第32讲 电解池及其应用、电化学腐蚀与防护 -备战2024年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练

备战2024年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练 第32讲 电解池及其应用、电化学腐蚀与防护 本讲复习目标 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．能根据电子守恒规律，对电解池进行计算。 3．掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。 4．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 夯基·知识精讲 一．电解原理 1．电解和电解池 (1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。电解是不可逆的，电解质导电一定发生化学变化。 (2)电解池：电能转化为化学能的装置。 (3)电解池的构成 ①外接电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。 2．电解池的工作原理 (1)以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析 (2)电解过程的三个流向 ①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极； ②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。 ③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→阴极→负极。 3．阴、阳两极上的放电顺序 在阳极上阴离子失去电子发生氧化反应，在阴极上阳离子得到电子发生还原反应的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。 (1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。 阳离子放电顺序为Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不会在阴极上放电的，但在熔融状态下的物质中会放电) (2)阳极： 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，则仅是溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－。 4．惰性电极电解电解质溶液的四种类型 (1)电解溶剂水 电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质 溶液浓度 溶液 pH 电解质 溶液复原 含氧酸，如H2SO4 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 总反应式：2H2O2H2↑＋O2↑ 增大 减小 加水 可溶性强碱，如NaOH 增大 活泼金属含氧酸盐，如KNO3 不变 (2)电解溶质 电解质类型 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 溶液pH 电解质溶液复原 无氧酸，如HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑ 总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑ 减小 增大 通入HCl气体 不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－=== Cu 阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑ 总反应式：CuCl2 Cu＋Cl2↑ 加入CuCl2固体 (3)电解溶质和溶剂水，生成H2和碱 电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度 溶液pH 溶液复原 活泼金属的无氧酸盐 (如NaCl) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应式： 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新电解质 增大 通入HCl气体 (4)电解溶质和溶剂水，生成O2和酸 电解质(水溶液) 电极反应式及总反应式 电解质浓度 溶液pH 溶液复原 不活泼金属的 含氧酸盐[如CuSO4] 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 总反应式： 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新电解质 减小 加CuO或CuCO3 【注意】电解后电解质溶液的复原 电解后电解质溶液复原遵循“少什么补什么”原则，先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如： ①NaCl溶液：通HCl气体(不能加盐酸)； ②AgNO3溶液：加Ag2O固体； ③CuCl2溶液：加CuCl2固体； ④KNO3溶液：加H2O； ⑤CuSO4溶液：加CuO或CuCO3[不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3]。 【归纳总结】电解产物的判断及有关反应式的书写 (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(勿忘水溶液中的H＋和OH－)。 (3)排出阴、阳两极的放电顺序 (4)写出电极反应式，要注意遵循原子守恒、电荷守恒和电子转移守恒。 (5)写出电解总反应式：在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式，注意弱电解质要写化学