1.理解電解池的構(gòu)成和工作原理，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)。2.掌握氯堿工業(yè)、電解精煉、電鍍、電冶金等的反應(yīng)原理。3.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。
考點一　電解原理?1.電解與電解池
2.圖解電解池的構(gòu)成及工作原理(以電解CuCl2溶液為例)
2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
3.電解中的放電規(guī)律(1)陽極放電規(guī)律。①活性電極(除Au、Pt外的金屬材料為電極)，電極材料本身失電子，生成金屬陽離子。②惰性電極(Pt、Au、石墨)，要依據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。陰離子的放電順序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產(chǎn)物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放電，則得到O2。
(2)陰極放電規(guī)律。陽離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。①在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等不會在陰極上放電，但在熔融狀態(tài)下會放電。②若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若H＋放電，則得到H2。
(3)用惰性電極電解各類電解質(zhì)溶液的規(guī)律
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
4H＋＋4e－===2H2↑
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
H2↑＋Cl2↑＋2OH－
4Ag＋＋4e－===4Ag
4Ag＋O2↑＋4H＋
答案：(1)√　(2)×　(3)√　 (4)√　(5)×　(6)√
1.用石墨作為電極，電解稀Na2SO4溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列敘述正確的是(　　)A．逸出氣體的體積：電極A＜電極BB．一電極逸出無味的氣體，另一電極逸出有刺激性氣味的氣體C．電極A附近溶液呈紅色，電極B附近溶液呈藍色D．電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性
解析：用惰性電極電解Na2SO4溶液，電極A為陰極，電極B為陽極。在電極B上H2O放電產(chǎn)生O2和H＋，電極B附近 c(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液變紅；在電極A上H2O放電產(chǎn)生H2和OH－，電極A附近c(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液變藍，產(chǎn)生H2和O2的體積之比為2∶1。
2.如圖所示，x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色無味的氣體放出，符合這一情況的是(　　)
解析：由題意知，a極板質(zhì)量增加，a應(yīng)為陰極，b為陽極，x為電源負極，y為電源正極。電解CuSO4溶液時，a極板有Cu附著，b極板有O2放出，A項符合題意；電解NaOH溶液時，a極板質(zhì)量無變化，B項不符合題意；陽極為Fe，為活性電極，電解時Fe在陽極放電溶解，無氣體生成，C項不符合題意；電解CuCl2溶液時，Cl－在陽極放電生成Cl2，Cl2為黃綠色有刺激性氣味的氣體，D項不符合題意。
3．在下圖所示的裝置中，通直流電5 min時，銅電極的質(zhì)量增加2.16 g?；卮鹣铝袉栴}。
(1)電源中X為直流電源的__________極。(2)pH變化：A__________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，B__________，C__________。(3)通電5 min時，B中共收集到224 mL(標準狀況下)氣體，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為________(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。(4)常溫下，若A中KCl足量且溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為________(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。答案：(1)負　(2)增大　減小　不變　(3)0.025 ml·L－1　(4)13
[方法技巧]電化學(xué)計算中常用的三種方法(1)根據(jù)總反應(yīng)計算：先寫出電極反應(yīng)，再寫出總反應(yīng)，最后根據(jù)總反應(yīng)列出比例式計算。(2)根據(jù)電子守恒計算：①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等；②用于混合溶液中電解的分階段計算。
(3)根據(jù)關(guān)系式計算：根據(jù)得失電子守恒建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。如以電路中通過4 ml e－為橋梁可構(gòu)建以下關(guān)系式：?(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計算的作用和價值，熟記電極反應(yīng)，靈活運用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計算問題。
考點二　電解原理的應(yīng)用?1．氯堿工業(yè)習慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。(1)反應(yīng)原理。陽極：____________________(________反應(yīng))。陰極：_____________________________(________反應(yīng))?？偡磻?yīng)離子方程式：_______________________________________________。
(2)離子交換膜法的生產(chǎn)過程。
①a、b、c、d加入或流出的物質(zhì)依次是__________________________、H2O(含少量NaOH)、____________、____________；X、Y分別為________、________。②陽離子交換膜的作用是阻止__________進入陽極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。
2．電鍍銅和電解精煉銅
Cu－2e－===Cu2＋
3.電冶金利用電解熔融鹽或氧化物的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。
2Na＋＋2e－===2Na
Mg2＋＋2e－===Mg
6O2－－12e－===3O2↑
4Al3＋＋12e－===4Al
[易錯秒判](1)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料(　　)(2)在鍍件上電鍍銅時，可以用惰性材料為陽極，用硫酸銅溶液為電解液(　　)(3)根據(jù)得失電子守恒可知，電解精煉銅時，陽極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等(　　)(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以電解熔融的MgO和AlCl3(　　)(5)用Zn為陽極，F(xiàn)e為陰極，ZnCl2溶液為電解質(zhì)溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅(　　)答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
1．下圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列說法不正確的是(　　)
解析：右側(cè)電極是電解池陰極，左側(cè)電極是電解池陽極，溶液中的氯離子在陽極失電子生成氯氣，A項正確；右側(cè)電極是陰極，溶液中的水在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子，離子交換膜是陽離子交換膜，只允許陽離子通過，B項正確；該裝置是電解池，是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，D項正確。
2．若要在銅片上鍍銀，下列敘述中正確的是(　　)①將銅片接在電源的正極②將銀片接在電源的正極③在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag＋＋e－===Ag④在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋⑤可用CuSO4溶液作為電解質(zhì)溶液⑥可用AgNO3溶液作為電解質(zhì)溶液A．①③⑥　　B．②③⑥C．①④⑤D．②③④⑥
解析：根據(jù)電鍍原理，若要在銅片上鍍銀，銅為電解池的陰極，與電源負極相連，電解質(zhì)溶液中的銀離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銀；銀為電解池的陽極，與電源正極相連，銀失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成銀離子；電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液。
3．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述正確的是(已知氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜ Cu2＋)(　　)A．陽極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Ni2＋＋2e－===NiB．電解過程中，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等C．電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt
解析：電解時，陽極Zn、Fe、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項錯誤；因氧化性：Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故陰極的電極反應(yīng)為Ni2＋＋2e－===Ni，陽極質(zhì)量減少是因為Zn、Fe、Ni溶解，而陰極質(zhì)量增加是因為Ni析出，二者質(zhì)量不相等，B項錯誤；電解后溶液中存在的陽離子除Fe2＋和Zn2＋外，還有Ni2＋和H＋，C項錯誤。
考點三　金屬的腐蝕與防護?1．金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，發(fā)生________反應(yīng)。
2．金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。
(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵制品銹蝕為例)。
Fe－2e－===Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
3.金屬的防護(1)改變金屬材料的組成，如制成合金等。(2)在金屬表面覆蓋保護層，如在金屬表面噴涂油漆、礦物性油脂或覆蓋搪瓷、塑料、電鍍、發(fā)藍或表面鈍化等。(3)電化學(xué)保護法。①犧牲陽極法——____________原理a.________：比被保護金屬活潑的金屬；b．________：被保護的金屬設(shè)備。②外加電流法——________原理a．________：被保護的金屬設(shè)備；b．________：惰性電極。
[易錯秒判](1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹的腐蝕原理相同(　　)(2)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物(　　)(3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3＋(　　)(4)在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損，則完全失去了對金屬的保護作用(　　)(5)犧牲陽極法利用原電池原理，能有效地保護金屬，不易被腐蝕(　　)(6)把金屬鉻、鎳等加入普通鋼中能增強鋼鐵的耐腐蝕性(　　)(7)鋼鐵的發(fā)藍處理能增強其耐腐蝕性(　　)答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)√
1．(2024·華南師范大學(xué)附中月考)下列防止金屬腐蝕的方法屬于電化學(xué)防護的是(　　)A．船體表面刷漆B．加入鉻、錳、硅等制成不銹鋼C．自行車鏈條涂油D．水中的鋼閘門連接電源的負極解析：水中的鋼閘門連接電源的負極，是外加電流法，是防止金屬腐蝕的電化學(xué)方法，D項符合題意。
2．關(guān)于研究生鐵的銹蝕實驗，下列分析不正確的是(　　)
A．①中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生鐵片明顯銹蝕B．②中，生鐵片未明顯銹蝕的原因之一是缺少H2O　C．③中正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－D．對比①②③，說明苯能隔絕O2
解析：①是密閉體系，NaCl溶液中溶解的O2較少，不足以使生鐵片明顯銹蝕，A項正確；苯屬于非電解質(zhì)，②中無電解質(zhì)溶液，不滿足電化學(xué)腐蝕的條件，B項正確；根據(jù)③中現(xiàn)象，鐵在中性環(huán)境下發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C項正確；①③NaCl溶液中均溶解有氧氣，③中觀察到明顯銹蝕的現(xiàn)象，說明苯不能隔絕O2，D項錯誤。
3．(2024·廣州高三階段測試)全世界每年都因鋼鐵銹蝕造成巨大的損失，為了保護地下的鋼鐵輸水管所采取的措施如下圖所示。下列說法不正確的是(　　)?A．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．導(dǎo)線與Zn塊連接為犧牲陽極法C．鋼鐵輸水管經(jīng)導(dǎo)線應(yīng)連接外接電源的負極D．導(dǎo)線與Cu塊連接也可保護鋼鐵輸水管
解析：A．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，正極上為氧氣得電子結(jié)合H2O生成OH－，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A正確；B．導(dǎo)線與Zn塊連接為犧牲陽極法，B正確；C．鋼鐵輸水管經(jīng)導(dǎo)線應(yīng)連接外接電源的負極，為外加電流法，C正確；D．Cu的活潑性比Fe的弱，導(dǎo)線與Cu塊連接不能保護鋼鐵輸水管，D錯誤。
1．(2023·新高考廣東卷)利用活性石墨電極電解飽和食鹽水，進行如下圖所示實驗。閉合K1，一段時間后，下列說法正確的是(　　)A．U形管兩側(cè)均有氣泡冒出，分別是Cl2和O2B．a(chǎn)處布條褪色，說明Cl2具有漂白性C．b處出現(xiàn)藍色，說明還原性：Cl－>I－D．斷開K1，立刻閉合K2，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
B．U形管左側(cè)生成氯氣，氯氣與水反應(yīng)生成HClO，故a處布條褪色，說明HClO具有漂白性，B錯誤；C．b處出現(xiàn)藍色，發(fā)生反應(yīng)Cl2＋2KI===I2＋2KCl，說明還原性：I－>Cl－，C錯誤；D．斷開K1，立刻閉合K2，此時構(gòu)成H2－Cl2燃料電池，導(dǎo)線中有電子通過，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，D正確。
2．(2023·新高考遼寧卷)某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是(　　)A．b端電勢高于a端電勢B．理論上轉(zhuǎn)移2 ml e－生成4 g H2C．電解后海水pH下降D．陽極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
3．(2022·新高考廣東卷)為檢驗犧牲陽極法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是(　　)A．加入AgNO3溶液產(chǎn)生沉淀B．加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現(xiàn)C．加入KSCN溶液無紅色出現(xiàn)D．加入K3[Fe(CN)6]溶液無藍色沉淀生成
解析：若鐵片被腐蝕，則溶液中含有Fe2＋，向溶液中加入 K3[Fe(CN)6]溶液，反應(yīng)生成藍色的KFe[Fe(CN)6] 沉淀，D項正確；A項只能說明溶液中含有Cl－，B、C項只能說明溶液中無Fe3＋，三者均不能說明鐵片沒有被腐蝕。
解析：廢氣中SO2排放到大氣中會形成硫酸型酸雨，故A正確；
裝置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2氣體，CO2與NaHCO3溶液不反應(yīng)，不能吸收CO2，故C錯誤；
5．(2023·浙江1月選考)在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置示意圖如下。下列說法正確的是(　　)A．石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極A的電極反應(yīng)：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2OC．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)D．電解時，陽離子向石墨電極移動

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