1、第3節(jié) 電解池,金屬的電化學腐蝕與防護,1了解電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方,程式。,2理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害及防,止金屬腐蝕的措施。, 回歸教材 ,一、電解池,直流電,氧化反應,還原反應,1概念。 在_的作用下，在兩電極上分別發(fā)生_和 _的過程叫電解。通過電解使不能自發(fā)進行的反應順 利進行。電解過程中電能轉(zhuǎn)化為_。將電能轉(zhuǎn)化為化 學能的裝置稱為_。,化學能,電解池,2電解原理。,負極,陰極,陽離子,電子從外接電源的_ 流出，經(jīng)導線到達電解池的 _。電解質(zhì)溶液中的_移向陰極，氧化性強的離 子在陰極獲得電子而被還原，發(fā)生還原反應；與此同時，電解,質(zhì)溶液中的 _

2、 移向陽極，其中還原性強的離子在 _上失去電子(也可能是陽極很活潑，本身失去電子)而 被氧化，發(fā)生氧化反應。這樣電子又從電解池的_流出， 沿導線流回外接直流電源的_。,3電極的判斷及電極反應。,陽極,陽極,正極,陽極與電源_相連，溶液中陰離子移向此極，失 去電子，發(fā)生_；陰極與電源_相連，溶液 中陽離子移向此極，得到電子，發(fā)生_。,正極,氧化反應,負極,還原反應,陰離子,二、金屬的腐蝕與保護,1金屬腐蝕的實質(zhì)。,失去,金屬原子_電子被氧化而消耗的過程。,2金屬腐蝕的分類。,化學反應,原電池,(1)化學腐蝕：金屬與接觸的物質(zhì)直接發(fā)生_而引,起的腐蝕。,同時,電化學,化學,電化學,(2) 電化學腐

3、蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生 _反應，較活潑的金屬被氧化的腐蝕。 (3)兩種腐蝕往往_發(fā)生，但_腐蝕更普遍， 速度快，危害更嚴重。_腐蝕無電流產(chǎn)生，_腐 蝕有電流產(chǎn)生。,很弱(或呈中性),較強,3電化學腐蝕的常見類型。,O24e2H2O = 4OH,2H2e=H2,內(nèi)部,表面,陰極,正極,4.金屬的防護。 (1)改變金屬的_組成結(jié)構(gòu)。 (2)在金屬_覆蓋保護層。常見方式：涂油脂、油漆 或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層 有自我保護作用的另一種金屬。 (3)電化學保護法：外加電流的陰極保護法接上外加直 流電源構(gòu)成電解池，被保護的金屬作_；犧牲陽極的陰 極保護法外加負極

4、材料，構(gòu)成原電池，被保護的金屬作 _。,5金屬腐蝕快慢的規(guī)律。,(1)電解原理引起的陽極腐蝕原電池原理引起的負極腐,蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕。,(2)對同一種金屬，強電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解 質(zhì)溶液?；顫娦圆煌膬山饘?，活潑性差別越大，腐蝕越快。 (3)對同一種電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。,三、電解的應用,1精煉與電鍍。,陽,陰,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,減小,陽,陰,Cu2,不變, 自主測評 1(2013 年北京卷)用石墨電極電解 CuCl2 溶液(如下圖)。,下列分析正確的是(,)。,Aa 端是直流電源的負極 B通電使 CuCl2 發(fā)生電離 C陽極上發(fā)生的反應

5、： Cu22e=Cu D通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體,解析：由溶液中離子移動方向可知，U 型管左側(cè)電極是陰 極，連接電源的負極，故 a 端是電源的負極，A 正確；通電使,CuCl2 發(fā)生電解，不是電離，B 錯誤；陽極發(fā)生氧化反應，Cl,在陽極放電：2Cl2e=Cl2，C 錯誤；Cl發(fā)生氧化反應， 在陽極放電生成Cl2，D 錯誤。 答案：A,基本原理如圖所示。下列說法不正確的是(,2(2015 年浙江卷)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電 解 H2O-CO2 混合氣體制備 H2 和 CO 是一種新的能源利用方式，,)。,AX 是電源的負極,B陰極的反應式是：H2O2e,=H2O2，

6、CO22e=COO2 C總反應可表示為：H2OCO2 H2COO2 D陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是 11,. . .,答案：D,答案：B,答案：D,解析：陽極要產(chǎn)生ClO，則鐵只能作陰極，不能作陽極,否則就是鐵失電子,A項正確；陽極是Cl失電子產(chǎn)生ClO，電極反應式為：Cl2OH2e=ClOH2O，B項正確；陰極是H產(chǎn)生H2，堿性溶液，故陰極的電極反應式為：2H2O2e=H22OH，C項正確；溶液為堿性，方程式應為2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH。,5(2013 年北京卷)下列金屬防腐的措施中，使用外加電流,的陰極保護法的是(,)。,A水中的鋼閘門連接電源的負極 B金屬護

7、欄表面涂漆 C汽車底盤噴涂高分子膜 D地下鋼管連接鎂塊 解析：鋼閘門連接電源的負極，為電解池的陰極，被保護， 屬于外加電流的陰極保護法，A 正確；涂漆、噴涂高分子膜是 在金屬表面覆蓋保護層，B、C 錯誤；鎂比鐵活潑，構(gòu)成原電池， 鐵為正極，被保護，是犧牲陽極的陰極保護法，D 錯誤。 答案：A,考點一 考向1,電解池原理 電解產(chǎn)物的判斷以及電解質(zhì)溶液的變化分析,例1下列各組中，每種電解質(zhì)溶液電解時只生成氫氣和氧,氣的是(,)。,AHCl、CuCl2、Ba(OH)2 BNaOH、CuSO4、H2SO4 CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2 DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2,解析：電解時只生

8、成氫氣和氧氣，則電解質(zhì)所含的陽離子 在金屬活動性順序表中銅之前，陰離子失電子能力在放電順序,中OH之后；電解HCl的方程式為：2HCl,Cl2H2，,A錯誤；電解CuSO4溶液的方程式為：2CuSO42H2O,2Cu,2H2SO4 O2，B 錯誤；電解NaBr 的方程式為：2NaBr,2H2O,2NaOHH2Br2，D 錯誤。,答案：C,方法技巧惰性電極電解的一般規(guī)律。 (1)放電順序。,陰極放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關(guān)。放,電順序是：,若為活性電極作陽極，則電極本身失去電子，發(fā)生氧化 反應；若是惰性電極作陽極，則溶液中的陰離子放電，放電順 序是：,(2)惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四

9、種類型。,（續(xù)表）,考向2,電解方程式的書寫,例 2(1)以鋁材為陽極，在 H2SO4 溶液中電解，鋁材表面形 成氧化膜，陽極電極反應式為_ _。 (2)用 Al 單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，NaHCO3 溶液作電解液 進行電解，生成難溶物 R，R 受熱分解生成化合物 Q。寫出陽 極生成 R 的電極反應式：_。,方法技巧,(1)電解方程式書寫的具體步驟。,判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。 分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組(勿 忘水溶液中的H和OH)，然后排出陰、陽兩極的放電順序。,分析電極反應，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應式，要注,意遵循原子守恒和電荷守恒。,寫出電解

10、反應的總化學方程式或離子方程式。,(2)書寫的注意問題：,必須在連接號上標明通電或電解。,書寫電解池中電極反應式時，要以實際放電的離子表示， 但書寫總電解反應方程式時，弱電解質(zhì)要寫成分子式。,要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同。,電解水溶液時，應注意放電順序中H、OH之后的離子,一般不參與放電。,【考點練透】 1. (2013年海南卷)下圖所示的電解池和中，a、b、c和 d 均為 Pt 電極。電解過程中，電極b和d 上沒有氣體逸出，但質(zhì),量均增大，且增重 bd。符合上述實驗結(jié)果的鹽溶液是(,)。,解析：題意表明b、d 沒有氣體逸出，所電解的鹽溶液中金 屬元素，應該在金屬活動性順序表中氫以后，只有D 符

11、合題意。 答案：B,2Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設計的制 取Cu2O 的電解池示意圖如下圖，電解總反應為 ： 2Cu H2O,=Cu2OH2。下列說法正確的是(,)。,A石墨電極上產(chǎn)生氫氣 B銅電極發(fā)生還原反應 C銅電極接直流電源的負極 D當有 0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時，有 0.1 mol Cu2O 生成 解析：根據(jù)反應方程式及題圖可知，銅極發(fā)生氧化反應， 連接電源正極，當有0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時，有0.05 mol Cu2O 生 成，石墨極發(fā)生還原反應。 答案：A,3(2015 年云南昆明模擬)如圖是模擬電化學反應裝置圖。,下列說法正確的是(,)。,A. 開關(guān) K 置于

12、 N 處，則鐵電極的電極反應式為：Fe2e,=Fe2+,B開關(guān) K 置于 N 處，可以減緩鐵的腐蝕,C.開關(guān)K置于M處，則鐵電極的電極反應式為：2Cl,2e=Cl2,D.開關(guān) K 置于 M 處，電子從碳棒經(jīng)開關(guān) K 流向鐵棒 解析：開關(guān)K 置于N 處，構(gòu)成電解池，鐵電極為陰極，電 極反應式為2H2O2e=H22OH，鐵的腐蝕減緩；開關(guān) K 置于M 處，構(gòu)成原電池，鐵電極為負極，電極反應式為：Fe 2e=Fe2，電子從鐵棒經(jīng)開關(guān) K 流向碳棒。,答案：B,考點二 考向1,電解原理的應用 電解原理在工業(yè)中的應用,例3利用如圖所示裝置，當 X、Y 選用不同材料時，可將,電解原理廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)。下

13、列說法中正確的是(,)。,A氯堿工業(yè)中，X、Y 均為石墨，X 附近能得到氫氧化鈉 B銅的精煉中，X 是純銅，Y 是粗銅，Z 是 CuSO4 C電鍍工業(yè)中，X 是待鍍金屬，Y 是鍍層金屬 D外加電流的陰極保護法中，Y 是待保護金屬,解析：電解飽和食鹽水時，陰極區(qū)得到H2 和NaOH。銅的 電解精煉時，應用粗銅作陽極、純銅作陰極；電鍍時，應以鍍 層金屬作陽極、待鍍金屬作陰極。,答案：D,考向2,電解原理在計算中的應用,例4(2015年貴州六盤水質(zhì)檢)用惰性電極電解 400 mL 一 定濃度的硫酸銅溶液(不考慮電解過程中溶液體積的變化)，通 電一段時間后進行如下操作。 (1)如果向所得的溶液中加入

14、0.1 mol CuO 后，使溶液恰好 恢復到電解前的濃度和pH， 電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為_ mol。 (2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2 后，使溶液恰 好恢復到電解前的濃度和pH ，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為_ mol。,解析：(1)電解硫酸銅溶液的反應方程式為2CuSO4,2H2O,2Cu2H2SO4O2，從方程式可以看出，電解硫酸,銅過程中只析出銅和釋放出氧氣，加入0.1 mol CuO 可以使溶 液恢復至原來狀態(tài)，說明參與反應的硫酸銅只有0.1 mol，轉(zhuǎn)移 的電子為0.2 mol。 (2)加入0.1 mol Cu(OH)2 可以使溶液恢復至原來狀態(tài)，說明 電解過程

15、中不僅硫酸銅被電解，而且有水被電解。 0.1 mol Cu(OH)2 可以看做是0.1 mol 的CuO 和0.1 mol 的H2O，因此電 解過程中有0.1 mol 的硫酸銅和0.1 mol 的水被電解。,答案：(1)0.2 (2)0.4,方法技巧電化學定量計算的三種方法。,(1)根據(jù)總反應式計算：先寫出電極反應式，再寫出總反應,式，最后根據(jù)總反應式列出比例式計算。,(2)根據(jù)電子守恒計算：,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。,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)得失電子守恒定律關(guān)系建立起已 知量與未知量

16、之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。如以通過,4 mol e為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M 為金屬，n 為其離 子的化合價數(shù)值),【考點練透】 4(2015年山東濰坊模擬)1 L 某溶液中含有的離子如下表： 用惰性電極電解該溶液，當電路中有 3 mol e通過時(忽略 電解時溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)，下列,說法正確的是(,)。,A電解后溶液呈酸性 C陽極生成 1.5 mol Cl2,Ba3 D陰極析出的金屬是銅與鋁,解析：1 mol Cu2放電的過程中，另一極Cl和OH各放電1 mol，故溶液顯酸性，A項正確；根據(jù)電荷守恒可推知a4，B不正確；Cl的物質(zhì)的量為1 mol，陽

17、極不會產(chǎn)生1.5 mol Cl2，C不正確；鋁較活潑，在溶液中Al3不會放電，D不正確。 答案：A,5(1)電鍍時，鍍件與電源的_極連接。,(2)化學鍍的原理是利用化學反應生成金屬單質(zhì)沉積在鍍 件表面形成的鍍層。若用銅鹽進行化學鍍銅，應選用 _(填“氧化劑”或“還原劑”)與之反應。,(3)粗銅的電解精煉如圖所示。在粗銅的電解過程中，粗銅,板應是圖中電極_(填圖中的字母)； 在電極 d 上發(fā)生的電極反應式為_； 若粗銅中還含有 Au、Ag、Fe，它們在電解 槽中的存在形式和位置為_。,(4)以 CuSO4 溶液為電解質(zhì)溶液進行粗銅(含 Al、Zn、Ag、 Pt、Au 等雜質(zhì))的電解精煉，下列說法

18、正確的是_。 a電能全部轉(zhuǎn)化為化學能 b粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應 c溶液中 Cu2向陽極移動 d利用陽極泥可回收 Ag、Pt、Au 等金屬,答案：(1)負,(2)還原劑,(3)c Cu22e=Cu,Au、Ag 以單質(zhì)的形式沉積在 c(陽,極)下方，F(xiàn)e 以 Fe2的形式進入電解質(zhì)溶液中 (4)bd,6(2015年山東卷)利用如圖裝置電解制備 LiOH，兩電極 區(qū)電解液分別為 LiOH 和 LiCl 溶液。B 極區(qū)電解液為_ 溶液(填化學式)，陽極電極反應式為_，電解過程中 Li向_電極遷移(填“A”或“B”)。,解析：根據(jù)示意圖，B極區(qū)產(chǎn)生H2，同時生成LiOH，則B極區(qū)電解液不能是LiC

19、l溶液；電極A為陽極，陽極區(qū)電解液為LiCl溶液，根據(jù)放電順序，陽極上Cl失去電子，則陽極電極反應式為：2Cl2e=Cl2；根據(jù)電流方向,電解過程中Li向B電極遷移。 答案：LiOH2Cl2e=Cl2B,正確的是(,考點三 考向 1,金屬的腐蝕與防護 析氫腐蝕與吸氧腐蝕的分析判斷,例5(2015 年山東濰坊模擬)利用下圖裝置進行實驗，開始 時，a、b 兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不,)。,. .,.,Aa 管發(fā)生吸氧腐蝕，b 管發(fā)生析氫腐蝕 B一段時間后，a 管液面高于 b 管液面,Ca 處溶液的 pH 增大，b 處溶液的 pH 減小,Da、b 兩處具有相同的電極反應式：Fe2

20、e=Fe2 解析：a 管發(fā)生吸氧腐蝕，a 處溶液的pH 增大，b 管發(fā)生 析氫腐蝕，b 處溶液的H減小pH 增大，故C項錯。,答案：C,考向2,金屬腐蝕快慢的比較, 例6 相同材質(zhì)的鐵在下列各情形下最不易被腐蝕的是,(,)。,A C,B D,解析：A 中，食醋作電解質(zhì)溶液，鐵勺和銅盆是相互接觸 的兩個金屬極，形成原電池，鐵是活潑金屬作負極；B 中，食 鹽水作電解質(zhì)溶液，鐵炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池 形成條件，鐵是活潑金屬作負極，碳作正極；C 中，銅鍍層將 鐵球覆蓋，使鐵被保護，所以鐵不易被腐蝕；D 中，酸雨作電 解質(zhì)溶液，鐵鉚釘和銅板分別作負極、正極，形成原電池。,答案：C,方法技巧金

21、屬腐蝕的快慢與下面兩種因素有關(guān)：,(1)與構(gòu)成原電池的材料有關(guān)，兩極材料的活潑性差別越 大，氧化還原反應的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速度就越快。 (2)與金屬所接觸電解質(zhì)的強弱有關(guān)，活潑金屬在電解質(zhì)溶 液中的腐蝕快于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕，在強電解質(zhì)溶液中 的腐蝕快于在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕。,一般來說，可用下列原則判斷：電解原理引起的腐蝕原 電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕。,例7下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法不正確的是(,考向3,金屬的防護,)。,A鋼鐵在弱堿性條件下發(fā)生電化學腐蝕的正極反應是： O22H2O4e=4OH B當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保 護作用 C在海輪外