2022届高中化学新课标2轮总复习（福建专版）电化学以及金属的腐蚀和防护

1专题一化学基本概念和理论第7课时电化学以及金属的腐蚀和防护2一、原电池和电解池(电镀池)比较内容原电池电解池电镀池原理图变化特征将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属(或物质)表面镀上一层其他金属或合金的装置两极变化负极：失电子，发生氧化反应正极：得电子，发生还原反应阴极：与电源负极相连的极；发生还原反应阳极：与电源正极相连的极；发生氧化反应阴极：待镀金属；发生还原反应阳极：镀层金属；发生氧化反应(类似电解)3电源正极阴极阳极(注意：溶液中无电子通过)

电源负极内容原电池电解池电镀池原理图A

电子流向

4

1．制作多种化学电源，如干电池、蓄电池、高能电池、燃料电池等。

2．加快化学反应速率。如纯锌与盐酸反应制H2反应速率较慢，若滴入几滴CuCl2溶液，使置换出来的铜紧密附在锌表面，形成许多微小的原电池，可大大加快化学反应；粗锌比纯锌与盐酸反应速率快。

3．金属的电化学保护，牺牲阳极的阴极保护法。二、原电池原理的应用5

1．制取物质：如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气和烧碱；电解熔融状态的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金属铝、镁、钠单质。

2．电镀：电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液。电镀过程中该金属阳离子浓度不变。

3．精炼铜：以精铜作阴极，粗铜作阳极，以硫酸铜为电解质溶液，阳极粗铜溶解，阴极析出铜，溶液中Cu2+浓度减小。粗铜中不如铜活泼的金属(如Ag)沉积于阳极底部(称为阳极泥)。三、电解原理的应用6

1．金属腐蚀的实质是铁等金属原子失去电子而被氧化成金属阳离子的过程，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。金属与氧化剂(一般非电解质)接触，直接发生化学反应引起的腐蚀叫化学腐蚀，如铁与氯气接触发生的腐蚀为化学腐蚀。而更普遍存在的，危害也更为严重的是电化学腐蚀，即不纯的金属或合金与电解质溶液发生原电池反应引起的腐蚀。如钢铁在水膜酸性较强条件下发生析氢腐蚀四、金属的腐蚀和防护7

2．金属的防护方法金属的防护方法有很多，如改变金属的内部结构、覆盖保护层、使用电化学保护法等。8五、典型题型分析

【例1】(2011·安徽)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是(

)A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgClB．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C．Na＋不断向“水”电池的负极移动D．AgCl是还原产物

9

解析：A.正极应发生还原反应。B.1molNa2Mn5O10生成，转移电子2mol。C.Na＋向电池的正极移动生成Na2Mn5O10。D.AgCl是氧化产物。答案：B10【变式题1】(2011·福建)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是()A．水既是氧化剂又是溶剂B．放电时正极上有氢气生成C．放电时OH－向正极移动D．总反应为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑C提示：负极2Li－2e－===2Li＋正极2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑OH－在正极生成向负极移动。11例2.(2011·广东)某小组为研究电化学原理，设计如下图装置。下列叙述不正确的是(

)A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动12解析：a和b不连接时，不能构成原电池，铁置换出的铜附着在铁片上，故A正确；a和b用导线连接时，构成原电池，溶液中的Cu2＋得到电子生成铜在铜片上析出，故B正确；无论a和b是否连接，都是铁片不断溶解生成Fe2＋，溶液中的Cu2＋不断得到电子生成Cu，从溶液中析出，溶液颜色从蓝色逐渐变成浅绿色，故C正确；a和b分别连接直流电源正、负极时，铜片作阳极，发生的电极反应为：Cu－2e－===Cu2＋，故D错误。

答案：D13【变式题2】(2010·全国Ⅰ)

下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏染料(S)涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：14下列关于该电池叙述错误的是()A．电池工作时，是将太阳能转化为电能B．电池工作时，I-在镀铂导电玻璃电极上放电C．电池中镀铂导电玻璃为正极D．电池的电解质溶液中I-和I的浓度不会减少提示：B选项错误，从示意图可看出在外电路中电子由负极流向正极，即镀铂电极作正极，发生还原反应：B15

【例3】右图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是(

)A．生铁块中的碳是原电池的正极B．红墨水柱两边的液面变为左低右高C．两试管中相同的电极反应式是：D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀16

解析：a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。答案：

B17【变式练习3】为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里面保存相同的一段时间，下列对实验结束时现象的描述中不正确的是()A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降B．装置Ⅰ的左侧液面比装置Ⅱ的低C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀18

提示：Ⅰ、Ⅱ中盐酸挥发，铁钉在酸性环境中发生腐蚀，但Ⅱ中可构成Fe-Cu原电池，腐蚀更快，放出H2更多，所以Ⅱ的左侧液面比Ⅰ下降得更多；Ⅲ中浓H2SO4不挥发，且具有吸水性，Fe在干燥环境中几乎不腐蚀。答案：

B19一、原电池电极反应式的书写原电池的两电极反应式之和即为总反应式，用电池总反应式减去较简单电极的反应式即为较复杂电极的反应式。对于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验。介质通常是定向移动到该电极附近的导电离子，如H+、OH-等，若氧化(或还原)产物能与之发生复分解反应，则其一般书写在电极方程式中。20二、电解时电极产物的判断

1．阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极(金属活动顺序表Ag以前)作阳极，则电极材料失电子，电极溶解。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则只看溶液中的离子的失电子能力，阴离子放电顺序为：S2->I->Br->Cl->OH-(水)。

2．阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序(如下)进行判断：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+21三、金属腐蚀的快慢金属腐蚀的快慢的判断方法：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>有防腐措施的腐蚀；同一种金属的腐蚀：强电解质>弱电解质>非电解质。22