第18講電解池金屬的電化學腐蝕與防護高考化學一輪復習課件

第五章化學反應與能量第18講電解池

金屬的電化學腐蝕與防護一個本質：氧化還原反應（兩劑兩產(chǎn)物）。兩套裝置：原電池，電解池（構成條件，工作原理，兩極判斷）。三種電池模型：一次電池（工作原理），二次電池（鉛蓄電池，燃料電池）四種惰性電極電解實例：知識回顧：

1.了解電解池的工作原理，能設計簡單的電解池。2.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的本質，知道金屬腐蝕的危害。3.能利用電化學原理解釋金屬腐蝕現(xiàn)象，選擇設計防腐措施。

復習目標4必備知識，識記理解考點一電解原理1．電解與電解池陰極：_______

電子，發(fā)生_______反應陽極：_______電子，發(fā)生______

反應

_______

轉化為_______的裝置電解電解池

得到

還原

失去

氧化

電能

化學能

①有與________相連的兩個電極。②______________(或__________)。③形成____________。(1)構成條件：電源

電解質溶液熔融鹽閉合回路電解氯化銅溶液微觀模擬5(2)電極名稱及電極反應式(如圖)：CCCuCl2溶液電極名稱：_______反應類型：_______反應電極反應式：_____________________電極名稱：_______反應類型：_______反應電極反應式：_____________________陰極還原陽極氧化Cu2＋＋2e－=Cu2Cl－－2e－=Cl2↑(3)電子和離子的移動方向：e－e－陰離子失電子陽離子得電子陰極陽極電解質

？電解時電子和離子是怎樣移動的？電解時，在外電路中有電子通過，而在溶液中是依靠離子定向移動導電，即電子本身不會通過電解質溶液。e－e－2．分析電解過程的思維程序首先判斷陰、陽極，分析陽極材料時惰性電極還是活潑電極再分析電解質水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組（不要忘記水溶液的H+和OH-)然后排出陰、陽兩極的放電順序：陰極：陽離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Fe2+>Zn2+>H+水>Al3+>Mg2+>Na+陽極：活潑電極>S2-

>I-

>Br->Cl-

>OH-

>含氧酸根離子>F-

？電解時電極參與反應嗎？電解時的放電順序是什么？3．利用電解的思維程序分析電解規(guī)律(注：四種惰性電極電解實例：)

類型

實例

電極反應電解液濃度pH電解質溶液復原NaOH陰：

增大

Na2SO4陽：陰：

增大H2SO4陽：

增大陰：陽：陰：陽：陰：陽：陰：陽：電解水型電解電解質型放H2生堿型放O2生酸型HCICuCI2NaCICuSO44OH－－4e－=2H2O＋O2↑4H＋＋4e－=2H2↑2Cl－－2e－=Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑Cu2＋＋2e－=Cu減小減小生成新電解質生成新電解質2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－2Cl－－2e－=Cl2↑2Cu2＋＋4e－=2Cu2H2O－4e－=4H＋＋O2↑2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－4H＋＋4e－=2H2↑2H2O－4e－=4H＋＋O2↑？增大

減小不變

加水

加水

加水

增大

HClCuCl2增大HCl減小CuOCuCO3

？

？電解水溶液時，能否用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬？電解水溶液時，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬1.水銀法電解食鹽水是氯堿工業(yè)發(fā)展進程中的重要里程碑，以制得堿液純度高、質量好而著稱，其生產(chǎn)原理示意圖如下。下列說法不正確的是(

)A．電解器中陽極的電極反應式為2Cl－－2e－=Cl2↑B．解汞室中產(chǎn)生氫氣的電極為陰極C．當陽極產(chǎn)生3.36L(標準狀況)氣體時，解汞室中生成NaOH的質量為12gD．在直流電作用下，電解器中的Na＋變成金屬鈉，與水銀形成鈉汞合金，從而與Cl2分開Na++e－=Na2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑實際工業(yè)生產(chǎn)中

陰、陽極的反應可能與理論上的放電規(guī)律略有不同……（離子濃度，電極材料）(1)根據(jù)外接電源：正極連陽極，負極連陰極。(2)根據(jù)電流方向：從陰極流出，從陽極流入。(3)根據(jù)電子流向：從陽極流出，從陰極流入。(4)根據(jù)離子流向：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。(5)根據(jù)電極產(chǎn)物：a.陽極：電極溶解、逸出O2(或極區(qū)變酸性)或Cl2；

b.陰極：析出金屬、逸出H2(或極區(qū)變堿性)。陰、陽極的判斷方法知識錦囊CCCuCl2溶液e－e－陽氧陰還秒判正誤(1)電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{色(

)(2)電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH逐漸增大(

)(3)用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后，加入Cu(OH)2可使電解質溶液恢復到電解前的狀況(

)(4)根據(jù)金屬活動性順序，Cu和稀H2SO4不反應，因此不能根據(jù)電化學的原理實現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應產(chǎn)生H2(

)(5)電解時，電子的移動方向為：電源負極→陰極→陽極→電源正極()(6)用鐵作電極電解飽和食鹽水時，陽極上Cl－失電子變?yōu)镃l2()(7)用銅作電極電解CuSO4溶液的方程式為2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋()電解×××××××關鍵能力

講練提升1．(新教材RJ選擇性必修1P115T6)如圖所示的電解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均為Pt電極。在電解過程中，電極b和d上沒有氣體逸出，但質量均增大，且增重情況為b＜d。符合上述實驗結果的鹽溶液是(

)

選項XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO32．(新教材改編)按要求書寫電極反應式和總反應方程式(1)用惰性電極電解AgNO3溶液：陽極反應式__________________________________________________________；陰極反應式__________________________________________________________；總反應離子方程式____________________________________________________。(2)用惰性電極電解MgCl2溶液陽極反應式__________________________________________________________；陰極反應式__________________________________________________________；總反應離子方程式____________________________________________________。2H2O－4e－=4H＋＋O2↑4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋電解4Ag＋＋4e－=4Ag2Cl－－2e－=Cl2↑2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑電解(3)用鐵作電極電解NaCl溶液

陽極反應式

__________________________________________________________；

陰極反應式__________________________________________________________；

總反應化學方程式_____________________________________________________。(4)用鐵作電極電解NaOH溶液

陽極反應式__________________________________________________________；

陰極反應式__________________________________________________________；

總反應離子方程式_____________________________________________________。Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑或

2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑電解Fe－2e－＋2OH－=Fe(OH)22H2O＋2e－=H2↑＋2OH－Fe＋2H2O

Fe(OH)2↓＋H2↑電解(5)用銅作電極電解鹽酸溶液陽極反應式__________________________________________________________；陰極反應式__________________________________________________________；總反應離子方程式_____________________________________________________。(6)用Al作電極電解NaOH溶液陽極反應式__________________________________________________________；陰極反應式__________________________________________________________；總反應離子方程式_____________________________________________________。Cu－2e－=Cu2＋2H＋＋2e－=H2↑Cu＋2H＋

Cu2＋＋H2↑電解2Al－6e－＋8OH－=2AlO2-＋4H2O6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－2Al＋2H2O＋2OH－

2AlO2-＋3H2↑電解(7)以鋁材為陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜陽極反應式__________________________________________________________；陰極反應式__________________________________________________________；總反應離子方程式____________________________________________________。(8)用Al單質作陽極，石墨作陰極，電解NaHCO3溶液陽極反應式__________________________________________________________；陰極反應式__________________________________________________________；總反應離子方程式_________________________________________________。2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－=3H2↑2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑電解2Al＋6HCO3-－6e－=2Al(OH)3↓＋6CO2↑6H＋＋6e－=3H2↑2Al＋6HCO3-＋6H＋

2Al(OH)3↓＋6CO2↑＋3H2↑電解(9)用惰性電極電解熔融MgCl2陽極反應式

陰極反應式

___________________________________________________________________；總反應離子方程式___________________________________________________。2Cl－－2e－=Cl2↑Mg2＋＋2e－=MgMg2＋＋2Cl－

Mg＋Cl2↑電解(10)寫出下列電解池的陽極反應式。Fe－6e－＋8OH－=FeO42-＋4H2O2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O①制備K2FeO4①②鋁片表面氧化膜增厚②③制備納米

Cu2O③3．某溶液中含有兩種溶質NaCl和H2SO4，物質的量之比為3∶1。用石墨作電極電解該溶液，根據(jù)電極產(chǎn)物的不同，可明顯分為三個階段。下列敘述不正確的是(

)A．陰極只析出H2B．陽極先析出Cl2，后析出O2C．電解最后階段為電解水D．溶液pH不斷增大，最后為7陰極反應:2H＋＋2e－=H2↑

陽極反應:2Cl－－2e－=Cl2↑

2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－

2Cl－－2e－=Cl2↑4OH－－4e－=2H2O＋O2↑2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－陰極陽極H＋Na＋Cl－OH－SO42－放電順序結合投料比和粒子放電先后順序明顯分三個階段：先電解HCl溶液，再電解NaCl溶液，最后電解水（NaOH）

(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，弱電解質要寫成化學式。(2)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。(3)當電解池的電極材料為活性電極時，則陽極為電極本身

失電子，不能再用電解規(guī)律。名師點睛

規(guī)避“三個”失分點考點二電解原理的應用必備知識，識記理解1．電解飽和食鹽水(1)原理電解飽和食鹽水電極反應總反應應用（惰性）陽極反應:2Cl－－2e－=Cl2↑

陰極反應：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑電解氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣氯氣氫氣陽極陰極NaCl溶液

？1.怎么避免OH-與Cl2接觸?2.如何避免Cl2與H2接觸－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜

陽極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室(2)裝置(2)裝置裝置離子交換膜電解槽陽極鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)陰極碳鋼網(wǎng)陽離子交換膜①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過②將電解槽隔成陽極室和陰極室2.電解精煉銅（陽粗陰純是精煉）電解精煉銅兩極材料兩極反應陽極：陽極（含Zn、Ni、Au等雜質）陰極：陰極：陽極泥主要反應Cu2＋濃度減少，SO42-濃度不變質量減少質量增加

？電解精煉銅時，陽極、陰極的質量有什么變化？電解液中粒子濃度怎么變化？如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：Ag－e－=Ag＋；陰極：Ag＋＋e－=Ag。(4)特點：______極溶解，______極沉積，電鍍液的濃度________。陰

陽AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液陽陰

不變3．電鍍（鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍液不變）電鍍銀原理銀片待鍍件硝酸銀溶液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)2Na＋Cl2↑電極反應：陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極：2Na＋＋2e－=2Na。電解2Al2O3(熔融)

4Al＋3O2↑電極反應：陽極：6O2－－12e－=3O2↑；陰極：4Al3＋＋12e－=4Al。電解冰晶石(2)冶煉鋁電解熔融氯化鈉制鈉陽極C電解質煙罩熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導電棒陰極C耐火材料冶煉鋁設備圖秒判正誤(1)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料(

)(2)用惰性電極電解MgCl2溶液所發(fā)生反應的離子方程式為

2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H↑＋2OH－(

)(3)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質溶液中的c(Cu2＋)均保持不變(

)(4)若把Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑設計成電解池，應用Cu作陽極(

)(5)用銅作陽極、石墨作陰極電解CuCl2溶液時，陽極電極反應式為

2Cl－－2e－=Cl2↑(

)(6)粗銅電解精煉時，若電路中通過2mole－，陽極減少64g()(7)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可電解MgO和AlCl3()電解××××××關鍵能力

講練提升

能力一電解原理的“尋常”應用1．(新教材RJ選擇性必修1P106T5)利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純。下列敘述中正確的是(

)A．電解時以精銅作陽極B．電解時陰極上發(fā)生的反應為Cu2＋＋2e－=CuC．粗銅連接電源的負極，其電極反應為Cu2＋＋2e－=CuD．電解后，電解槽底部會形成僅含有少量Pt的陽極泥Cu－2e－=Cu2＋2.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應用。下列說法正確的是(

)A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應式是

4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2＋濃度不變C．在鐵片上鍍銅時，Y是純銅D．制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂陽極:2Cl－－2e－=Cl2↑

Cu2＋濃度減少鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極氯化鎂熔點比氧化鎂低，更適合3．鎳金屬在冶金電鍍等方面有著重要作用，同時工業(yè)廢水的排放也隨之增多。用雙模三室電沉積回收酸性廢水中(以NiCl2的形式存在)的Ni，裝置圖如圖(已知：電解前后濃縮室中溶液體積為1L并忽略其變化，交換膜只允許離子通過)：下列說法正確的是(

)A．電極X為陽極，電解后硫酸溶液

質量減少8gB．交換膜a、b分別為陰離子交換膜、

陽離子交換膜C．Y電極反應為Ni2＋＋2e－=Ni、

2H＋＋2e－=H2↑D．若用氫氧燃料電池作電源，消耗

5.6LO22H2O－4e－=O2↑＋4H＋1mol0.25mol9g陽極陰極H＋Cl－無標況備考方略電解池解題的思維路徑確定陰陽極分析電極材料、電解質溶液中的陰陽離子、題干信息分析電極反應寫出電極反應式寫出總反應式質量守恒電荷守恒現(xiàn)象、計算4．(2020山東省等級考試T11)工業(yè)上電解NaHSO4溶液制備Na2S2O8。電解時，陰極材料為Pb；陽極(鉑電極)電極反應式為2HSO4-－2e－=S2O82-＋2H＋。下列說法正確的是(

)A．陰極電極反應式為Pb＋HSO4-－2e－=PbSO4＋H＋B．陽極反應中S的化合價升高C．S2O82-中既存在非極性鍵又存在極性鍵D．可以用銅電極作陽極

能力二電解原理的“創(chuàng)新”應用陽氧陰還S2O82-中S為＋6價，O為－2、－1價，陰極反應中氧的化合價部分升高，而硫元素化合價不變若用銅作電極則銅放電，故不能用銅作陽極OOOOSOOOOSHH－1－15．(多選)我國研制出非貴金屬鎳鉬基高效電催化劑，實現(xiàn)電解富尿素廢水低能耗制H2(裝置如圖)?？偡磻獮镃O(NH2)2＋H2O===3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列說法中錯誤的是(

)A．a(chǎn)為正極，CO(NH2)2發(fā)生還原反應B．b電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C．每轉移6mol電子，a電極產(chǎn)生1molN2D．電解一段時間，a極區(qū)溶液pH升高—+陽氧陰還陰極:2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑陽極:CO(NH2)2－6e－＋H2O=CO2↑＋N2↑＋6H＋a極發(fā)生CO(NH2)2－6e－＋H2O===CO2↑＋N2↑＋6H＋，a極區(qū)溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH降低，D錯誤6．(多選)燃料燃燒產(chǎn)生的尾氣含有一定量的NO，科學家提出一種間接電化學法對大氣污染物NO進行無害化處理，其原理示意如圖(質子膜允許H＋和H2O通過)，下列相關判斷正確的是(

)A．電極Ⅱ連接電源的負極B．電解池發(fā)生的反應為

4HSO3-2S2O42-＋2H2O＋O2↑C．吸收塔中每產(chǎn)生1molHSO3-，理論

上處理NO氣體的體積為11.2LD．每產(chǎn)生1molO2電解池中從電極Ⅱ

向電極Ⅰ轉移4molH＋電解陰極陽極電極Ⅰ：2HSO3-＋2H＋＋2e－=S2O42-＋2H2O，電極Ⅱ：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋陽氧陰還無標況H＋外電路轉移的電子數(shù)等于內電路轉移的陰離子或者陽離子所帶的電荷數(shù)考點三金屬的電化學腐蝕與防護必備知識，識記理解1．金屬腐蝕的實質金屬腐蝕是指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體物質發(fā)生氧化還原反應而引起損耗的現(xiàn)象。實質是金屬原子失去電子而氧化的過程，即M－ne－=Mn＋。2．金屬腐蝕的類型(1)化學腐蝕與電化學腐蝕：

類型化學腐蝕電化學腐蝕發(fā)生條件金屬與非電解質等直接接觸不純金屬或合金與電解質溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質金屬被氧化的過程較活潑的金屬被氧化的過程相互關系化學腐蝕與電化學腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更普遍，危害更嚴重(2)析氫腐蝕和吸氧腐蝕：以鋼鐵的腐蝕為例：析氫腐蝕吸氧腐蝕形成條件負極反應正極反應腐蝕速率聯(lián)系水膜酸性較強水膜酸性很弱或呈中性Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－腐蝕速率較快，一般較少腐蝕速率較慢，非常普遍往往兩種腐蝕交替發(fā)生，但以吸氧腐蝕為主，兩種過程都有微弱電流產(chǎn)生3.金屬電化學腐蝕規(guī)律(1)對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：

強電解質溶液______弱電解質溶液______非電解質溶液。(2)活動性不同的兩金屬：活動性差別越大，活動性強的金屬

腐蝕越______。(3)對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快，

且氧化劑的濃度越高，氧化性越強，腐蝕越快。(4)電解原理引起的腐蝕______原電池原理引起的腐蝕______化學腐蝕

______有防護措施的腐蝕。>

>

快

>>>知識錦囊(1)改變金屬內部結構：如把Ni、Cr等加入普通鋼里制成不銹鋼合金，

具有很強的抗腐蝕性。(2)覆蓋保護層：在金屬的表面覆蓋保護層如涂防銹漆、油脂、搪瓷、

加塑料保護層及電鍍等可阻止金屬與周圍可發(fā)生反應的物質接觸。金屬的三種防護措施(3)使用電化學保護法：原電池原理正極為被保護的金屬；負極為比被保護的金屬活潑的金屬電解原理犧牲陽極的陰極保護法外加電流的陰極保護法陰極為被保護的金屬，陽極為惰性電極原電池原理正極為被保護的金屬；負極為比被保護的金屬活潑的金屬電解原理秒判正誤(1)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的負極反應式為Fe－3e－=Fe3＋(

)(2)鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹(

)(3)在潮濕空氣中，鋼鐵表面形成水膜，金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕(

)(4)鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕(

)(5)在入?？诘匿撹F閘門上裝一定數(shù)量的銅塊可防止閘門被腐蝕(

)(6)外加電流的陰極保護法是將被保護金屬接在直流電源的正極(

)(7)在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用(

)×××××關鍵能力

講練提升1．(新教材RJ選擇性必修1P113T4)下列敘述中錯誤的是(

)A．生鐵中含有碳，抗腐蝕能力比純鐵弱B．用錫焊接的鐵質器件，焊接處易生銹C．在鐵制品上鍍銅時，鐵制品為陽極，銅鹽為電鍍液D．鐵管上鑲嵌鋅塊，鐵管不易被腐蝕鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極2．(2020山東省等級考試T13)利用小粒徑零價鐵(ZVI)的電化學