电解池 金属的电化学腐蚀与防护

第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护[考纲定位]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。教材回顾夯实双基(2012·高考海南卷)下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是(

)A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：选C。电解质溶液电解时只生成O2和H2，相当于是电解水，根据电解时离子的放电顺序，当电解强酸、强碱、活泼金属含氧酸盐的溶液时均相当于电解水。体验高考构建双基1．电解原理及电解池

(1)电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程

(2)电解池：将电能转化为化学能的装置正极负极化学电化学吸氧析氢考点串讲深度剖析考点1电解池中电极及电解产物的判断2．电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断首先看电极材料，如果是活性电极(除Au、Pt、石墨外的电极)，则电极本身失电子，被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则溶液中还原性离子失电子，这时要看溶液中离子的失电子能力。阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断，与电极材料无关，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反，其中：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋。即时应用2．用如图装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则表中所列各项对应关系均正确的一组是(

)考点2原电池、电解池、电镀池的比较原电池电解池电镀池定义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金属表面镀一层其他金属或合金的装置装置举例原电池电解池电镀池形成条件①活泼性不同的两电极②电解质溶液(电极插入其中)③形成闭合回路①两电极接直流电源②两电极插入电解质溶液中③形成闭合回路①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②电镀液必须含有镀层金属离子电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)阳极：与电源正极相连的电极阴极：与电源负极相连的电极名称同电解池，但有限制条件阳极：必须是镀层金属电极反应负极：氧化反应正极：还原反应阳极：氧化反应，金属电极失电子或溶液中的阴离子失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中的阳离子得电子特别提醒：(1)判断是原电池和电解池的关键是看是否有外加电源，有时并无外加电源，存在自发进行氧化还原反应的装置相当于电源，另一个装置则是电解池。(2)二次电池的放电过程是原电池，充电过程是电解池。即时应用考点3金属的腐蚀与防护1．化学腐蚀和电化学腐蚀2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀3.金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理a．负极：比被保护金属活泼的金属；b．正极：被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法——电解池原理a．阴极：被保护的金属设备；b．阳极：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。(2)判断金属腐蚀快慢的规律电解池的阳极(活性电极)>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。即时应用5.(2012·高考山东卷)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(

)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的氧化作用引起的解析：选B。A项：插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；B项：开关由M改置于N时，Zn作负极，Cu­Zn合金作正极，合金受到保护；C项：接通开关形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上生成；D项：Zn­MnO2中自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电。6．下图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是(

)A．④>②>①>③

B．②>①>③>④C．④>②>③>① D．③>②>④>①解析：选A。铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当钢铁与活泼性差的Sn相连时，Fe的腐蚀速率增大(比①大)；与活泼性强的锌连接则被保护(小于①)；在④中Fe为阳极，比铁的电化学腐蚀速率大得多。学科规律方法提升电解规律及电解的相关计算1．以惰性电极电解电解质溶液的类型类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大通氯化氢气体CuCl2电解质减小加氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大通氯化氢气体放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜2.电解池中有关量的计算或判断解题依据是得失电子守恒，其解题方法有守恒法、总反应式法、关系式法。(1)根据守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。例 (2013·潮州高三模拟)如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答：(1)若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是__________、____________(依次填电极材料和电极名称)，电极反应式是____________；B(要求同A)是________、________，电极反应式是____________________________，应选用的电解质溶液是____________。(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈________色，C极附近呈________色。(3)若甲槽阴极增重43.2g，则乙槽中阳极上放出的气体在标况下的体积是________mL。(4)若乙槽中剩余溶液仍为400mL，则电解后所得溶液的物质的量浓度为________mol·L－1，pH等于________。【解题感悟】电解计算的一般解题思路(1)先看阳极材料，是活性电极还是惰性电极。(2)找全离子，将溶液中的所有离子按阴、阳离子分开。(3)根据电子守恒，串联电路中转移的电子数目相同，即阴离子(活泼电极)失的电子数等于阳离子得的电子数，列出关系式进行计算。常用的计算关系式有：4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu2＋～2Cu～4Ag～4Ag＋～4Cl－～2Cl2等。跟踪训练1．(2011·高考大纲全国卷)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的(

)A．CuSO4

B．H2OC．CuO D．CuSO4·5H2O2．(2013·佛山高三模拟)如下图所示，若电解5min时，测得铜电极的质量增加2.16g。试回答：(1)电源中X极是________(填“正”或“负”)极。(2)通电5min时，B中共收集到224mL(标准状况)气体，溶液体积为200mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝________。(3)若A中KCl溶液的体积也是200mL，则电解后溶液的pH＝________。解析：(1)铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。(2)C中铜极增重2.16g，即析出0.02molAg，电路中通过0.02mol电子。由4e－～O2，可知B中产生的O2只有0.005mol，即112mL。但B中共收集到224mL气体，说明还有112mL是H2，即Cu2＋全部在阴极放电后，H＋接着放电产生了112mLH2，则通过0.01mol电子时，Cu2＋已被电解完。由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005mol，则：c(CuSO4)＝0.005mol÷0.2L＝0.025mol·L－1。(3)由4e－～4OH－知，A中生成0.02molOH－，则：c(OH－)＝0.1mol·L－1，pH＝13。答案：(1)负(2)0.025mol·L－1

(3)13真题集训把脉高考题组1电解原理的应用1．(2011·高考上海卷)用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是(

)A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物D．用带火星的木条检验阳极产物解析：选B。溶液中的铜离子应在阴极放电而析出，Cl－在阳极放电产生Cl2，A、C、D错。2．(2011·高考山东卷)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是(

)A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用解析：选C。本题考查电镀，意在考查考生对电镀原理的理解和应用能力。未通电前，题述装置不能构成原电池，A项错误；锌的析出量与通过的电量成正比，B错；电镀时电解反应速率只与电流大小有关，与温度无关，C项对；镀锌层破损后，会形成铁锌原电池，铁作正极，得到保护，D项错误。③若C处不通入O2，D、E处分别收集到xL和yL气体(标准状况)，则E处收集的气体中O3所占的体积分数为________。(忽略