1、電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護【考綱解讀】課標(biāo)要求考綱要求 1、了解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)式。2、實驗探究：電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。3、能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認識金屬腐蝕的危害，通過實驗探究防止金屬腐蝕的措施。1、了解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)式。2、理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。【高考重點】1. 電解原理 2.電解原理的應(yīng)用 3.金屬的腐蝕與防護。【基礎(chǔ)知識】一、電解原理1. 電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng) 的過程2. 電解池：(也叫電解槽) 把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置3

2、電解池的工作原理 以電解CuCl2溶液為例(1)電極名稱和電極反應(yīng) 與電源正極相連的為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：2Cl2e = Cl2 與電源負極相連的為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu22e = Cu(2)總反應(yīng)方程式：4分析電解過程的思維程序（1）首先判斷陰、陽極材料是惰性電極還是活潑電極。（2）再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組（不要忘記水溶液中的H+和OH-）。（3）然后排出陰、陽兩極的放電順序。陰極：陽離子放電順序陽極：陰離子放電順序強調(diào)：當(dāng)極板材料（陽極）為 Pt 或C時，還原性非常弱，此條件不被氧化稱為_電極。當(dāng)極板材料（陽極）為Cu等金屬（除了Pt和C

3、），還原性強，易_電子,易被氧化稱為_電極。（4）分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。（5）最后合并兩個電極反應(yīng)式得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式。5.用分析電解過程的思維程序分析電解下列物質(zhì)的過程，并總結(jié)電解規(guī)律（用惰性電極電解）電解質(zhì)（水溶液）電極方程式被電解的物質(zhì)電極產(chǎn)物溶液pH變化原因、結(jié)果電解質(zhì)溶液的復(fù)原陽極陰極含氧酸（如H2SO4）陽極：4OH4e-=O2+2H2O陰極： 4H+4e-=2H2強堿（如NaOH）陽極：4OH4e-=O2+2H2O陰極： 4H+4e-=2H2活潑金屬的含氧酸鹽（如KNO3、Na2SO4）陽極：4OH4e-=O2+2H2O

4、陰極： 4H+4e-=2H2無氧酸（如HCl），除HF外陽極： 2Cl2e-=Cl2陰極： 2H+2e-=H2不活潑金屬的無氧酸鹽（如CuCl2）,除氟化物外陽極：2Cl2e-=Cl2陰極： 活潑金屬的無氧酸鹽（如NaCl）陽極：陰極：不活潑金屬的含氧酸鹽（CuSO4）陽極：陰極：例1、在如圖中，甲燒杯中盛有100ml 0.5molL-1AgNO3溶液，乙燒杯中盛有100ml 0.25 molL-1 CuCl2溶液，A、B、C、D均為質(zhì)量相同的石墨電極，如果電解一段時間后，發(fā)現(xiàn)A極比C極重1.9g，則（1）電源E為 極，F(xiàn)為 極。（2）A極的電極反應(yīng)式為 ，析出物質(zhì) mol. （3）B極的電極

5、反應(yīng)式為 ，析出氣體 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。（4）C極的電極反應(yīng)式為 ，析出物質(zhì) mol. （5）D極的電極反應(yīng)式為 ，析出氣體 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。（6）甲燒杯中滴入石蕊試液， 極附近變紅，如果繼續(xù)電離，在甲燒杯中最終得到 溶液。例2、（1）用惰性電極電解400ml一定濃度的硫酸銅溶液（不考慮電解過程中溶液體積的變化），通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1molCuO后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為 mol。（2）如果向所得的溶液中加入0.1molCu（OH）2后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為 mol。（3）如果向所得的溶液中加入0.

6、1molCu2（OH）2CO3后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH（不考慮CO2的溶解），電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為 mol。例3、兩個惰性電極插入500molAgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時，（設(shè)電解過程中陰極沒有H2放出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略不計）電極上析出銀的質(zhì)量最大為 mg。二、電解池和原電池比較1、能量轉(zhuǎn)換2、形成條件兩電極接外電源電極插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路兩種活動性不同的金屬作電極（或金屬和能導(dǎo)電的非金屬等）電解質(zhì)溶液中（電極插入其中，活潑的金屬和電解質(zhì)溶液自發(fā)的氧化還原反應(yīng)）形成閉合回路3、電極名稱及其判斷陰極：與電源負極相連；得電

7、子極；還原反應(yīng)極；電子流入極。陽極：與電源正極相連；失電子極；氧化反應(yīng)極；電子流出極。陽極：負極：較活潑金屬；失電子極；氧化反應(yīng)極；電子流出極。正極：較不活潑金屬；得電子極；還原反應(yīng)極；電子流入極。 電子從負極流出 流入正極 電子從負極流出 流入陰極外電路：（電子） 電流從正極流出 流入負極 電流從正極流出 流入陽極 陽離子向正極移動 陽離子向陰極移動內(nèi)電路（離子） 陰離子向負極移動 陰離子向陽極移動4、池型判斷有外加電源一定為電解池，無外加電源一定為原電池；多池組合時，一般含活潑金屬的池為原電池，其余都是在原電池帶動下的電解池。三、電解原理的應(yīng)用1、電鍍銅當(dāng)鍍層金屬作_ 極，含有 金屬離子的

8、電解質(zhì)為電解液，把 金屬制品浸入電鍍液為_ 極時的電解即為_。電鍍時，由于兩極得失電子相同，所以理論上電解液的濃度保持_。陰極： 陽極： 2、電解精煉銅陽極材料： 陰極材料： 電解液： 3、電解法冶煉活潑金屬（如Na、Mg、Al等），以氧化鋁為例寫出電解方程式陰極： 陽極： 4、氯堿工業(yè)（1）電解飽和食鹽水反應(yīng)原理 實驗步驟按圖裝置，在U形管里倒入飽和食鹽水，插入一根石墨棒作陽極，一根鐵棒作陰極。同時在兩邊管中各滴入幾滴酚酞試液，并用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗陽極放出的氣體。接通直流電源后，注意管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象陽極上有氣泡逸出，氣體呈黃綠色，有刺激性氣味，使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊優(yōu)樗{色，

9、陽極區(qū)溶液由無色變?yōu)辄S綠色。陰極上有氣泡逸出，氣體無色、無味。陰極區(qū)溶液由無色變?yōu)闇\紅色，紅色逐漸加深、區(qū)域逐漸擴大。實驗結(jié)論用惰性材料作陽極，電解食鹽的飽和溶液，生成Cl2、H2和NaOH。陽極：2Cl2eCl2（放電順序：Cl>OH）陰極：2H2eH2（放電順序：H>Na）在上述反應(yīng)中，由于H在陰極上得到電子而生成H2，破壞了附近的水的電離平衡，促進了水繼續(xù)電離，結(jié)果陰極區(qū)溶液里OH的濃度增大而呈現(xiàn)堿性。（2）離子交換膜法制燒堿離子交換膜電解槽的組成由陽極（金屬鈦網(wǎng)）、陰極（碳鋼網(wǎng)）、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺電解槽由若干個單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。右圖表示一個單元

10、槽的示意圖。陽離子交換膜的作用將電解槽隔成陰極室和陽極室，它只允許陽離子（Na）通過，而阻止陰離子（Cl、OH）和氣體通過。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。（3）陽離子交換膜法電解制燒堿的主要生產(chǎn)流程（4）食鹽的精制粗鹽的成分:粗鹽中的主要成分是NaCl,此外還含有泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO42雜質(zhì)。這樣的粗鹽不符合電解要求，因此必須經(jīng)過精制。雜質(zhì)的危害：Ca2、Mg2、Fe3等金屬離子在堿性環(huán)境中會生成沉淀，損壞離子交換膜；此外，雜質(zhì)的存在會使得到的產(chǎn)品不純。除雜質(zhì)的過程：注意：除雜質(zhì)時所加試劑

11、的順序要求是：a、Na2CO3必須在BaCl2之后； b、加入鹽酸在過濾之后。試劑加入順序有多種選擇，如：a、BaCl2、NaOH、Na2CO3、過濾、HCl；b、BaCl2、Na2CO3、NaOH、過濾、HCl；c、NaOH、BaCl2、Na2CO3、過濾、HCl。（5）、以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)及產(chǎn)品的主要用途四、電化學(xué)計算的基本方法原電池和電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)測定的計算、根據(jù)電荷量求產(chǎn)物的量與根據(jù)產(chǎn)物的量求電荷量等的計算。不論哪類計算，均可概括為下列三種方法：根據(jù)電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電

12、荷量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。根據(jù)總反應(yīng)式計算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算高考資根據(jù)關(guān)系式計算：借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的關(guān)系式高.例4、以惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液，一段時間后取出電極，加入9.8 g Cu（OH）2后溶液與電解前相同，則電解時電路中流過的電子為（）A0.1mol B0.2molC0.3molD0.4mol例5、用惰性電極電解燒杯中盛裝的100mL含0.2molCuCl2、0.4molMgCl2的溶液，一段時間后在陽極上產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體11.2L，則在陰極上增重A.32g

13、B.20g C.12.8g D.12g例6、下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。（1）接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得丙中K2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問題：電源的N端為 極；電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為 。列式計算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積： 電極c的質(zhì)量變化是 g；電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡述其原因：甲溶液 ；乙溶液 ；丙溶液 ；（2）如果電解過程中銅全部析出，此時電解能否繼續(xù)進行，為什么？ 五、金屬的腐蝕金屬的

14、腐蝕是指金屬或合金跟周圍接觸到的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。1、實質(zhì) :金屬原子（M）失去電子而被氧化的過程，即 M ne Mn。2、類型 :有電化腐蝕和化學(xué)腐蝕兩種。（1） 電化腐蝕：不純的金屬 ( 或合金 ) 接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)，相對較活潑的金屬原子失去電子而被氧化所引起的腐蝕。 （2） 化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì) ( 一般為非電解質(zhì) ) 直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的一種腐蝕。化學(xué)腐蝕電化腐蝕條件金屬與電解質(zhì)等直接接觸不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流發(fā)生本質(zhì)金屬被氧化的過程較活潑金屬被氧化的過程相互 關(guān)系化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同時發(fā)生 , 但電

15、化腐蝕更普遍，危害嚴(yán)重 3 、電化腐蝕的類型 通常有析氫腐蝕和吸氧腐蝕兩種情況。這兩種腐蝕的差異主要體現(xiàn)在正極反應(yīng)上。鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較見下表析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強水膜酸性很弱或呈中性正極反應(yīng)2H 2e H2O2 2H2O 4e 4OH負極反應(yīng)Fe 2e Fe2金屬的電化學(xué)腐蝕中最主要的是鋼鐵的腐蝕。鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的主要化學(xué)反應(yīng)原理是：如圖，在潮濕的空氣里，鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜，這層水膜里含有少量 H和 OH，還溶解了O2等氣體，結(jié)果在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好 形成無數(shù)微小的原電池 。在這些原電池里，鐵是負極，碳是正極。鐵失去

16、電子而被氧化。負極： 2Fe4e 2Fe2正極： 2H2O O2 4e 4OH電化學(xué)腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的 主要原因 。說明 ：影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和介質(zhì)兩個方面。就金屬本性來說，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。介質(zhì)對金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。由于鋼鐵制品通常所處的外部環(huán)境干燥度較低，氧氣的存在又非常廣泛，在相同條件下，原電池反應(yīng)比一般的氧化還原反應(yīng)速率高，因此，在鋼鐵的腐蝕類型中主要是電化學(xué)腐蝕，其次是化學(xué)腐蝕。但是，鋼鐵的腐蝕類型并不單一，一般是電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕并存，只是有主次之分而已。無論哪種類型的金屬腐蝕

17、，其本質(zhì)都是金屬被氧化。4、金屬的防護方法 （1）改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu) :如在鐵中添加一些其它元素形成不銹鋼，如鎳鉻不銹鋼。（2）覆蓋保護層 （3）使用電化學(xué)保護法 外加電流的保護法將被保護的金屬與外加直流電源負極相連，能導(dǎo)電的惰性材料（如石墨）與電源正極相連，通電后，被保護的金屬上積累電子而防止其被氧化而腐蝕。 外接活潑電極的保護法在被保護的金屬上連接一種更活潑的金屬，當(dāng)發(fā)生電化腐蝕時，首先銹蝕的是負極（活潑金屬一極），這樣就保護了另一極的金屬不腐蝕。此外，還有其它保護方法，這里不再介紹。答案. （1）正極 4OH-4e=2H2O + O2。水減少的質(zhì)量：生成O2體積：16g 堿性增大，因為電

18、解后，水量減少溶液中NaOH濃度增大酸性增大，因為陽極上OH-生成O2，溶液中H+離子濃度增大酸堿性大小沒有變化，因為K2SO4是強酸強堿鹽，濃度增加不影響溶液的酸堿性(2)能繼續(xù)進行，因為CuSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)。【解析】（1）乙中C電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2+2e=Cu，即C處為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負極，N為正極。丙中為K2SO4，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解的水的質(zhì)量為xg。由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有，100×10%=（100-x）×10.47%，得x=4.5g，故為0.25mol。由方程式2H2+O2 2H2O可知，生成2molH2O，轉(zhuǎn)移4mol電子，所以整個反應(yīng)中轉(zhuǎn)化0.5mol電子，而整個電路是串聯(lián)的，故每個