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第三节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护,考纲要求 1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。,一、电解原理 1电解：使 通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起 的过程。 2电解池(电解槽)：把 的装置。,考点一 电解原理,电流,氧化还原反应,电能转化为化学能,3电解池的组成和工作原理 (用惰性电极电解CuSO4溶液) (1)电极名称与电极反应： 与电源正极相连的为 ，发生 反应，电极反应式：2H2O4e=O24H。 与电源负极相连的为 ，发生 反应，电极反应式：2Cu24e=2Cu。,阳极,氧化,阴极,还原,4电解池中粒子流向 (1)电子：电子从电源 沿导线流入电解池的 极，阳极失去的电子沿导线流回电源的 。,负极,阴,正极,阴,阳,二、电极反应及电极产物的判断 1电解质溶液中离子的流向,2电解对电极产物的判断 (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组 (不要忘记水溶液中的H和OH)。 (3)然后列出阴、阳两极的放电顺序：,特别提示 (1)判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性材料。 (2)书写电解化学方程式时，应看清是电解的水溶液还是熔融电解质。Al3、Mg2、Na、Ca2、K只有在熔融状态下放电，在水溶液中Zn2只有在电镀时才放电。,增大,水,(2)稀H2SO4： 阳极：2H2O4e=O24H 或4OH4e=O22H2O 阴极：_ 电解后溶液的pH值 ，加入 可恢复电解前状态。,4H4e=2H2,减小,H2O,(3)NaCl溶液： 阳极：_ 阴极：2H2e=H2或 _ 总反应的离子方程式为：,2Cl2e=Cl2,2H2O2e=H22OH,增大,HCl,(4)AgNO3溶液： 阳极：2H2O4e=O24H 阴极：4Ag4e=4Ag 总反应的离子方程式： _ 电解后溶液的pH值 ，加入适量 可恢复原状态。 当AgNO3完全反应后，溶液_。,减小,Ag2O,因变成了稀HNO3溶液，能继续导电,1电解质溶液导电时是否一定发生化学变化？ 提示：一定。且一定发生氧化还原反应。 2下列过程一定不可逆的是_。 a电离 B电解 c水解 提示：b,1.右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是( ) Aa为负极、b为正极 Ba为阳极、b为阴极 C电解过程中，d电极质量增加 D电解过程中，氯离子浓度不变,考查电解原理,解析：根据电流的方向判断a为正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极。电解CuCl2溶液的电极反应式为：阳极(c电极)2Cl2e=Cl2，阴极(d电极)Cu22e=Cu，C正确。 答案：C,解析：由反应式知铁为阳极，电解液为碱性溶液，故A项错误，B项错误；铁失去3 mol电子可以在阴极得到1.5 mol氢气，标准状况下为33.6 L，D项错误。 答案：C,3用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是( ) ANaCl BNa2CO3 CCuSO4 DK2S 解析：加适量水能使溶液恢复到电解前的浓度，则实际是电解水，故只有B项符合条件。 答案：B,考查电解的规律,4.右图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是( ) A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的 B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色 答案：D,答案：C,1以惰性电极电解电解质溶液的规律,3判断电解质溶液离子浓度的变化 (1)若阴极为H放电，则阴极区c(OH)增大。 (2)若阳极为OH放电，则阳极区c(H)增大。 (3)若阴、阳两极同时有H、OH放电，相当于电解水，电解质溶液的浓度增大。,一、 氯碱工业 电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气 1电极反应 阳极：2Cl2e=Cl2。 阴极：2H2O2e=H22OH。 2总反应方程式 _。 离子方程式： _。 3在两极滴入酚酞试液，阴极附近变红,考点二 电解原理的应用及计算,二、电镀与电解精炼铜,三、电冶金 1电解冶炼钠(电解熔融NaCl) (1)电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2。 阴极：2Na2e=2Na。 (2)总反应方程式：_。 2冶炼镁(电解熔融的MgCl2) 总反应为：_ 3冶炼铝(电解熔融的Al2O3) 电极反应： 阳极：_ 阴极：_ 总反应为_,6O212e=3O2,4Al312e=4Al,1电镀铜时，Cu2浓度如何改变？电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度是否改变？ 提示：电镀铜时，电解质溶液中的Cu2浓度不变；电解精炼铜时，粗铜中的Zn、Fe、Ni等比Cu活泼的金属在阳极失去电子，阴极上只有Cu2得电子，所以CuSO4溶液的浓度会降低。,答案：(1) (2) (3) (4) (5),1.(2014年临沂模拟)电镀在工业上有着广泛的应用，可以镀锌、镀铜、镀金等。利用如图所示装置可以将铜牌变为银牌，即在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法中正确的是( ) A通电后，Ag向阳极移动 B银片与电源负极相连 C该电解池的阴极反应可表示为Age=Ag D当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 答案：C,电解原理的应用,2氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水。下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中正确的是( ) A可以选用石墨棒作为阴、阳极材料，但阳极材料也可以用铁棒 B用湿润的淀粉KI试纸靠近阴极区域，试纸变蓝 C电解过程中，在阳极区域溶液中滴加品红，品红褪色 D实验结束后，将溶液搅拌，然后用pH试纸检验，溶液呈中性 答案：C,答案：(1)2H2O2e=H22OH Fe2e=Fe2或 Fe2e2OH=Fe(OH)2 (2)bcd,4对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。 (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_。取少 量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。 (2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是_ _。,(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。 a电能全部转化为化学能 b粗铜接电源正极，发生氧化反应 c溶液中Cu2向阳极移动 d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 (4)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板是图中电极_(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应为_；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。,有关电化学的计算,答案：A,6在如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：,(1)电源电极X为_极。 (2)pH变化：A_，B_，C_(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL。则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。 (4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为_(设电解前后溶液体积无变化)。,(4)A中生成OHn(e)0.02 mol， c(OH)0.1 molL1，pH13。 答案：(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.02 5 molL1 (4)13,电解池中有关量的计算或判断 (1)电解计算的常用方法。,(2)计算时常用的4e关系。 (3)电解生成酸或碱的反应中，生成H或OH的物质的量等于转移电子的物质的量，以此作为求溶液pH的基础依据。,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化学腐蚀和电化学腐蚀的比较,考点三 金属的腐蚀与防护,失去,氧化,3.电化学腐蚀的分类(钢铁腐蚀),4.金属防护方法 (1)金属表面覆盖保护层： 涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料。 镀耐腐蚀的金属或合金。 用化学方法钝化使金属表面形成一层致密的氧化物膜。 (2)电化学防护法： 外加电流的 (电解池原理)，如钢闸门接低压直流电负极，石墨接电源正做作阳极，浸入水中。 牺牲阳极的 (原电池原理)，如船壳上钉上锌块。 (3)改变金属的内部结构：普通钢铁加入铬、镍等转变为不锈钢等。,阴极保护法,阴极保护法,1铜在酸雨较严重的地区发生的是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀？为什么？ 提示：吸氧腐蚀。铜位于金属活动顺序表氢以后，不能从酸溶液中置换出H2。而是发生吸氧腐蚀生成Cu2(OH)2CO3。,2判断正误，正确的画“”，错误的画“” (1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。( ) (2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。( ) (3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3。( ) (4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。( ) 答案：(1) (2) (3) (4),1下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( ),金属的腐蚀与防护,A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小 C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 答案：B,2以下现象与电化学腐蚀无关的是( ) A黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B生铁比纯铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈 D银制奖牌(纯银制成)久置后表面变暗 答案：D,3.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是( ) A生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应 B雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C墨水回升时，碳电极反应式为O22H2O4e=4OH D具支试管中溶液pH逐渐减小,解析：生铁片中的碳是原电池的正极，A错；雨水酸性较强，开始时铁片发生化学腐蚀和析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应为O22H2O4e=4OH，C对；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错。 答案：C,解析：金属腐蚀主要是吸氧腐蚀，不一定生成H2。 答案：A,5(2014年邯郸模拟)如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( ) A B C D,解析：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解池的阳极原电池的负极(两极材料的活泼性差别越大，氧化还原反应的速率越快)化学腐蚀牺牲阳极的阴极保护法外接电源的阴极保护法。 答案：B,1金属腐蚀的一般规律 (1)电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。 (2)对同一种金属来说，腐蚀的快慢： 强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。 (3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。故轮船在海水中比在河水中腐蚀的快。 (5)O2浓度越大，腐蚀越快。,2广泛存在的吸氧腐蚀 (1)钢铁既能发生析氢腐蚀，又能发生吸氧腐蚀，但主要发生吸氧腐蚀。 (2)铜只能发生吸氧腐蚀，其铜绿产生的电化学原理为： 负极：2Cu4e=2Cu2 正极：O22H2O4e=4OH 总反应：2CuO22H2O=2Cu(OH)2 2Cu(OH)2CO2=Cu2(OH)2CO3H2O,污水处理电浮选凝聚法 (1)实验装置：,(2)化学反应： 阳极：Fe2e=Fe2，2H2O4e=4HO2， 4Fe210H2OO2=4Fe(OH)38H 阴极：2H2e=H2 (3)原理及操作： 接通直流电源后，与直流电源正极相连的阳极铁失去电子生成Fe2，进一步被氧化，并生成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化的作用；与直流电源负极相连的阴极产生H2，气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，积累到一定厚度时刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。,典例 电浮选凝聚法是工业上采用的一种处理污水的方法，实验过程中，污水的pH始终保持在5.06.0之间。如图是电解污水实验装置示意图。接通直流电源一段时间后，在A电极附近有深色物质产生，在B电极附近有气泡产生。试根据以上实验现象以及图示回答下列问题：,(1)电解池的电极A、B分别为_极和_极。 (2)B电极材料的物质X的名称可以是_。 (3)因深色物质具有_性，因而可以将水中的污物沉积下来。 (4)阳极的电极反应式为_、 2H2O4e=4HO2；阳极区生成深色物质的离子方程式是_。 (5)若污水导电性不良时，可以加入适量_溶液(写某盐的化学式)。,解析 根据实验现象，A极附近产生了具有吸附作用的Fe(OH)3，所以A极与电源正极相连为阳极，Fe失去电子变为Fe2，同时A极附近的水电离产生的OH也失去电子产生O2：2H2O4e=4HO2，产生的O2将Fe2氧化为Fe3而形成Fe(OH)3胶体：4Fe2O210H2O=4Fe(OH)3(胶体)8H。溶液中的H在B极获得电子产生H2：2H2e=H2，X电极选择能导电的Cu、石墨均可。若污水导电性不良时，说明溶液中离子浓度较小，加入Na2SO4、KNO3等盐类即可增强其导电性。,答案 (1)阳 阴 (2)石墨(其他合理答案也可) (3)吸附 (4)2Fe4e=2Fe2 4Fe2O210H2O=4Fe(OH)3(胶体)8H (5)Na2SO4、KNO3等,请根据以上知识回答下列问题： (1)含铬废水预处理的方法是_。 (2)写出下列反应的离子方程式： 电解过程中的阴极反应式_。,(5)当废水颜色不再发生明显变化时，切断电源，取出电极，再调节电解液的pH至8左右。调节pH的目的是 _。,
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