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1、化学能与电能 金属腐蚀的快慢速度 内容讲解 一、电化学基本内容 1、定义：研究化学能与电能相互转换的 装置、过程和效率的科学。 2、根据反应产物与电流的关系，电化学 反应过程（及其装置）可以分为两类： 产生电流的反应 借助电流发生的反应 ：化学能转换为电能 ：电能转换为化学能 电解池 1.能量转化 能转化为 能 2.电极名称 3.电子流向 极到 极 _极到 极 3.电流方向 极到 极 _极到 极 5.离子运动方 向 阳离子 极， （记忆方法： ） 阴离子 极. （记忆方法： ） 化学电 阴极阳极 负 正 负 正 阳 阴 阴极上有电子 阳极上缺电子 阴 阳 阴 阳 电解池 6. 工 作 原 理
2、阴极：电子 的一极， 电子，发生 反 应 阳极：电子 的一极， 电子，发生 反 应 7. 构 成 条 件 流入 失去氧化流出 得到 还原 两电极插入电解质溶液或熔融的 电解质 形成闭合回路 有外加直流电源 有两个电极 （一）电极的分类： 1、按照电源： 2、按照活泼性： 阳极阴极 惰性电极：C、Pt、Au 活性电极： Ag及Ag之前的金属 阳极： 离子， 阴极： 离子， （二）放电顺序： 活性电极 S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F- Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+活泼金属阳离子 阳 阴 正常浓度时H+正常浓度小， Fe2+、Zn2+浓度浓度一直
3、保持很大时 2H+Cl Cl2 + H2 Cu2+2ClCu +Cl2 （三）电解的类型及电极反应式的书写 （写出下列装置的电极反应式、总反应式pH变化、复原方法） 惰性电极： 2Cl 2eCl2 2H+ +2e H2 2HCl Cl2 + H2 电解 浓度： pH： 复原： 减小 增大 HCl气体 阳极： 阴极： 总反应： 电解 2Cl 2eCl2 Cu2+ +2e Cu CuCl2Cu +Cl2 电解 阳极： 阴极： 总反应： 电解 浓度： pH： 减小 增大 复原：CuCl2固体 电解自身型 2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 2Cl+2H2OCl2 + H2 + 2OH
4、 阳极： 阴极： 总反应： 2Cl 2eCl2 2H+ +2e H2 电解 电解 浓度：pH：减小增大复原： HCl气体 放氢生碱型 NaCl溶液换成MgCl2溶液呢？ 阳极： 阴极： 总反应： MgCl2+2H2OMg(OH）2+ Cl2 + H2 Mg2+2Cl+2H2OCl2 + H2 + Mg（OH)2 2Cl 2eCl2 2H+ +2e H2 电解 电解 4AgNO3 +2H2O 4Ag+O2 +4HNO3 4Ag+ +2H2O 4Ag+O2 +4H+ 阳极： 阴极： 总反应： 阳极： 阴极： 总反应： 4OH4e2H2O +O2 2Cu2+ +4e2Cu 2CuSO4 +2H2O
5、2Cu+O2 +2H2SO4 2Cu2+ +2H2O 2Cu+O2 +4H+ 电解 电解 电解 电解 4OH4e2H2O +O2 4Ag+ +4e4Ag 浓度：pH：减小减小复原： CuO固体 放氧生酸型 浓度：pH：减小减小复原： Ag2O固体 4OH4e2H2O +O2 4H+ +4e2H2 2H2O O2 +2H2 电解 阳极： 阴极： 总反应： 浓度：pH：增大不变复原：H2O 4OH4e2H2O +O2 4H+ +4e2H2 2H2O O2 +2H2 电解 阳极： 阴极： 总反应： 浓度：pH：增大减小复原：H2O 4OH4e2H2O +O2 4H+ +4e2H2 2H2O O2 +
6、2H2 电解 阳极： 阴极： 总反应： 浓度：pH：增大 增大 复原：H2O 电解水型 将以上装置中的惰性电极换为Cu电极？ 如何快速改写? 所有装置的阳极反应进改为： Cu 2e- = Cu2+ 阴极反应不变 总反应做相应的变化: 2、Cu+2H+ H2 + Cu2+ 电解 7、 Cu+2H+ H2 + Cu2+ 电解 3、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2 电解 1、无 4、无 5、Cu +2 Ag+ = Cu2+ + 2Ag 电解 6、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2 电解 8、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2 电解 书写步骤及注意事项： 1、看清电极材料 2、找出
7、溶液中的阳离子和阴离子 3、根据放电顺序及电极材料确定放电微粒 4、电极反应式一定为离子方程式： 不考虑放电微粒来源以及后续反应 5、总反应式： 考虑放电微粒的来源，满足离子方程式的书写规则 6、两极相加不一定为总反应 7、总反应写条件：电解 +- OH- Na+ 阴极 阳极 电解饱和食盐水 只允许阳离子通过 阳离子交换膜 H2O+少量NaOH饱和NaCl NaOH溶液 淡盐水 H2Cl2 2Cl- - 2e- =Cl22H+2e- = H2 H+从何来？ 1、电解饱和食盐水 阴极材料： 电极反应： 。 阳极材料 ： 电极反应： 。 总反应： 。 设备 。 2H+2e- = H2 2Cl- -
8、 2e- = Cl2 2NaCl+2H2O =2NaOH+Cl2+H2 电解 阳离子交换膜电解槽 避免Cl2和NaOH反应 只允许阳离子自由通过 Ti Fe 而阻止阴离子和气体通过。 （四）电解原理应用 氯碱工业 阳极 放电，产生 。开始时阴极区需要加入 。 电解过程： 阴极 放电，产生 ，使 浓度增大， 即阴极区产生 。 H+ Cl- OH-H2 Cl2 NaOHH2 开始时阴极区需要加入 。 H2O 少量NaOH 增强导电性 NaCl溶液 NaCl精炼： 电解过程中Na+定向移向： 。 阴极 加入NaOH溶液 加入BaCl2溶液 加入Na2CO3溶液 过滤加入盐酸 用 的原理在金属表面镀上
9、一层金属或合金的过程。 实质是 . 镀层金属作 极，镀件作 极， 电镀液 。 Fe上镀Cu原理： 作阴极， ； 作阳极， 。 电镀液的浓度在电镀过程中 。 2、电镀： 电解 称为镀件称为镀层 阴阳 含有镀层金属离子的溶液 Fe Cu Cu2+ 2e- = Cu Cu2e- = Cu2+ 不变 注意： 离子浓度会影响放电顺序 当Fe2+、Zn2+浓度一直保持很大时，将优先于H+放电 从而实现镀铁、镀锌 镀层金属在阳极溶解然后在镀件上析出 实质是用 原理，使粗金属先 再 的过程 精炼铜的原理：粗铜作 极， ； 精铜作 极， ； 电解液含有 。 比铜活动性强的杂质形成 ， 比铜活动性弱的杂质形成 。
10、 3、精炼： 电解溶解在纯金属上析出 阴 阳 Cu2+ 2e- = Cu Cu2e- = Cu2+ Cu2+ 阳极泥 金属阳离子进入溶液 电解液的浓度在电解过程中 。 减小 Fe、Zn等活泼金属溶解时，析出Cu，使Cu2+浓度减小 2NaCl = 2Na+Cl2 4、活泼金属的冶炼 （1）制钠： 阳极： 阴极： 总反应： 2Na+ + 2e = 2Na 2Cl 2e = Cl2 MgCl2 = Mg+Cl2 （2）制镁： 注意:不用MgO， MgO熔点太高 阳极： 阴极：Mg2+ + 2e = Mg 2Cl 2e = Cl2 （熔融） （熔融） 电解 电解 2Al2O3 = 4Al+3O2 （
11、3）制铝： 总反应： 阳极： 阴极：4Al3+ + 12e = 4Al 6O2 12e = 3O2 （熔融） 电解 注意: 不用AlCl3，熔融AlCl3不导电 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 电解法 还原法热分解法 不同金属冶炼方法的选择 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 简单，实用，节省的原则 同一种金属可能有不同的冶炼方法 M - ne- = Mn+ 六、金属的腐蚀 （一）金属腐蚀： 1、定义：是指金属或合金跟 发生 氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。 接触到的气体或液体 2、本质： （ 反应） 氧化 3、类型
12、：直接反应 腐蚀；原电池反应 腐蚀 化学电化学 金属与接触到的 （如 、 、 等） 直接发生化学反应而引起的腐蚀。 （二）化学腐蚀： 干燥的氧化剂 O2Cl2SO2 1、定义：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生 反 应， 的金属失去电子而被 。如 在潮湿的空 气中生锈。 2、类型： （三）电化学腐蚀： 原电池 氧化 较活泼 生铁 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈水膜呈 负极（Fe） 正极（C） 总反应 较强酸性中性、碱性、弱酸性 2H+2e-H2O2 + 4e- + 2H2O 4 OH- Fe2e-Fe2+ Fe2e-Fe2+ Fe+2H+ Fe2+H2 2Fe+2H2O+O22Fe(OH)
13、2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 nH2O （铁锈） 电化腐蚀 化学腐蚀 条件 不纯金属或合金 与 接触与 直接接触 有无电流 本质 联系 两种腐蚀往往 发生，但 腐蚀更普遍， 速度快，危害更重。 3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较： 电解质溶液 氧化剂 无 弱电流 较活泼的金属被氧化 金属被氧化 同时电化学 使它隔离_、_等物质 (四)金属的防护 1、改变金属的内部结构 制成合金（不锈钢） 2、在金属表面覆盖保护层， 空气 水 喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化、搪瓷等。 3、金属的电化学防护 （1）牺牲阳极的阴极保护法 被保护的金属做正极， 活泼金属保护不活泼金属 （2）外加直流电源的阴极保护法 被保护的金属做阴极 健身器材刷油漆 衣架和电线外面包上一层塑料层 某些金属工具或“机械传动 部位” ，用油脂来防锈 船身如何防腐蚀的？ 用牺牲锌块的方法来保护 船身上装锌块 下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 _(5)(2)(1)(3)(4) 金属腐蚀的快慢速度： 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
