第三節(jié) 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護,考綱要求 1.了解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2.理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。,一、電解原理 1電解：使 通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽兩極引起 的過程。 2電解池(電解槽)：把 的裝置。,考點一 電解原理,電流,氧化還原反應(yīng),電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,3電解池的組成和工作原理 (用惰性電極電解CuSO4溶液) (1)電極名稱與電極反應(yīng)： 與電源正極相連的為 ，發(fā)生 反應(yīng)，電極反應(yīng)式：2H2O4e=O24H。 與電源負極相連的為 ，發(fā)生 反應(yīng)，電極反應(yīng)式：2Cu24e=2Cu。,陽極,氧化,陰極,還原,4電解池中粒子流向 (1)電子：電子從電源 沿導(dǎo)線流入電解池的 極，陽極失去的電子沿導(dǎo)線流回電源的 。,負極,陰,正極,陰,陽,二、電極反應(yīng)及電極產(chǎn)物的判斷 1電解質(zhì)溶液中離子的流向,2電解對電極產(chǎn)物的判斷 (1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。 (2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組 (不要忘記水溶液中的H和OH)。 (3)然后列出陰、陽兩極的放電順序：,特別提示 (1)判斷電解產(chǎn)物、書寫電極反應(yīng)式以及分析電解質(zhì)溶液的變化時首先要注意陽極是活性材料還是惰性材料。 (2)書寫電解化學(xué)方程式時，應(yīng)看清是電解的水溶液還是熔融電解質(zhì)。Al3、Mg2、Na、Ca2、K只有在熔融狀態(tài)下放電，在水溶液中Zn2只有在電鍍時才放電。,增大,水,(2)稀H2SO4： 陽極：2H2O4e=O24H 或4OH4e=O22H2O 陰極：_ 電解后溶液的pH值 ，加入 可恢復(fù)電解前狀態(tài)。,4H4e=2H2,減小,H2O,(3)NaCl溶液： 陽極：_ 陰極：2H2e=H2或 _ 總反應(yīng)的離子方程式為：,2Cl2e=Cl2,2H2O2e=H22OH,增大,HCl,(4)AgNO3溶液： 陽極：2H2O4e=O24H 陰極：4Ag4e=4Ag 總反應(yīng)的離子方程式： _ 電解后溶液的pH值 ，加入適量 可恢復(fù)原狀態(tài)。 當(dāng)AgNO3完全反應(yīng)后，溶液_。,減小,Ag2O,因變成了稀HNO3溶液，能繼續(xù)導(dǎo)電,1電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時是否一定發(fā)生化學(xué)變化？ 提示：一定。且一定發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 2下列過程一定不可逆的是_。 a電離 B電解 c水解 提示：b,1.右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是( ) Aa為負極、b為正極 Ba為陽極、b為陰極 C電解過程中，d電極質(zhì)量增加 D電解過程中，氯離子濃度不變,考查電解原理,解析：根據(jù)電流的方向判斷a為正極，b為負極，則c為陽極，d為陰極。電解CuCl2溶液的電極反應(yīng)式為：陽極(c電極)2Cl2e=Cl2，陰極(d電極)Cu22e=Cu，C正確。 答案：C,解析：由反應(yīng)式知鐵為陽極，電解液為堿性溶液，故A項錯誤，B項錯誤；鐵失去3 mol電子可以在陰極得到1.5 mol氫氣，標準狀況下為33.6 L，D項錯誤。 答案：C,3用鉑電極電解一定濃度的下列物質(zhì)的水溶液，在電解后的電解液中加適量水，能使溶液濃度恢復(fù)到電解前濃度的是( ) ANaCl BNa2CO3 CCuSO4 DK2S 解析：加適量水能使溶液恢復(fù)到電解前的濃度，則實際是電解水，故只有B項符合條件。 答案：B,考查電解的規(guī)律,4.右圖為直流電源電解稀Na2SO4溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實驗現(xiàn)象中正確的是( ) A逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的 B一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體 Ca電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色 Da電極附近呈藍色，b電極附近呈紅色 答案：D,答案：C,1以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律,3判斷電解質(zhì)溶液離子濃度的變化 (1)若陰極為H放電，則陰極區(qū)c(OH)增大。 (2)若陽極為OH放電，則陽極區(qū)c(H)增大。 (3)若陰、陽兩極同時有H、OH放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液的濃度增大。,一、 氯堿工業(yè) 電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣 1電極反應(yīng) 陽極：2Cl2e=Cl2。 陰極：2H2O2e=H22OH。 2總反應(yīng)方程式 _。 離子方程式： _。 3在兩極滴入酚酞試液，陰極附近變紅,考點二 電解原理的應(yīng)用及計算,二、電鍍與電解精煉銅,三、電冶金 1電解冶煉鈉(電解熔融NaCl) (1)電極反應(yīng)：陽極：2Cl2e=Cl2。 陰極：2Na2e=2Na。 (2)總反應(yīng)方程式：_。 2冶煉鎂(電解熔融的MgCl2) 總反應(yīng)為：_ 3冶煉鋁(電解熔融的Al2O3) 電極反應(yīng)： 陽極：_ 陰極：_ 總反應(yīng)為_,6O212e=3O2,4Al312e=4Al,1電鍍銅時，Cu2濃度如何改變？電解精煉銅時，CuSO4溶液的濃度是否改變？ 提示：電鍍銅時，電解質(zhì)溶液中的Cu2濃度不變；電解精煉銅時，粗銅中的Zn、Fe、Ni等比Cu活潑的金屬在陽極失去電子，陰極上只有Cu2得電子，所以CuSO4溶液的濃度會降低。,答案：(1) (2) (3) (4) (5),1.(2014年臨沂模擬)電鍍在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，可以鍍鋅、鍍銅、鍍金等。利用如圖所示裝置可以將銅牌變?yōu)殂y牌，即在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說法中正確的是( ) A通電后，Ag向陽極移動 B銀片與電源負極相連 C該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Age=Ag D當(dāng)電鍍一段時間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初 答案：C,電解原理的應(yīng)用,2氯堿工業(yè)的基本原理就是電解飽和食鹽水。下列關(guān)于實驗室電解飽和食鹽水的說法中正確的是( ) A可以選用石墨棒作為陰、陽極材料，但陽極材料也可以用鐵棒 B用濕潤的淀粉KI試紙靠近陰極區(qū)域，試紙變藍 C電解過程中，在陽極區(qū)域溶液中滴加品紅，品紅褪色 D實驗結(jié)束后，將溶液攪拌，然后用pH試紙檢驗，溶液呈中性 答案：C,答案：(1)2H2O2e=H22OH Fe2e=Fe2或 Fe2e2OH=Fe(OH)2 (2)bcd,4對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。 (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(yīng)為_。取少 量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨做陽極的原因是_ _。,(3)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，下列說法正確的是_。 a電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 b粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng) 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 (4)粗銅的電解精煉如圖所示。在粗銅的電解過程中，粗銅板是圖中電極_(填圖中的字母)；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)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_。,有關(guān)電化學(xué)的計算,答案：A,6在如圖所示的裝置中，若通入直流電5 min時，銅電極質(zhì)量增加2.16 g，試回答：,(1)電源電極X為_極。 (2)pH變化：A_，B_，C_(填“增大”“減小”或“不變”)。 (3)通電5 min時，B中共收集224 mL氣體(標準狀況)，溶液體積為200 mL。則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。 (4)若A中KCl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)。,(4)A中生成OHn(e)0.02 mol， c(OH)0.1 molL1，pH13。 答案：(1)負 (2)增大 減小 不變 (3)0.02 5 molL1 (4)13,電解池中有關(guān)量的計算或判斷 (1)電解計算的常用方法。,(2)計算時常用的4e關(guān)系。 (3)電解生成酸或堿的反應(yīng)中，生成H或OH的物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，以此作為求溶液pH的基礎(chǔ)依據(jù)。,1金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬原子 電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生 反應(yīng)。 2化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較,考點三 金屬的腐蝕與防護,失去,氧化,3.電化學(xué)腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕),4.金屬防護方法 (1)金屬表面覆蓋保護層： 涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷塑料。 鍍耐腐蝕的金屬或合金。 用化學(xué)方法鈍化使金屬表面形成一層致密的氧化物膜。 (2)電化學(xué)防護法： 外加電流的 (電解池原理)，如鋼閘門接低壓直流電負極，石墨接電源正做作陽極，浸入水中。 犧牲陽極的 (原電池原理)，如船殼上釘上鋅塊。 (3)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：普通鋼鐵加入鉻、鎳等轉(zhuǎn)變?yōu)椴讳P鋼等。,陰極保護法,陰極保護法,1銅在酸雨較嚴重的地區(qū)發(fā)生的是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕？為什么？ 提示：吸氧腐蝕。銅位于金屬活動順序表氫以后，不能從酸溶液中置換出H2。而是發(fā)生吸氧腐蝕生成Cu2(OH)2CO3。,2判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫“” (1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。( ) (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，若保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用。( ) 答案：(1) (2) (3) (4),1下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是( ),金屬的腐蝕與防護,A圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重 B圖b中，開關(guān)由M改置于N時，CuZn合金的腐蝕速率減小 C圖c中，接通開關(guān)時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大 D圖d中，ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 答案：B,2以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是( ) A黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B生鐵比純鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹 C鐵制器件附有銅制配件，在接觸處易生鐵銹 D銀制獎牌(純銀制成)久置后表面變暗 答案：D,3.如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH4久置的雨水和生鐵片。實驗時觀察到：開始時導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)液面。下列說法正確的是( ) A生鐵片中的碳是原電池的陽極，發(fā)生還原反應(yīng) B雨水酸性較強，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C墨水回升時，碳電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH D具支試管中溶液pH逐漸減小,解析：生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯；雨水酸性較強，開始時鐵片發(fā)生化學(xué)腐蝕和析氫腐蝕，產(chǎn)生氫氣，導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導(dǎo)管內(nèi)液面回升，B錯；墨水回升時，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，碳極為正極，電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，C對；鐵片無論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，具支試管內(nèi)溶液pH均增大，D錯。 答案：C,解析：金屬腐蝕主要是吸氧腐蝕，不一定生成H2。 答案：A,5(2014年邯鄲模擬)如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為( ) A B C D,解析：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解池的陽極原電池的負極(兩極材料的活潑性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越快)化學(xué)腐蝕犧牲陽極的陰極保護法外接電源的陰極保護法。 答案：B,1金屬腐蝕的一般規(guī)律 (1)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護措施的腐蝕。 (2)對同一種金屬來說，腐蝕的快慢： 強電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。 (3)活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。 (4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。故輪船在海水中比在河水中腐蝕的快。 (5)O2濃度越大，腐蝕越快。,2廣泛存在的吸氧腐蝕 (1)鋼鐵既能發(fā)生析氫腐蝕，又能發(fā)生吸氧腐蝕，但主要發(fā)生吸氧腐蝕。 (2)銅只能發(fā)生吸氧腐蝕，其銅綠產(chǎn)生的電化學(xué)原理為： 負極：2Cu4e=2Cu2 正極：O22H2O4e=4OH 總反應(yīng)：2CuO22H2O=2Cu(OH)2 2Cu(OH)2CO2=Cu2(OH)2CO3H2O,污水處理電浮選凝聚法 (1)實驗裝置：,(2)化學(xué)反應(yīng)： 陽極：Fe2e=Fe2，2H2O4e=4HO2， 4Fe210H2OO2=4Fe(OH)38H 陰極：2H2e=H2 (3)原理及操作： 接通直流電源后，與直流電源正極相連的陽極鐵失去電子生成Fe2，進一步被氧化，并生成Fe(OH)3沉淀，F(xiàn)e(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化的作用；與直流電源負極相連的陰極產(chǎn)生H2，氣泡把污水中的懸浮物帶到水面形成浮渣層，積累到一定厚度時刮去(或撇掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。,典例 電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種處理污水的方法，實驗過程中，污水的pH始終保持在5.06.0之間。如圖是電解污水實驗裝置示意圖。接通直流電源一段時間后，在A電極附近有深色物質(zhì)產(chǎn)生，在B電極附近有氣泡產(chǎn)生。試根據(jù)以上實驗現(xiàn)象以及圖示回答下列問題：,(1)電解池的電極A、B分別為_極和_極。 (2)B電極材料的物質(zhì)X的名稱可以是_。 (3)因深色物質(zhì)具有_性，因而可以將水中的污物沉積下來。 (4)陽極的電極反應(yīng)式為_、 2H2O4e=4HO2；陽極區(qū)生成深色物質(zhì)的離子方程式是_。 (5)若污水導(dǎo)電性不良時，可以加入適量_溶液(寫某鹽的化學(xué)式)。,解析 根據(jù)實驗現(xiàn)象，A極附近產(chǎn)生了具有吸附作用的Fe(OH)3，所以A極與電源正極相連為陽極，F(xiàn)e失去電子變?yōu)镕e2，同時A極附近的水電離產(chǎn)生的OH也失去電子產(chǎn)生O2：2H2O4e=4HO2，產(chǎn)生的O2將Fe2氧化為Fe3而形成Fe(OH)3膠體：4Fe2O210H2O=4Fe(OH)3(膠體)8H。溶液中的H在B極獲得電子產(chǎn)生H2：2H2e=H2，X電極選擇能導(dǎo)電的Cu、石墨均可。若污水導(dǎo)電性不良時，說明溶液中離子濃度較小，加入Na2SO4、KNO3等鹽類即可增強其導(dǎo)電性。,答案 (1)陽 陰 (2)石墨(其他合理答案也可) (3)吸附 (4)2Fe4e=2Fe2 4Fe2O210H2O=4Fe(OH)3(膠體)8H (5)Na2SO4、KNO3等,請根據(jù)以上知識回答下列問題： (1)含鉻廢水預(yù)處理的方法是_。 (2)寫出下列反應(yīng)的離子方程式： 電解過程中的陰極反應(yīng)式_。,(5)當(dāng)廢水顏色不再發(fā)生明顯變化時，切斷電源，取出電極，再調(diào)節(jié)電解液的pH至8左右。調(diào)節(jié)pH的目的是 _。,