【基礎(chǔ)知識】電解池及金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)考點二電解原理的應(yīng)用【必備知識】1．氯堿工業(yè)(1)陽離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖(2)陽離子交換膜的作用阻止OH－進(jìn)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。(3)電極反應(yīng)A極：2Cl－－2e－=Cl2↑；B極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。(4)a、b、c、d加入或流出的物質(zhì)分別是飽和食鹽水、稀NaOH溶液、淡鹽水、濃NaOH溶液；X、Y分別為Cl2、H2。2．電鍍和電解精煉銅電鍍(Fe表面鍍Cu)電解精煉銅示意圖陽極電極材料鍍層金屬銅粗銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì))電極反應(yīng)Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋陰極電極材料待鍍金屬鐵純銅電極反應(yīng)Cu2＋＋2e－=Cu電解質(zhì)濃度變化不變減少注：電解精煉銅時，粗銅中Ag、Au等不反應(yīng)，沉積在電解池底部形成陽極泥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?？偡磻?yīng)化學(xué)方程式陽極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：Mg2＋＋2e－=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑陽極：6O2－－12e－=3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－=4Al注意①電解熔融MgCl2冶煉鎂，而不能電解熔融MgO冶煉鎂，因MgO的熔點很高②電解熔融Al2O3冶煉鋁，而不能電解AlCl3冶煉鋁，因AlCl3是共價化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電

【易錯辨析】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，鍍件應(yīng)連接電源的正極()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．電鍍銅和電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)均保持不變()5．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()【答案】1.×2.×3.×4.×5.×【題型突破】1、(2014·上海)如下圖所示,將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中。下列分析正確的是 ()A.K1閉合,鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-H2↑B.K1閉合,石墨棒周圍溶液pH逐漸升高C.K2閉合,鐵棒不會被腐蝕,屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法D.K2閉合,電路中通過0.002NA個電子時,兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體【答案】B【詳解】K1閉合形成原電池,鐵作負(fù)極,失電子被腐蝕,石墨電極是正極,氧氣得電子和水反應(yīng)生成OH-,pH逐漸升高,A錯誤、B正確;K2閉合,鐵棒作陰極被保護(hù),不會被腐蝕,屬于外加電流的陰極保護(hù)法,C錯誤;K2閉合形成電解池,兩極分別產(chǎn)生氯氣和氫氣,電路中通過0.002NA個電子時,兩極上分別產(chǎn)生0.001mol氣體,共0.002mol氣體,D錯誤。2、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)，其電極反應(yīng)式為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【答案】D【解析】＋＞Zn2＋，故陰極的電極反應(yīng)式為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，二者不相等，B項錯誤；電解后溶液中的陽離子除Fe2＋和Zn2＋外，還有Ni2＋和H＋，C項錯誤。3、1807年化學(xué)家戴維電解熔融氫氧化鈉制得鈉：4NaOH(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5(1100℃))O2↑＋4Na↑＋2H2O；后來蓋·呂薩克用鐵與熔融氫氧化鈉作用也制得鈉：3Fe＋4NaOH=Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑。下列有關(guān)說法正確的是()A．戴維法制鈉，陽極的電極反應(yīng)式為Na＋＋e－=Na↑B．蓋·呂薩克法制鈉原理是利用鐵的金屬性比鈉的強(qiáng)C．若用戴維法與蓋·呂薩克法制得等量的鈉，兩方法轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等D．還可以用電解熔融氯化鈉法制鈉【答案】D【解析】A項，陽極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)；B項，蓋·呂薩克法制鈉原理是根據(jù)鈉的沸點較低、易從反應(yīng)混合物中分離出來，從而使化學(xué)平衡正向移動；C項，根據(jù)反應(yīng)方程式可知，用戴維法制取金屬鈉，每產(chǎn)生4mol鈉轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是4mol，而用蓋·呂薩克法制得4mol鈉轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是8mol，因此制取等量的金屬鈉，轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)不相等。4、(2022·廣東，10)以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實現(xiàn)Al的再生。該過程中()A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－=Mg2＋B．陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽極泥D．陽極和陰極的質(zhì)量變化相等【答案】C【解析】陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，Mg在陽極失電子生成Mg2＋，A錯誤；Al在陽極上被氧化生成Al3＋，B錯誤；陽極材料中的Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；因為陽極除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與電子轉(zhuǎn)移，且還會形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，陽極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯誤。5、如圖是利用陽離子交換膜和過濾膜制備高純度Cu的裝置示意圖，下列敘述不正確的是()A．電極A是粗銅，電極B是純銅B．電路中通過1mol電子，生成32g銅C．溶液中SOeq\o\al(2－,4)向電極A遷移D．膜B是過濾膜，阻止陽極泥及雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū)【答案】D【解析】精煉銅時，粗銅作陽極，純銅作陰極，根據(jù)裝置圖可知，電極A為粗銅，電極B為純銅，A項正確；陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，當(dāng)電路中通過1mol電子時，生成0.5molCu，即生成32gCu，B項正確；根據(jù)電解原理，SOeq\o\al(2－,4)向陽極(電極A)移動，C項正確；膜A為過濾膜，阻止陽極泥及雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū)，膜B為陽離子交換膜，D項錯誤。6、（2023·浙江卷）氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是（）A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B的電極反應(yīng)式為：C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的溶液D．改進(jìn)設(shè)計中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗【答案】B【詳解】A．電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電