第34講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)

，考試要求

1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理，能書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。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、金屬腐館的危

害以及防止金屬腐蝕的措施。

考點(diǎn)一電解原理

必備知識整合,?強(qiáng)?一

1.電解和電解池

（1）電解：使曳流通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過

程。

（2）電解池：把電能直鹿轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

（3）電解池的構(gòu)成

①外接直流電源:②兩個也極:③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì):④形成閉合回路。

2.電解池的工作原理示意圖（以電解CuCL溶液為例）

e-沿導(dǎo)線傳遞

氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

2CI-2e-Cu2*+2e-

=Cl2f=Cu

3.陰、陽極上離子的放電順序

溶液中離子放電順序遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得（失）電子能力強(qiáng)的離子先放電。

另外，電極材料和離子濃度也會影響放電順序。

（1）陽極：①活性電極（除Au、Pt以外的金屬材料作電極），電極材料失電子，生成金屬陽

離子。

②惰性電極（Pt、Au、石墨），溶液中陰離子放電，常見陰離子的放電順序：S2>r>BF

>C[>OFF>含氧酸根離子。

（2）陰極：溶液中陽離子放電，常見陽離子放電順序?yàn)锳g+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）〉Fe2,

>Zn2+>H+（水）>AP+>Mg2+o

4.用惰性電極電解下列電解質(zhì)溶液，按要求填寫表格，并總結(jié)電解規(guī)律

電解質(zhì)電極反應(yīng)式或總反應(yīng)式溶液pH變化

H2s。4陽極：2H2。-4e=0?t+4H+減小

NaOH陰極：2H9+2屋一比t+20H「增大

KNO3總反應(yīng)式：2H2。^^2氏t+61不變

陰極：Ag++?——Ag

AgNO?陽極：2H2。-4e-=0?t+4H+減小

總反應(yīng)式：4AgNO3+2H2O^MAg+O2T+4HN0?

陽極：2C1—2e=Cbt

HC1陰極：211,+2e==H2t增大

總反應(yīng)式：2卜1。^^^氏f+Cbt

總結(jié)通過以上分析，可得如下規(guī)律：

(1)電解實(shí)質(zhì)為電解水的有含氧酸、可溶性強(qiáng)堿、活潑金屬含氧酸鹽。

(2)電解實(shí)質(zhì)為電解溶質(zhì)本身的有無拿酸、不活潑金屬無氟酸鹽。

(3)電解生成H，和堿的有活潑金屬無氧酸鹽。

(4)電解生成02和酸的有不活潑金屬含氧酸鹽。

［秒判正誤?

正確的打“J”，錯誤的打“X”。

(1)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電、金屬導(dǎo)電都是物理變化。(X)

(2)也解過程中也子流動方向?yàn)樨?fù)極一陰極-＞電解質(zhì)溶液-＞陽極-＞正極。(X)

(3)電解池中的陽極和直流電源中的負(fù)極均發(fā)生在化反應(yīng).(J)

(4)電解稀硫酸制備H；、Ch時用Cu作電極。(X)

(5)電解鹽酸、稀硫酸過程中H+放電，溶液pH逐漸變大。(X)

對點(diǎn)題組突破/?提能力

題組一電解原理及規(guī)律

1.用Pt電極電解飽和Na2c03溶液的裝置如圖，兩極均有氣體生成，c電極附近產(chǎn)生可

燃性氣體，澄清石灰水無渾濁現(xiàn)象。下列說法正確的是(D)

飽和Na,CO,澄清

溶液一石灰水

A.a為電源正極

B.c電極附近生成了CH4

C.電子的流動方向：c一溶液一d

D.反應(yīng)后恢復(fù)到原溫度，溶液pH不變

解析：用Pl也極電解飽和Na2c03溶液，陽極是水電離的0H.放電，電極反應(yīng)式為40H

--4e=2H2O+O2t,陰極是水電離的H+放電，電極反應(yīng)式為2H2O+2e--H2t+20H\

c電極附近產(chǎn)生可燃性氣體，則C電極為陰極，d電極為汨極，a為電源負(fù)極，b為電源正極。

2.以惰性電極電解100mL0.05molL/CuS04溶液。

(1)陽極產(chǎn)生56mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體時，所得溶液的pH為1(不考慮溶液體積變化)，要

使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入0.4(或0.62)&的CuO(或CuCO?)物質(zhì)。

(2)繼續(xù)通電電解，此時被電解的物質(zhì)為水(或HQ),若加入0.0()5molCu(OH)2可使溶液

復(fù)原，則電路中轉(zhuǎn)移的電子為強(qiáng)mol。

解析：⑴陽極生成56mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即0.0025mol,依據(jù)總反應(yīng)式,2CuSO4+

2H20-2Cu+O2t+2H2so4,溶液中生成0.01molH*,c(H+)=0.1molL',pH=l：電

解生成0.0025mol。2和0.005molCu,故要使溶液復(fù)原可加0.005molCuO,質(zhì)量為0.4g,

或加().()()5molCuCO3,質(zhì)量為0.62g。(2)繼續(xù)通電電解，電解質(zhì)為H2s。4溶液，故實(shí)際被電

解的物質(zhì)為H2O:加入0.005molCU(OH)2可使溶液復(fù)原，相當(dāng)于加入0.005molCuO和0.005

molH2O,故轉(zhuǎn)移電子為(0.005X2+0.005X2)mol=0.02mol。

」思維建模

分析電解過程的思維流程

明確陽極是惰性電極還是活性

判斷：陰、陽極

電極

分析：電解質(zhì)的找全離子(包括水電離的H一和

離子組成丁()氏)，并按陰、陽離子分組

確定：放電離子_排出陰、陽離子在兩極的放電順

或物質(zhì)一：序，確定優(yōu)先放電的粒子

判斷電極產(chǎn)物.注意溶液的酸堿;

性、產(chǎn)物的溶解性

解答看英南字疝度:pH：電被產(chǎn):

物量的變化、溶液的復(fù)原等問題;

題組二電極反應(yīng)式的書寫

3.⑴用情性電極電解MgCb溶液。

1.氯堿工業(yè)

習(xí)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：2c「-2。=。2t(氧化反應(yīng))。

陰極：2H?O+2e--H2t+20H(還原反應(yīng))。

總反應(yīng)化學(xué)方程式：2NaCl+2H2O=^=2NaOH+H2t+CI21。

總反應(yīng)離子方程式：2CF+2H2O=M=2OH-+H2t+CI2f。

(2)離子交換膜法的生產(chǎn)過程

加入或流出的物質(zhì)a、b、c、d分別是精制飽和NaCl溶液、ILO(含少量NaOH)、淡鹽,水、

NaOH溶液;X、Y分別是Ck、旦2。

(3)陽離子交換膜的作用

阻止辿進(jìn)入陽極室與CL發(fā)生副反應(yīng)：2Na0H+C12=NaCl+NaC10+H20,阻止陽

極產(chǎn)生的CL和陰極產(chǎn)生的電混合發(fā)生爆炸。

(4)氯堿工業(yè)產(chǎn)品

NaOH上含氯漂白劑

精制氯氣二L處航

飽和食鹽水氫氣上鹽酸

2.電鍍和電解精煉銅

(1)電鍍

①概念：利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝。

②目的：增強(qiáng)金屬的抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。

陽極：鍍層金屬

電極材料

陰極：鑲件

電

鍍

電鍍液含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液

銅

-陽極：Cu—2e~Cu2+

電極反應(yīng)

一陰極：Cu"+2e-Cu

(2)電解精煉

銅

極：粗

一陽

材料

電電極

：純銅

解陰極

精

):

等雜質(zhì)

.Au

i.Ag

n.N

(含Z

煉陽極

電

=

2屋

.Zn—

Cu^

~—

-2e

銅—Cu

極

+

=Z

25

、Ni—

反Zn2+

應(yīng)

2

--C'u

>----

*+2

極:Cu

一陰

屬

的金

活潑

銀較

鐵、

鋅、

電，

CM+放

只有

陰極

,在

陽極泥

電形成

屬不放

然等金

金、

銀、

降。

所下

濃度有

CM+的

中，

過程

電解

去。

質(zhì)除

將雜

能夠

中,故

質(zhì)溶液

在電解

殘留

陽離子

冶金

3.電

、

a、Mg

Na、C

金屬

活潑

冶煉

法來

)的方

化物

或氧

融鹽(

電解熔

,利用

e-=M

'+〃

為M"

本質(zhì)

。

Al等

應(yīng)式