人教高中化学第3讲　电解池　金属的腐蚀与防护.doc

第3讲　电解池　金属的腐蚀与防护
课 程 标 准
知 识 建 构
1.能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。
2．认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
3．了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害。了解防止金属腐蚀的措施。
一、电解原理
1．电解和电解池
(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(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．电极反应式、电解方程式的书写
(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序：
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：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
(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，并注明“电解”条件。
4．惰性电极电解电解质溶液的情况分析
(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
减小
增大
通入
－===H2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
总反应式：2HClH2↑＋Cl2↑
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：CuCl2Cu＋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
电极反应式
电解质
溶液
溶液
(水溶液)
及总反应式
浓度
pH
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
【诊断1】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(　　)
(2)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色(　　)
(3)电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极(　　)
(4)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大(　　)
(5)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
二、电解原理的应用
1．***碱工业
(1)装置图示(离子交换膜电解槽)
(2)电极反应式、总反应方程式
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)
总反应方程式：
2NaCl＋2H2O2N