電解池金屬的電化學腐蝕與防護

精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)電解池金屬的電化學腐蝕與防護復習目標：1.了解電解池的工作原理，能寫出電極反應式和電池反應方程式。2.了解電鍍池與精煉池的原理，能分析常見的電鍍池和精煉池。3.能夠進行有關電解產物的判斷和計算。4.認識金屬腐蝕的危害，理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因，能選用恰當?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕。主干知識梳理一、電解的原理1．電解（1）定義：在________作用下，電解質在兩個電極上分別發(fā)生______和__________的過程。(2)特點：①電解過程是非自發(fā)的。②電解質導電一定發(fā)生________________。2．電解池：(1)定義：將______轉化為__________的裝置。(2)工作原理(以電解CuCl2溶液為例)電極名稱陰極(接電源負極）陰極CuCl2溶液碳陰極CuCl2溶液碳碳陽極電極材料_________電極反應__________________________________反應類型_____________________電子流向電源_______→導線→電解池______；電解池______→導線→電源_____離子移動方向陽離子移向電解池的________；陰離子移向電解池的________。(3)構成條件①有與_______相連的兩個電極。②__________(或_________)。③形成________。例1.下列四種裝置中，①盛200mL0.005mol·L－1硫酸銅溶液②盛200mL0.01mol·L－1硫酸③盛200mL氯化鋅溶液④盛200mL氯化鉀溶液上述四種裝置中，為電解池的是______(用編號回答)，裝置①中兩電極的電極反應式分別為__________________________________________例2.電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用。下圖表示兩個串聯(lián)的電解池。圖中B裝置中盛有1L2mol·L－1Na2SO4溶液，A裝置中盛有1L2mol·L－1AgNO3溶液。通電后，鉑片上有氣體生成。(1)電源X極為________極。(2)B池中陽極電極反應式為________________，陰極電極反應式______________________。(3)A池中陽極電極反應式為__________________________，電解化學方程式為_________________________________例3．Ⅰ.以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為_________________________。Ⅱ.用Al單質作陽極，石墨作陰極，NaHCO3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。寫出陽極生成R的電極反應式：__________________________________。例4．CuI是一種不溶于水的白色固體，可以由反應：2Cu2＋＋4I－=2CuI↓＋I2得到。現(xiàn)以石墨為陰極，以Cu為陽極電解KI溶液，通電前向電解液中加入少量酚酞和淀粉溶液?；卮鹣铝袉栴}：(1)陽極區(qū)的現(xiàn)象_________________________________。(2)陽極電極反應式_______________________________?？键c一、電解原理與電解產物的判斷1．電解原理與外界電源正極相連—陽極—氧化反應(失電子)—陰離子移向；與外界電源負極相連—陰極—還原反應(得電子)—陽離子移向；2．兩極放電順序(1)若陽極為活潑金屬(金屬活動性順序表Pt之前金屬)，則金屬失電子，電極被溶解；若是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則溶液中陰離子失電子，陰離子放電順序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子(2)在陰極，陽離子放電，順序與金屬活動性順序表相反：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。(4)分析電極反應，判斷電極產物，寫出電極反應式，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式得出電解反應的總化學方程式或離子方程式。3．電極反應式的書寫(1)首先判斷陰、陽極，分析電極材料，判斷是電極材料放電還是溶液中的離子放電。陽極為金屬活性電極時，電極材料放電。(2)再分析溶液中的離子種類，根據(jù)離子放電順序，分析電極反應，并判斷電極產物，寫出電極反應式。(3)電解水溶液時，應注意放電順序中H+、OH－之后的離子一般不參與放電反應。5．用分析電解過程的思維程序分析電解下列物質的過程，并總結電解規(guī)律(用惰性電極電解)電解質(水溶液)電極方程式被電解的物質電極產物溶液pH變化的原因、結果電解質溶液復原陽極陰極含氧酸(如H2SO4)陽極：____

陰極：____________水減少，酸溶液的濃度____，pH____加____強堿(如NaOH)陽極：____________陰極：____________水減少，堿溶液的濃度____，pH____加____活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4)陽極：____________陰極：____________水減少，鹽溶液的濃度____，pH__________(若為水解的鹽)加____無氧酸(如HCl)，除HF外陽極：____________陰極：____________

(如Cl2)H＋放電，c(H＋)減小，pH____不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)，除氟化物外陽極：____________陰極：____________

(如Cl2)

(如Cu)pH基本不變加______活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)陽極：____

___陰極：___________

(如Cl2)H＋放電，c(H＋)減小，c(OH－)增大，pH____不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)陽極：____________陰極：____________

(如Cu)OH－放電，c(OH－)減小，c(H＋)增大，pH____加____或例6.(2011·大綱全國高考)用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時間后，欲使電解液恢復到起始狀態(tài)，應向溶液中加入適量的() A．CuSO4B．H2OC．CuO D．CuSO4·5H2O例7．(2011年廣東惠州模擬)下圖中a、b為直流電源電極，c、d為惰性電極，電解液為淀粉碘化鉀溶液，電解時d極先呈現(xiàn)藍色，下列說法不正確的是（）A．a為直流電源的負極B．d極電極反應為：2I-－2e－===I2C．電解質溶液電解過程中pH值減小D．要恢復原溶液需要通入一定量的HI例8.(2012·湛江一中質檢)在如圖所示的裝置中，若通入直流電5min時，銅電極質量增加2.16g，試回答：(1)電源電極X名稱為________。(2)pH變化：A________，B________，C________。(填“增大”、“減小”或“不變”)(3)通電5min時，B中共收集224mL氣體(標準狀況)，溶液體積為200mL。則通電前CuSO4溶液的物質的量濃度為____________(設電解前后溶液體積無變化)。(4)若A中KCl溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH為________(設電解前后溶液體積無變化)。反思歸納：電解計算的類型和方法 (1)計算類型 電解池中有關量的計算或判斷主要包括以下幾方面：根據(jù)直流電源提供的電量求產物的量(析出固體的質量、產生氣體的體積等)、溶液的pH、相對原子質量或某元素的化合價、化學式等。 (2)解題方法 ①根據(jù)電子守恒法計算： 用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。 ②根據(jù)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(jù)總反應式計算。(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(shù)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H＋、OH－之后的離子一般不參與放電。二、電解原理的應用1．電解飽和食鹽水(1)電極反應陽極反應式：__________________(________反應)陰極反應式：__________________(________反應)(2)總反應方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑離子反應方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑(3)應用：氯堿工業(yè)制________、________和________。深度思考：(1)如何檢驗電解飽和食鹽水時的陽極產物？(2)氯堿工業(yè)在生產過程中必須把陽極室和陰極室用離子交換膜隔開，原因是什么？2．電鍍右圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題：(1)鍍件作____極，鍍層金屬銀作____極。(2)電解質溶液是___________________________________。(3)電極反應：陽極：____________________________________________________；陰極：____________________________________________________。(4)特點：____極溶解，____極沉積，電鍍液的濃度________。3．電解精煉銅(1)電極材料：陽極為________；陰極為________。(2)電解質溶液：含Cu2＋的鹽溶液。(3)電極反應：陽極：____________________________________________________________________；陰極：____________________________________________________________________。4．電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑電極反應：陽極：____________________________________________________________________，陰極：____________________________________________________________________。(2)冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑電極反應：陽極：____________________________________________________________________，陰極：____________________________________________________________________。例9．工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內裝有陽離子交換膜(只允許陽離子通過)，其工作原理如圖所示：(1)該電解槽的陽極反應式是_________________________________________________。(2)通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因___________________________。(3)除去雜質后的氫氧化鉀溶液從液體出口(填“A”或“B”)導出。例10．利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純，下列敘述正確的是 ()A．電解時以精銅作陽極B．電解時陰極發(fā)生氧化反應C．粗銅連接電源負極，其電極反應是Cu－2e－=Cu2＋D．電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥三、金屬的腐蝕和防護1．金屬腐蝕的本質金屬原子__________變?yōu)開_________，金屬發(fā)生_________________________。2．金屬腐蝕的類型(1)化學腐蝕與電化學腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬跟__________接觸不純金屬或合金跟________接觸現(xiàn)象____電流產生______電流產生本質金屬被____較活潑金屬被____聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，______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：析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應負極正極總反應式聯(lián)系________更普遍鐵銹的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。3．金屬的防護(1)電化學防護①犧牲陽極的陰極保護法—______原理a．________：比被保護金屬活潑的金屬；b．________：被保護的金屬設備。②外加電流的陰極保護法—________原理a．________：被保護的金屬設備；b．________：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。深度思考：（1）下列對幾種常見的金屬防腐方法的描述錯誤的是 ()選項方法對相應方法的描述A改變金屬內部的組成結構此法實際上是將金屬制成合金，增強抗腐蝕能力B在金屬表面覆蓋保護層保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用C外加電源的陰極保護法接外加直流電源構成電解池，被保護的金屬作陰極D犧牲陽極的陰極保護法構成原電池，被保護的金屬作正極（2）炒菜后未洗的鐵鍋，很快就會產生紅褐色的銹斑。關于該生銹過程的說法正確的是()A．鐵與NaCl反應生成F