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1、第三节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护,一、电解原理及其应用 1.电解原理 (1)电解池:把 电能 转变为 化学能 的装置。 (2)电解池的工作原理(以电解CuCl2溶液为例),2.电解原理的应用 (1)电解饱和食盐水(氯碱工业) 设备:电解槽,阳离子交换膜的作用:只允许阳离子(Na+)通过,阻止阴离子(Cl-、OH-)和气体通过。将电解槽隔成阴极室和阳极室,既可以防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响产品NaOH的质量。 (2)电镀铜 实验装置:,(4)电解精炼铜 实验装置:,【小题自测】 1.判断下列叙述是否正确,在题后括号内
2、用“”或“”表示。 (1)电解精炼铜过程中,阳极质量的减少量与阴极质量的增加量一定相等。 ( ) 【解析】电解过程中,阳极粗铜上有比铜活泼的金属失电子,错误。 (2)电解氯化铜溶液时,若铜电极与电源正极相连,则该电极周围的酚酞溶液变红。 ( ),2.关于下列各图的说法,正确的是 ( D ),A.装置中阴极处产生的气体能够使湿润淀粉KI试纸变蓝 B.装置中待镀铁制品应与电源正极相连 C.装置中电子由b极流向a极 D.装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应,二、金属的腐蚀与防护,1.金属的腐蚀 (1)金属腐蚀的实质:金属原子 失去 电子被氧化而消耗的过程。 (2)化学腐蚀与电化学
3、腐蚀比较,2.金属的防护 (1)在金属表面覆盖保护层。以钢铁的防护为例,根据保护层成分的不同,可分为如下几种: 在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。 用电镀、热镀、喷镀的方法,在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属。 用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜,如烤蓝。 (2)改变金属的内部结构:如制成不锈钢。 (3)电化学保护法,【小题自测】 1.(2016重庆巴蜀中学月考)下列关于电化学的实验事实正确的是 ( A ) 【解析】B项,用惰性电极电解CuCl2溶液时,阳极产生氯气,错误;C项,弱酸性环境下钢铁发生吸氧腐蚀,负极是铁失电子,正极吸收O2,错误;D项,在对钢闸门进行
4、保护时应让钢闸门与外加电源的负极相连,且为外加电源的阴极保护法,错误。,考点二,考点一,考点二,考点一,考点二,考点一,考点二,考点一,考点二,考点一,典例1 (2015长春十一中月考)(双选)电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为12,以下说法正确的是 ( ),考点二,考点一,考点二,考点一,1.用惰性电极电解饱和硫酸铜溶液,下列说法正确的是 ( D ) A.一段时间后会析出硫酸铜晶体 B.阳极析出红色物质,阴极放出无色气体 C.电解过程中溶液pH基本不变 D.加入CuO可使溶液恢复为原浓度 【解析】电解硫酸
5、铜溶液的实质是电解H2O和CuSO4,无硫酸铜晶体析出,A项错误;B项,阳极OH-放电生成氧气,阴极析出铜,错误;C项,电解过程中阳极生成H+,pH减小,错误。,考点二,考点一,考点二,考点一,考点二,考点一,考点二 电化学计算的基本方法 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算等。常用方法如下: 1.根据电子守恒法计算:用于串联电路,根据通过阴阳两极的电量相同进行计算,其依据是电路中转移的电子数相等。 2.根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列比例式计算。 3.根据关系式计算:借得失电子相等关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。,考点二,考
6、点一,典例2 新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。 回答下列问题: (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 。 (2)闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生。其中b电极上得到的是 ,电解氯化钠溶液的总反应方程式为 。 (3)若每个电池甲烷通入量为1 L (标准状况),且反应完全,则理论上最多能产生的氯气体积为 L(标准状况)。,考点二,考点一,考点二,考点一,【规律总结】判断电解质溶液离子浓度的变化 (1)若阴极为H+放电,则阴极区c(OH-)增大。 (
7、2)若阳极为OH-放电,则阳极区c(H+)增大。 (3)若阴、阳两极同时有H+、OH-放电,相当于电解水,溶质离子的浓度增大。,考点二,考点一,1.(2015浙江金丽衢十二校联考)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到某种副产物,其原理如图所示(电极材料为石墨)。 下列说法不正确的是 ( C ) B.若D是混合气体,则可能含有SO2、O2等成分 C.a电极发生还原反应,当有1 mol Na+通过阳离子交换膜时,a极生成11.2 L气体 D.A溶液是稀NaOH溶液,作用是增强溶液的导电性;C是较浓的硫酸溶液,考点二,考点一,考点二,考点一
8、,2.如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。 (1)接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为10.47%,乙中c电极质量增加。据此回答问题: 电源的N端为 正 极。,考点二,考点一,电极c的质量变化是 16 g。 电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因: 甲溶液:碱性增大,因为电解NaOH溶液,实际上是电解水,导致溶液中NaOH浓度增大 。 乙溶液:酸性增大,因为阳极上OH-放电生成O2,溶液中H+浓度增大 。 丙溶液:酸碱性大小没有变化,因为
9、K2SO4是强酸强碱盐,浓度增加不影响溶液的酸碱性。 (2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,为什么? 能继续进行,因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应变为水的电解反应 。,考点二,考点一,1.(2015福建高考)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化 为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是 ( B ) 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1 mol O2,有44 g CO2被还原,2.(2015浙江高考)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是
10、一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是 ( D ),3.(2015四川高考)用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为910,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是 ( D ),【解析】本题考查电化学。结合“阳极产生的ClO-将CN-氧化”可知,阳极为Cl-失电子被氧化成ClO-,阳极不能使用活性电极,A、B项正确;碱性溶液中,水在阴极放电生成H2和OH-,C项正确;在碱性溶液中,不能存在大量的H+,D项错误。,5.(2015上海高考节选)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。,
