高考化學一輪復習專題7.3電解池金屬的電化學腐蝕與防護(講)(含解析)

1、專題 7.3 電解池金屬的電化學腐蝕與防護1、 了解電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。2、 理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因，了解金屬腐蝕的危害，知道防止金屬腐蝕的措施。1、定義在電流作用下，電解質在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程。2、能量轉化形式電能轉化為化學能。3、電解池的形成條件（1）與電源相連的兩個電極：陽極連電源的正極；陰極連電源的負極。（2）電解質溶液（或 熔融的電解質）。（3）形成閉合的回路。4、電極反應：陽極上發(fā)生 失 電子的氧化反應，陰極上發(fā)生得 電子的還原反應。電子的流向從電源的 負極到電解池的 陰極，再從電解池的 陽極到電源的正極。、電解池原理電源

2、電械名稱：陰樁 反應類型工還原雌電極反曲：W+加=65、電子和離子的移動方向舷類勤應電磁鹹2CF-2eCM電解池和原電池比較電解池原電池疋義將電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置裝置 舉例形 成條 件1兩個電極與直流電源相連2電解質溶液3形成閉合回路1活潑性不同的兩電極（連接）2電解質溶液3形成閉合回路4能自發(fā)進行氧化還原反應電 極名 稱陽極：與電源正極相連的極陰極：與電源負極相連的極負極：較活潑金屬（電子流出的極）正極：較不活潑金屬（或能導電的非金屬）（電子 流入的極）電 極反 應陽極：溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子，發(fā)生氧化反應陰極：溶液中的陽離子得電子，發(fā)生還原反應負極

3、：較活潑電極金屬或陰離子失電子，發(fā)生氧化反應正極：溶液中的陽離子或氧氣得電子，發(fā)生還原反應溶 液中 的陰離子移向陽極，陽離子移向陰極陰離子移向負極，陽離子移向正極離 子移 向電 子流 向導線導線陽極一線正極T負極 一線 陰極導線負極正極實質均發(fā)生氧化還原反應，兩電極得失電子數相等聯(lián)系原電池可以作為電解池的電源，二者共冋形成閉合回路6、電解產物的判斷(1)陽極產物的判斷首先看電極，若是活性電極(一般是除Au Pt外的金屬)，則電極材料本身失電子，電極被溶解形成陽離子進入溶液；若是惰性電極(如石墨、鉑、金等)，則根據溶液中陰離子放電順序加以判斷。陽極放電順序：金屬(一般是除Au、Pt外)S21一B

4、rC0H含氧酸根F。(2)陰極產物的判斷直接根據溶液中陽離子放電順序加以判斷。陽離子放電順序：+2+3+2+十2+2+2+2+十3+2+2+ 汁Ag Hg Fe Cu H Pb Sn Fe Zn H AI Mg Na Ca K?！咎崾尽?1)處理有關電解池兩極產物的問題，一定要先看電極是活性電極還是惰性電極。活 性電極在陽極放電，電極溶解生成相應的金屬離子，此時陰離子在陽極不放電。 對于惰性電極，則只需比較溶液中定向移動到兩極的陰陽離子的放電順序即可。(2)根據陽離子放電順序判斷陰極產物時，要注意下列三點：1陽離子放電順序表中前一個c(H+)與其他離子的濃度相近，后一個c(H+)很小，來自水的

5、電離；2Fe3+得電子能力大于Cu2+，但第一階段只能被還原到Fe2+;3Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+控制一定條件(即電鍍)時也能在水溶液中放電；AI3+、Mcj+、Na+、Ca2+、K只有在熔融狀態(tài)下放電?！镜湫屠}1】【黑龍江實驗2016屆上期中】下列有關電化學裝置完全正確的是ABCD銅的精煉鐵上鍍銀防止Fe被腐蝕構成銅鋅原電池【答案】C【解析】試題分析：L銅的精煉裝貴中粗銅連接電源的正機錯誤，不選A；B,錢上復銀，則鐵做陰極， 銀做陽極銀連接電源的正極，錯誤不選G鐵做電闕也的陰檢不反匾 可臥陰止鐵被腐蝕，正| 確，選G 6應該將鋅放在硫酸溶港中國，銅放在硫酸落液中錯逞，不選 d

6、考點：電解池的應用【點評】高考試題對本部分知識考查的重點是電解原理，電解池中與電源的正極相連的電極為陽極，失去電子，被氧化，與電源的負極相連的電極為陰極，得到電子被還原。精煉銅時粗銅做陽極，純銅做陰極，含銅離子的溶液的為電解質溶液。電鍍裝置中待鍍金屬做陰極，鍍層金屬做陽極，溶液含有鍍層金屬陽離子。在金屬防護中可以讓金屬做電解池的陰極被保護，或做原電池的正極被保護。【遷移訓練1】【黑龍江實驗2016屆上期中】 制備二氧化錳的裝置如圖，陽極以硫酸錳和硫酸電解液，陰極以稀硫酸為電解液，電解裝置中箭頭表示溶液中陽離子移動的方向。下列說法不 正確的是（）A.N是電源的正極B.右側氣孔逸出的氣體可能為副產

7、物O2C.石墨電極反應為Mn2e+2H2O = MnO2+4HD電解過程中陽離子交換膜左側硫酸濃度基本不變，右側減小?！敬鸢浮緿【解析】試題分析：A.陽寫子向陰極移動，所以說明左側為陰極，M為電源的員極N為電源的正極，正確不選AjB.右側為陽檢可能潯浹中的氫氧根離子放電主成氧氣正確不選Bj C.石墨電極為陽極 嶺鳥子失去電子生成二氧化氐 電根反應正確，不選O D、電解過程中陽離子向左側移動，左側滾液 中氨離子放電生成氛氣溶港的濃度不變，右側硫酸猛電解生成二氧化猛和硫熟 硫酸的濃廈增加 錯誤，選6考點：電解原理二.電解的應用1、 電解飽和食鹽水制取氯氣和燒堿(氯堿工業(yè))(1)氯堿工業(yè)的主要原料是

8、食鹽，由于粗鹽中含有泥沙、Ca2S Mcj+SO2等雜質離子，對生產設備造成損壞，影響產品的質量，故必須進行精制。1化學方法a:依次加入沉淀劑BaCb、NQCO、NaOH溶液，每次所加試劑都必須稍稍過量以便使相應離子完全沉淀。b.過濾。c.濾液中加鹽酸：調節(jié)溶液pH值為46,CO2+2J=COf+HQ2離子交換法：對于上述處理后的溶液，需送入離子交換塔，進一步通過陽離子(Na+)交換樹脂除去殘存的Ca2+M(c+，以達到技術要求。(2)精制的飽和食鹽水中存在著Na+、Cl-、H+、OH四種離子，用石墨作電極，通電時H+和Cl-優(yōu)先放電，電極反應式為陽極：2C一2e=Cl2f,陰極：2H+2e上

9、Hzf總反應：2NaCI+2f0 = 2NaOH+ Hf+Cl2f。2、 電鍍(1)概念：電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬 或 合金 的過程。(2)形成條件：電解時，鍍層金屬作 陽極；鍍件作 陰極；含 鍍層金屬離子的電解質溶液作電鍍液；用 直流電源。(3)特征：陽極本身放電被氧化；宏觀上看無新物質生成；電解液的總量、濃度、pH均不變。3、 電冶煉電解熔融電解質，可煉得活潑金屬。如：電解熔融NaCI時，電極反應式為：陽極：2CI2e =Cl2f,陰極：2Na+2e=2Na,總反應式為：2NaCI = 2Na+Cl2f4、電解精煉電解精煉粗銅時，陽極材料是一一粗銅，陰極材料是一一

10、精銅， 電解質溶液是CuSO溶液(或CU(NQ)2溶液)。長時間電解后，電解質溶液必須補充。【典型例題2】【百強校2016屆重慶一中12月月考】 現(xiàn)代工業(yè)生產中常用電解氯化亞鐵的方 法制得氯化鐵溶液吸收有毒的硫化氫氣體。工藝原理如下圖所示。下列說法中不正確的是( )A.左槽中發(fā)生的反應是：2CI-2e-=Cl2fB.右槽中的反應式：2H+2 e=H2fC. H+從電解池左槽遷移到右槽D. FeCb溶液可以循環(huán)利用【答案】A【解析】試題分析：通過圖示可知FW在電解迪的左槽中轉化対心庁在右槽中轉化為吐因此左槽鄭載，右 槽為陰臥A.左槽為陽極，因此電根反應式為FWF=Fe故迪錯島B.右槽為陰極，電根

11、反應式 為甜亠十亦時，故B正確j C.電解過程中陽離子向陰扱移動，即IT從電解池左槽遷移到右檢 故G正剣D.在反應池中F姐和反應為2F0-柑因業(yè)汀小溶港可以猖環(huán)利用， 故D正確，答來為 2【考點定位】考查電解原理?！军c評】判斷電解池的陰、陽極是解題關鍵；通過圖示可知F/在電解池的左槽中轉化為Fe3+,M在右槽中轉化為H2,因此左槽為陽極 ，右槽為陰極。再結合電解理論，陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應， 電解池中陽離子向陰極移動，陽極上是還原性強的先被氧化，陰極是氧化性強的先被還原，據此分析解答。【遷移訓練2】【吉林長春十一中2016屆上期中】 下列實驗裝置，其中按要求設計正確的是( )|唐豊

12、5覓滾t*電電解也和倉鹽水良列仲癱電施C電ttt繼0 電解情煉4H【答案】B【解析】試題分析：A、電解飽和食鹽水，連接電源正極的為陽極，鐵做陽極，鐵失去電子，而不是溶液中的氯離子失去電子， 錯誤，不選A；B原電池中鋅做負極，銅做正極，鋅和硫酸銅分開， 用導線和鹽橋構成閉合回路，正確，選B;C、電鍍銀，應將銀為陽極鏈接電源的正極，電 解質溶液為硝酸銀，錯誤，不選C; D精煉銅粗銅連接電源的正極做陽極，精銅連接電源 的負極做陰極，錯誤，不選D。考點：電化學的應用三、金屬的腐蝕與防護1、金屬腐蝕的本質金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應。2、金屬腐蝕的類型(1)化學腐蝕與電化學腐蝕類型化

13、學腐蝕電化學腐蝕條件金屬跟非金屬單質直接接觸不純金屬或合金跟電解質溶液接觸現(xiàn)象無電流產生有微弱電流產生本質金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往冋時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進行分析:類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(pHW4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極負極_ _ 2+Fe2e =Fe反應正極2H+2e=HfO+2HO+4e =4OH總反應式Fe+2H+=FCT+Hd2Fe+Q+ 2HO=2Fe(OH2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍鐵銹的形成：4Fe(OH)2+O+2fO=4Fe(OH),2Fe(OH)3=FeOxH2O(鐵銹)+(3X)H20。3、金屬的防護(1

14、)電化學防護犧牲陽極的陰極保護法一原電池原理a負極：比被保護金屬活潑的金屬；b正極：被保護的金屬設備。外加電流的陰極保護法一電解原理a陰極：被保護的金屬設備；b陽極：惰性金屬。(2)改變金屬的內部結構，如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法?！镜湫屠}3】【山東濟南外國語2016屆上期中】 鋼鐵在潮濕的空氣中會發(fā)生吸氧腐蝕。以下說法中，正確的是()A.負極發(fā)生的反應為：Fe-2e-=Fe2+B.正極反應為：Q+4e-+4H=2H2OC.腐蝕過程中，電子從正極流向負極D.鋼柱在水下的部分比在空氣與水交界處更容易發(fā)生吸氧腐蝕【答案】A【解析】2

15、+試題分析：A.負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為Fe=Fe +2e，故A正確；B.正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為Q+4e+2H2O=4OH故B錯誤；C.腐蝕過程中，構成原電池，電子從負極鐵流向正極碳，故C錯誤；D.水中氧氣的溶解度較小，所以鋼柱在水下的部分比在空氣與水交界處更難發(fā)生吸氧腐蝕，故D錯誤；答案為Ao【考點定位】考查金屬的電化學腐蝕原理【點評】本題考查了金屬的腐蝕與防護，明確形成原電池的條件及原電池原理是解本題關鍵，會根據環(huán)境確定鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕還是析氫腐蝕，會書寫電極反應，特別是負極電解反應2+. .式(Fe-2e =Fe),能準確判金屬腐蝕過程中電子

16、的流向及電極周圍溶液的酸堿性，應為學習難點?！具w移訓練3】【江西臨川一中2016屆上期中】下列做法有利于金屬防護的是( )A.鋼鐵零件表面進行烤藍處理B.將鋼鐵制成的閘門與直流電源正極相連C.菜刀切菜后不洗凈就放回刀架D.埋在地下的鋼管與銅塊相連【答案】A【解析】試題井析匕A一般鋼鐵容易曲知刃喋將鋼鐵霧件的表面進行烤藍處理，就能大大増強折蝕能力，延長使 用壽命，蟲項正確；B”鋼鐵制成的閘門與直溢電源的正極相連，閘門成為電解池的陽極，能加速隅蝕,B項錯誤多C菜刀切菜后不洗;爭容易發(fā)生吸氧囲蝕，G項錯誤！D_鐵比銅活湖當埋在地下的鋼管與銅塊相連時鋼菅咸為廂電池的員極，加快了腐慟應該與鋅塊相連，D項

17、錯誤答案選山考點：考查金屬的防護?？键c一：電解電極反應方程式的書寫1、 電解方程式的書寫步驟以寫出用石墨作電極電解CuSO溶液的電極反應式及總的電解方程式為例。第一步：明確溶液中存在哪些離子。陽離子：Cu十、；陰離子：OH、S6。第二步：判斷陰陽兩極附近離子種類及離子放電順序。陰極：Cu2+；陽極：OHISO。第三步：寫電極反應式和總的電解方程式。 陰極：2CU2+4e=2Cu陽極：2H2O-4e=Of+4H+O電解2、 根據得失電子數相等，兩極反應式相加得總方程式：2CuS( 2H2O=2Cu+C2f+2WSQ。做到“三看”，正確書寫電極反應式(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作

18、陽極，金屬一定被電解(注Fe生成Fe2+)。(2)二看介質，介質是否參與電極反應。(3)三看電解質狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的電冶煉。3、 規(guī)避電解池中方程式書寫的3個易失分點(1)書寫電解池中電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時， 弱電解質要寫成分子式。(2)要確保兩極電子轉移數目相同，且注明條件“電解”。(3)電解水溶液時，應注意放電順序中、OH之后的離子一般不參與放電?！镜湫屠}4】1以鋁材為陽極，在H2SO溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為_。H.用Al單質作陽極，石墨作陰極，NaHCO溶液作電解液進行電解，生成難溶物R R受熱分解生成化合物Q

19、寫出陽極生成R的電極反應式： _?！敬鸢浮縄.2AI6e-+3H2O=A2+6H+n.Al+3HCO3e=AI(OH)3+3COf【解析】I依據倍息陽S形成的氧北牋一定為Ab山失電子生成從5 AfaG中的氧是由水提供的， 溶液顯酸性，所以有IT生成作陽憶 失電子，生成AT, Al靜水解顯酸性，潯液中的H8亍水 解顯碼出兩者水解互相促進生成和 g?！军c評】電極反應的書寫首先根據題干要求及信息大膽寫出反應物和生成物，然后根據“陰得陽失”加上得失電子數目，最后根據電解質溶液酸堿性補上H+OH或HLO,依據電荷守恒配平。注意運用 、OH、HO進行配平：電解池電極反應中，如果是1、OH放電，不論 溶液酸

20、堿性則一定寫H+OH得、失電子，其他情況下酸性溶液中一定不能存在OH，同理在堿性溶液中一定不能存在H+?！具w移訓練4】【百強校2016屆揚州3月質檢】最近有研究人員發(fā)現(xiàn)了一種處理高濃度乙醛廢水的新方法一一隔膜電解法，乙醛分別在陰、陽極發(fā)生反應，轉化為乙醇和乙酸。實驗室以一定濃度的乙醛一NaaSQ溶液為電解質溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A.電解過程中，陰極區(qū)消耗Na*B.陽極反應為CH3CHQ- 2e+2H+=Cl3CQQKH2QC.電解的總反應方程式為電解2CHCHG- H2QCHCQQIH CHCHQHD.若以CH空氣燃料電池為直流電源，燃料電池的b極應

21、通入空氣【答案】C【解析】試題外析：,鈉是活潑的金屬，在溶港中不參與反包戈錯誤$玖 raffi 峑生4OJT-佑=6卄電0,CHiCHO-2c_+ thO=CHjCaQH + 2H_JB錯誤G陰極發(fā)生4H_+ 4c_=2H2TCH3CHO-F2e_+2HiO二CHiCHOH+Ofr,所以總反應式為且為JCH2CHO+ILOSCHSOOOH+ CHCHiOH,Q 正確 6 m 正極，b再負極，連援電解池陰極的是原電池員就 員極上憾料失電子發(fā)生氧化反應.該燃料電 池中燃料罡甲烷，所以b電扱上投放的是陽D衙是答篥選 6考點：本題主要是考查電化學原理的應用考點二：電解規(guī)律用惰性電極電解電解質溶液的規(guī)律

22、電解電解質類別實例電極反應特點電解電解質pH電解質類型對象濃度溶液復原電解強堿、含氧NaQHH-和QH分別在陰水增大增大水水型酸、活潑金屬的含氧酸鹽H2SQ極和陽極放電生成H2和Q減小水NazSQ不變水電解無氧酸、不活HCI電解質電離出的陰電解減小增大HCl電解潑金屬的無CuCl2陽離子分別在兩極質CuCl2質型氧酸鹽放電放H2活潑金屬的NaCI陰極：H2O得電子放電解生成新增大HCl生堿無氧酸鹽H2生成堿陽極：電質電解質型解質陰離子放電和水放C2不活潑金屬CuSO陰極：電解質陽離電解生成新減小CuO或生酸的含氧酸鹽子放電陽極：O失質電解質CuCO型電子放Q生成酸和水【特別提醒】當電解過程中電

23、解的是水和電解質時，電極反應式中出現(xiàn)的是或0H放電，但在書寫總反應式時要將反應物中的或0H均換成水，在生成物中出現(xiàn)的是堿或酸，同時使陰極、陽極反應式得失電子數目相同，將兩個電極反應式相加，即得到總反應的化學方程式。兩惰 性電極電解時，若要使電解后的溶液恢復到原狀態(tài)，應遵循“缺什么加什么，缺多少加多少” 的原則，一般加入陰極產物與陽極產物的化合物?！镜湫屠}5】【百強校2016屆凱里市第一下學期開學考】 右圖為陽離子交換膜法以石墨為電 極電解飽和食鹽水原理示意圖。據圖判斷下列說法不正確的是( )A.標準狀況下，生成22.4LCI2的同時有2molNaOH生成B.從C口流出的是NaOH溶液C.從E

24、口逸出的氣體是H2D.從F口逸出的氣體是CI2【答案】B【解析】試題分析油.電解的方程式為21脈71-2母0型些標準狀況下每生成22XL即limiChAffi 產生2uiolNaOH?必正踰B.陽高子交換瞋僅允許NaW,則在C口不可能有NhOH流出，B錯 誤i C.在電解池中p鈉離子移冋陰粒 所以.D極是陰極發(fā)生2HF2c=lVb故從E逸出的氣體是d C正確$D.左側電極陽檢潯潘中的陰離子氯離子失電子生成氯氣，電極反應/2Cl-2e-Ckt，D正確卩答辜選B【考點定位】本題主要是考查電解原理的應用，側重于氯堿工業(yè)的考查【點評】把握題給信息，陽離子交換膜的特點為解答該題的關鍵。解答電解池相關題目

25、時，應從幾步入手：看電極（材料），判斷電極本身是否參與反應。看溶液，判斷電解液中的陽離子、陰離子種類，從而判斷在陰極、陽極發(fā)生反應的微粒?？锤裟ぃ袛鄡蓸O反應 發(fā)生后陰離子、陽離子的濃度變化，從而判斷溶液中微粒穿過陰邙日）離子隔膜的方向和 產物?！具w移訓練5】【百強校2016屆廈門一中12月月考】對下列各溶液進行電解，通電一段時間后，溶液顏色不會發(fā)生顯著改變的是：（）1A.以銅為電極，電解1 molLH2SO溶液B.以石墨為電極，電解1 molL-1KBr溶液C.以石墨為電極，電解含酚酞的飽和食鹽水D.以銅為電極，電解CuSO溶液【答案】D【解析】試題分析：&原潯港呈無色，mlSCu譜

26、解形成 3 進入溥泡故通電一段時間后濬液合由無色變成藍 邑，A錯溟；由于B廠在陽概放電，2Bi-2e- = Bn,故濬液會由無色孌為橙色，B錯溟藥 U 熄 溥液呈無色，通電一段A寸間后，由于諸液中0 （OH）増尢磁性增強，故潯液會由無魚變?yōu)榧t色C錯誤.D,以銅為電極.電解01S5濤液相當于$凰上鍍銅濤潘顏魚不變.D正確答秦選 6考點：考查電解產物判斷考點三：電化學定量計算1、計算類型原電池和電解池的計算包括兩極產物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質量和阿伏加德羅常數的計算、產物的量與電量關系的計算等。2、方法技巧（1）根據電子守恒計算用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型

27、的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。（2） 根據總反應式計算先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列出比例式計算。（3） 根據關系式計算根據得失電子守恒定律關系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系 式。如以通過4 mol e為橋梁可構建如下關系式：4e_2Cb（Br2HoM- “-5- .- 如極產物陰極產物（式中M為金屬，n為其離子的化合價數值）該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題?！咎崾尽?在電化學計算中，還常利用Q= It和Q= n（e Jx gx1.60 x1019C來計算電路中通過的電量。【典型例題6】【吉林實驗2016屆第三次模擬】 按如圖所示裝置連接，X