电解池 金属腐蚀与防护

1、第二节第二节 电解池电解池 金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护 高三化学一轮复习高三化学一轮复习 第九章电化学基础第九章电化学基础 1 1、电解：、电解：使电流通过电解质溶液（或熔融的使电流通过电解质溶液（或熔融的 电解质）而在阴、阳两极引起氧化电解质）而在阴、阳两极引起氧化 还原反应的过程。还原反应的过程。 2 2、电解池：、电解池：把电能转化为化学能的装置。把电能转化为化学能的装置。 （ 也叫电解槽）也叫电解槽） 3 3、电极：、电极： 在电解池中：在电解池中：阴阴离子移向阳极，离子移向阳极，阳阳离子移向阴极。离子移向阴极。 一一 电解原理电解原理 阳极：与电源正极相连，发生氧化

2、反应的电极。阳极：与电源正极相连，发生氧化反应的电极。 阴极：与电源负极相连，发生还原反应的电极。阴极：与电源负极相连，发生还原反应的电极。 4 4、构成电解池的条件、构成电解池的条件 （1 1）直流直流电源。电源。 （2 2）两个电极。）两个电极。 （3 3）电解质）电解质溶液溶液或或熔融态电解质熔融态电解质。 （4 4）形成闭合回路。）形成闭合回路。 电解池电解池 能量转换能量转换 离子的迁移方离子的迁移方 向向 发生氧化反应发生氧化反应 的电极的电极 发生还原反应发生还原反应 的电极的电极 电能转化为化学能电能转化为化学能 阳极（接电源正极）阳极（接电源正极） 阴极（接电源负极）阴极（接

3、电源负极） 阴离子向阳极迁移阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移阳离子向阴极迁移 原电池原电池 化学能转化为电能化学能转化为电能 负极负极 正极正极 阴离子向负极迁移阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移阳离子向正极迁移 反应是否自反应是否自 发进行发进行 5.5.原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较: : 否否是是 6. 6. 电极方程式的书写电极方程式的书写 一般思路：一般思路： 关注阴阳离子关注阴阳离子, ,确定放电顺序确定放电顺序 关注电源关注电源, ,确定阴阳极确定阴阳极 关注阳极材料关注阳极材料, ,确定电极是否参加反应确定电极是否参加反应 惰性电极：惰性电极：用用石墨、金、铂石墨、

4、金、铂等还原性很弱的材料制做等还原性很弱的材料制做 的电极的电极 活性电极：活性电极：用金属活动顺序表用金属活动顺序表AgAg以前的金属（包括以前的金属（包括 AgAg）制做的电极制做的电极 阳极：失电子能力强的先放电阳极：失电子能力强的先放电 阴极：得电子能力强的先放电阴极：得电子能力强的先放电 K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ H+(水中 水中) Zn2+ Fe2+ Pb2+ H+（酸中）（酸中） Cu2+ Fe3+Ag+ 沿着箭头方向沿着箭头方向 阳离子放电能力（得电子能力）逐渐增强阳离子放电能力（得电子能力）逐渐增强 活性电极活性电极 S2- I Br Cl OH 含氧酸根

5、含氧酸根 F 电解时离子放电顺序电解时离子放电顺序 （1）电镀铜的装置：）电镀铜的装置： （2）电镀铜的原理：）电镀铜的原理： 电镀液浓度不变。电镀液浓度不变。 待镀铁待镀铁 制品制品 铜片铜片 CuSO4溶液溶液 阳极（镀层金属）：阳极（镀层金属）：Cu 2e = Cu2+ 阴极（镀件）：阴极（镀件）： Cu2+ + 2e = Cu 1.电镀：电镀： 二二 电解原理的应用电解原理的应用 含镀层金属离子的电解质含镀层金属离子的电解质配成电镀液。配成电镀液。 镀件镀件作阴极，作阴极，镀层金属镀层金属作阳极，作阳极， 粗铜所含的杂质粗铜所含的杂质 ZnZn、FeFe、NiNi、AgAg、AuAu等

6、等 2.2.精炼铜精炼铜 以以CuSOCuSO4 4溶液溶液为电解液。为电解液。 阳极：阳极： Zn Zn 2e2e ZnZn2+ 2+ Fe Fe2e2e FeFe2+ 2+ Ni Ni 2e2e NiNi2+ 2+ Cu Cu2e2e CuCu2+ 2+ 阴极：阴极： CuCu2+ 2+ +2e +2e CuCu 纯铜纯铜 粗铜粗铜 CuSOCuSO4 4溶液溶液 电解质溶液中电解质溶液中CuSOCuSO4 4的浓度的浓度基本基本不变。不变。 以以粗铜粗铜为阳极，为阳极， 以以纯铜纯铜为阴极，为阴极， 阳离子交换膜阳离子交换膜 2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O OClCl2 2 +

7、 2NaOH + H+ 2NaOH + H2 2 通电通电 3. 氯碱工业：氯碱工业： 防止氯气和氢气混合而引起爆炸。防止氯气和氢气混合而引起爆炸。 避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响 氢氧化钠的产量。氢氧化钠的产量。 （1 1）离子交换膜的作用：）离子交换膜的作用： 3. 氯碱工业：氯碱工业： （2 2）电解时用盐酸控制阳极区溶液的电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在在23，用，用 化学平衡移动原理解释盐酸的作用：化学平衡移动原理解释盐酸的作用： Cl2与水反应，与水反应，Cl2+H2O H+Cl-+HClO,增大增大HCl 的浓度使平衡逆向移动，减少

8、的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有在水中的溶解，有 利于利于Cl2的逸出。的逸出。 2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O OClCl2 2 + 2NaOH + H+ 2NaOH + H2 2 通电通电 阳离子交换阳离子交换 膜膜 把电解槽隔成阴极室和阳极室，把电解槽隔成阴极室和阳极室， 只允许只允许阳阳离子离子(Na+)(Na+) 通过，而阻止阴离子和气体通过。通过，而阻止阴离子和气体通过。 3. 氯碱工业：氯碱工业： 4. 4. 电冶金电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）（冶炼活泼金属钠、镁、铝等） 制取金属钠制取金属钠 电解电解熔融熔融状态的氯化钠。状态的氯化钠。 通直流电

9、后，通直流电后， 阳极：阳极： 2Cl - 2e- = Cl2 阴极：阴极： 2Na+ + 2e- = 2Na 总反应：总反应： 2NaCl(熔融熔融) 2Na + Cl2 通电 由于电解是由于电解是最强有力的氧化还原最强有力的氧化还原的手段，所以电解法的手段，所以电解法 是冶炼金属的一种重要方法。是冶炼金属的一种重要方法。 例：制取金属铝例：制取金属铝电解熔融状态的氧化铝。电解熔融状态的氧化铝。 阳极：阳极：6O 2- 12e- = 3O2 阴极：阴极： 4Al 3+ + 12e- = 4Al 总反应：总反应： 2Al2O3(熔融熔融) 4Al + 3O2 通 电 冰晶石 4. 4. 电冶金

10、（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等） 三三 金属的腐蚀金属的腐蚀 2.2.金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质： 1.1.金属腐蚀：金属腐蚀：金属（或合金）与周围的气体或液体物金属（或合金）与周围的气体或液体物 质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 金属阳离子金属阳离子金属原子金属原子 失失e e- - 氧化反应氧化反应 3.3.金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型 （1 1）化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体或非电解质）化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体或非电解质 液体（如石油）液体（如石油）直接发生化学反应直接发生化学反应而而 引起的腐蚀。引起的

11、腐蚀。 （2 2）电化学腐蚀）电化学腐蚀 ：不纯的金属或合金与电解质溶液：不纯的金属或合金与电解质溶液 接触，接触，会发生原电池反应，会发生原电池反应，比较比较 活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。 负极：负极：Fe-2e-=Fe2+正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH- 总反应：总反应：2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 nH2O 铁锈铁锈 2e- Fe2+ O2 OH- 吸氧腐蚀（吸氧腐蚀（水膜呈水膜呈弱酸性、中性或碱性，弱酸性、中性或碱性，且水膜且水膜 中溶有氧气）中溶有氧气） 正极：

12、正极：2H+2e-=H2 负极：负极：Fe-2e-=Fe2+ 总反应：总反应：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 析氢腐蚀（析氢腐蚀（水膜水膜酸性较强酸性较强） 添加添加“保护层法保护层法”。在金属表面在金属表面 涂上保护层，使金属与腐蚀介质隔离。如涂上保护层，使金属与腐蚀介质隔离。如 采用喷油漆、涂机油、搪瓷、喷镀或表面采用喷油漆、涂机油、搪瓷、喷镀或表面 钝化等。钝化等。 改变金属内部结构制成合金。改变金属内部结构制成合金。 4. 4. 金属的防护措施金属的防护措施 方法一：方法一： 方法二：方法二： 牺牲阳极的阴极保护法：牺牲阳极的阴极保护法：在被保护的金在被保护的金 属上连接比它活泼的金属，以构成原电池。属上连接比它活泼的金属，以构成原电池。 电化学保护法：电化学保护法：方法三：方法三： 第一种：第一种： （海轮铁壳焊锌块海轮铁壳焊锌块） 外加电流的阴极保护法：外加电流的阴极保护法