專題13：電解池金屬的腐蝕和防護

討論：（13·北京）用石墨電極電解CuCl2溶液。下列分析正確的是（）A.a端是直流電源的負極B.通電使CuCl2發(fā)生電離C.陽極上發(fā)生的反應：Cu2++2e-=CuD.通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體考綱解讀：理解電解池的工作原理。了解電解的應用。1、電解：

使電流通過電解質溶液或熔融電解質，而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。電解池：把電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置。（1）構成電解池的條件：電源、電極、電解質溶液（或熔融電解質）、形成閉合電路一、電解池稀硫酸稀硫酸ZnCCZn專題13電解池金屬的腐蝕和防護（2）電解池工作原理：溶液中還原性強、濃度大的陰離子失電子被氧化電極材料失電子被氧化陽極惰性電極：（Pt、C）非惰性電極：（連接電源正極）陽極放電或失電子能力順序（即還原性強弱順序）：金屬>S2->I->Br->Cl->OH->NO3-(SO42-)>F-電解質溶液的導電過程，就是該溶液的電解過程。陰極：連接電源負極，溶液中氧化性強、濃度大的陽離子得電子被還原。陰極放電或得電子能力順序（即氧化性強弱順序）：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(濃度小)>Al3+>Mg2+（3）電解的不同類型放H2生堿型電解水型分解電解質型放O2生酸型NaOH、H2SO4、Na2SO4HCl、CuCl2NaClCuSO4、AgNO3MgCl2

、AlCl3

電解總反應離子方程式注意：

NaCl、CuSO4電解總反應離子方程式中寫“H2O”?。?！熔融電解時總反應式不寫離子方程式。討論1：（13·海南）下圖所示的電解池I和II中，a、b、c和d均為Pt電極。電解過程中，電極b和d上沒有氣體逸出，但質量均增大，且增重b<d。符合上述實驗結果的鹽溶液是（）選項XYA．MgSO4CuSO4B．AgNO3Pb(NO3)2C．FeSO4Al2(SO4)3D．CuSO4AgNO3討論2：（13·浙江）電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側溶液變藍色，一段時間后，藍色逐漸變淺。已知:3I2+6OH—==IO3—+5I—+3H2O下列說法不正確的是（）A．右側發(fā)生的電極方程式：2H2O+2e—==H2↑+2OH—B．電解結束時，右側溶液中含有IO3—C．電解槽內(nèi)發(fā)生反應的總化學方程式KI+3H2O======KIO3+3H2↑D．如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學方程式不變討論3：（15·四川）用右圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液PH為9~10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的是（

）A．用石墨作陽極，鐵作陰極B．陽極的電極反應式為：Cl－

+2OH－－2e－=ClO－

+H2OC．陰極的電極反應式為：2H2O+2e－

=H2↑+2OH－D．除去CN－的反應：

2CN－+5ClO－

+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl－+H2O2、電解的應用（1）冶煉金屬Na、Mg、Al在熔融狀態(tài)下電鍍：應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其它金屬的過程。電解質溶液：含鍍層金屬離子電鍍的條件：陽極：鍍層金屬陰極：待鍍金屬（即鍍件）（2）電鍍：電解質溶液中陽離子濃度基本無變化陽極：粗銅陰極：精銅電解液：CuSO4陽極：

不及銅活潑的貴重金屬（銀、金等）沉入槽底形成陽極泥。陰極：Cu2++2e-=Cu（Cu2+氧化性最強且濃度最大）比銅活潑的金屬：Zn–2e-=Zn2+Fe–2e-=Fe2+Ni–2e-=Ni2+Cu–2e-=Cu2+

電解質溶液濃度：電解精煉的方法：純凈金屬做陰極，粗糙金屬做陽極，共同插入含此金屬陽離子的電解質溶液中電解。（3）電解精煉銅基本不變Cu2+

→Cu2+

、Zn2+

、Fe2+、Ni2+（4）電解水電極材料：Pt、C等惰性電極電解液：NaOH、KOH、H2SO4、Na2SO4等溶液（以增強導電性）

總反應：2H2O===2H2+O2電解（5）電解飽和食鹽水

總反應：2NaCl+2H2O===2NaOH+H2+Cl2電解注意：離子交換膜法制燒堿①離子交換膜電解槽的組成②陽離子交換膜的作用③物質變化注意：原料的精制①粗鹽的成分②除雜的過程粗鹽水過量BaCl2(除SO42-)過量NaOH(除Mg2+、Fe3+)過量Na2CO3(除Ca2+、Ba2+)過濾(除泥沙及沉淀)含少量Ca2+、Mg2+陽離子交換塔(除Ca2+、Mg2+)精制鹽水BaCl2必須在Na2CO3之前適量HCl(除CO32-、OH-)必須先過濾再加鹽酸討論1：（16·全國Ⅰ）三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和SO42－可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。下列敘述正確的是（）A．通電后中間隔室的SO42－離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負極反應為2H2O-4e–=O2+4H+，負極區(qū)溶液pH降低D．當電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的O2生成B討論2：氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相結合的新工藝可以節(jié)（電）能30％以上。在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。①圖中X、Y分別是＿＿、＿＿（填化學式），分析比較圖示中氫氧化鈉質量分數(shù)a％與b％的大?。撸撸?②分別寫出燃料電池B中正極、負極上發(fā)生的電極反應正極：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿;負極：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿;③這樣設計的主要節(jié)（電）能之處在于（寫出2處）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。Cl2H2a％小于b％O2+4e-+2H2O=4OH-H2－2e-+2OH-=2H2O討論3：（13·廣西）電解法處理酸性含鉻廢水（主要含有Cr2O72－）時，以鐵板作陰、陽極，處理過程中存在反應Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋==2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去，下列說法不正確的是（）

A.陽極反應為Fe－2e－==Fe2＋

B.電解過程中溶液pH不會變化C.過程中有Fe(OH)3沉淀生成D.電路中每轉移12mol電子，最多有1molCr2O72－被還原討論4：（16·天津）氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備儲存和應用三個環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉栴}：（1）與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點是______(至少答出兩點)。但是氫氣直接燃燒的能量轉換率遠低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負極反應式：____________。（5）化工生產(chǎn)的副產(chǎn)物也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣：Fe+2H2O+2OH?FeO42?+3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42?，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質。已知：Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。

①電解一段時間后，c(OH?)降低的區(qū)域在_______(填“陰極室”或“陽極室”)。②電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出，其原因是_____。③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點中的一點，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________。討論5：（14·重慶）氫能是重要的新能源。儲氫作為氫能利用的關鍵技術，是當前關注的熱點之一。（4）一定條件下，題11圖示裝置可實現(xiàn)有機物的電化學儲氫（忽略其它有機物）。①導線中電子移動方向為______________________________。②生成目標產(chǎn)物的電極反應式為___________________________。③該儲氫裝置的電流效率＝_____（＝計算結果保留小數(shù)點后1位）×100%，比較原電池和電解池：原電池電解池電極名稱電極反應電子流向總反應能量轉變相同點正、負極陰、陽極負極氧化正極還原陽極氧化陰極還原化學能轉變成電能電能轉變成化學能兩者均須形成電回路才能工作，兩電極電子轉移量相等自發(fā)的氧還反應不自發(fā)的氧還反應負極正極

陽極電源正極電源負極陰極一抓、四確定抓電量守恒一、確定裝置類型二、確定電子流向三、確定電極反應四、確定總反應式及產(chǎn)物量

電池

電解池AH+移向Pb電極H+移向Pb電極B每消耗3molPb生成2molAl2O3C正極：PbO2+4H++2e=Pb2++2H2O陽極：2Al+3H2O-6e=Al2O3+6H+D討論1：（13·天津）為增強鋁的耐腐蝕性，現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源，以Al作陽極、Pb作陰極，電解稀硫酸，使鋁表面的氧化膜增厚。其反應原理如下：電池：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)

電解池：2Al+3H2O====Al2O3+3H2

電解過程中，以下判斷正確的是（）電解討論2：由4根相同質量的電極材料（AgCuPt）組成下列裝置。下列裝置A為＿＿池（填寫“原電”或“電解”），發(fā)生氧化反應的電極反應式為：＿＿＿＿＿，B池中陽極的電極反應式為：＿＿＿＿＿。當關閉電鍵K一段時間，發(fā)現(xiàn)Ag棒與Cu棒質量差為28g時，則裝置B產(chǎn)生氣體的總質量為＿＿g（電解質溶液足量）。二、金屬電化學腐蝕的類型（1）吸氧腐蝕——水膜呈弱酸性或中性溶液負極（Fe）Fe-2e-=Fe2+正極（C）2H2O+O2+4e-＝4OH-

（2）析氫腐蝕——水膜為較強酸性溶液負極（Fe）Fe-2e-=Fe2+正極（Fe）2H++2e-＝H2↑

考綱解讀：了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因；了解金屬腐蝕的危害和防止金屬腐蝕的措施。金屬腐蝕化學腐蝕：