苏教版备战2012年2012年高考化学复习必修讲义：第八单元第3讲电解池 金属的电化学腐蚀与防护教案

2012届高考化学第一轮复习必修部分讲义

第八单元第3讲电解池 金属的电化学腐蚀与防护

解读与阐释

梳理与整合

一、电解原理

导学诱思

怎样判断原电池与电解池？

答：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

教材回归

1．电解定义

使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在______两极引起________反应的过程叫做电解。

注意：电解不同于电解质的电离，电离是电解的前提；电解质溶液导电的过程，就是电解质溶液的电解过程。

2．电解池

将____能转化为____能的装置叫做电解池。电解池是由____电源、固体电极材料以及电解质溶液或熔融电解质组成。

3．原理图示

原电池和电解池电极的判断是难点也是重点，为了方便记忆，我们可采取口诀的方法记忆：原电池，正负极；电解池，阴阳极；失去电子负(原电池)阳(电解池)极；发生氧化定无疑。

二、电解原理的应用

导学诱思

工业上怎样制取烧碱：______________；怎样冶炼金属钠或铝：__________________；怎样提纯铜：__________。

教材回归

1．电解饱和食盐水

(1)电极反应

阳极：__________________________；

阴极：________________________。

(2)电池总反应方程式：_____________________________________________________。

(3)应用：工业制____、____、____。

2．电解精炼铜

(1)阳极：材料为____；电极反应为_________________________________________。

(2)阴极：材料为____；电极反应为___________________________________________。

3．电冶金(电解熔融的NaCl)

(1)电极反应

阳极：__________________________；

阴极：__________________________。

(2)电池总反应方程式：_______________________________________________。

(3)应用：冶炼钠。

三、金属的腐蚀与防护

导学诱思

下列各烧杯中液体均为海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为____________。

教材回归

1．金属腐蚀的本质

金属原子____电子变为金属阳离子，金属发生____反应。

2．化学腐蚀与电化学腐蚀

3．钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀

4.金属腐蚀由快到慢的规律

电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极。

5．金属的防护

一般有三条途径：

(1)改变金属内部组成结构，可以增强金属耐腐蚀的能力，如不锈钢。

(2)在金属表面覆盖一层保护层，如油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜，以断绝金属与外界物质接触，达到耐腐蚀的效果。

(3)电化学保：牺牲阳极的阴极保、外加电流的阴极保。

理解与深化

一、电解池的两极

1．电解池阴阳极的判断

(1)由电源的正负极判断：与电源负极相连的是电解池的阴极；与电源正极相连的是电解池的阳极。

(2)由电极现象确定：通常情况下，在电解池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，为阳极；某一电极质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，为阴极。

(3)由反应类型判断：失电子发生氧化反应的是阳极；得电子发生还原反应的是阴极。

2．放电顺序及产物

阳极：①如果阳极是活泼金属单质(金属活动顺序中Ag以前的金属)材料，则阳极金属电极失电子变成对应的阳离子进入溶液(Fe变成Fe^2＋)，电解质溶液中的阴离子不失电子；②如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨)材料，应是溶液中的阴离子失电子，其放电顺序如下：S^2－>I^－＞Br^－＞Cl^－＞OH^－＞含氧酸根(含氧酸根在水溶液中不放电)。

阴极：阳离子的放电顺序为Ag^＋＞Cu^2＋＞H^＋＞Fe^2＋＞Zn^2＋，所以活泼金属阳离子如(K^＋、Ca^2＋、Na^＋、Mg^2＋、Al^3＋)在水溶液中不放电，是H^＋放电。

3．电解池电极反应式的书写

(1)书写电解池电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写分子式。如电解Na₂SO₄溶液：阳极反应为4OH^－－4e^－===O₂↑＋2H₂O，阴极反应为4H^＋＋4e^－===2H₂↑，总反应为2H₂O2H₂↑＋O₂↑。

(2)书写电解池电极反应式与原电池电极反应式的书写步骤相似。首先要判断电解池的阴阳极，然后根据放电顺序判断电极反应并进行书写，以铅蓄电池充电时的反应为例，总反应为Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄2PbSO₄＋2H₂O，电极反应式的书写步骤如下：

阴极反应为PbSO₄＋2e^－===PbPbSO₄＋2e^－===Pb＋SO

阳极反应为PbSO₄－2e^－===PbO₂PbSO₄－2e^－===PbO₂＋SOPbSO₄＋2H₂O－2e^－===PbO₂＋SO＋4H^＋(也可以用总反应式减去阴极反应式得到阳极反应式)

【例1】 (改编组合)Ⅰ.(2010·山东理综)(1)以铝材为阳极，在H₂SO₄溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为____________________________________________。

(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________________________________________________________________________。

Ⅱ.(2010·天津理综)用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO₃溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q。写出阳极生成R的电极反应式：______________________________。

二、电解类型及有关计算

1．用惰性电极电解电解质溶液

2．有关电化学的计算

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量的计算等。无论哪类计算，均可概括为下列三种方法：

(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。

(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。

【例2】 (2011·北京育园中学测试)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是(　　)。

A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变

B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH^－，故溶液pH减小

C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2

D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1

对点训练用惰性电极电解M(NO₃)_x的水溶液，当阴极上增重a g 时，在阳极上同时产生b L氧气(标准状况)，则可知M的相对原子质量为 (　　)。

A.            B.

C.             D.

实验与探究

电解法制备物质

我们在工业生产及实验室中经常应用电解来制备一些物质，如氢气、氯气、钠、镁、铝等，所以高考题中经常出现有关电解生成物质的分离提纯、物质的检验、物质的制备及化学工艺综合考查题目。

实验典例