高考复习电解池金属的电化学腐蚀与防护

高考复习电解池金属的电化学腐蚀与防护一、电解原理1．电解使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在_________引起________________的过程．阴、阳两极氧化还原反应2．电解池(也叫电解槽)把

转变为

的装置．电能化学能3．电解池的工作原理以电解CuCl2溶液为例电极名称阴极阳极电极反应反应类型电子流向电子从电源

沿导线流入电解池的

极，经过阴、阳离子定向移动形成的内电路，再从电解池的

流出，并沿导线流回电源的___Cu2＋＋2e－===Cu还原反应负极阴阳极正极2Cl－－2e－===Cl2↑氧化反应1．电解池电极的判断二、电解池的几个重点内容1．电解质溶液通电时，一定会发生化学反应吗？为什么？提示：一定发生化学反应．因为在电解池的阴极、阳极分别发生了还原反应和氧化反应，发生了电子的转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生．问题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(金属活动性顺序表Ag以前)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中阴离子的失电子能力．此时根据阴离子放电顺序加以判断，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，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＋.[例1]

(2011·江西高三联考)用下图装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中所列各项对应关系均正确的一组是 (

)选项电源X极实验前U形管中液体通电后现象及结论A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞试液后，a管中呈红色B正极AgNO3溶液b管中电极反应式是4OH－－4e－

===2H2O＋O2↑C负极KCl和CuCl2混合溶液相同条件下，a、b两管中产生的气体总体积可能相等D负极Fe(OH)3胶体和导电液b管中液体颜色加深C[名师精析]

X为正极，电解Na2SO4溶液时，实质是电解水，a管中电极为阳极，OH－放电，a管中c(H＋)＞c(OH－)，滴加酚酞试液不变色，A错；X为正极，电解AgNO3溶液时，b管中电极为阴极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，B错；Fe(OH)3胶体粒子带有正电荷，X为负极时，Fe(OH)3胶体粒子向a管移动，a管中液体颜色加深，D错．[答案]

C1.(2010·武汉高三联考)右图中，两电极上发生的电极反应为：a极：Cu2＋＋2e－===Cub极：Fe－2e－===Fe2＋.下列说法中不正确的是(

)A．该装置可能是电解池B．a极上一定发生还原反应C．a、b可能是同种电极材料D．该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能.练习D练习：《复习书》P131递进题1解答电解类的题目必须注意两点：一是判断阳极材料是活性还是惰性，二是判断溶液中可能在阳极或阴极放电的离子，抓住这两点，题目就迎刃而解了．问题请判断以惰性电极电解下列溶液时阴阳两极的电解产物分别是什么？Na2SO4溶液、NaOH溶液、H2SO4溶液、HCl溶液、CuCl2溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液类型电极反应特点电解质类型及实例电解的对象电解质浓度的变化溶液pH变化恢复原浓度的方法电解水型强碱(NaOH)含氧酸(H2SO4)活泼金属含氧酸盐(Na2SO4)电解电解质型无氧酸(HCl)不活泼金属无氧酸盐(CuCl2)1．以惰性电极电解电解质溶液的类型三、电解规律及电解化学方程式的书写水电离出的H＋、OH－放电阴极：2H＋＋2e－=H2↑阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑水增大升高降低不变加水电解质电离出的阴离子在阳极上失电子，阳离子在阴极上得电子电解质减小升高加电解质本身类型电极反应特点电解质类型及实例电解的对象电解质浓度的变化溶液pH变化恢复原浓度的方法放H2生碱型活泼金属的无氧酸盐(NaCl、MgCl2)放O2生酸型不活泼金属含氧酸盐(CuSO4、AgNO3)阴极：水电离出的H＋放电2H＋＋2e－

=H2↑阳极：电解质电离出的阴离子放电电解质和水生成新电解质，原电解质浓度减小升高加对应的无氧酸阴极：电解质电离出的阳离子放电阳极：水电离出的OH－放电4OH－－4e－===2H2O＋O2↑电解质和水生成新电解质，原电解质浓度减小降低加对应的氧化物作业写出以惰性电极电解下列溶液时阴阳两极的电极反应式和总反应式Na2SO4溶液、KOH溶液、HNO3溶液、HI溶液、CuCl2溶液

[例2]

(2010·全国卷Ⅱ)如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色．(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色——红色，碱色——黄色)①④2H＋＋2e－

==H2↑Mg2＋＋2OH－

==Mg(OH)2↓4OH－－4e－

==2H2O＋O2↑用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)练习C解析：A项，在原电池的正极上发生的是还原反应；B项，用惰性电极电解NaCl溶液，阴、阳两极产生的气体分别是H2和Cl2，体积之比为1∶1；C项，用Cu作阳极电解稀硫酸即可发生该反应；D项，用惰性电极电解稀硫酸即是电解水，硫酸浓度增大，溶液pH减小．答案：C负O2＋2H2O＋4e－===4OH－溶液中有红褐色沉淀生成2Fe＋O2＋2H2O

===2Fe(OH)2；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O

===4Fe(OH)3(2)若往U形管中滴加酚酞试液，进行(1)操作时，A、B、E、F电极周围能变红的是________．AE四、电解原理的应用1．氯碱工业(1)概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取

、H2和

，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业．Cl2NaOH2．电镀电镀时，用

作阳极，

作阴极，用含

的溶液作电解质溶液．镀层金属待镀金属镀层金属离子理论上讲，电镀时，电解质溶液的成分及浓度是不变的．问题：电镀时，电解质溶液中的成分及其浓度改变吗？3．铜的精炼(粗铜中通常含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极名称电极材料电极反应电解质溶液阳极Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，阴极Cu－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu粗铜中比较活泼的金属杂质形成阳离子进入溶液，金属活动性弱于铜的金属(Ag和Au)沉淀在电解槽底部，形成

．阳极泥粗铜纯铜CuSO4溶液2．电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等吗？提示：不相等．电解精炼铜时，粗铜作阳极，在Cu失电子的同时，粗铜中活泼金属也能失电子进入溶液，不活泼金属沉淀在电解槽底部形成阳极泥，而在阴极上Cu2＋＋2e－===Cu，虽然两极得失电子数相等，但阳极减少的质量大于阴极增加的质量．问题4．电冶金金属冶炼：Mn＋＋ne－===

M.(1)电解熔融的氯化钠冶炼金属钠：①阳极反应：

.②阴极反应：

.③总反应：

.2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na(2)电解熔融的氯化镁冶炼金属镁：①阳极反应：

.②阴极反应：

.③总反应：

.2Cl－－2e－===Cl2↑Mg2＋＋2e－===Mg(3)电解熔融的氧化铝冶炼金属铝：①阳极反应：

.②阴极反应：

.③总反应：

.6O2－－12e－===3O2↑4Al3＋＋12e－===4Al练习：《复习书》P133递进题1、2问题试从定义、装置、形成条件、电极名称、电极反应和电子流向等方面，对原电池、电解池、电镀池进行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某些金属表面镀上一层其他金属的装置装置举例五、原电池、电解池与电镀池的比较原电池电解池电镀池形成条件电极名称五、原电池、电解池与电镀池的比较负极：较活泼金属等正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)①活动性不同的两电极(连接)②电解质溶液(电极插入其中，并与电极发生自发反应)③形成闭合电路①两电极接直流电源②两电极插入电解质溶液③形成闭合电路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的离子(电镀过程浓度不变)阳极：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极名称同电解池，但有限制条件阳极：必须是镀层金属阴极：镀件五、原电池、电解池与电镀池的比较1.有关右图所示装置的叙述正确的是 (

)A．假设X为盐桥，该装置为原

电池B．假设X为盐桥，该装置为电

解池C．假设X为铜片，该装置为原电池D．假设X为铜片，该装置为电解池巩固练习A解析：盐桥能够使阴阳离子通过，因而假设X为盐桥，就使两个烧杯成为一个整体装置——原电池；但假设X为铜片，由于铜片不能使阴阳离子通过，因而该装置左边部分为电解池，右边部分为原电池；只有A项正确．答案：A2．(2011·北京海淀期中)下列关于电解的说法中，正确的是 (

)A．电解池是把化学能转变为电能的装置B．电解精炼铜时，粗铜板做阴极C．电镀时，通常把待镀的金属制品做阴极D．工业电解饱和食盐水用于生产金属钠和氯气巩固练习C解析：电解池是把电能转变为化学能的装置，A错；电解精炼铜时，粗铜板作阳极，B错；工业电解熔融氯化钠生产金属钠和氯气，电解饱和食盐水得到氢氧化钠、氢气和氯气，D错．答案：C金属的腐蚀一、金属的电化学腐蚀1．金属的腐蚀(1)概念金属或合金与周围的

物质发生

反应而引起损耗的现象．气体或液体氧化还原(2)实质金属原子

电子变成阳离子的过程．即金属发生了

反应．(3)类型根据与金属

不同，可分为

腐蚀和

腐蚀．失去氧化接触的介质化学电化学A．化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀(主要)定义条件金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应引起的腐蚀金属与物质直接接触不纯金属(或合金)接触到电解质溶液所发生的原电池反应，较活泼金属失去电子被氧化而引起的腐蚀吸氧腐蚀(主要)析氢腐蚀水膜中溶有O2，显弱酸性或中性水膜酸性较强金属被氧化而腐蚀较活泼金属被氧化而腐蚀无电流产生有微弱电流产生2Fe＋3Cl2

==2FeCl3Fe－2e－===Fe2＋2H2O＋O2＋4e－===4OH－2H＋＋2e－==H2↑B．金属腐蚀快慢的影响因素不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗．金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：(1)与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性相差越大，氧化还原反应的速率越快，金属被腐蚀的速率就越快．(2)与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀．一般说来可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀．[例1]如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 (

)C[名师精析]

①是Fe为负极，杂质为正极的原电池腐蚀，是钢铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢．其电极反应式为：负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－.②、③、④实质均为原电池装置．③中Fe为正极，被保护；②、④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活泼性差别比Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀较快；⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀；⑥Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极，防止了Fe的腐蚀．根据以上分析可知：铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥.[答案]

C金属的腐蚀快慢顺序为：电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极．二、金属的防护1．改变金属内部组织结构如制成

等．2．金属表面加保护层如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法．合金3．电化学保护(1)牺牲阳极的阴极保护法——

原理被保护的金属上连接一种更

的金属，被保护的金属作原电池的

极．(2)外加电流的阴极保护法——

原理被保护的金属与电源的

极相连，作电解池的

极．原电池正活泼电解池负阴[例2]钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一，因而金属的防护工作特别重要．下列对几种常见的金属防腐方法的描述错误的是(

)选项方法对相应方法的描述A改变金属内部的组成结构此法实际上是将金属制成合金，增强抗腐蚀能力B在金属表面覆盖保护法保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用C外加电源的阴极保护法接外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极D牺牲阳极的阴极保护法构成原电池，被保护的金属作正极B[名师精析]如果镀层金属比保护的金属活泼，破损后可构成原电池，仍然能在一定程度上保护金属，B项错误．[答案]

B1．(2011·宿州模拟)某同学为了使反应2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑能进行，设计了如图所示的四个实验，你认为可行的方案是 (

)巩固练习C解析：化学反应2HCl＋Ag===2AgCl＋H2↑不能够自发进行，但借助于电解能够发生，设计电解池时应选择Ag做阳极，HCl做电解质溶液即可，C项正确．答案：C2．下图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是巩固练习DA．电解一段时间后，往蛋壳内溶液中滴加几滴酚酞，呈红色B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反