电解原理的应用

电解原理的应用

考点三电解原理的应用

1.氯碱工业（惰性电极电解饱和食盐水）

（1）电极反应

阳极反应式：2C1-—2e-A=Cbf遑化反应）

阴极反应式：2H++2e-f（还原反应）

（2）总反应方程式

AA

2NaCl+2H2O=2NaOH+H2f+C12f高f交换Ui

（3）工业装置

①离子交换膜电解槽的组成

由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个

单元槽串联或者并联组成。如图表示•个单元槽的示意图。

精制悒和1阳离子I出0（含少

NaC1溶液交换膜质NaOH）

②阳离广交换膜的作用

电解饱和食盐水是氯碱T'/的基础,能制得氯气、氢气、氢辄化钠等市要的化T原料0电解过程中.

在电场的作用下，阳离子向阴极挪移，而阴离子向阳极挪移。由于在阳极氯离子失去电子生成氯气，

若不采取措施，氢氧根离子会向阳极挪移，从而与氯气发生反应，既减少了氯气的产量，又会使得到

的氢氧化钠不纯。因此，必须阻挠氢氧根离子向阳极挪移。

2.电镀

（I）定义：电镀是应用______原理在某些金属表面镀上一薄层其他的金属或者合金的方

法。

（2）目的：使金属增强能力，增加美观和表面硬度。

（3）实例（在铁件上镀铜）。

的溶液

1

规律:

3.铜的精炼

粗铜精铜

CUS04液

(I)电极材料：阳极其粗铜；阴极其纯铜。

粗铜中普通有杂质Zn、Fe>Ni、Ag、Au等金属

⑵电解质溶液：含Cu2+的盐溶液。(CuSCh好还是CuCb好？)

(3)电极反应：

阳Zn—2eZ112+、Fe—2eFe2+、Ni—2eNi2+、Cu—2eCl12+；

活泼性不如铜的不放电，在阳极区域堆积，形成阳极泥。

阴极：Cu2++2e-A=Cuo

4.电冶金

利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

(1)冶炼钠2NaCl(熔融)="2Na+CLf

电极反应：阳极：2C1--2er=Ckf:阴极：2Na++2e-

(2)冶炼铝(冰晶石)2Al2。，(熔融)L4AI+36：2Na。

f

电极反应：

A

阳极：602--12e-=3O2f；阴极：4Ah++12e-4Alo

【高效训练】

1.判断正误(正确的打“寸’，错误的打“X”)。

(1)电解冶炼镁、铝通常电解MgC”和AI2O3也可电解MgO和AlChO()

(2)若把CU+H2SO4—CUSO4+H2T设计成电解池应用Cu作阳极。()

(3)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。0

(4)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。()

(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。()

2

（6）阳离子交换膜（以电解NaCl溶液为例），只允许阳离子（Na+、H+）通过,而阻挠

阴离子（Cl-、0H-）和份子（Cl2）通过。（）

2.金属银有广泛的用途，粗银中含有Fe、Zn、Cu、Pl等杂质，可用电解法制得高纯度的

锲。下

列叙述中正确的是（已知:氧化性Fe2+<Ni2+〈Cu2+）（）。

A.阳极发牛还原反应,我电极反应式为Ni2++2e-Ni

B.电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等

C.电解后，溶液中存在的阳离子惟独Fe2+和Zn2+

D电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和P1

3.利用如图所示装置摹拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是（）。

直流电源

A.氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH-4e—2H2O+O2T

B.电解精炼铜时,Z溶液中的CU2+浓度不变

C.在铁片上镀铜时，丫是纯铜

D制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁

4.工业上用电解法处理含银酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。

已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发牛.水解

②氧化性:Ni2+（高浓度）>H+>Ni2+（低浓度）

下列说法不正确的是Oo

A.碳棒上发生的电极反应为4OH-4e—O2T+2H2O

B电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小

C.为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH

3

D.若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并,则电解反应的总方程式将发生改变

5.如图所示，阴、阳离子交换膜电解槽中，用惰性电极电解

Na2s04溶液可制得硫酸和氢氧化钠溶液。下列说法不正确的是（）。

电极AH,NaBO,溶液电被B

节LjjJuU”

I••

A阳极反应式为2Ao+20—HJ+2OH-

B.N为阴离子交换膜

C.进口b补充的是稀NaOH溶液

D.电解过程中阳极附近溶液的pH不断降低

6.（2022年北京理综,12）用石墨电极完成下列电解实验。

实验

~，1（1~

装置/［上，

翅化钠溶液4温的pH试纸

a、d处试纸变蓝;b处变红，局部褪两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气

现象

色:c处无明显变化泡产生..

下列对实验现象的解释或者猜测不合理的是Oo

A.a、d处:2H/）+2eH2T+2OH-

Bb处:2Cl—2e—Cl2t

C.c处发生了反应：Fe-2e—Fe2+

D,根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜

4

考点四金属的腐蚀与防护

1.金属腐蚀的本质

金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。

2.金属腐蚀的类型

（1）化学腐蚀与电化学腐蚀

化学腐蚀电化学腐蚀（主要）

不葩金属（或者合金）接触到电解

金属跟接触到的物质质溶液所发生的原电池反应.较活

定

直接发生化学反应引起波金属原子失去电子被氧化而引起

乂

的腐蚀的腐蚀

吸氧腐浊（主要）析复腐谊

水膜中溶有

条

金属与物质直接接触。■呈极弱酸水膜酸性较强

件

性或者中性、畤性

本

金属被氧化而腐蚀较活泼金属被氧化而腐浊

区

无电流产生有微弱电流产生

别

反

正极；正极：

应2Fe+3CL——2FeCh

式

联两种腐浊往往同时发生.只是电化学腐浊比化学腐谀更普

系遍、危害更大

3.金属的防护

⑴电化学防护

①牺牲阳极的阴极保护法一原电池原理

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一电解原理

a.阴极：被保护的金属设备；

b.阳极：情性金属或者石墨。

5

（2）改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。

6

（3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或者表面钝化等方法。

改变其内部结构---------y.作以电池的

加保护房-----X—作电解池的

【高效训练】

1.判断正误（正确的打7"，错误的打“X”）。

（1）干燥环境下金属不被腐蚀。O

（2）任何金属在酸性较强的溶液中均可发生析氢腐蚀。（）

（3）纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。（）

（4）镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜前更容易生锈。（）

（5）在潮湿空气中，钢铁表面形成水腴，金属发生的一定是吸氧腐蚀。（）

（6）外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极。（）

（7）在船体外嵌入锌块，可■以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法,（）

2.金属的腐蚀除化学腐但和普通的电化学腐蚀外，还布.“氧浓差腐蚀”（如图所示），如

在管道或者缝隙等处的不同部位氧的浓度不同，在氧浓度低的部位是原电池的负极。卜列

说法正确的是（）。

A.纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀

B.钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe-3e-—Fes+

C.在海轮浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀的作用

D在图示氧浓差腐蚀中，M极处发生的电极反应为02+2A0+40-40H-

3.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为（）。

A.②①③④⑤⑥B.⑤④③①②⑥C⑤④②①③⑥D.⑤③②④①⑥

4.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下:

PH2466.5813.514

腐蚀快慢较快慢较快

主要户物Fe2+Feo.

7

下列说法不正确的是()。

A.在pH<4的溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀

B.在pH>6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀

C在pH>14的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2+4H++4e—2H2O

D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中,碳钢腐蚀速率会减慢

5.下列说法中，不正确的是().

A

-电瓣炭诲海养运?0H-

7

钢铁表面水膜的酸性很弱或苕呈中性，发生吸氧腐蚀钢铁表面水膜的酸性较强,发生析氢腐蚀

C

留”锌板

海水

将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更钢闸门作阴极而受到保

归纳总结:

i.判断金属腐蚀快慢的规律

(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀〉原电池原理引起的腐蚀〉化学

腐蚀〉有防腐措施的腐蚀。

(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中〉弱电解质溶液中〉非电解质

溶液中。

(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。

(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。

2.两种保护方法的比较

外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。

3.根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀

正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氨腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或者中性溶

液发生吸氧腐蚀：NH4cl溶液、稀H2s04等酸性溶液发生析氢腐蚀。

8

12月31日课后作业

下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是O

制丝

Cu

铁

打

隹纺浓质酸经酸化的

3%NaCI溶液

图】图2

A.图1中，铁钉易被腐蚀

B.图2中，滴加少量KdFe(CN)6]vW液，没有蓝色沉淀浮现

C图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀

D.图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极

2.利用右图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下

列说

法不正确的是()

A.a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀

B,一段时间后，a管液面高于b管液面

Ca处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小

D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe—2e-A=Fe2+

3.如图装置中，小试管内为红墨水，带有支管的U形管中盛有pH=4的雨水和生铁片。

经观察，装置中有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导

管内的

液面回升，略高于U形管中的液面。以下有关解释合理的是(

B.雨水酸性较强，生铁片始终发生析氢腐蚀

C墨水液面回升时，正极反应式为C)2+2H2O+4e—K3H-

D.U形管中溶液pH逐渐减小

4.(2022福建理综，II)某摹拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将

9

虬。和

CO2转化为。2和燃料(C3H8。)0下列说法正确的是()

10

A.该装置将化学能转化为光能和电能

B该装置工作时，H+从b极区向a极区迁移

C.每生成1molO2，有44gCO2被还原

D.a电极的反应为3co2+I8H+—18e-=03*0+5冷05.（2022•四川理综,4）用下图所示装

置除去含CN-、CI-废水中的CN-时，控制溶液pH为

9-10,阳极产生的CIO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是（；

A.用石墨作阳极，铁作阴极

B.阳极的电极反应式：C1-+2OH-2e-『CIO-+巳。

C.阴极的电极反应式：2H?0+2e-=H2f+2OH-

D除去CN-的反应：2CN+5CIO-+2HH■—、f+2CO2f+5C1-+H2O

6.如图，甲为直流电源，乙为用含有酚欧的饱和食盐水浸透的滤纸，丙为电镀槽。断开

K

后，发现乙上c点附近显红色；闭合K,可实现铁上镀锌,电路中通过0.002个电子。以

下判断正确的是（

A.a为负极B.d上发生还原反应

e为锌板D.f极的质量增加0.056g

7.按如图所示的装置进行电解实验。A极是铜锌合金,极其纯

铜，电解质溶液为硫酸铜溶液（足吊。通电•段时间后，A极恰好全部溶解，此时B极

质量

增加7.68g,溶液质量增加0.03g,则A合金中铜、锌原子个数比为（）

II

A.4：1B3：I

C.2：1D.任意比

9.(2022年全国口卷,11)三室式电渗析法处理含Na2