電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)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(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)復(fù)習(xí)目標(biāo)：1.了解電解池的工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。2.了解電鍍池與精煉池的原理，能分析常見(jiàn)的電鍍池和精煉池。3.能夠進(jìn)行有關(guān)電解產(chǎn)物的判斷和計(jì)算。4.認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，能選用恰當(dāng)?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕。主干知識(shí)梳理一、電解的原理1．電解（1）定義：在________作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生______和__________的過(guò)程。(2)特點(diǎn)：①電解過(guò)程是非自發(fā)的。②電解質(zhì)導(dǎo)電一定發(fā)生________________。2．電解池：(1)定義：將______轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________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(fù)極）陰極CuCl2溶液碳陰極CuCl2溶液碳碳陽(yáng)極電極材料_________電極反應(yīng)__________________________________反應(yīng)類型_____________________電子流向電源_______→導(dǎo)線→電解池______；電解池______→導(dǎo)線→電源_____離子移動(dòng)方向陽(yáng)離子移向電解池的________；陰離子移向電解池的________。(3)構(gòu)成條件①有與_______相連的兩個(gè)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(hào)回答)，裝置①中兩電極的電極反應(yīng)式分別為_(kāi)_________________________________________例2.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。下圖表示兩個(gè)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_(kāi)_______極。(2)B池中陽(yáng)極電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________，陰極電極反應(yīng)式______________________。(3)A池中陽(yáng)極電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________，電解化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________例3．Ⅰ.以鋁材為陽(yáng)極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________。Ⅱ.用Al單質(zhì)作陽(yáng)極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進(jìn)行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q。寫(xiě)出陽(yáng)極生成R的電極反應(yīng)式：__________________________________。例4．CuI是一種不溶于水的白色固體，可以由反應(yīng)：2Cu2＋＋4I－=2CuI↓＋I(xiàn)2得到?，F(xiàn)以石墨為陰極，以Cu為陽(yáng)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?wèn)題：(1)陽(yáng)極區(qū)的現(xiàn)象_________________________________。(2)陽(yáng)極電極反應(yīng)式_______________________________?？键c(diǎn)一、電解原理與電解產(chǎn)物的判斷1．電解原理與外界電源正極相連—陽(yáng)極—氧化反應(yīng)(失電子)—陰離子移向；與外界電源負(fù)極相連—陰極—還原反應(yīng)(得電子)—陽(yáng)離子移向；2．兩極放電順序(1)若陽(yáng)極為活潑金屬(金屬活動(dòng)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(yáng)離子放電，順序與金屬活動(dòng)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(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫(xiě)出電極反應(yīng)式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。(5)最后合并兩個(gè)電極反應(yīng)式得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。3．電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)首先判斷陰、陽(yáng)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(yáng)極為金屬活性電極時(shí)，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(yīng)，并判斷電極產(chǎn)物，寫(xiě)出電極反應(yīng)式。(3)電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序中H+、OH－之后的離子一般不參與放電反應(yīng)。5．用分析電解過(guò)程的思維程序分析電解下列物質(zhì)的過(guò)程，并總結(jié)電解規(guī)律(用惰性電極電解)電解質(zhì)(水溶液)電極方程式被電解的物質(zhì)電極產(chǎn)物溶液pH變化的原因、結(jié)果電解質(zhì)溶液復(fù)原陽(yáng)極陰極含氧酸(如H2SO4)陽(yáng)極：____

陰極：____________水減少，酸溶液的濃度____，pH____加____強(qiáng)堿(如NaOH)陽(yáng)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(yáng)極：____________陰極：____________水減少，鹽溶液的濃度____，pH__________(若為水解的鹽)加____無(wú)氧酸(如HCl)，除HF外陽(yáng)極：____________陰極：____________

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

(如Cl2)

(如Cu)pH基本不變加______活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(如NaCl)陽(yáng)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(yáng)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(guó)高考)用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時(shí)間后，欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài)，應(yīng)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(shí)d極先呈現(xiàn)藍(lán)色，下列說(shuō)法不正確的是（）A．a(chǎn)為直流電源的負(fù)極B．d極電極反應(yīng)為：2I-－2e－===I2C．電解質(zhì)溶液電解過(guò)程中pH值減小D．要恢復(fù)原溶液需要通入一定量的HI例8.(2012·湛江一中質(zhì)檢)在如圖所示的裝置中，若通入直流電5min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加2.16g，試回答：(1)電源電極X名稱為_(kāi)_______。(2)pH變化：A________，B________，C________。(填“增大”、“減小”或“不變”)(3)通電5min時(shí)，B中共收集224mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，溶液體積為200mL。則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)___________(設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化)。(4)若A中KCl溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH為_(kāi)_______(設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化)。反思?xì)w納：電解計(jì)算的類型和方法 (1)計(jì)算類型 電解池中有關(guān)量的計(jì)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(chǎn)物的量(析出固體的質(zhì)量、產(chǎn)生氣體的體積等)、溶液的pH、相對(duì)原子質(zhì)量或某元素的化合價(jià)、化學(xué)式等。 (2)解題方法 ①根據(jù)電子守恒法計(jì)算： 用于串聯(lián)電路、陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。 ②根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算： 先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算。(1)書(shū)寫(xiě)電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，要以實(shí)際放電的離子表示，但書(shū)寫(xiě)總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫(xiě)成分子式。(2)要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且注明條件“電解”。(3)電解水溶液時(shí)，應(yīng)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(yīng)用1．電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)陽(yáng)極反應(yīng)式：__________________(________反應(yīng))陰極反應(yīng)式：__________________(________反應(yīng))(2)總反應(yīng)方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑離子反應(yīng)方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑(3)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制________、________和________。深度思考：(1)如何檢驗(yàn)電解飽和食鹽水時(shí)的陽(yáng)極產(chǎn)物？(2)氯堿工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中必須把陽(yáng)極室和陰極室用離子交換膜隔開(kāi)，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(wèn)題：(1)鍍件作____極，鍍層金屬銀作____極。(2)電解質(zhì)溶液是___________________________________。(3)電極反應(yīng)：陽(yáng)極：____________________________________________________；陰極：____________________________________________________。(4)特點(diǎn)：____極溶解，____極沉積，電鍍液的濃度________。3．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)：陽(yáng)極：____________________________________________________________________；陰極：____________________________________________________________________。4．電冶金利用電解熔融鹽的方法來(lái)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(yīng)：陽(yáng)極：____________________________________________________________________，陰極：____________________________________________________________________。(2)冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑電極反應(yīng)：陽(yáng)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(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽(yáng)離子交換膜(只允許陽(yáng)離子通過(guò))，其工作原理如圖所示：(1)該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式是_________________________________________________。(2)通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因___________________________。(3)除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口(填“A”或“B”)導(dǎo)出。例10．利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是 ()A．電解時(shí)以精銅作陽(yáng)極B．電解時(shí)陰極發(fā)生氧化反應(yīng)C．粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu－2e－=Cu2＋D．電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽(yáng)極泥三、金屬的腐蝕和防護(hù)1．金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子__________變?yōu)開(kāi)_________，金屬發(fā)生_________________________。2．金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)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(chǎn)生______電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被____較活潑金屬被____聯(lián)系兩者往往同時(shí)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(jìn)行分析：析氫腐蝕吸氧腐蝕條件電極反應(yīng)負(fù)極正極總反應(yīng)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(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法—______原理a．________：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b．________：被保護(hù)的金屬設(shè)備。②外加電流的陰極保護(hù)法—________原理a．________：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b．________：惰性金屬。(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護(hù)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(duì)幾種常見(jiàn)的金屬防腐方法的描述錯(cuò)誤的是 ()選項(xiàng)方法對(duì)相應(yīng)方法的描述A改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)此法實(shí)際上是將金屬制成合金，增強(qiáng)抗腐蝕能力B在金屬表面覆蓋保護(hù)層保護(hù)層破損后，就完全失去了對(duì)金屬的保護(hù)作用C外加電源的陰極保護(hù)法接外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極D犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法構(gòu)成原電池，被保護(hù)的金屬作正極（2）炒菜后未洗的鐵鍋，很快就會(huì)產(chǎn)生紅褐色的銹斑。關(guān)于該生銹過(guò)程的說(shuō)法正確的是()A．鐵與NaCl反應(yīng)生成F