2024版 化学新教材鲁科版（闽粤皖京豫）教师用书配套课件第6章化学反应与能量转化第6章 第38讲　电解池　金属的腐蚀与防护

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第38 讲　电解池　金属的腐蚀与防护
[复习目标]　1.理解电解池的工作原理，了解电解池与原电池的异同。2.理解电解的原理，
掌握氯碱工业、电镀、铜的电解精炼、电冶金的反应原理。3.掌握常见离子放电顺序，熟练
书写电极反应式、总反应式并能进行相关计算。4.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化
学腐蚀的原因，能选用恰当的措施防止金属腐蚀。
考点一　电解池及工作原理
1．电解池的工作原理
注意　电子不下水，离子不上线。
2．电解池与原电池的比较
电解池 原电池
能否自发 使“不能”变为“能”或使“能”
变为“易” 能自发进行
能量转化 电能转化为化学能 化学能转化为电能
装置 有外加电源 无外加电源
电极
由外加电源决定：
阳极：连电源的正极；
阴极：连电源的负极
由电极或反应物性质决定，称为正
极或负极
反应
类型
阳极：氧化反应；
阴极：还原反应
负极：氧化反应；
正极：还原反应
离子移动 阳离子移向阴极；
阴离子移向阳极
阳离子移向正极；
阴离子移向负极
相同点 都是电极上的氧化还原反应，都必须有离子导体
3.电解规律
(1)阳极放电规律
① 活性电极(除Au、Pt 以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
② 惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是 S、I2、Br2、Cl2；若 OH－放电，则得到 H2O和O2。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
注意　电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。
(3)用惰性电极电解不同类型电解质溶液
① 电解水型
实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法
H2SO4
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
总反应式：2H2O=====2H2↑＋
O2↑
增大 加水
② 电解电解质型
实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法
HCl
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
总反应式：2HCl=====H2↑＋Cl2↑
减小
通入
HCl
CuCl2
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
总反应式：CuCl2=====Cu＋Cl2↑
加
CuCl 2
固体
③ 电解质和水均参与电解型
实例 电极反应式及总反应式 电解质溶液浓度 复原方法
NaCl、K
Cl(放H2
生碱)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应式：2Cl－＋
2H2O=====Cl2↑＋H2↑＋2OH－
减小并生成新电
解质
通入
HCl
气体
CuSO4、
Cu(NO3)2
(放O2
生酸)
阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
总反应式：2Cu2＋＋
2H2O=====2Cu＋O2↑＋4H＋
减小并生成新电
解质 加
CuO
一、电解过程分析与溶液的复原方法
1.用石墨作电极，电解稀 Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极 A和B附近分别
滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是(　　)
A．逸出气体的体积：A电极＜B电极
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体
C．A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
答案　D
解析　用惰性电极电解 Na2SO4溶液，电极 A为阴极，B为阳极。SO、OH－移向 B电极，在
B电极 OH－放电，产生 O2，B电极附近 c(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液变红，Na＋、H＋移向 A
电极，在 A电极 H＋放电产生 H2，A电极附近 c(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液变蓝，产生 H2和
O2的体积之比为 2∶1，A、C项错误，D项正确。
2．用石墨作电极电解溶有物质的量之比为 3∶1的NaCl 和H2SO4的水溶液。根据反应产物，
电解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是(　　)
A．电解的最后阶段为电解水
B．阳极先逸出氯气后逸出氧气
C．阴极逸出氢气
D．电解过程中溶液的 pH 不断增大，最后 pH 为7
答案　D
解析　根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极阴离子放电的先后顺序为 Cl
－、OH－、SO，先生成 Cl2后生成 O2，在阴极始终为 H＋放电，逸出 H2，整个电解过程可看
成三个阶段：电解 HCl 溶液、电解 NaCl 溶液、电解 H2O，最后溶液呈碱性，D错误。
3．以惰性电极电解 100 mL 0.05 mol·L－1 CuSO4溶液。
(1)阳极产生 56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的 pH 为________(不考虑溶液体积变化)，
要使溶液恢复到电解前的状态，可加入________g 的________物质。
(2)继续通电电解，此时被电解的物质为__________，若加入 0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原，
则电路中转移的电子为________mol。
(3) 通电足够长时间，加入 0.1 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移电子为
______mol。
答案　(1)1　0.4　CuO(或0.62　CuCO3)　(2)水(或H2O)　0.4　(3)0.6
解析　(1) 阳极生成 O256 mL( 标准状况)即0.002 5 mol ，依据总反应式：2CuSO4＋
2H2O=====2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液中生成 0.01 mol H＋，c(H＋)＝0.1 mol·L－1，pH＝
1；电解生成 0.002 5 mol O2和0.005 mol Cu，故要使溶液复原可加 0.005 mol CuO，质量为
0.4 g，或加 0.005 mol CuCO3，质量为 0.62 g。(2)继续通电电解，电解质为 H2SO4溶液，故
实际被电解的物质为 H2O；加入 0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原，相当于加入 0.1 mol CuO 和
0.1 mol H2O，故转移电子为(0.1×2＋0.1×2) mol ＝0.4 mol 。(3)Cu2(OH)2CO3相当于
2CuO·H2O·CO2，故转移电子为 0.2 mol×2＋0.1 mol×2＝0.6 mol。
分析电解过程的思维流程
二、电极方程式的书写
4．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)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：_______________________________________________________________。
(3)电解 MnSO4溶液可制备 MnO2，其阳极的电极反应式为___________________________。
(4)将用烧碱吸收 H2S后所得的溶液加入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。
① 写出电解时阴极的电极反应式：_______________________________________________
____________________________________________________________________________。
② 电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式为__________________。
(5)铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态。雾霾中含有
大量的污染物NO，可以被含 Ce4＋的溶液吸收，生成 NO、NO(二者物质的量之比为 1∶1)。
可采用电解法将上述吸收液中的 NO 转化为无毒物质，同时再生成 Ce4＋，其原理如图所示。
①Ce4＋从电解槽的________(填字母)口流出，电极反应式：________________。
② 写出阴极的电极反应式：____________________________________________________。
答案　(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓　Mg2＋＋2Cl－＋
2H2O=====Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑
(2)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋　2H＋＋2e－===H2↑　2Al＋3H2O=====Al2O3＋3H2↑
(3)Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋
(4)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑
(5)①a　Ce3＋－e－===Ce4＋
②2NO＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O
解析　(5) Ce①4＋在阳极生成，从 a口流出。② NO 转化为无毒物质，则 NO 在阴极得电子，
转化为 N2，由得失电子守恒、电荷守恒可得阴极电极反应式。
摘要：

第38讲　电解池　金属的腐蚀与防护[复习目标]　1.理解电解池的工作原理，了解电解池与原电池的异同。2.理解电解的原理，掌握氯碱工业、电镀、铜的电解精炼、电冶金的反应原理。3.掌握常见离子放电顺序，熟...

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