電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

第三節(jié)電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)[考綱定位]1．了解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2．理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。教材回顧夯實(shí)雙基(2012·高考海南卷)下列各組中，每種電解質(zhì)溶液電解時(shí)只生成氫氣和氧氣的是(

)A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：選C。電解質(zhì)溶液電解時(shí)只生成O2和H2，相當(dāng)于是電解水，根據(jù)電解時(shí)離子的放電順序，當(dāng)電解強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、活潑金屬含氧酸鹽的溶液時(shí)均相當(dāng)于電解水。體驗(yàn)高考構(gòu)建雙基1．電解原理及電解池

(1)電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程

(2)電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置正極負(fù)極化學(xué)電化學(xué)吸氧析氫考點(diǎn)串講深度剖析考點(diǎn)1電解池中電極及電解產(chǎn)物的判斷2．電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷(1)陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極材料，如果是活性電極(除Au、Pt、石墨外的電極)，則電極本身失電子，被溶解，溶液中的陰離子不能失電子；如果是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則溶液中還原性離子失電子，這時(shí)要看溶液中離子的失電子能力。陰離子放電順序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－。(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷，與電極材料無關(guān)，陽離子放電順序與金屬活動(dòng)性順序相反，其中：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋。即時(shí)應(yīng)用2．用如圖裝置(X、Y是直流電源的兩極)分別進(jìn)行下列各組實(shí)驗(yàn)，則表中所列各項(xiàng)對應(yīng)關(guān)系均正確的一組是(

)考點(diǎn)2原電池、電解池、電鍍池的比較原電池電解池電鍍池定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在金屬表面鍍一層其他金屬或合金的裝置裝置舉例原電池電解池電鍍池形成條件①活潑性不同的兩電極②電解質(zhì)溶液(電極插入其中)③形成閉合回路①兩電極接直流電源②兩電極插入電解質(zhì)溶液中③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負(fù)極②電鍍液必須含有鍍層金屬離子電極名稱負(fù)極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)陽極：與電源正極相連的電極陰極：與電源負(fù)極相連的電極名稱同電解池，但有限制條件陽極：必須是鍍層金屬電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)，金屬電極失電子或溶液中的陰離子失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子陽極：金屬電極失電子陰極：電鍍液中的陽離子得電子特別提醒：(1)判斷是原電池和電解池的關(guān)鍵是看是否有外加電源，有時(shí)并無外加電源，存在自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的裝置相當(dāng)于電源，另一個(gè)裝置則是電解池。(2)二次電池的放電過程是原電池，充電過程是電解池。即時(shí)應(yīng)用考點(diǎn)3金屬的腐蝕與防護(hù)1．化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕2.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕3.金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)①犧牲陽極的陰極保護(hù)法——原電池原理a．負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b．正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。②外加電流的陰極保護(hù)法——電解池原理a．陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b．陽極：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。(2)判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律電解池的陽極(活性電極)>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極。即時(shí)應(yīng)用5.(2012·高考山東卷)下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是(

)A.圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B.圖b中，開關(guān)由M改置于N時(shí)，CuZn合金的腐蝕速率減小C.圖c中，接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D.圖d中，ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解析：選B。A項(xiàng)：插入海水中的鐵棒靠近液面的位置與氧氣接觸，易發(fā)生吸氧腐蝕；B項(xiàng)：開關(guān)由M改置于N時(shí)，Zn作負(fù)極，Cu-Zn合金作正極，合金受到保護(hù)；C項(xiàng)：接通開關(guān)形成原電池，Zn作負(fù)極，Zn的腐蝕速率增大，但氣體是在Pt電極上生成；D項(xiàng)：Zn-MnO2中自放電腐蝕主要是Zn發(fā)生氧化反應(yīng)而自放電。6．下圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是(

)A．④>②>①>③

B．②>①>③>④C．④>②>③>① D．③>②>④>①解析：選A。鐵在海水中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，當(dāng)鋼鐵與活潑性差的Sn相連時(shí)，F(xiàn)e的腐蝕速率增大(比①大)；與活潑性強(qiáng)的鋅連接則被保護(hù)(小于①)；在④中Fe為陽極，比鐵的電化學(xué)腐蝕速率大得多。學(xué)科規(guī)律方法提升電解規(guī)律及電解的相關(guān)計(jì)算1．以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小增大通氯化氫氣體CuCl2電解質(zhì)減小加氯化銅放H2生堿型陰極：H2O放H2生堿陽極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大通氯化氫氣體放O2生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽極：H2O放O2生酸CuSO4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小加氧化銅2.電解池中有關(guān)量的計(jì)算或判斷解題依據(jù)是得失電子守恒，其解題方法有守恒法、總反應(yīng)式法、關(guān)系式法。(1)根據(jù)守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(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：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：根據(jù)得失電子守恒關(guān)系，在已知量與未知量之間，建立計(jì)算所需的關(guān)系式。例 (2013·潮州高三模擬)如圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個(gè)電解池，試回答：(1)若甲池利用電解原理在鐵上鍍銀，則A是__________、____________(依次填電極材料和電極名稱)，電極反應(yīng)式是____________；B(要求同A)是________、________，電極反應(yīng)式是____________________________，應(yīng)選用的電解質(zhì)溶液是____________。(2)乙池中若滴入少量酚酞試液，開始電解一段時(shí)間，鐵極附近呈________色，C極附近呈________色。(3)若甲槽陰極增重43.2g，則乙槽中陽極上放出的氣體在標(biāo)況下的體積是________mL。(4)若乙槽中剩余溶液仍為400mL，則電解后所得溶液的物質(zhì)的量濃度為________mol·L－1，pH等于________?！窘忸}感悟】電解計(jì)算的一般解題思路(1)先看陽極材料，是活性電極還是惰性電極。(2)找全離子，將溶液中的所有離子按陰、陽離子分開。(3)根據(jù)電子守恒，串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相同，即陰離子(活潑電極)失的電子數(shù)等于陽離子得的電子數(shù)，列出關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。常用的計(jì)算關(guān)系式有：4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu2＋～2Cu～4Ag～4Ag＋～4Cl－～2Cl2等。跟蹤訓(xùn)練1．(2011·高考大綱全國卷)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．CuSO4

B．H2OC．CuO D．CuSO4·5H2O2．(2013·佛山高三模擬)如下圖所示，若電解5min時(shí)，測得銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答：(1)電源中X極是________(填“正”或“負(fù)”)極。(2)通電5min時(shí)，B中共收集到224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，溶液體積為200mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前c(CuSO4)＝________。(3)若A中KCl溶液的體積也是200mL，則電解后溶液的pH＝________。解析：(1)銅極增重，說明銀在銅極析出，則銅極為陰極，X為負(fù)極。(2)C中銅極增重2.16g，即析出0.02molAg，電路中通過0.02mol電子。由4e－～O2，可知B中產(chǎn)生的O2只有0.005mol，即112mL。但B中共收集到224mL氣體，說明還有112mL是H2，即Cu2＋全部在陰極放電后，H＋接著放電產(chǎn)生了112mLH2，則通過0.01mol電子時(shí)，Cu2＋已被電解完。由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005mol，則：c(CuSO4)＝0.005mol÷0.2L＝0.025mol·L－1。(3)由4e－～4OH－知，A中生成0.02molOH－，則：c(OH－)＝0.1mol·L－1，pH＝13。答案：(1)負(fù)(2)0.025mol·L－1

(3)13真題集訓(xùn)把脈高考題組1電解原理的應(yīng)用1．(2011·高考上海卷)用電解法提取氯化銅廢液中的銅，方案正確的是(

)A．用銅片連接電源的正極，另一電極用鉑片B．用碳棒連接電源的正極，另一電極用銅片C．用氫氧化鈉溶液吸收陰極產(chǎn)物D．用帶火星的木條檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物解析：選B。溶液中的銅離子應(yīng)在陰極放電而析出，Cl－在陽極放電產(chǎn)生Cl2，A、C、D錯(cuò)。2．(2011·高考山東卷)以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是(

)A．未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程B．因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系C．電鍍時(shí)保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D．鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護(hù)作用解析：選C。本題考查電鍍，意在考查考生對電鍍原理的理解和應(yīng)用能力。未通電前，題述裝置不能構(gòu)成原電池，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鋅的析出量與通過的電量成正比，B錯(cuò)；電鍍時(shí)電解反應(yīng)速率只與電流大小有關(guān)，與溫度無關(guān)，C項(xiàng)對；鍍鋅層破損后，會(huì)形成鐵鋅原電池，鐵作正極，得到保護(hù)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。③若C處不通入O2，D、E處分別收集到xL和yL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則E處收集的氣體中O3所占的體積分?jǐn)?shù)為________。(忽略