《【三维设计】2015高考化学（人教通用）一轮讲义：第7章 第3节 电解池 金属的腐蚀与防护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【三维设计】2015高考化学（人教通用）一轮讲义：第7章 第3节 电解池 金属的腐蚀与防护（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节电解池 金属的腐蚀与防护明考纲要求理主干脉络1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.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。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）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能。2.电解池（1）概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。（2）电解池的构成条件：有外接电源；有与电解质溶液相连的两个电极；形成闭合回路。（3）电解池中电子和离子的移动：电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。（
2、4）电解池工作原理（以电解 CuCl2溶液为例）：总反应方程式：CuCl2通电,CuCl2二、电解原理的应用1.电解饱和食盐水2.电解精炼铜3.电镀铜4.电解冶炼钠三、金属的腐蚀与防护1.化学腐蚀和电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的物质直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质Mne=Mn现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生联系普遍性：Mne=Mn电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，危害也更严重2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜环境水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性负极反应Fe2e=Fe22Fe4e=2Fe2正极反应2H2e=H2O24e2H2O=4
3、OH总反应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe（OH）24Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3联系吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护（1）原电池原理牺牲阳极的阴极保护法。（2）电解池原理外加电源的阴极保护法。（3）改变金属内部结构如不锈钢。（4）加保护层如涂防锈油漆、电镀等。1.判断正误（正确的打“”，错误的打“”） 。（1）任何化学反应都可以设计成电解池反应。 （ ）（2）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中的 c（Cu2）均保持不变。 （ ）（3）电解冶炼镁、铝通常电解 MgCl2和 Al2O3，也可电解 MgO 和 AlCl3。 （ ）（4）若把 CuH2SO4=CuSO4H2
4、设计成电解池，应用 Cu 作阳极。 （ ）（5）当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用。 （ ）（6）可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护不受腐蚀。 （ ）提示：（1）。非氧化还原反应不能设计成电解池反应。（2）。电镀铜时基本不变，但电解精炼铜时由于粗铜中含有活泼金属，会使c（Cu2）减小。（3）。不能电解 MgO（熔点很高）和 AlCl3（共价化合物，熔融态不导电） 。（4）。（5）。镀层破损后，Fe 与 Sn 形成原电池的两极，Fe 比 Sn 活泼，Fe 作负极被腐蚀。（6）。应连接电源的负极以保护输油钢管。2.比较原电池与电解池有哪些不同之处？填写下表：电解池原电
5、池电极名称电极反应（氧化、还原）能量转变答案：电解池原电池电极名称阴极（与电源负极相连）阳极（与电源正极相连）负极（电子流出的电极）正极（电子流入的电极）电极反应（氧化、还原）还原反应氧化反应氧化反应还原反应能量转变电能转化为化学能化学能转化为电能3.电解原理应用广泛，请思考并回答以下问题。（1）电解 NaCl 饱和溶液，如何检验两极产物？（2）氯碱工业用阳离子交换膜（只允许阳离子通过）把两个极室分开有何优点？（3）电解精炼铜时阳极泥是如何形成的？答案：（1）在阳极用湿润的淀粉KI 试纸即可检验 Cl2的生成，在阴极收集一小试管气体做爆鸣试验即可证明 H2的生成，向阴极溶液中滴入酚酞试液显红色
6、证明有 NaOH 生成。（2）因气体和阴离子不能通过，因此防止了 H2与 Cl2的反应，同时也防止了 Cl2与NaOH 的反应。（3）粗铜中含有 Au、Ag 等不活泼金属，电解精炼时因其还原性弱于铜，而不能放电反应，就直接沉入阳极室底部，被称为阳极泥。4.电解池工作时电子和离子是如何移动的？提示：电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。5.电镀铜时，Cu2浓度如何改变？电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度是否改变？提示：电镀铜时，电解质溶液中的 Cu2浓度不变，电解精炼铜时，粗铜中的Zn、Fe、Ni 等比 Cu
7、活泼金属在阳极失去电子，阴极上只有 Cu2得电子，所以 CuSO4溶液的浓度会降低。6.为什么要在轮船水线以下的船壳上嵌入一定数量的锌块？提示：FeZn海水构成原电池，Zn 作负极，Fe 作正极，锌被腐蚀，而船体受到保护。7.（2013北京高考）用石墨电极电解 CuCl2溶液（见右图） 。下列分析正确的是（ ）A.a 端是直流电源的负极B.通电使 CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应：Cu22e=CuD.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体解析：选 A 通过图中离子的运动状态可判断连接 a 的为阴极，连接 b 的为阳极，故a 端为直流电源的负极，b 端为直流电源的正极，A 项正确；Cu
8、Cl2在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B 项错误；阳极发生氧化反应，即 2Cl2e= Cl2，C 项错误；阴极发生还原反应，析出 Cu，阳极发生氧化反应，在阳极附近可观察到黄绿色气体，D 项错误。电极反应式、电解反应式的书写1.按要求书写有关电极反应式及电解反应总化学（或离子）方程式。（1）用惰性电极电解 AgNO3溶液。_（2）用惰性电极电解 MgCl2溶液。_（3）用铁作电极电解 NaCl 溶液。_（4）用铜作电极电解盐酸。_（5） （2013福建高考）以惰性电极电解 FeCl2和 HCl 的混合物可制备 FeCl3和 H2。_（6） （2010山东高考）以铝材为阳极，在 H2S
9、O4溶液中电解，铝材表面可形成氧化膜。_答案：（1）4OH4e=2H2OO24Ag4e=4Ag4Ag2H2O4Ag4HO2= = = = =电解（2）2Cl2e=Cl2 2H2e=H2Mg22Cl2H2OMg（OH）2H2Cl2= = = = =电解（3）Fe2e=Fe2 2H2e=H2Fe2H2OFe（OH）2H2= = = = =电解（4）Cu2e=Cu2 2H2e=H2Cu2HCu2H2= = = = =电解（5）Fe2e=Fe3 2H2e=H22Fe22H2Fe3H2= = = = =电解（6）2Al6e3H2O=Al2O36H 6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H2= = =
10、 = =电解2.（2013浙江高考）电解装置如图所示，电解槽内装有 KI 及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I26OH=IO5I3H2O 3下列说法不正确的是（ ）A.右侧发生的电极反应式：2H2O2e=H22OHB.电解结束后，右侧溶液中含有 IO 3C.电解槽内发生反应的总化学方程式：KI3H2OKIO33H2= = = = =通电D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变解析：选 D 装置图中左侧电极为阳极，I失去电子生成 I2，右侧电极为阴极，H2O得到电子生成 H2，A、C 项正确；
11、电解结束后，左侧溶液中的 IO经阴离子交换膜进入右 3 侧，B 项正确；D 项，如果将阴离子交换膜换为阳离子交换膜，那么阴极产生的 OH不会与 I2发生反应，故电解槽内发生的总化学反应要变化，D 项错误。3.（2012浙江高考）以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：下列说法不正确的是（ ）A.在阴极室，发生的电极反应为：2H2O2e=2OHH2B.在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区 H浓度增大，使平衡2CrO2HCr2OH2O 向右移动2427C.该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2= = = = =通电
12、D.测定阳极液中 K 和 Cr 的含量，若 K 与 Cr 的物质的量之比（nk/ncr）为 d，则此时铬酸钾的转化率为 1d2解析：选 D 分析该制备过程，K2CrO4在转变为 K2Cr2O7的过程中没有发生化合价的变化，制备过程是通过电解的方法改变溶液的 pH 来实现的。阴极的反应式是2H2O2e=2OHH2，阳极的反应式为 2H2O4e=O24H，电解过程中阳极区的 c（H）增大，促进平衡 2CrO2HCr2OH2O 向右移动，总反应式为24274K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2。若设加入反应容器内的= = = = =通电K2CrO4为 1 mol，反应中有 x mo
13、l K2CrO4转化为 K2Cr2O7，则阳极区剩余的 K2CrO4为（1x）mol，其对应的 nK2（1x）mol，nCr（1x）mol，生成的 K2Cr2O7为 x/2 mol，其对应的 nKx mol，nCrx mol，由 nK/nCrd 可得，x2d，转化率为（2d）/1。1.电极反应式的书写步骤（1）明确阴、阳两极：Error!Error!（2）分析电极产物：首先明确阳极材料和溶液中存在的所有离子，然后根据如下规律分析判断。（3）书写电极反应式：注意电解质溶液的环境。若电解质溶液中的离子与电极产物发生反应，一般要把该离子写进电极反应式，如碱性环境下生成的 CO2会与 OH反应生成 C
14、O。23注意质量守恒，电子守恒和电荷守恒，一般先照顾电子守恒，然后利用电荷守恒配平，最后再用质量守恒验证。2.电解总方程式的书写（1）必须在连接号上标明通电或电解。（2）只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解 CuCl2溶液：CuCl2CuCl2。= = = = =电解（3）只有水被电解，只写水及电解产物即可。如电解稀硫酸、NaOH 溶液、Na2SO4溶液时，化学方程式应写为 2H2O2H2O2。= = = = =电解（4）电解质、水同时被电解，则都要写进化学方程式。如电解饱和食盐水：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH。= = = = =电解特别提醒 规避电解池中方程式书写的 3 个易失分点（1）书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成化学式。
