注意先要看电极材料,是惰性电极还是活性电极,若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属,则阳极反应为电极材料失去电子,变成离子进入溶液;若为惰性材料,则根据阴阳离子的放电顺序,依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。
⑶四类型电解池分类:
①解水型:含氧酸,强碱,活泼金属含氧酸盐
②解电解质型:无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外) ③氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐 ④氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐
常见酸碱盐溶液的电解规律(惰性阳极)
电解反应类型 电解水 电解质类型 含氧酸 强碱溶液 活泼金属含氧酸盐 无氧酸 不活泼金属无氧酸盐 规律 实质电解水→H2 + O2 实质电解水→H2 + O2 实质电解水→H2 + O2 酸→H2 + 非金属 例 PH变化 降低 升高 不变 升高 溶液复原法 加 H2O 加 H2O 加 H2O 加 HCl 电解稀H2SO4 电解NaOH溶液 电解Na2SO4溶液 2HCl=H2+Cl2 电解质分解 盐→金属 + CuCl2=Cu+Cl2 非金属 盐+ 水→金属+O2+酸 盐+水→H2 +非金属+碱 ---- 加 CuCl2 不活泼金放氧属含氧酸生酸 盐 放氢活泼金属生碱 无氧酸盐 2CuSO4+2H2O= 加 CuO降低 2Cu+O2+2H2SO4 (CuCO3) 2KCl+2H2O= H2+Cl2+2KOH 升高 加 HCl
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二、电解原理的应用
1、电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气 阳极:2Cl-2e=Cl2↑ 阴极:2H+2e=H2↑
反应方程式:2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH 离子方程式:2Cl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2OH
2、电镀:应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法
⑴电极、电解质溶液的选择:
阳极:镀层金属,失去电子,成为离子进入溶液
-n+
M-ne=M
阴极:待镀金属(镀件):溶液中的金属离子得到电子,成为金属原子,附着在金属表面
n+-
M+ne=M
电解质溶液:含有镀层金属离子的溶液做电镀液 ⑵镀铜反应原理:
-2+
阳极(纯铜):Cu-2e=Cu
2+-
阴极(镀件):Cu+2e=Cu
电解液:可溶性铜盐溶液,如CuSO4溶液 ⑶电镀应用之一:
铜的精炼:阳极:粗铜;阴极:纯铜;电解质溶液:硫酸铜 3、电冶金
⑴电冶金:使矿石中的金属阳离子获得电子,从它们的化合物中还原出来用于冶炼活泼金属,如钠、镁、钙、铝
+-
⑵电解氯化钠:通电前,氯化钠高温下熔融:NaC=Na+Cl
+---
通直流电后:阳极:2Na+2e=2Na 阴极:2Cl-2e=Cl2↑ 【规律总结】原电池、电解池、电镀池的判断规律
①若无外接电源,又具备组成原电池的三个条件。①有活泼性不同的两个电极;②两极用导线互相连接成直接插入
+
连通的电解质溶液里;③较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应(有时是与水电离产生的H作用),只要同时具备这三个条件即为原电池。
②若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池;当阴极为金属,阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属离子属同种元素时,则为电镀池。
③若多个单池相互串联,又有外接电源时,则与电源相连接的装置为电解池成电镀池。若无外接电源时,先选较活泼金属电极为原电池的负极(电子输出极),有关装置为原电池,其余为电镀池或电解池。
-
-
+
-
-
-
课后练习
1.下列有关电解原理的说法不正确的是( ) A.电解饱和食盐水时,一般用铁作阳极,碳作阴极
B.电镀时,通常把待镀的金属制品作阴极,把镀层金属作阳极
C.对于冶炼像钠、钙、镁、铝等这样活泼的金属,电解法几乎是唯一可行的工业方法 D.电解精炼铜时,用纯铜板作阴极,粗铜板作阳极
A 【解析】A中电解饱和食盐水时,Fe不可作阳极,否则Fe-2e=Fe2+,则OH-不能失电子。 2.在原电池和电解池的电极上所发生的反应,属于还原反应的是 ( ) A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应 C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
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B 【解析】原电池中,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。电解池中,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。所以B正确。
3.用惰性电极在一定温度下电解某Na2SO4饱和溶液200 g。当两极共产生标准状况下67.2L气体时,从溶液中析出64.4g Na2SO4?10H2O 晶体。则剩余溶液的溶质质量分数约是 ( ) A.64.7%
B.47.5%
C. 32.2% D.28.3%
电解
D 【解析】Na2SO4是强酸强碱盐,电解该溶液实质上是电解水。2H2O ====2H2↑+O2↑ 共产生6个2L气体时,则被电解的水为
4.在25℃时,将两个铜电极插入一定质量的硫酸钾饱和溶液中进行电解。通电一段时间后,阴极上逸出a mol气
体,同时有W g 无水硫酸钾晶体析出。在温度不变条件下,下列说法不正确的是 ( ) A.电解过程中共消耗2amol水 C 【解析】
用铜电极电解时:阳极 Cu-2e- =Cu2+ 阴极 2H++2e=H2↑ 电池总反应式:Cu+2H2O Cu(OH)2↓+H2↑ 所以,A、B均正确。 剩余溶液中溶质的质量分数=
5. 某溶液中含有两种溶质AlCl3和H2SO4,它们的物质的量之比为2:1。用石墨做电极电解该混合溶液时,根据电极产物,可分为若干个阶段,下列叙述不正确的是( ) A.阴极自始至终只有H2 B.阳极先析出Cl2后析出O2
C.电解最后阶段为电解水 D.溶液中先有白色沉淀生成后沉淀全部溶解
D 【解析】 以石墨作电极电解混和液时,第一阶段发生如下电极反应 2Cl--2e-=Cl2↑第二阶段, 2Cl- -2e- =Cl2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 此时H+是 由水电离得到的 第三阶段 4OH—4e- =2H2O+O2↑ 6.(改编)关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是 ( ) A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI淀粉试液,溶液呈蓝色 C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液仍无色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,加入适量盐酸充分搅拌后溶液可恢复原状况 B 【解析】电极反应式为 2Cl- -2e-=Cl2↑
2H++2e-=H2↑(H+由水提供) 所以,A错,B正确,C中阴极显碱性,滴酚酞应变红色。 D中电解一段时间,加入氯化氢可复原。D不正确。
7.(原创)下图是电解精炼铜装置,其中c、d为铜电极。则下列有关的判断不正确的是 A.c为粗铜板、d为纯铜板
B. 电解过程中,SO42-浓度几乎不变
C.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 D. 电解过程中,c电极板附近沉积不溶物,d电极板质量增加
C 【解析】C与电源正极相连为C为粗铜,d为纯铜,A正确电极反应式为 Cu-2e- =Cu2+ 所
以,SO42-浓度几乎不变,B正确Cu2++2e-=Cu粗铜中含杂质,所以粗铜减少的质量多于析出的纯铜,C错,D正
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电解
B.剩余溶液中有大量蓝色沉淀产生
D.剩余溶液中溶质的质量分数为W / (W+36a) ×100%
C.剩余溶液中溶质的质量分数为W / (W+18a) ×100%
确。
8.PH=a的某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的pH>a,则该电解质可能是 A.NaOH
B.H2SO4
C.AgNO3
D.Na2SO4
A B和C的H+变大,PH变小,D电解水,PH不变
9.在外界提供相同电量的条件,Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e-→Ag在电极上放电,若析出银的质量为3.24g,则析出铜的质量为
A.6.48g B. 1.92g C. 1.28g D.0.96g D
第四节 金属的电化学腐蚀和防护
【知识点】
一、金属的电化学腐蚀
(1)金属腐蚀内容: (2)金属腐蚀的本质:都是金属原子 失去 电子而被氧化的过程 (3)金属腐蚀的分类:
化学腐蚀:金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀
电化学腐蚀:不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
(4)电化学腐蚀的分类:
析氢腐蚀:腐蚀过程中不断有氢气放出
①条件:潮湿空气中形成的水膜,酸性较强(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体)
-2+
②电极反应:负极: Fe – 2e = Fe
+-正极: 2H + 2e = H2↑
+2+
总式:Fe + 2H = Fe + H2 ↑ 吸氧腐蚀:反应过程吸收氧气 ①条件:中性或弱酸性溶液
-2+
②电极反应:负极: 2Fe – 4e = 2Fe
- -正极: O2 + 4e+ 2H2O = 4OH
总式:2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
2+-离子方程式:Fe + 2OH = Fe(OH)2
生成的 Fe(OH)2被空气中的O2氧化,生成 Fe(OH)3 , 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3?x H2O(铁锈主要成分)
规律总结:金属腐蚀快慢的规律:在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢规律如下: 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下:
外接电源的阴极保护法>牺牲负极的正极保护法>有一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀 二、金属的电化学防护
1、利用原电池原理进行金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法
原理:原电池反应中,负极被腐蚀,正极不变化
应用:在被保护的钢铁设备上装上若干锌块,腐蚀锌块保护钢铁设备 负极:锌块被腐蚀;正极:钢铁设备被保护
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(2)外加电流的阴极保护法
原理:通电,使钢铁设备上积累大量电子,使金属原电池反应产生的电流不能输送,从而防止金属被腐蚀
应用:把被保护的钢铁设备作为阴极,惰性电极作为辅助阳极,均存在于电解质溶液中,接上外加直流电源。通电后电子大量在钢铁设备上积累,抑制了钢铁失去电子的反应。 2、改变金属结构:把金属制成防腐的合金
3、把金属与腐蚀性试剂隔开:电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等
2014高考题分类汇编(电化学基础)
全国卷新课标版I
26.(节选)
次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强还原性,回答下列问题: (4)H3PO2 也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):
①写出阳极的电极反应式__________________________。
②分析产品室可得到 H3PO2 的原因__________________________。 ③早期采用“三室电渗析法”制备 H3PO2:将 “四室电渗析法”中阳极
室的稀(阳膜
硫酸用 H3PO2 稀溶液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有 杂质。该杂质产生的原因是:________________________________________。 参考答案:
(4) ①2H2O-4e-=O2↑+4H+;
②阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的H2PO2-穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成) ③ PO43-;H3PO2或H2PO2-被氧化。
全国卷新课标版II
12.2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体列叙述错误的是( )
A.a为电池的正极
B.电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2Ox+xLi C.放电时,a极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移 27.(节选)
铅及其化合物可用于蓄电池,耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题:
(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为 :PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式
,阴极观察到的现象是 :若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式 ,这样做的主要缺点是 。 36.[化学选修—2:化学与技术] (节选)
将海水淡化和与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水,再从
10
系,下
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