模塊二考點八 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護

1、【課前準備】 (校本教材 P661.電解定義在 電流作用 下, 電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生 氧化反應(yīng) 和還原反應(yīng) 的過程。2.能量轉(zhuǎn)化形式:電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 。3.電解池(1構(gòu)成條件 有與電源相連的兩個電極。電解質(zhì) (或 熔融鹽 。形成閉合回路。(2電極名稱及電極反應(yīng)式 (如圖 (3 電子和離子的移動方向 【 特別提醒 】 電解時,在 外電路中有電子通過 ,而在 溶 液中 是依靠 離子定向移動形成電流 , 即 電子本身不會通 過電解質(zhì)溶液 。4.分析電解過程的思維程序 (校本教材 P67+部分補充內(nèi)容 (1首先 判斷陰、陽極 ,分析陽極材料是惰性電極還是 活潑電極。題型 1:電解池陰陽極的判斷

2、 由電源的正負極判斷 :與電源負極相連的是陰極, 與 電源正極相連的是陽極。 由電極現(xiàn)象確定 :通常情況下, 在電解池中某一電極 不斷溶解或質(zhì)量不斷減少,則該電極發(fā)生氧化反應(yīng),為 陽極 ;某一電極質(zhì)量不斷增加或電極質(zhì)量不變, 則該電 極發(fā)生還原反應(yīng),為陰極。 由反應(yīng)類型判斷 :失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)的是陽極 ; 得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的是陰極。(2再 分析電解質(zhì)水溶液 的組成, 找全離子 并分陰、陽 兩組 (不要忘記水溶液中的 H +和 OH - 。(3然后排出 陰 、 陽 兩極的放電順序陰極 :Ag+>Hg 2+>Fe3+>Cu2+>H +(酸 >Pb 2+>

3、Fe2+> Zn 2+>H +(水 >【 Al 3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+】 陽極 :活潑電極 >S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根 離子?！咀⒁狻筷帢O不管是什么材料,電極本身都不反應(yīng), 一定是溶液 (或熔融電解質(zhì) 中的陽離子放電。 最常用、 最重要的放電順序是:陽極:Cl ->OH-;陰極:Ag +>Cu2+>H+。電解水溶液時, K +Al 3+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。(4分析電極反應(yīng), 判斷

4、電極產(chǎn)物 ,寫出電極反應(yīng)式, 要注意遵循原子守恒和電荷守恒。題型 2:電解產(chǎn)物的判斷陽極產(chǎn)物的判斷。若陽極由 活性材料 (除 Pt 、 Au 外 的其他金屬 做成 ,則陽極反應(yīng)是 陽極金屬 失去電子而被 氧化成陽離子 的反應(yīng)。若陽極由 C 、 Pt 、 Au 等 惰 性電極材料做成 , 則陽極是 電解電解質(zhì)溶液 中的陰離子。 綜上, 陰離子的失去電子能力的大小順序為:活潑電 極 >S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子陰極產(chǎn)物的判斷。 陰極反應(yīng)一般是溶液中的陽離子得電 子的還原反應(yīng),陽離子的得電子能力的大小順序為:A g +>Hg 2+&g

5、t;Fe3+>Cu2+>H +(酸 >Pb 2+>Fe2+>Zn2+> H +(水 >【 Al 3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+】(5最后 寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式 。 題型 3:電解后電解質(zhì)溶液的復(fù)原遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原則。一般 加 入陰極產(chǎn)物與陽極產(chǎn)物的化合物 。 如用惰性電極電解 CuSO 4溶液 ,要恢復(fù)電解質(zhì)溶液,可向電解質(zhì)溶液中 加入 CuO 或 CuCO 3;但不能加入 Cu(OH2,因 Cu(OH2能與 H 2SO 4反應(yīng)使水的量增加。加入的物質(zhì)的物質(zhì)的量需根據(jù)電路中的電子守

6、恒進行計算。 考向一 電解的原理題組一 電解原理和電解規(guī)律的考查 (校本教材 P681.如圖為 直流電源 電解稀 Na 2SO 4水溶液 的裝置。 通電 后在石墨電極 a 和 b 附近分別滴加幾滴石蕊溶液 。 下列 實驗現(xiàn)象描述正確的是 (A . 逸出氣體的體積, a 電極的小于 b 電極的B .一電極逸出無味氣體,另一電極逸出刺激性氣體C . a 電極附近呈紅色, b 電極附近呈藍色D . a 電極附近呈藍色, b 電極附近呈紅色2.用惰性電極電解一定濃度的 CuSO 4溶液,通電一段 時間后,向所得的溶液中加入 0.1 mol Cu(OH2后恰好 恢復(fù)到電解前的濃度和 pH 。 則下列說法

7、正確的是 (A .電解過程中陰極沒有氣體生成B .電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為 0.4 molC .原 CuSO 4溶液的濃度為 0.1 mol·L -1D . 電解過程中陽極收集到的氣體體積為 1.12 L(標 況下 5. 電極反應(yīng)的書寫 (電解池原理的綜合利用 (校本教材 P67 題組二 突破電極反應(yīng)式、電解總方程式的書寫 (校本 教材 P691.做到“三看” , 正確書寫電極反應(yīng)式(1一看 電極材料 ,若是金屬 (Au、 Pt 除外 作陽極,金 屬一定被電解 (注 Fe 生成 Fe 2+ 。(2二看 介質(zhì) ,介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。(3三看 電解質(zhì)狀態(tài) , 若是熔融狀態(tài), 就

8、是金屬的電冶煉。 2. 規(guī)避“三個”失分點(1書寫電解池中電極反應(yīng)式時, 要 以實際放電的離子表 示 ,但 書寫總電解反應(yīng)方程式時, 弱電解質(zhì)要寫成分子 式 。(2書寫總電解反應(yīng)方程式時 要確保 兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目 相同 ,且應(yīng) 注明條件 “電解” 。(3電解水溶液時, 應(yīng)注意放電順序中 H +、 OH -之后的 離子一般不參與放電。3.按要求書寫電極反應(yīng)式和總方程式(1 用惰性電極電解 AgNO 3溶液:陽極反應(yīng)式 _;陰極反應(yīng)式 _;總反應(yīng)離子方程式 _。(2 用鐵作電極電解 NaCl 溶液陽極反應(yīng)式 _ _;陰極反應(yīng)式 _; 總化學(xué)方程式 _。 (3 用惰性電極電解熔融 MgCl 2陰極反

9、應(yīng)式 _;陽極反應(yīng)式 _;總反應(yīng)離子方程式 _。4. (1以 鋁材為陽極 ,在 H 2SO 4溶液 中電解, 鋁材表 面形成氧化膜 , 陽極電極反應(yīng)式 為 _。 (2用 Al 單質(zhì)作陽極 , 石墨作陰極 , NaHCO 3溶液作電 解液 進行電解,生成難溶物 R , R 受熱分解生成化合物 Q 。寫出 陽極生成 R 的電極反應(yīng)式 :_。 考向二 電解原理的應(yīng)用 (校本教材 P691.電解飽和食鹽水(1電極反應(yīng) 陽極反應(yīng)式:2Cl -2e -Cl 2 (氧化反應(yīng) 陰極反應(yīng)式:2H +2e -H 2 (還原反應(yīng) (2總反應(yīng)方程式 2NaCl +2H 2O 通電 2NaOH +H 2+Cl 2離子反

10、應(yīng)方程式:2Cl -+2H 2O 通電 2OH -+H 2+Cl 2(3應(yīng)用:氯堿工業(yè) 制燒堿、氯氣和氫氣 。2.電鍍:利用電解的原理,在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的 過程右圖為金屬表面鍍 Cu 的工作示意圖(1 鍍件作陰極,鍍層金屬銀作陽極。(2 電解質(zhì)溶液是 AgNO 3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。(3 電極反應(yīng):陽極:Ag -e -Ag +陰極:Ag +e -Ag(4 特點:陽極溶解,陰極沉積,電鍍液的濃度不變。3.電解精煉銅(1電極材料:陽極為粗銅;陰極為純銅。(2電解質(zhì)溶液:含 Cu 2+的鹽溶液。 (3電極反應(yīng):陽極:Zn -2e -Zn 2+、Fe -2e -Fe

11、2+、Cu -2e -Cu 2+;陰極:Cu 2+2e -Cu 。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 通電 2Na +Cl 2電極反應(yīng):陽極:2Cl -2e -Cl 2; 陰極:2Na +2e -2Na 。 (2冶煉鋁 2Al 2O 3(熔融 通電 4Al +3O 2電極反應(yīng):陽極:6O 2-12e -3O 2; 陰極:4Al 3+12e -4Al 。題組一 電解原理的 “ 常規(guī) ” 應(yīng)用 (校本教材 P701.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。下列說法正確的是A . 氯堿工業(yè)中 , X 電極上

12、反應(yīng)式是 4OH -4e -2H 2O +O 2 B . 電解精煉銅 時, Z 溶液中的 Cu 2 +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2.使用氯化鈉作原料可以得到多種產(chǎn)品。(1實驗室用惰性電極電解 100 mL 0.1 mol·L-1NaCl 溶液,若陰陽兩極均得到 112 mL氣體 (標準狀況 ,則 所得溶液的物質(zhì)的量濃度是 _(忽略反應(yīng)前 后溶液體積的變化 。(2某學(xué)生想制作一種家用 環(huán)保型消毒液發(fā)生器, 用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液,通電時,為使 Cl 2被完全吸收,制得有較強殺菌能力的消毒液, 設(shè)計了如圖的裝置。 對

13、電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是 _(填字母序號 。A . a 為正極, b 為負極; NaClO 和 NaClB . a 為負極, b 為正極; NaClO 和 NaClC . a 為陽極, b 為陰極; HClO 和 NaClD. a為陰極, b 為陽極; HClO 和 NaCl(3實驗室中很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)制得白色純凈的 Fe(OH2沉淀。某同學(xué)利用上圖裝置,只更換一個電極, 通過電解法制取較純凈的 Fe(OH2沉淀, 且較長時間不變色。 該同學(xué)換上的電解材料是 _(用 元素符號表示 ,總的反應(yīng)式是 _?？枷蛉?金屬的腐蝕和防護 (校本教材 P711. 金屬腐蝕的本質(zhì)金

14、屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子, 金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。 2. 金屬腐蝕的類型 (2電化學(xué)腐蝕又分為 析氫腐蝕 與 吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進行分析: 3.金屬的防護(1電化學(xué)防護 犧牲陽極的陰極保護法 原電池原理a .負極:比被保護金屬活潑的金屬;b .正極:被保護的金屬設(shè)備。 外加電流的陰極保護法 電解原理a .陰極:被保護的金屬設(shè)備;b .陽極:惰性金屬或石墨。(2改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ,如制成合金、不銹鋼等。 工業(yè)上把鉻、鎳等加入普通鋼里制成不銹鋼,大大增加了 鋼鐵對各種侵蝕的抵抗力(3加防護層 ,如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、 噴鍍或表面鈍化等方法?！纠?1】 判斷正誤,正確的劃 “”

15、,錯誤的劃 “×”(1所有金屬純度越大,越不易被腐蝕 (2純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣 (3干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕 (4Al、 Fe 、 Cu 在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物 (5鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時,負極鐵失去電子生成 Fe 3+(6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 (7外加電流的陰極保護法,構(gòu)成了電解池;犧牲陽極的陰極保護法構(gòu)成了原電池。二者均能有效地保護金屬不容易被腐蝕 (題組一 腐蝕快慢與防護方法的比較 (校本教材 P72 【反思歸納】 (1判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律對 同一電解質(zhì)溶液 來說,腐蝕速率的快慢:電解原理 引起的腐蝕 &g

16、t;原電池原理引起的腐蝕 >化學(xué)腐蝕 >有防 腐措施的腐蝕 。對同一金屬來說,在不同溶液中腐蝕速率的快慢:強 電解質(zhì)溶液中 >弱電解質(zhì)溶液中 >非電解質(zhì)溶液中。 活動性不同的兩種金屬, 活動性差別越大, 腐蝕越快 。 對同一種電解質(zhì)溶液來說,電解質(zhì)濃度越大,金屬腐 蝕越快 。1.如圖所示,各燒杯中盛有海水,鐵在其中被腐蝕的 速度由快到慢的順序為 ( A. B. C . D .【歸納總結(jié)】 (2兩種保護方法的比較:外加電流的陰極 保護法保護效果大于犧牲陽極的陰極保護法。2.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法, 正確 的是 ( A .圖 1中,鐵釘易被腐蝕B .圖 2中,滴加少量 K

17、 3Fe(CN6溶液,沒有藍色沉淀出現(xiàn)C .圖 3中,燃氣灶的中心部位容易生銹,主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕D .圖 4中,用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕,鎂塊相當于原電池的正極題組二 正確判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕3.利用下圖裝置進行實驗,開始時, a 、 b 兩處液面相平,密封好,放置一段時間。下列說法不正確的是 (A.a 管發(fā)生吸氧腐蝕, b 管發(fā)生析氫腐蝕B. 一段時間后, a 管液面高于 b 管液面C . a 處溶液的 pH 增大, b 處溶液的 pH 減小D . a 、 b 兩處具有相同的電極反應(yīng)式:Fe-2e -2+4.如圖裝置中,小試管內(nèi)為紅墨水,具支試管內(nèi)盛有 pH

18、=4久置的雨水和生鐵片。 實驗時觀察到:開始時導(dǎo) 管內(nèi)液面下降, 一段時間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升,略高于小 試管內(nèi)液面。 下列說法正確的是 A .生鐵片中的碳是原電池的陽極,發(fā)生還原反應(yīng)B .雨水酸性較強,生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕C . 墨水回升時, 碳電極反應(yīng)式為 O 2+2H 2O +4e -4OH -D .具支試管中溶液 pH 逐漸減小【歸納總結(jié)】 正確判斷“介質(zhì)”溶液的酸堿性是分析析 氫腐蝕和吸氧腐蝕的關(guān)鍵。 潮濕的空氣、中性溶液 發(fā)生 吸氧腐蝕 ; NH 4Cl 溶液、 稀 H 2SO 4等 酸性溶液 發(fā)生 析 氫腐蝕 ?！菊n后作業(yè)】1.如圖是用鐵鉚釘固定兩個銅質(zhì)零件的示意圖,若該零件置于潮濕

19、空氣中,下列說法正確的是 (A .發(fā)生電化學(xué)腐蝕,銅為負極,銅極產(chǎn)生 H 2B .銅易被腐蝕,銅極上發(fā)生還原反應(yīng),吸收 O 2C .鐵易被腐蝕,鐵發(fā)生氧化反應(yīng), Fe -2e=Fe2+D .發(fā)生化學(xué)腐蝕:Fe +Cu 2+=Cu+Fe 2+2.現(xiàn)將氯化鋁溶液蒸干灼燒并熔融后用鉑電極進行電解,下列有關(guān)電極產(chǎn)物的判斷正確的是 (A .陰極產(chǎn)物是氫氣 B .陽極產(chǎn)物是氧氣 C .陰極產(chǎn)物是鋁和氧氣 D .陽極產(chǎn)物只有氯氣3.下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯誤的是 (4.如圖裝置中 X 和 Y 均為石墨電極,電解液為 500 mL某藍色溶液,電解一段時間,觀察到 X 電極表面有紅色的 固態(tài)物質(zhì)生成, Y

20、電極有無色氣體生成; 溶液中原有溶質(zhì)完全電解后, 停止電解, 取出 X 電極, 洗滌、 干燥、 稱量, 電極增重 1.6 g。下列有關(guān)說法中不正確的是 (A . X 電極是陰極B . Y 電極產(chǎn)生氣體的體積為 0.28 LC .電解后溶液的 pH =1D .要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài),需加入一定量的 CuO 或 CuCO 35.制備單質(zhì)錳的實驗裝置如圖,陽極以稀硫酸為電解液,陰極以硫酸錳和硫酸混合液為電解液,電解裝置中箭頭 表示溶液中陰離子移動的方向。下列說法不正確的是 (A . M 是電源的負極B .左側(cè)氣孔逸出的氣體可能為副產(chǎn)物 H 2MnSO 4+2H 2O=電解MnO 2+H 2+H 2SO 4 C .電解槽中發(fā)生的總反應(yīng)為 D .若用陽離子交換膜代替陰 離子交換膜,陽極可能得到 MnO 2 6.如圖表示一個電解池,裝有電解液 a ; X 、 Y 是兩塊電極板,通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題:(1若 X 、 Y