2017年高考化学一轮复习 专题7.3 电解池 金属的电化学腐蚀与防护（讲）（含解析）

1、专利7.3电解池金属的电化学腐蚀与防护1 .了解电解单元的工作原理，可以写出电极反应和电池反应方程式。2 .了解金属电化学腐蚀的原因，了解金属腐蚀危害，了解防止金属腐蚀的措施。一、电解单元的原理一、定义电解质通过电流在两个电极分别发生氧化反应和还原反应的过程。2 .能量转化形式电能被转换为化学能。3 .电解单元的形成条件(1)与电源连接的2个电极：阳极连接电源的正极阴极连接电源的负极。(2)电解质溶液(或熔化的电解质)。(3)形成闭合电路。4 .电极反应：在阳极发生失去电子的氧化反应，在阴极发生得到电子的还原反应。 电子的流动从电源的负极到电解单元的阴极，再从电解单元的阳极到电源的正极。5 .

2、电子和络离子的移动方向电解单元与原电池的比较电解电池原电池定义把电能转换成化学能的装置把化学能转换成电能的装置装置示例形成条件两个电极连接着直流电源电解质溶液形成闭合回路活性不同的两电极(连接)电解质溶液形成闭合回路能够自发地进行氧化还原反应电极名称阳极：与电源正极连接的极阴极：与电源负极连接的极负极：比较活跃的金属(电子流出的电极)正极：比较惰性的金属(或可导电的非金属)(电子流入的极)电极反应阳极：溶液中的阴络离子失去电子，或电极金属失去电子，引起氧化反应阴极：溶液中的阳络离子得到电子，发生还原反应负极：比较活性的电极金属或阴络离子失去电子，发生氧化反应正极：溶液中的正络离子或氧得到电子，

3、发生还原反应溶液中的络离子移动阴络离子向阳极移动，阳络离子向阴极移动阴络离子向负极移动，阳络离子向正极移动电子流阳极正极负极阴极负极正极实质均发生氧化还原反应，两电极得失电子数相等联系原电池可以作为电解单元的电源，两者共同形成闭合回路6 .电解生成物的判断(1)阳极生成物的判断首先观察电极，如果是活性电极(一般是除了Au、Pt以外的金属)，则电极材料自身失去电子，电极溶解，阳络离子进入溶液的惰性电极(例如，黑金属铅、白金、金等)，根据溶液中的阴络离子放电顺序来判断。阳极放电顺序：金属(一般不包括Au、pt ) s2- I-br-cl-oh -含氧酸根F-。(2)阴极生成物的判断从溶液中的正络离

4、子放电顺序直接判断。 阳离子放电顺序：ag Hg2Fe3Cu2h Pb2sn2Fe2h al3mg 2纳米卡片k【提示】(1)为了处理电解单元的两极生成物的相关问题，必须看电极是活性电极还是惰性电极。 活性电极在阳极放电，电极溶解生成对应的金属络离子，此时阴络离子在阳极不放电。 关于惰性电极，只要比较在溶液中向两极取向移动的阴阳络离子的放电顺序即可。(2)在根据正络离子放电顺序判断阴极生成物时，留心以下3点正络离子放电顺序表中前面的c(H )接近其他络离子的浓度，后面的c(H )小，来自水的电离Fe3的电子能力大于Cu2，但第一阶段为Fe2；Pb2、Sn2、Fe2、Zn2控制一定条件(即电镀)

5、时，也可以在水溶液中放电。 Al3、Mg2、Na，Ca2、k仅在熔融状态下放电。【典型例题1】【黑龙江实验2016回前期】关于以下的电化学老虎钳完全正确的是。a乙cdz-x-k机动战士铜的精炼对铁元素进行银镀层防止Fe腐蚀构成铜亚金属铅原电池【答案】c试验点：电解电池的应用考察这部分知识的重点是电解原理，电解单元中连接电源正极的电极是阳极，电子失去、氧化，连接电源负极的电极是阴极，电子被还原。 精炼铜时，把粗铜作为阳极，纯铜作为阴极，含有铜络离子的溶液作为电解质溶液。 以电镀装置中被电镀金属为阴极，以电镀金属为阳极，溶液含有电镀金属阳络离子。 在金属保护中，可以将金属作为电解单元来保护阴极，也

6、可以将金属作为原电池来保护正极。【转变训练1】【黑龙江实验2016次上半期】如果描绘制造二氧化锰的装置，阳极可以将硫酸锰和硫酸的混合液电解液，阴极以稀硫酸为电解液，电解装置中的箭头表示溶液中的阳络离子移动的方向。 下面的说法不正确的是()A.N是电源的正极b .从右侧气孔逃跑的瓦斯气体可能是副产物O2c .石墨电极的反应是Mn2 -2e- 2H2O=MnO2 4Hd .电解中阳络离子交换膜的左侧硫酸浓度几乎没有变化，右侧减少。【回答】d试验点：电解原理2 .电解的应用1 .电解饱和盐水制取氯元素瓦斯气体和碱(氯元素碱工业)(1)碱性氯元素工业的主要原料是食盐，粗盐中含有沙土、Ca2、Mg2、S

7、O42-等杂质络离子，危害技术装备，影响产品品质，必须进行提纯。化学方法a :依次加入沉淀剂BaCl2、Na2CO3、NaOH溶液，每次加入各试剂时为了使对应的络离子完全沉淀，必须稍微过剩。b .过滤。c .滤液中加入盐酸：调节溶液的pH为46，CO32- 2H=CO2 H2O。离子交换法：将上述处理后的溶液送入络离子交换塔，再送入阳络离子(Na )交换树脂去除残留的Ca2、Mg2，达到技术要求。(2)纯化的饱和盐水中存在Na、cl、h、oh种络离子，以黑金属铅为电极，通电时h和cl优先放电，电极反应式为阳极：2Cl-2e-=Cl2，阴极：2H 2e-=H2。总反应：2NaCl 2H2O=2N

8、aOH H2 Cl2。2 .电镀(1)概念：电镀是利用电解原理在部分金属表面上镀薄层的其他金属或合金的过程。(2)形成条件：电解时，使用以电镀金属为阳极；以电镀材料为阴极；以含有电镀层金属络离子的电解质溶液为镀液；(3)特征：阳极自身放电氧化宏命令上看不到新物质的生成电解液的总量、浓度、pH不变。3、电熔化期电解熔融电解质可以精炼活跃的金属。 例如，在电解熔融NaCl情况下电极反应式为：阳极：2Cl-2e=Cl2、阴极：2Na 2e-=2Na，其总反应式是2NaCl=2Na Cl2。4 .电解精炼在电解精炼粗铜时，阳极材料是粗铜，阴极材料是精铜，电解质溶液是CuSO4溶液(或Cu(NO3)2溶

9、液)。 长时间电解后，必须补充电解质溶液。【典型例题2】【百强学校2016年重庆一中12月试验】用现代工业生产中常用的电解氯化亚铁的方法得到氯化第二铁元素溶液，吸收有毒的硫化氢气。 工艺原理如下图所示。 以下说法不正确的是()在左槽发生的反应是2Cl-2e-=Cl2。b .右槽中的反应式：2H 2 e-=H2c .从h电解单元的左槽转移到右槽D.FeCl3溶液可以被资源再生定【答案】a【试验点的定位】调查电解原理。从判断为电解单元的阴极、阳极是解题的关键的图可知，Fe2在电解单元的左槽变换为Fe3，h在右槽变换为H2，因此左槽为阳极，右槽为阴极。 结合电解理论，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反

10、应，电解池中的阳络离子向阴极移动，阳极上还原性强的一方先被氧化，阴极氧化性强的一方先被还原，据此分析解答。【转变训练2】【吉林长春十一中2016次前期】以下实验装置，其中按要求正确设定的是()【答案】b【解析】问题分析： a、电解饱和食盐水，连接电源正极的是阳极，铁元素是阳极，铁元素是失电子，溶液中的氯元素络离子是失电子，错误地，选择a；b .以原电池中的亚金属铅为负极，铜为正极，分离亚金属铅和硫酸铜，用导线和盐桥构成闭合回路，正确地，选择b 把银作为阳极网络链接电源的正极，把电解质溶液作为硝酸银，不错误地选择c；把精炼铜粗铜连接电源的正极作为阳极，把精炼铜连接电源的负极作为阴极，不错误地选择

11、d。试验点：电化学的应用三、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成金属阳络离子，金属发生氧化反应。2 .金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀和电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与非金属单体直接接触不纯金属或合金与电解质溶液接触现象无电流发生产生微弱电流本质金属被氧化比较活跃的金属氧化联系两者多发生于云同步，电化学腐蚀更为普遍(2)抽氢腐蚀和储氧腐蚀以铁元素钢的腐蚀为例进行分析类型氢解腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性强(pH4.3 )水膜酸性弱或中性电极反应负极Fe-2e-=Fe2正极2H 2e-=H2。O2 2H2O 4e-=4OH-电子总反应fe 2h=fe2 h2。2Fe O2 2

12、H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更为普遍锈的形成：4fe(oh)2 o2 2h2o=4fe(oh)3、2fe(oh)3=fe2o3xh2o (锈) (3)3、金属防护(1)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原电池的原理a .负极：比保护金属更活跃的金属；b .正极：受保护的金属设备。施加电流的阴极保护法电解原理a .阴极：受保护的金属设备b .阳极：惰性金属。(2)改变合金、不锈钢等金属的内部结构。(3)在金属表面涂抹涂膜剂、涂抹油脂、电镀、喷涂、表面钝化等保护层的方法。【典型例题3】【山东济南外语2016期前期】铁元素钢在潮湿的空气中会发生氧吸收腐蚀。 在以下的说法中，正确的是()a .负极

13、发生的反应是Fe-2e-=Fe2 B .正极反应是O2 4e- 4H=2H2Oc .腐蚀中，电子从正极流向负极d .钢柱在水中的部分比空气和水的边界更容易发生氧吸收腐蚀【答案】a【解析】a .负极上的铁元素脱电子发生氧化反应，电极反应式为Fe=Fe2 2e-，因此a是正确的b .正极上的氧引起的电子和水反应生成氢氧化合物络离子，电极反应式为O2 4e- 2H2O=4OH-，因此在b错误c .腐蚀的过程中构成原电池因为从负极铁元素向正极碳流动电子，c错误的d .因为水中的氧的溶解度小，所以钢柱的水中部分比空气和水的边界更难发生氧吸收腐蚀，所以d错误答案是a。【试验点定位】调查金属的电化学腐蚀原理

14、考察金属的腐蚀与防护，表明形成原电池的条件和原电池原理是解决问题的关键，确定根据环境不同铁元素钢是发生贮氧腐蚀还是发生贮氢腐蚀，写出电极反应。 特别是负极电解反应式(Fe-2e-=Fe2 )能够正确地判断金属腐蚀中的电子的流动和电极周围的溶液的酸盐化学基性【转移训练3】【江西临川一中2016次前期】以下的做法对金属保护有帮助的是()a .对铁元素钢零配件表面实施了蓝烧处理的b .将铁元素钢制的男同性恋与直流电源正极相连c .用菜刀切菜后，不洗就返回刀架d。 埋在地下的钢管与铜块相连【答案】a试验点：检查金属防护。试验点1 :电解电极反应方程式的表述1 .电解方程式的写法以写出以黑金属铅为电极的

15、电解CuSO4溶液的电极反应式以及总电解方程式为例。第一头地：明确溶液中存在怎样的络离子。 阳络离子： Cu2、h； 阴络离子： OH-、SO。第二步：判断阴阳两极附近络离子种类及络离子放电顺序。 阴极： Cu2 H； 阳极： OH-SO。第三步：写出电极反应式和总电解方程式。 阴极：2Cu2 4e-=2Cu； 阳极：2H2O-4e-=O2 4H。2、得失电子数相等，两极反应式加起来的总方程式：2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4。实现“三见”，正确书写电极反应式(1)看电极材料，如果以金属(Au、Pt除外)为阳极，则金属必须电解(注意Fe生成Fe2)。(2)看媒体，媒体是否参与电

16、极反应。(3)观察三种电解质的状态，如果是熔化状态，则为金属的电熔化期。3 .避免电解单元中方程式所写的三个易失分点(1)写电解单元的电极反应式时，用实际放电的络离子表示，但写总电解反应式时，弱电解质写作分子式。(2)确保两极的电子转移数相同，注明条件“电解”。(3)电解水溶液时，留心放电顺序中的h、OH-以后的络离子一般与放电无关。【典型例题4】以I .铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，在铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为ii .以al单体为阳极，以黑金属铅为阴极，以NaHCO3溶液为电解液进行电解，生成难溶性物r，热裂化r生成化合物q。 导出阳极生成r的电极反应公式： _ _ _ _

17、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.2Al-6e- 3H2O=Al2O3 6H我是al3HCO-3 e-=al (oh ) 33 co 2。电极反应的写入首先根据题干的要求和信息大胆地写入反应物和生成物，然后根据“阴得阳失”化学基加上得失电子数，最后根据电解质溶液的酸盐化学基性补充h、OH-或H2O，根据电荷保存化学基均衡。 注意利用h、OH-、H2O的均化：在电解单元的电极反应中，如果是