电解池金属的电化学腐蚀和防护

<<电解池金属的电化学腐蚀和防护>>导学案【考点要求】1.理解电解池的工作原理，能正确书写电极反应式。2．能进行有关电解产物的判断和计算。3．了解电镀池、电解精炼池及应用。4．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。【重点、难点】电解池的工作原理、电解池电极反应式的书写。【基础知识】一、电解的原理1．电解定义使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在_________引起 ________的过程。能量转化形式_________转化为___________。3．电解池(1)构成条件①有与_______相连的两个电极。②_______(或_______)。③形成_____________。电极名称及电极反应(3)电子和离子移动方向①电子：从电源______流向电解池的______；从电解池的______流向电源的______。②离子：阳离子移向电解池的______；阴离子移向电解池的_____。二、电解原理的应用1．电解饱和食盐水(1)电极反应：阳极：__________________________ 阴极：__________________________ (2)总反应方程式：____________________________(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2．电镀铜或电解精炼铜(1)两极材料：待镀金属或精铜做______。镀层金属或粗铜做______。(2)电极反应：阳极：_________________________。阴极：__________________________。三、金属的腐蚀与防护1．金属的腐蚀(1)实质(M代表金属原子)_________________________ (2)类型①化学腐蚀金属与周围的氧化剂直接接触发生_____________ 而产生的腐蚀。②电化学腐蚀不纯金属或合金在潮湿空气里或电解质溶液中，发生_____________ 反应而产生的腐蚀。2．电化学腐蚀的分类(1)析氢腐蚀(2)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②外加电流的阴极保护法(2)其他①改变金属内部结构，如制成合金；②使金属与空气、水等物质隔离，如电镀、喷油漆等【考点梳理】考点1：电极产物的判断与电极反应式的书写【思考】1.通电前，溶液中有哪些离子？运动情况如何？2.通电后，离子的运动情况有什么改变？3.当离子定向移动到电极表面时，发生的是什么类型的反应？【总结】1．电极产物的判断(1)阳极产物的判断①首先看电极，如果是活性电极(除Au、Pt、石墨以外的金属材料作电极)则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中阴离子不能失电子。②如果是惰性电极(Au、Pt、石墨)则要再看溶液中阴离子的失电子能力，此时依据阴离子放电顺序加以判断。阴离子放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞高价含氧酸根(SO42－、NO3－等)＞F－。若S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得H2O和O2。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。若金属阳离子(Fe3＋除外)放电则得到相应金属单质，若H＋放电，则得H2。2．电极反应式及电解总反应式的书写(1)电极反应式①确定电极：与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。②确定电极反应：阳极发生氧化反应。若是活泼金属电极，电极材料放电，若是惰性电极，溶液中阴离子放电。阴极发生还原反应，溶液中的阳离子放电。③写电极反应式：根据电极反应分别写出两极反应式。(2)电解总反应式①在确保两极转移电子数目相同的条件下，将两电极反应式合并即得总反应式。②总反应式要注明条件：通电。若电解的H＋或OH－来自于H2O，方程式中要以水分子的形式书写。【例题1】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（）（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）A．阳极发生还原反应，其电极反应Ni2++2e—=Ni【例题7】分别放置在图所示装置(都盛有0.1mol·L－1的H2SO4溶液)中的四个相同的纯锌片，腐蚀最快的是【例题8】炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑．试回答：(1)铁锅的锈蚀应属于________，腐蚀的原因是________；(2)铁锅锈蚀的电极反应式为：负极________，正极________．正负电极反应产物会继续发生反应，反应的离子方程式或化学方程式为________________________________．【课堂反馈]1．下列有关电解原理的说法不正确的是（A）A．电解饱和食盐水时,一般用铁作阳极,碳作阴极B．电镀时,通常把待镀的金属制品作阴极,把镀层金属作阳极C．对于冶炼像钠、钙、镁、铝等这样活泼的金属,电解法几乎是唯一可行的工业方法D．电解精炼铜时，用纯铜板作阴极，粗铜板作阳极2．用惰性电极在一定温度下电解某Na2SO4饱和溶液200g。当两极共产生标准状况下67.2L气体时，从溶液中析出64.4gNa2SO4•10H2O晶体。则剩余溶液的溶质质量分数约是(D)A．64.7％ B．47.5％ C．32.2％ D．28.3％3．在25℃时，将两个铜电极插入一定质量的硫酸钾饱和溶液中进行电解。通电一段时间后，阴极上逸出amol气体，同时有Wg无水硫酸钾晶体析出。在温度不变条件下，下列说法不正确的是(C)A．电解过程中共消耗2amol水B．剩余溶液中有大量蓝色沉淀产生C．剩余溶液中溶质的质量分数为W/(W+18a)×100％ D．剩余溶液中溶质的质量分数为W/(W+36a)×100％4．某溶液中含有两种溶质AlCl3和H2SO4，它们的物质的量之比为2:1。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可分为若干个阶段，下列叙述不正确的是(D)A．阴极自始至终只有H2 B．阳极先析出Cl2后析出O2C．电解最后阶段为电解水 D．溶液中先有白色沉淀生成后沉淀全部溶解5．下图是电解精炼铜装置，其中c、d为铜电极。则下列有关的判断不正确的是（C）A．c为粗铜板、d为纯铜板B．电解过程中，SO42-浓度几乎不变C．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等D．电解过程中，c电极板附近沉积不溶物，d电极板质量增加6．PH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是（A）A．NaOH B．H2SO4 C．AgNO3 D．Na2SO47．室温下某金属为液态，当电解它的一价金属的硝酸盐溶液时，阴极得到的产物是该金属的单质。当阴极消耗2mol该盐的阳离子时，阳极可得1mol的气体产物，则此气体的产物是(填分子式)。由此可推断得知该盐的化学式是,其阴极上所发生的还原反应方程式是：。[答案]7．O2Hg2(NO3)2Hg22+＋2e－＝2Hg8．工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。①该电解槽的阳极反应式为；②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大；其原因是；③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出品（填写“A”或“B”）导出。[答案]8．①4OH－–4e－＝2H2O+O2↑②H+放电，促进H2O的电离，从而使OH－浓度增大③B9．已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2（SO4）3溶液、盐酸。接要求回答下列问题：①电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因。②若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？，若能，请写出电极反应式，负极，正极。③若电极反应为：Cu+2H+=Cu2++H2↑，请在右边框图内画出实现该反应的装置图（运用题目所给材料和药品）。[