O2-
D [TiO2发生还原反应得到纯钛,故加入高纯TiO2的电极是电解池的阴极,a极是电源的负极,石墨极是阳极,A项错误;O2-在阳极发生氧化反应生成O2,高温下,石墨与O2反应生成CO、CO2,导致石墨质量减小,B项错误;电解过程中,阴离子向阳极(石墨极)移动,C项错误;TiO2中的氧解离进入熔融盐而得到纯钛,发生了还原反应,生成了Ti和O2-,D项正确。
]
2.(2015·福建高考)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。
下列说法正确的是( )
A.该装置将化学能转化为光能和电能
B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
C.每生成1molO2,有44gCO2被还原
D.a电极的反应为:
3CO2+18H+-18e-===C3H8O+5H2O
B [结合装置图为电解装置,模拟“人工树叶”,故为电能转化为化学能,A项错误;b极连接电源的正极,为阳极,在电解池中H+为阳离子,向a极(阴极)区移动,B项正确;右侧H2O→O2发生的是氧化反应,每生成1molO2,转移4mol电子,C3H8O中碳元素的化合价是-2,3CO2→C3H8O,转移18mol电子,故生成1molO2消耗2/3molCO2,C项错误;a电极发生的是还原反应:
3CO2+18H++18e-===C3H8O+5H2O,D项错误。
]
3.图中X为电源,Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。
下列判断正确的是( )
A.滤纸上c点附近会变红色
B.Cu电极质量减小,Pt电极质量增大
C.Z中溶液的pH先减小,后增大
D.溶液中的SO向Cu电极定向移动
A [紫红色斑即MnO向d端扩散,根据阴离子向阳极移动的原理,可知d端为阳极,即b为正极,a为负极,c为阴极,NaCl溶液中H+放电,产生OH-,c点附近会变红色,A正确;电解硫酸铜溶液时,Pt为阳极,溶液中的OH-放电:
4OH--4e-===O2↑+2H2O,Cu为阴极,溶液中的Cu2+得电子,生成铜,总反应式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,Pt电极附近生成H+,则SO向Pt电极移动,B、D不正确;随着电解的进行,Z中溶液变为硫酸溶液,继续电解则为电解水,硫酸浓度增大,pH减小,C不正确。
]
阴、阳极的判断方法
(2)根据电流方向:
从阴极流出,从阳极流入。
(3)根据电子流向:
从阳极流出,从阴极流入。
(4)根据离子流向:
阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
(5)根据电极产物:
a.阳极:
电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2;b.阴极:
析出金属、逸出H2(或极区变碱性)。
角度2 电极反应式和电解方程式的书写
4.按要求书写方程式
(1)用惰性电极电解AgNO3溶液
阳极反应式____________________________________________;
阴极反应式____________________________________________;
总反应离子方程式_______________________________________。
(2)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_______________________________________。
(3)用惰性电极电解Na2CO3溶液
阳极反应式____________________________________________;
总反应方程式__________________________________________。
(4)用铁作电极电解NaOH溶液
阳极反应式____________________________________________;
阴极反应式____________________________________________;
总反应方程式_________________________________________。
(5)用Ag作电极电解稀盐酸
阳极反应式____________________________________________;
阴极反应式____________________________________________;
总反应离子方程式_______________________________________。
(6)以铝材为阳极,电解H2SO4溶液,铝材表面形成氧化膜
阳极反应式____________________________________________;
阴极反应式____________________________________________;
总反应方程式__________________________________________。
(7)用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合液(CuSO4与NaCl的物质的量为1∶1),明显分三个阶段,写出三个阶段的阴、阳两极反应式
_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。
[答案]
(1)4OH--4e-===O2↑+2H2O
4Ag++4e-===4Ag
4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+
(2)2Cl--2e-===Cl2↑
2H++2e-===H2↑
Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
(3)4OH--4e-===H2O+O2↑
2H2O2H2↑+O2↑
(4)Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2
2H++2e-===H2↑
Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑
(5)2Ag-2e-===2Ag+ 2H++2e-===H2↑
2Ag+2H++2Cl-2AgCl+H2↑
(6)2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+ 6H++6e-===3H2↑
2Al+3H2OAl2O3+3H2↑
(7)第一阶段:
阴:
Cu2++2e-===Cu
阳:
2Cl--2e-===Cl2↑
第二阶段:
阴:
Cu2++2e-===Cu
阳:
4OH--4e-===2H2O+O2↑
第三阶段:
阴:
2H++2e-===H2↑
阳:
4OH--4e-===2H2O+O2↑
5.(2015·全国卷Ⅱ改编)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
(1)电解时的阴极反应式为______________________________,
阳极反应式为______________________________________,
电解时发生反应的化学方程式为___________________________
_____________________________________________________________。
(2)NaClO2溶液与NCl3溶液反应的化学方程式为
_______________________________________________________________
_____________________________________________________________。
[解析]
(1)由图可知,电解NH4Cl和盐酸混合溶液得到H2和NCl3,结合质量守恒和得失电子守恒写出电解时反应的化学方程式为NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3。
(2)由图可知,NCl3溶液中加入NaClO2溶液,得到ClO2和NH3及溶液X,N由+3价降低为-3价
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