知識(shí)清單19 電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)（學(xué)生版） 2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)清單

知識(shí)清單19電解池金屬的腐蝕與防護(hù)知識(shí)點(diǎn)01電解池的工作原理知識(shí)點(diǎn)02電解原理的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)03金屬的腐蝕與防護(hù)

知識(shí)點(diǎn)01電解池的工作原理1．電解和電解池(1)電解：使_______通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽(yáng)極、陰極引起______________反應(yīng)的過(guò)程。(2)電解池：將_______能轉(zhuǎn)化為_(kāi)______能的裝置(也稱電解槽)。(3)電極名稱及反應(yīng)類型陰極：與電源_______相連的電極，發(fā)生_______反應(yīng)；陽(yáng)極：與電源_______相連的電極，發(fā)生_______反應(yīng)。(4)電解池的構(gòu)成條件①_______電源；②兩個(gè)電極；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成______________。2．電解池的工作原理接通外界電源后，電子從電源的_______沿導(dǎo)線流入電解池的_______，然后電解質(zhì)溶液中的陰、陽(yáng)離子發(fā)生______________形成內(nèi)電路，電子再?gòu)碾娊獬氐腳______流出，并沿導(dǎo)線流回電源的_______。(1)與電源_______極相連的電極為陽(yáng)極，陽(yáng)極發(fā)生_______反應(yīng)；與電源_______極相連的電極為陰極，陰極發(fā)生_______反應(yīng)。(2)電子流向：負(fù)極→陰極、陽(yáng)極→正極。(3)離子的移動(dòng)方向：陽(yáng)離子向_______移動(dòng)，陰離子向_______移動(dòng)。3．電解規(guī)律(1)陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷①活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極)，電極材料失電子，生成金屬陽(yáng)離子。②惰性電極(Pt、Au、石墨)，要依據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。陰離子的放電順序：活潑電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。S2－、I－、Br－、Cl－放電，產(chǎn)物分別是_____________________；若OH－放電，則得到______________。(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷。陽(yáng)離子放電順序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。①若金屬陽(yáng)離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若H＋放電，則得到H2。②放電順序本質(zhì)遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得(失)電子能力強(qiáng)的離子先放電。(3)惰性電極電解電解質(zhì)溶液的產(chǎn)物判斷(圖示)4．電解后電解質(zhì)溶液的復(fù)原需加適量的某物質(zhì)，該物質(zhì)可以是陰極與陽(yáng)極產(chǎn)物的化合物。例如惰性電極電解CuSO4溶液，要恢復(fù)原溶液的濃度，可向電解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因?yàn)镃u(OH)2與生成的H2SO4反應(yīng)后使水量增加。使電解后的溶液恢復(fù)原狀的方法：先讓析出的產(chǎn)物(氣體或沉淀)恰好完全反應(yīng)，再將其化合物投入電解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通_______氣體(不能加鹽酸)；②AgNO3溶液：加_______固體(不能加AgOH)；③CuCl2溶液：加_______固體；④KNO3溶液：加_______；⑤CuSO4溶液：加_______或_______[不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3]。(1)電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色()(2)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程就是電解質(zhì)溶液被電解的過(guò)程()(3)電解鹽酸、硫酸溶液等，H＋放電，溶液的pH逐漸增大()(4)用Cu作電極電解鹽酸可發(fā)生Cu＋2H＋eq\o(=,\s\up7(電解))Cu2＋＋H2↑()(5)電解池中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)不一定同時(shí)發(fā)生()(6)陽(yáng)極失去的電子經(jīng)過(guò)直流電源，流向陰極()(7)電解池中的電解質(zhì)可能是熔融狀態(tài)或固體電解質(zhì)()(8)電解池中的陽(yáng)極和直流電源中的負(fù)極均發(fā)生氧化反應(yīng)()(9)Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑能設(shè)計(jì)成電解池()(10)陽(yáng)極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)()(11)用惰性電極電解飽和食鹽水一段時(shí)間后，加入鹽酸可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)()(12)電解池工作時(shí)電子從電源的負(fù)極流出，流入陰極通過(guò)溶液到陽(yáng)極，然后從陽(yáng)極流出，流回電源正極()一、電解池的工作原理(1)如圖所示為一電解池裝置，A、B都是惰性電極，電解質(zhì)溶液c是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，同時(shí)在U形管兩邊各滴入幾滴酚酞試劑，試判斷：①a電極是_______極(填“正”或“負(fù)”)，B電極是_______極(填“陰”或“陽(yáng)”)_______極(填“A”或“B”)附近酚酞試液顯紅色。______________________________________③檢驗(yàn)A電極上產(chǎn)物的方法是_________________________________________________________。(2)電解質(zhì)溶液通電時(shí)，一定會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？為什么？二、電解規(guī)律及電極反應(yīng)式的書寫1．用惰性電極電解不同類型電解質(zhì)溶液(1)電解水型實(shí)例電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度復(fù)原方法H2SO4陰極：____________________________陽(yáng)極：____________________________總反應(yīng)式：____________________________(2)電解電解質(zhì)型實(shí)例電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度復(fù)原方法HCl陰極：____________________________陽(yáng)極：____________________________總反應(yīng)式：____________________________CuCl2陰極：____________________________陽(yáng)極：_____________________總反應(yīng)式：____________________________(3)電解質(zhì)和水均參與電解型實(shí)例電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度復(fù)原方法NaCl、KCl(放H2生堿)陽(yáng)極：____________________________陰極：____________________________總反應(yīng)式：_________________________________CuSO4(放O2生酸)陽(yáng)極：____________________________陰極：____________________________總反應(yīng)式：_________________________________2．按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：(1)用惰性電極電解MgCl2溶液陽(yáng)極反應(yīng)式：_______________________；陰極反應(yīng)式：________________________；總反應(yīng)離子方程式：______________________________________。(2)以鋁材為陽(yáng)極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜陽(yáng)極反應(yīng)式：______________________；陰極反應(yīng)式：__________________________；總反應(yīng)方程式：_________________________________________。(3)電解MnSO4溶液可制備MnO2，其陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________。(4)將用燒堿吸收H2S后所得的溶液加入如圖所示的電解池的陽(yáng)極區(qū)進(jìn)行電解。電解過(guò)程中陽(yáng)極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：S2－－2e－=S；(n－1)S＋S2－=Seq\o\al(2－,n)。①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：____________________________________。②電解后陽(yáng)極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式為_(kāi)______________________。(5)鈰元素(Ce)是鑭系金屬中自然豐度最高的一種，常見(jiàn)有＋3、＋4兩種價(jià)態(tài)。霧霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NOeq\o\al(－,2)、NOeq\o\al(－,3)(二者物質(zhì)的量之比為1∶1)。可采用電解法將上述吸收液中的NOeq\o\al(－,2)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)，同時(shí)再生成Ce4＋，其原理如圖所示。①Ce4＋從電解槽的________(填字母)口流出，電極反應(yīng)式：________________。②寫出陰極的電極反應(yīng)式：_______________________________________________________。知識(shí)點(diǎn)02電解原理的應(yīng)用1．氯堿工業(yè)(1)電極反應(yīng)陽(yáng)極：___________________________(反應(yīng)類型：_______反應(yīng))；陰極：___________________________(反應(yīng)類型：_______反應(yīng))。檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物的方法是__________________________________________。電解時(shí)向食鹽水中滴加酚酞，_______極附近溶液變紅，說(shuō)明該電極附近產(chǎn)生的物質(zhì)為_(kāi)______。(2)電解方程式化學(xué)方程式：__________________________________________；離子方程式：__________________________________________。(3)陽(yáng)離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖①陽(yáng)離子交換膜的作用阻止_______進(jìn)入陽(yáng)極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：___________________________________；阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。②a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是______________、______________、______________、______________；X、Y分別為_(kāi)______、_______。2．電鍍(1)電鍍的概念：利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他______________的加工工藝。(2)電鍍的主要目：使金屬增強(qiáng)___________能力，增加表面硬度和美觀(3)電鍍池的構(gòu)成陽(yáng)極：______________浸入電鍍液中與直流電源的正極相連作陽(yáng)極；陰極：______________與直流電源的負(fù)極相連作陰極；電鍍液：含有______________離子的電解質(zhì)溶液；特點(diǎn)：電鍍時(shí)，電解質(zhì)溶液的濃度______________；陽(yáng)極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量_______；陽(yáng)極失電子總數(shù)和陰極得電子總數(shù)_______。3．電冶金(1)電解精煉銅①電極材料：陽(yáng)極為_(kāi)______，陰極為_(kāi)______。②電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。③電極反應(yīng)式陽(yáng)極：______________________________________________________________________；陰極：____________________________。④陽(yáng)極泥的形成粗銅中不活潑的雜質(zhì)(金屬活動(dòng)性順序中位于銅之后的銀、金等)在陽(yáng)極難以失去電子，當(dāng)陽(yáng)極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積于電解槽的底部，成為陽(yáng)極泥。(2)利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等?？偡匠淌疥?yáng)極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉冶煉鎂冶煉鋁4．有關(guān)電解的計(jì)算(1)計(jì)算原則①陽(yáng)極失去的電子數(shù)_______陰極得到的電子數(shù)。②串聯(lián)電池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目_______。③電源輸出的電子總數(shù)和電解池中各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目_______。(2)計(jì)算方法①得失電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路各極的電量相同等類型的計(jì)算。②總反應(yīng)式計(jì)算：根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。③關(guān)系式計(jì)算：根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式。以通過(guò)4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)(1)電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料()(2)電解飽和食鹽水制堿時(shí)，用Fe作陰極可增強(qiáng)導(dǎo)電性()(3)工業(yè)上電解飽和食鹽水時(shí)，Na＋通過(guò)交換膜移向陽(yáng)極()(4)電解飽和食鹽水制堿時(shí)，食鹽水中不能含有Ca2＋、Mg2＋等離子()(5)在鍍件上電鍍銅時(shí)，鍍件應(yīng)連接電源的正極()(6)根據(jù)得失電子守恒可知電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等()(7)電鍍銅和電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)均保持不變()(8)電解冶煉鎂、鋁通常電解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以電解熔融的MgO和AlCl3()(9)用電解法冶煉活潑金屬時(shí)，不能電解相應(yīng)化合物的水溶液()(10)若把Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑設(shè)計(jì)成電解池，應(yīng)用Cu作陽(yáng)極()(11)用Zn作陽(yáng)極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅()(12)氯堿工業(yè)中陽(yáng)離子交換膜的作用是防止H2和Cl2混合爆炸，同時(shí)避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影響燒堿質(zhì)量()(13)用惰性電極電解MgCl2溶液所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－()(14)粗銅電解精煉時(shí)，若電路中通過(guò)2mole－，陽(yáng)極減少64g()(15)用銅作陽(yáng)極、石墨作陰極電解CuCl2溶液時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑()(16)根據(jù)得失電子守恒可知電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等()(17)電鍍過(guò)程中，溶液中離子濃度不變()1．工業(yè)電解氧化鋁制取金屬鋁時(shí)，常加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是________。電解過(guò)程中還需不斷補(bǔ)充陽(yáng)極(石墨)，其原因是_________________________________________________。2．(1)如圖電解飽和食鹽水過(guò)程中，陽(yáng)離子交換膜的作用為_(kāi)_____________________________________________________________________。(2)粗銅的電解精煉示意圖如圖所示。①在粗銅的電解過(guò)程中，粗銅板應(yīng)是圖中電極_______(填圖中的字母)；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)___________________________。②若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)為_(kāi)___________________________，粗銅中的Au、Ag的存在形式和位置為_(kāi)__________________________________，溶液中c(Cu2＋)_______(填“變大”“變小”或“不變”)。3．電鍍是材料表面處理中不可或缺的一部分，解答下列問(wèn)題：(1)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽(yáng)極的原因是____________________________。(2)以鋁材為陽(yáng)極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜。陽(yáng)極反應(yīng)式：_________________________；陰極反應(yīng)式：_________________________；總反應(yīng)方程式：____________________________________。(3)用有機(jī)陽(yáng)離子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應(yīng)接電源的_____極，已知電鍍過(guò)程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng)，陰極反應(yīng)式為_(kāi)________________________。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為_(kāi)_______。知識(shí)點(diǎn)03金屬的腐蝕與防護(hù)1．金屬的腐蝕(1)金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子_______電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子，金屬發(fā)生_______反應(yīng)。(2)金屬腐蝕的類型①化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬與接觸到的物質(zhì)_______發(fā)生化學(xué)反應(yīng)_______金屬接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生_______反應(yīng)本質(zhì)現(xiàn)象金屬被腐蝕_______金屬被腐蝕區(qū)別_______電流產(chǎn)生_______電流產(chǎn)生聯(lián)系電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍得多，腐蝕速率更快，危害也更嚴(yán)重②析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例)類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性_______水膜酸性_______或_______電極反應(yīng)負(fù)極正極總反應(yīng)式聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍【特別提醒】鋼鐵暴露在潮濕空氣中主要發(fā)生的是吸氧腐蝕，鐵銹的形成過(guò)程中主要發(fā)生的反應(yīng)為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。2．金屬電化學(xué)腐蝕規(guī)律(1)對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō)，在不同溶液中腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液_______弱電解質(zhì)溶液_______非電解質(zhì)溶液。(2)活動(dòng)性不同的兩金屬：活動(dòng)性差別越大，活動(dòng)性強(qiáng)的金屬腐蝕越_______。(3)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越_______，且氧化劑的濃度越高，氧化性越強(qiáng)，腐蝕越_______。(4)對(duì)同一電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)。電解原理引起的腐蝕_____原電池原理引起的腐蝕_____化學(xué)腐蝕_____有防護(hù)措施的腐蝕。3．金屬的防護(hù)(1)改變金屬材料的組成在金屬中添加______________或_______可以制成性能優(yōu)異的_______。如普通鋼中加入鎳、鉻等制成不銹鋼產(chǎn)品，鈦合金不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性。(2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層在金屬表面覆蓋_______保護(hù)層，將金屬制品與周圍物質(zhì)隔開(kāi)是一種普遍采用的防護(hù)方法。如，在鋼鐵制品的表面噴涂油漆、涂礦物性油脂、覆蓋搪瓷、塑料等；電鍍鋅、錫、鉻、鎳等；利用化學(xué)方法、離子注入法、表面滲鍍等方式在金屬表面形成穩(wěn)定的鈍化膜。(3)電化學(xué)保護(hù)法金屬在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，總是作為原電池______________的金屬被腐蝕，作為_(kāi)_____________的金屬不被腐蝕，如果能使被保護(hù)的金屬成為_(kāi)______，則該金屬就不易被腐蝕。(1)犧牲陽(yáng)極法原理：原電池原理，被保護(hù)的金屬作_______，活潑性更強(qiáng)的金屬作_______。應(yīng)用：鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鋼鐵閘門安裝鎂合金或鋅塊。(2)外加電流法原理：電解池原理，被保護(hù)的金屬作為_(kāi)______，與電源的_______相連。應(yīng)用：鋼鐵閘門，高壓線鐵架，地下管道連接直流電源的負(fù)極。(1)干燥環(huán)境下，所有金屬都不能被腐蝕()(2)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()(3)銅在酸性環(huán)境下，不易發(fā)生析氫腐蝕()(4)在船體外嵌入鋅塊，可以減緩船體的腐蝕，屬于犧牲陰極的保護(hù)法()(5)外加電流的陰極保護(hù)法是將被保護(hù)金屬接在直流電源的正極()(6)電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕的速率大得多()(7)鋼鐵的析氫