2023新高考化學(xué)總復(fù)習(xí)知識清單21電解池金屬的腐蝕和防護(通用版)

20電解池金屬的腐蝕和防護知識清單【知識網(wǎng)絡(luò)】與電源正極相連

發(fā)生氧化反應(yīng)電解質(zhì)溶液中陰閾子移向電解度溶液中陽寅子移向陽極陰極發(fā)生還原反應(yīng)與電源負(fù)極相連電斛水電解電解質(zhì)放氫生僦型放氧生酸型電斛類型）（工作原理（陽極為情性電極Z陽極產(chǎn)物

蔽］判斷首先看電極（電產(chǎn)池）一〔電極產(chǎn)物的判斷陰極吸M腐蝕活性電極,電極材料失電子（一惰性電極，陰離子放電\順后為S2->r>Br>Cr>OH（水）〔金屬的腐蝕與防護）犧牲陽極的陰極保護法

外加電流的陰極保護法腐陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電I此序進行判斷:（水）析氫腐蝕【知識歸納】一、電解的原理1.電解和電解池(1)(2)(3)電解：在電流作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。電解池的構(gòu)成①有與直流電源相連的兩個電極。②電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）。③形成閉合回合。電解池的工作原理電源石墨電極名稱：陽極反應(yīng)類型：氧化反應(yīng)電極反應(yīng)式：2CΓ-2e-=Cl>tCUa潞液電極名稱：陰極反應(yīng)類型：還原反應(yīng)電極反應(yīng)式：Cι?2*+2τ=CU（1）電極反應(yīng)①陽極：連原電池的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)②陰極：連原電池的魚極，發(fā)生還原反應(yīng)（2）三個“流向”外市路①電子流向：陽極上也陽極②電流流向：陰極外電路,阻極汕幽陰極③離子流向：陽離子一陰極；陰離子f陽極（3）電勢高低①原電池：正極之負(fù)極②電解池：陰極之陽極.電極按性質(zhì)分類（1）惰性電極：由Pt（柏）、Au（金）、C（石墨）組成的電極（2）活潑電極：除了世、.以外的其他金屬電極.陰陽兩極上放電順序（1）陰極（與電極材料無關(guān)）：氧化性強的微粒先放電，放電順序：KJCa?Na?、A—，、A產(chǎn)、Zn汽Fe"、Sn-、P"、H?mFe*、Ag放電由難到易（2）陽極（與電極材料有關(guān)）：①若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。②若是惰性電極作陽極，放電順序為：S±J?Br.Ch.OH-、含氧酸根離T（N/、SO^CQn、廣放電由易到難（3）三注意①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液（或熔融電解質(zhì)）中的陽離子放電。②最常用、最重要的放電順序為陽極：CE>OH^:陰極：Ag'>Cu>>H二③電解水溶液時，K4?A甲不可能在陰極放電。.重要的電化學(xué)反應(yīng)式（水的化學(xué)計量數(shù)為2）放電（1）鉛蓄電池充放電反應(yīng)：Pb+Pbθ2+2H2SOg^^2PbSOw+2I?O（2）吸氧腐蝕的正極反應(yīng)①弱酸性、中性或堿性：2H2O+Q2十4e"=4OH一②酸性：4H"θ2+4e?=2H2Q③CO2：Qz士4el2CQ2-2CCh「（3）陽極OH一而放電反應(yīng)①堿溶液中OH-的放電反應(yīng)：4OlΓ-4e--2H2θ+θ2t②水中的OH一的放電反應(yīng)：2I?Q-4e--O2t+4的（3）陰極H*的放電反應(yīng)①酸溶液中H-的放電反應(yīng)：2H++2e-=H2t②水中的H'的放電反應(yīng)：2H2θ+2e-=Hzt+20H-（4）惰性電極電解溶液（DNaCL2NaCI+2H2（>?^2NaOH+Cbt+H?t②CUSo4：2CuSQ4+2H2O??Cu+Q2t+2H2SQ?（S）AgNO3：4AgNO3+2H2O圍M4Ag+O2t+4HNO3④CU（NO3）2:2Cu（NOD2+2電0里里Cll+O2）+4HNoh.其他（1）電解質(zhì)溶液的選擇①堿金屬電極：不選擇水溶液及醇類,一般選擇有機電解質(zhì)或固體電解質(zhì)②鹽橋式原電池：負(fù)極材料和與其反應(yīng)的電解質(zhì)在不同的容器中（2）電極PH變化①看該電極反應(yīng)是消耗還是產(chǎn)生HA或OIT②若H*或OH無變化，看該電極是消耗還是產(chǎn)生水（3）溶液PH變化①看總反應(yīng)是消耗還是產(chǎn)生H+或OH.②若H*或OH無變化，看總反應(yīng)是消耗還是產(chǎn)生水（4）指示劑顏色變化和電極極性的關(guān)系指示劑顏色變化放電微粒電極極性酚麟變紅出陽極或正極石蕊變紅QH二陽極淀粉變藍(lán)陽極二、用情性電極電解溶液.電解水型（1）放電微粒：H+離子和OH一離子同時放電（2）放電產(chǎn)物：同時有里和正產(chǎn)生（3）溶液的變化電解液濃度變化PH變化溶液的復(fù)原H2SO4變大變小加旦至NaOH變大或不變變大或不變加旦至KNo3變大或不變不變加旦2。.電解電解質(zhì)型（1）放電微粒：電解質(zhì)中陰陽離子同時放電（2）溶液的變化電解液濃度變化PH變化溶液的好原HCl變小 變大通旦CL氣體CuCl2變小理論變大，實際變小加CUCh固正一.放氫生堿型（1）放電微粒：水中的里離子和電解質(zhì)中的陰離子同時放電（2）陰極產(chǎn)物：HZ和OH-（2H?O+2e-一應(yīng)t+20Fr）（3）溶液的變化一電解液濃度變化PH變化溶液的好原Nael變小變大通旦CI氣襪"Naf變小變大通瓦，（體.放氧生酸型（1）放電微粒：水中的M匚離子和電解質(zhì)中的陽離子同時放電（2）陽極產(chǎn)物：口和里（2$0-4旌-02t+4*（3）溶液的變化一電解液濃度變化PH變化溶液的復(fù)原CUSo4變小變小力口CUd或ClICQjL固體AgNo3變小變小力口AgzQ或AaCOjSI體［特別提醒］（1）在“電解水型”中，若電解某物質(zhì)的飽和溶液，則電解過程中會析出晶體，其濃度和PH均不變。（2）電解CUCL溶液的PH變化①理論變大：平衡Cu"+2aa==Cu（OH）+2H-逆向移動，c（JT）減?、趯嶋H變小：CL+HiO十±H-+Cr÷HClO,C（H-）增大（3）電解后溶液的復(fù)原原則：少什么加什么，少多少加多少（4）注意過度電解①NaC1：2NaCl+2H9星雪2NaOH+CLt+H2t,2HO≡量2壓t÷O2t,加鹽酸恢復(fù)原狀②CUSO4：2CuSO4+2H2O?B2Cu+O2t+2H2SO4,2H2O??2H2f÷Qzt,加Cu（OH）二或CU?（OH）￡0二恢復(fù)原狀三、用活潑電極電解溶液1.電解精煉銅（含Zn、Ni>Fe、Ag、Au、Pt等雜質(zhì)）用刖I弗In三J二蝴南液（1）電解池的構(gòu)成①粗銅作陽極②精銅作陽極③硫酸酸化的CUSO4溶液作電解液（2）電極反應(yīng)①陽極：Zn-2e--Z1F+、&-20一=2、②陰極：CW++2e-=CU（3）精煉結(jié)果一Ni—2e-=Ni2+、Cu-Ze--CW+①比銅漉的金屬：變成陽離子留在溶液中②比銅不活的金屬：形成陽極泥③銅在陰極上形成精銅（4）反應(yīng)特點①陽極材料被消耗，需要及時補充②溶液中的陰離子SOJ一濃度不變③電解過程中原電解質(zhì)溶液濃度減?、荜枠O減重量和陰極增重量的關(guān)系丕確定(1)電解池的構(gòu)成①鍍層金屬作陽極②被鍍物品作陽極③含鍍層金屬離子溶液作電解液(2)電極反應(yīng)①陽極：CuTe--CM+②陰極：cu2÷+2e"-Cii^(3)反應(yīng)特占①不能每出總反應(yīng)方程式②電解過程中原電解質(zhì)溶液濃度不變3.用活潑電極電解制備物質(zhì)(1)用鐵為陽極電解KoH溶液制備K*e(‰①陽極：Fe-6e-+8OFΓ-FeO廣+4電0②陰極：2也0+2院-坦t+20F③電解：Fe+2KOH+2H3O??K*eQ吐3H?t(2)用銅為陽極電解NaOHi?液制備^Cs6一①陽極：2Cu+2OH一一2e一一6"0+笆0②陰極：2均0+2針=坦t+2O?③電解：2Cu+H2()??CU2O+H21三、用惰性電極電解熔融環(huán).電冶煉：制備K、Ca.Na、Mg、Al等活潑金屬(1)煉鈉的方法：電解熔融的Naa①陽極反應(yīng):②陰極反應(yīng):③電解反應(yīng):2C廠一2/一C?J2Na++2e一一2Na通電

2NaCI=^≡≡=2Na+Cht

熔融 (2)煉鎂的方法：電解熔融的MgCI2①陽極反應(yīng)：2C「一2e——C?t②陰極反應(yīng)：MP+2e--Mg③電解反應(yīng)：MgCh通電Mg+Cht(3)煉鋁的方法：電解熔融的ALQ3①陽極反應(yīng):②陰極反應(yīng):③電解反應(yīng):2。2—-4g-==Q2?Al"+3e--Al2A1。通電4A1+3O?1④不用氯化鋁的原因：AlCk是共價化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電⑤冰晶石的作用：作熔劑，降低氧化鋁的熔點，節(jié)能⑥陽極石墨被氧氣腐蝕,需定期更換.電解熔融的碳酸鈉(1)陽極反應(yīng)：2Cθ32-4e一一5t+282t(2)陰極反應(yīng)：2Na++2e--2Na(2)電解反應(yīng)：ZNa2CO3==4Na+O2t+2CO2t I敬 四、金屬的腐蝕和電化學(xué)防護.金屬的腐蝕(1)化學(xué)腐蝕①反應(yīng)類型：普通的化學(xué)反應(yīng)②特點：無電流產(chǎn)生,電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑(2)電化腐蝕①反應(yīng)類型：原電池反應(yīng)②特點：有電流產(chǎn)生,電子同接轉(zhuǎn)移給氧化劑（3）普遍性：兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍.電化學(xué)腐蝕的類型（1）析氫腐蝕①形成條件：水膜酸性較強②特點：在密閉容器中氣體壓強增大（2）吸氧腐蝕①形成條件：形成條件：水膜酸性很弱或呈中性甚至堿性②特點：在密閉容器中氣體壓強減小（3）特殊性：在酸性條件卜.，氫前的活潑金屬發(fā)生近氫腐蝕，氫后的不活潑金屬發(fā)生吸氧腐蝕（4）普遍性：吸氧腐蝕更為普遍.鋼鐵吸氧腐蝕的過程（1）腐蝕過程①負(fù)極反應(yīng)：Fe—2e一一FU+②正極反應(yīng)：2也0+02+4院一4OIT③電池反應(yīng)：2Fe+2HzO+O?-2Fe（OH）?（2）后續(xù)反應(yīng)①氧化反應(yīng)：4Fe（OH）z+Oz+ZH.O_4Fe（OH）二②部分分解：2Fe（OH）I-FezOjxHzO+（3-κ）H2。（3）鐵銹成分:Feq3的復(fù)雜水合物（Fe2O3?nH2O）（4）鐵在無氧條件下的生銹過程：Fe―Fe（OH）2.金屬的電化學(xué)防護（1）原電池防護法：犧牲陽極的陰極保護法①負(fù)極：比被保護金屬活潑的金屬②正極：被保護的金屬設(shè)備（2）電解池防護法：外加電流的陰極保護法①陽極：惰性電極②陰極：被保護的金屬設(shè)備.金屬腐蝕速率的比較（1）同一金屬：離子濃度大之離子濃度小N非電解質(zhì)（2）同一電解液①電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快②電解腐蝕＞原電池腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護的腐蝕（3）不同金屬、同一電解液：兩金屬活動性相差越大，活潑金屬腐蝕越快五、含離子交換膜電化學(xué)裝置分析.離子交換膜在電解池中的作用（1）隔離：將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸①防止副反應(yīng)發(fā)生，避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量②防止副反應(yīng)發(fā)生，避免引發(fā)不安全因素（如爆炸）（2）通透：能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用（3）實例：氯堿工業(yè)中陽離子交換膜的作用①平衡電荷,離子交換膜電解槽示意圖形成閉合回路;②防止CL和H?混合而引起爆炸；③避免Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO,影響NaOH的產(chǎn)量;④避免C「進入陰極區(qū)導(dǎo)致制得的NaOH不純。.常見的離子交換膜（隔膜）（1）陽離子交換膜：簡稱陽膜，只允許陽離子通過（2）陰離子交換膜：簡稱陰膜，只允許陰離子通過（3）質(zhì)子交換膜：只允許氫離子通過.含離子交換膜電化學(xué)裝置的幾個區(qū)域（1）原料區(qū)①主料區(qū)：加入原料的遮溶液，流出原料的嵇溶液②輔料區(qū)：加入輔料的稀溶液，流出輔料的遮溶液（2）產(chǎn)品區(qū)：產(chǎn)品中的陰陽離子通過離子交換膜進入該區(qū)域（3）緩沖區(qū)：兩側(cè)的離子交換膜屬性相同，起防漏的保護作用（4）計算含交換膜電化學(xué)裝置中某一區(qū)域質(zhì)量變化，注意離子的遷移無明顯外接電源的一般只有1個原電池,其余全是電解池2.KCl溶液ClISOi溶液KSa溶液AgNol溶液有鹽橋的是原電池有燃料電池的是原電池能發(fā)生自發(fā)氧化還原反應(yīng)的裝置為原電池多個自發(fā)，兩電極金屬性相差最大的為原電池3.電極的連接順序：負(fù)一陰一陽一陰一…一陽一正.串聯(lián)電路的特點：每一個電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)都相等七、電化學(xué)的相關(guān)計算.方法：電子守恒和電荷守恒列關(guān)系式(1)電子守恒：兩極得失電子數(shù)相等①串聯(lián)電路各支路轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同，按支路算(2)電荷守恒：1個電子對應(yīng)1個正電荷或負(fù)電荷(3)常用關(guān)系式：Or4byAg~2Cu~2H2~2C12-3OH7H+~3M，-H.電化學(xué)計算的物理公式 —(1)電量公式：Q=It="M√z="F(2)電能公式：W=UIt=UQ①〃——得失電子的物質(zhì)的量(mol)②NA——阿伏加德羅常數(shù)(6?02X1023moi-i)③q——1個電子所帶的電量(L60Xl(Γi9C)?I——電流強度(A)⑤t——時間(S)@F——法拉弟常數(shù)(96500C∕mol)⑦U——電壓(V)⑧W——電能(J).幾個注意問題(1)氣體體積相關(guān)計算時，必須注明標(biāo)準(zhǔn)狀況(2)計算含交換膜電化學(xué)裝