電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

1、第三節(jié)電解池第三節(jié)電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 考綱定位考綱定位 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)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。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、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。防止金屬腐蝕的措施。 教材回顧夯實(shí)雙基教材回顧夯實(shí)雙基 (2012高考海南卷高考海南卷)下列各組中，每種電解下列各組中，每種電解質(zhì)溶液電解時(shí)只生成質(zhì)溶液電解時(shí)只生成 氫氣和氧氣的是氫氣和氧氣的是() AHCl、CuCl2、Ba(OH)2 BNaOH、CuSO4、H2SO4 CNa

2、OH、H2SO4、Ba(OH)2 DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2 解析：選解析：選C。電解質(zhì)溶液電解時(shí)只生成。電解質(zhì)溶液電解時(shí)只生成O2和和H2，相當(dāng)于是電解，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。金屬含氧酸鹽的溶液時(shí)均相當(dāng)于電解水。 體驗(yàn)高考體驗(yàn)高考 構(gòu)建雙基構(gòu)建雙基 1電解原理及電解池電解原理及電解池 (1)電解：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還電解：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還 原反應(yīng)的過(guò)程原反應(yīng)的過(guò)程 (2)電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

3、的裝置電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 正極正極 負(fù)極負(fù)極 化學(xué)化學(xué) 電化學(xué)電化學(xué) 吸氧吸氧 析氫析氫 考點(diǎn)串講深度剖析考點(diǎn)串講深度剖析 考點(diǎn)考點(diǎn)1 電解池中電極及電解產(chǎn)物的判斷電解池中電極及電解產(chǎn)物的判斷 2電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷 (1)陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷 首先看電極材料，如果是活性電極首先看電極材料，如果是活性電極(除除Au、Pt、石墨外的電、石墨外的電 極極)，則電極本身失電子，被溶解，溶液中的陰離子不能失電，則電極本身失電子，被溶解，溶液中的陰離子不能失電 子；如果是惰性電極子；如果是惰性電極(Pt、Au、石墨、石墨)，則溶液中還原性離子失，則溶液中還原性離

4、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：序：S2 IBrClOH含氧酸根 含氧酸根F 。 。 (2)陰極產(chǎn)物的判斷陰極產(chǎn)物的判斷 直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷，與電極材料無(wú)關(guān)，陽(yáng)離直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷，與電極材料無(wú)關(guān)，陽(yáng)離 子放電順序與金屬活動(dòng)性順序相反，其中：子放電順序與金屬活動(dòng)性順序相反，其中：Ag Fe3Cu2 H (酸 酸)Fe2 Zn2Al3Mg2Na。 。 即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 2用如圖裝置用如圖裝置(X、Y是直流電源的兩極是直流電源的兩極)分別進(jìn)行下列各組實(shí)分別進(jìn)行下列各組實(shí) 驗(yàn)，則表中所列各項(xiàng)對(duì)應(yīng)關(guān)

5、系均正確的一組是驗(yàn)，則表中所列各項(xiàng)對(duì)應(yīng)關(guān)系均正確的一組是() 考點(diǎn)考點(diǎn)2原電池、電解池、電鍍池的比較原電池、電解池、電鍍池的比較 特別提醒：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(wú)外加電源，存在自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的裝置電源，有時(shí)并無(wú)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。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(guò)二次電池的放電過(guò) 程是原電池，充電過(guò)程是電解池。程是原電池，充電過(guò)程是電解池。 即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 考點(diǎn)考點(diǎn)3金屬的腐蝕與防護(hù)金屬的腐蝕與防護(hù) 1化

6、學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕 2.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕 3.金屬的防護(hù)金屬的防護(hù) (1)電化學(xué)防護(hù)電化學(xué)防護(hù) 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原電池原理原電池原理 a負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；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。正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。 外加電流的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法電解池原理電解池原理 a陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備； b陽(yáng)極：惰性金屬。陽(yáng)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。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

7、漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或加防護(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。表面鈍化等方法。 (2)判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 電解池的陽(yáng)極電解池的陽(yáng)極(活性電極活性電極)原電池的負(fù)極原電池的負(fù)極化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕原電池的原電池的 正極正極電解池的陰極。電解池的陰極。 即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 5.(2012高考山東卷高考山東卷)下列與金屬腐蝕有關(guān)的下列與金屬腐蝕有關(guān)的說(shuō)法正確的是說(shuō)法正確的是( ) A.圖圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重 B.圖圖b中，開(kāi)關(guān)由中，開(kāi)關(guān)由M改置于改置于N時(shí)，時(shí)，CuZn合金的腐蝕速率

8、減小合金的腐蝕速率減小 C.圖圖c中，接通開(kāi)關(guān)時(shí)中，接通開(kāi)關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率上放出氣體的速率 也增大也增大 D.圖圖d中，中，ZnMnO2干電池自放電干電池自放電 腐蝕主要是由腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的的氧化作用引起的 解析：選解析：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；接觸，易發(fā)生吸氧腐蝕；B項(xiàng)：開(kāi)關(guān)由項(xiàng)：開(kāi)關(guān)由M改置于改置于N時(shí)，時(shí)，Zn作負(fù)作負(fù) 極，極，CuZn合金作正極，合金受到保護(hù)；合金作正極，合金受到保護(hù)；C項(xiàng)：接通開(kāi)關(guān)形成項(xiàng)：接通開(kāi)關(guān)形成 原電池，原電池，Zn

9、作負(fù)極，作負(fù)極，Zn的腐蝕速率增大，但氣體是在的腐蝕速率增大，但氣體是在Pt電極電極 上生成；上生成；D項(xiàng)：項(xiàng)：ZnMnO2中自放電腐蝕主要是中自放電腐蝕主要是Zn發(fā)生氧化反發(fā)生氧化反 應(yīng)而自放電。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 序是序是() AB C D 解析：選解析：選A。鐵在海水中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，當(dāng)鋼鐵與活。鐵在海水中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，當(dāng)鋼鐵與活 潑性差的潑性差的Sn相連時(shí)，相連時(shí)，F(xiàn)e的腐蝕速率增大的腐蝕速率增大(比比大大)；與活潑性強(qiáng)；與活潑性強(qiáng) 的鋅連接則被保護(hù)的鋅連接則被保護(hù)(小于小于

10、)；在；在中中Fe為陽(yáng)極，比鐵的電化學(xué)為陽(yáng)極，比鐵的電化學(xué) 腐蝕速率大得多。腐蝕速率大得多。 學(xué)科規(guī)律方法提升學(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)溶液的類型以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型 2.電解池中有關(guān)量的計(jì)算或判斷電解池中有關(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。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(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩根據(jù)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)移的電子極

11、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。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)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。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。知量之間，建立計(jì)算所需的關(guān)系式。 例例 (2013潮州高三模擬潮州高三模擬)如圖為相互串聯(lián)的甲如圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個(gè)電解、乙兩個(gè)電解 池，試回答：池，試回答： (1)若甲池利用電解原理在鐵上鍍銀，則若甲池利用電解原理在鐵上鍍銀

12、，則A是是_、 _(依次填電極材料和電極名稱依次填電極材料和電極名稱)，電極反應(yīng)式是，電極反應(yīng)式是 _；B(要求同要求同A)是是_、_，電極反應(yīng)，電極反應(yīng) 式是式是_，應(yīng)選用的電解質(zhì)溶液是，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(kāi)始電解一段時(shí)間，鐵極附乙池中若滴入少量酚酞試液，開(kāi)始電解一段時(shí)間，鐵極附 近呈近呈_色，色，C極附近呈極附近呈_色。色。 (3)若甲槽陰極增重若甲槽陰極增重43.2 g，則乙槽中陽(yáng)極上放出的氣體在標(biāo)況，則乙槽中陽(yáng)極上放出的氣體在標(biāo)況 下的體積是下的體積是_mL。 (4)若乙槽中剩余溶液仍為若乙槽中剩余溶液仍為400 mL，則電解后所得溶液的物質(zhì)，

13、則電解后所得溶液的物質(zhì) 的量濃度為的量濃度為_(kāi) molL 1， ，pH等于等于_。 【解題感悟解題感悟】電解計(jì)算的一般解題思路電解計(jì)算的一般解題思路 (1)先看陽(yáng)極材料，是活性電極還是惰性電極。先看陽(yáng)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(yáng)離子分開(kāi)。找全離子，將溶液中的所有離子按陰、陽(yáng)離子分開(kāi)。 (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 子子(活潑電極活潑電極)失的電子數(shù)等于陽(yáng)離子得的電子數(shù)，列出關(guān)系式失的電子數(shù)等于陽(yáng)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：進(jìn)行計(jì)算。常用的計(jì)

14、算關(guān)系式有：4H 4OH 2H2O2 2Cu2 2Cu4Ag4Ag 4Cl 2Cl2等。等。 跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練 1(2011高考大綱全國(guó)卷高考大綱全國(guó)卷)用石墨作電極電解用石墨作電極電解CuSO4溶液。通溶液。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 入適量的入適量的() ACuSO4 BH2O CCuO DCuSO45H2O 2(2013佛山高三模擬佛山高三模擬)如下圖所示，若電解如下圖所示，若電解5 min時(shí)，測(cè)得銅時(shí)，測(cè)得銅 電極的質(zhì)量增加電極的質(zhì)量增加2.16 g。試回答：。試回答： (1)電源中電源中X極是極是_(填

15、填“正正”或或“負(fù)負(fù)”)極。極。 (2)通電通電5 min時(shí)，時(shí)，B中共收集到中共收集到224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，溶液氣體，溶液 體積為體積為200 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì)電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前，則通電前 c(CuSO4)_。 (3)若若A中中KCl溶液的體積也是溶液的體積也是200 mL，則電解后溶液的，則電解后溶液的pH _。 解析：解析：(1)銅極增重，說(shuō)明銀在銅極析出，則銅極為陰極，銅極增重，說(shuō)明銀在銅極析出，則銅極為陰極， X為負(fù)極。為負(fù)極。 (2)C中銅極增重中銅極增重2.16 g，即析出，即析出0.02 mol Ag，電路中通過(guò)，電路

16、中通過(guò)0.02 mol電子。由電子。由4e O2，可知，可知B中產(chǎn)生的中產(chǎn)生的O2只有只有0.005 mol，即，即 112 mL。但。但B中共收集到中共收集到224 mL氣體，說(shuō)明還有氣體，說(shuō)明還有112 mL是是 H2，即，即Cu2 全部在陰極放電后， 全部在陰極放電后，H 接著放電產(chǎn)生了 接著放電產(chǎn)生了112 mL H2，則通過(guò)，則通過(guò)0.01 mol電子時(shí)，電子時(shí)，Cu2 已被電解完。由 已被電解完。由2e Cu， 可知可知n(Cu2 ) 0.005 mol，則：，則：c(CuSO4)0.005 mol0.2 L 0.025 molL 1。 。 (3)由由4e 4OH 知， 知，A中生

17、成中生成0.02 mol OH ，則： ，則： c(OH ) 0.1 molL 1， ，pH13。 答案：答案：(1)負(fù)負(fù)(2)0.025 molL 1 (3)13 真題集訓(xùn)把脈高考真題集訓(xùn)把脈高考 題組題組1電解原理的應(yīng)用電解原理的應(yīng)用 1(2011高考上海卷高考上海卷)用電解法提取氯化銅廢用電解法提取氯化銅廢液中的銅，方案液中的銅，方案 正確的是正確的是() A用銅片連接電源的正極，另一電極用鉑片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(yáng)極產(chǎn)

18、物用帶火星的木條檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物 解析：選解析：選B。溶液中的銅離子應(yīng)在陰極放電而析出，。溶液中的銅離子應(yīng)在陰極放電而析出，Cl 在陽(yáng) 在陽(yáng) 極放電產(chǎn)生極放電產(chǎn)生Cl2，A、C、D錯(cuò)。錯(cuò)。 2(2011高考山東卷高考山東卷)以以KCl和和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品混合液為電鍍液在鐵制品 上鍍鋅，下列說(shuō)法正確的是上鍍鋅，下列說(shuō)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(guò)程是該原電未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過(guò)程是該原電 池的充電過(guò)程池的充電過(guò)程 B因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過(guò)的電量與鋅的析出量因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過(guò)的電量與鋅的析出量 無(wú)確定關(guān)系無(wú)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(duì)鐵制品失去保護(hù)作用鍍鋅層破損后即對(duì)鐵制品失去保護(hù)作用 解析：選解析：選C。本題考查電鍍，意在考查考生對(duì)電鍍?cè)淼睦斫狻１绢}考查電鍍，意在考查考生對(duì)電鍍?cè)淼睦斫?和應(yīng)用能力。未通電前，題述裝置不能構(gòu)成原電池，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)項(xiàng)錯(cuò) 誤；鋅的析出量與通過(guò)的電量成正比，誤；鋅的析出量與通過(guò)的電量成正比，B錯(cuò)；電鍍時(shí)電解反應(yīng)