電解池 金屬的化學(xué)腐蝕與防護(hù)

1、電解池 金屬的化學(xué)腐蝕與防護(hù)第一頁，共50頁。考試說明 1、了解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電解總反應(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。第二頁，共50頁。陽極陰極NaCl溶液e-e-電子流向【知識回顧】碳棒鐵棒負(fù)極正極1、下圖裝置是否為原電池？電解池2、碳棒和鐵棒分別是什么極？3、電子的流向、電解質(zhì)溶液中離子的流向如何？Na+、H+陰極Cl-、OH-陽極第三頁，共50頁。陽極陰極NaCl溶液e-e-電子流向【知識回顧】陽極：2Cl- - 2e- = Cl2陰極：2H+2e-=H2(或2H2O+2e- = H2 + 2OH-)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電解

2、總反應(yīng):2Cl-+2H2O 2Cl2+H2+2OH-電解碳棒鐵棒負(fù)極正極4、電極反應(yīng)及電解池總反應(yīng)如何？若在兩極分別滴入酚酞，有何現(xiàn)象？第四頁，共50頁。陽極陰極NaCl溶液e-e-電子流向陽極：Fe - 2e- = Fe2+陰極：2H+2e-=H2(或2H2O+2e- = H2 + 2OH-)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電解總反應(yīng): Fe+2H2O H2+Fe(OH)2電解鐵棒碳棒負(fù)極正極【思考與交流】若將鐵棒及碳棒的位置交換，電極反應(yīng)及電解池總反應(yīng)又如何？有何現(xiàn)象？第五頁，共50頁。一、電解原理1、電解：2、電解池：2)構(gòu)成條件與直流電源相連的兩個電極（活性或惰性）電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)形成閉合回路

3、 使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔化的電解質(zhì))而在陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程。1）定義： 將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，它是一個非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。第六頁，共50頁。3、電極的判斷與反應(yīng)類型陰極：陽極： 與電源正極相連；電子流出 陰離子移向該極，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。 與電源負(fù)極相連，電子流入； 陽離子移向該極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。第七頁，共50頁。4、電極產(chǎn)物的判斷 離子放電順序陰極:陽離子放電，得電子能力強(qiáng)者先放電Ag+ (Fe3+) Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca+K+陽極:陰離子放電或活潑金屬電極放電，失電子能力強(qiáng)者先放電（Pt、Au除外）金屬電極

4、 S 2- I -Br -Cl -OH -NO3 - (等含氧酸根離子）F-即金屬越不活潑的對應(yīng)陽離子越容易得電子；第八頁，共50頁。例1：如圖為以惰性電極進(jìn)行電解：（1）寫出A、B、C、D各電極上的電極方程式：A.，B.，C.，D.。 （2）在A、B、C、D各電極上析出生成物的物質(zhì)的量之比為。第九頁，共50頁。小結(jié)：分析電解反應(yīng)的一般思路：明確溶液中存在哪些離子由陰陽兩電極反應(yīng)式，合并得總反應(yīng)式。（弱電解質(zhì)的須保持分子形式）判斷陰陽兩極附近離子種類及離子放電順序，根據(jù)陽極氧化、陰極還原完成電極反應(yīng)式。（注意得失電子守恒）先電離后電解第十頁，共50頁?！揪?】某水溶液中含有等物質(zhì)的量濃度的Cu

5、(NO3)2和MgCl2，對該溶液以惰性電極進(jìn)行電解，分階段寫出電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。第十一頁，共50頁。練2： 如圖所示，X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色、無味氣體放出。符合這一情況的是附表中的（ ） a極板 b極板 X電極 Z溶液 A 鋅 石墨 負(fù)極 CuSO4B 石墨 石墨 正極 NaOHC 銀 鐵 正極 AgNO3D 銅 石墨 負(fù)極 CuCl2 第十二頁，共50頁。（09年安徽理綜12）Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計的制取。Cu2O的電解池示意圖如下，電解總反應(yīng)：2Cu+H2O=Cu2O+H2下列說法正確的是A石墨電極上產(chǎn)生氫氣B銅電

6、極發(fā)生還原反應(yīng)C銅電極接直流電源的負(fù)極D當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1molCu2O生成。體驗高考第十三頁，共50頁。第十四頁，共50頁。1.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。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都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液,則 電解池中X電極上的電極反應(yīng)式為 ， 在X電極附近觀察到的現(xiàn)象是 。 Y電極上的電極反應(yīng)式為 ， 檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是 。 第十五頁，共50頁。1.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩

7、塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題： （2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則X電極的材料是，電極反應(yīng)式為。Y電極的材料是 ，電極反應(yīng)式為 。（說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出）第十六頁，共50頁。二、電解原理的應(yīng)用：1、電解飽和NaCl溶液（氯堿工業(yè)）兩極材料：碳棒或其它惰性電極NaCl = Na+ + ClH2O = H+ + OH陰極：陽極：2Cl 2e Cl22H+ + 2e H22NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2總反應(yīng)：通電陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物能接觸嗎？ 陽極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物NaOH如何檢驗？ 陽極：使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變

8、藍(lán)。陰極：滴入酚酞，溶液 。變紅離子交換膜1110第十七頁，共50頁。氯堿工業(yè)離子交換膜法制燒堿離子交換膜的作用是什么?。a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免Cl2和NaOH反應(yīng)生成 ，而影響NaOH的產(chǎn)量。第十八頁，共50頁。2、銅的電解精煉粗銅：含雜質(zhì)（Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等）陽極： Zn 2e = Zn2+Fe 2e = Fe2+Ni 2e = Ni2+Cu 2e = Cu2+ Zn Fe Ni CuAg Au 陰極：陽極泥思考：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？粗銅純銅硫酸銅溶液陽極陰極Cu2+ + 2e = Cu基本不變，但變小。 第十九頁，共50頁。3、電鍍

9、定義：利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是合金的方法。 電鍍材料的選擇：陰極鍍件(待鍍金屬制品)陽極鍍層金屬電鍍液含有鍍層金屬離子的溶液 裝置：銅鍍件CuSO4溶液陽極陰極（電鍍銅）陽極： 陰極：Cu 2e = Cu2+ Cu2+ + 2e = Cu 電鍍的特點(diǎn)：電鍍液的濃度基本不變。陽極參加反應(yīng)的電解，第二十頁，共50頁。4、電冶金（冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等）制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。通直流電后，陽極：2Cl - 2e- = Cl2陰極：2Na+ + 2e- = 2Na總反應(yīng)：2NaCl(熔融) 2Na + Cl2 結(jié)論：電解法是冶煉金屬的一種重要方 法，是最強(qiáng)有力的氧化

10、還原的手段。第二十一頁，共50頁。陽極：6O2-12 e- =3O2 陰極：4Al3+ + 12e- =4Al通電總式：2Al2O3 4Al+3O2 冶煉鋁原理:助熔劑：冰晶石（Na3AlF6 ：六氟合鋁酸鈉）陽極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?4、電冶金（冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等）第二十二頁，共50頁。池型電解池電鍍池銅的精煉池裝置特征陽極: 惰性電極陰極: 不一定是惰性電極陽極: 鍍層金屬(M)陰極：鍍件電鍍液：含鍍層金屬離子陽極:粗銅陰極:精銅電解液: CuSO4溶液電極反應(yīng)陽極: 易放電的陰離子首先放電陰極: 易放電的陽

11、離子首先放電陽極：Mne-=Mn+陰極：Mn+ne-=M陽極：Cu2e-=Cu2+陰極：Cu2+2e-=Cu電解質(zhì)溶液的濃度改變不變基本不變電解池、電鍍池、電解精煉池的比較第二十三頁，共50頁。練1金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2 Ni2 Cu2) ()A陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式： Ni 2 2e=NiB電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2和Zn2D電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和PtD第二十四頁，共50頁。練2某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaC

12、l和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為31.用石墨做電極電解該混合溶液時，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個階段下列敘述不正確的是 ()A陰極自始至終只析出H2B陽極先析出Cl2，后析出O2C電解最后階段為電解水D溶液pH不斷增大，最后為7D第二十五頁，共50頁。試寫出以石墨為電極分別電解下列溶液的電極反應(yīng)式和電解總方程式：1、硫酸、 2、氫氧化鈉、3、硫酸鈉4、硝酸銀、5、硫酸銅、6、氯化銅 7、鹽酸8、氯化鈉 9、硫化鉀 上述溶液電解過程中溶液的pH值將如何變化？欲使上述溶液復(fù)原，應(yīng)分別向上述電解后溶液中加入或通入何物質(zhì)？第二十六頁，共50頁。（1）電解時，只生成H2而不生成O2，則溶液的pH 。

13、 （2）電解時，只生成O2而不生成H2，則溶液的pH 。（3）電解時，既生成H2又生成O2，則實際為電解水。若為酸性 pH ，若堿性溶液，則溶液的pH ，若為中性，則pH 。(4)電解時，既不生成H2又不生成O2，即電解電解質(zhì)。 若為酸性 pH ，若堿性溶液，則溶液的pH ，若為中性，則pH 。增大減小減小增大不變小結(jié)：電解過程中溶液pH的變化規(guī)律增大減小不變第二十七頁，共50頁。練：從H+、Cu2+、Na+、SO42-、Cl-、OH-六種離子中選取一些恰當(dāng)?shù)慕M成電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解。（1）以碳棒為電極，使電解質(zhì)質(zhì)量減小，水質(zhì)量不變，進(jìn)行電解，則可采用的電解質(zhì)是 。（2）以碳棒為電極，使

14、電解質(zhì)質(zhì)量不變，水質(zhì)量減小，進(jìn)行電解，則可采用的電解質(zhì)是 。（3）以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，使電解質(zhì)和水質(zhì)量都減小，進(jìn)行電解，則可采用的電解質(zhì)是 。HCl CuCl2H2SO4 Na2SO4 NaOH NaHSO4NaCl CuSO4第二十八頁，共50頁。【例1】（1）用惰性電極電解400 mL一定濃度的硫酸銅溶液（不考慮電解過程中溶液體積的變化），通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為mol。（2）如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為m

15、ol。 （3）如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH（不考慮CO2的溶解），電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為_mol。第二十九頁，共50頁?！纠?】如圖為相互串聯(lián)的甲乙兩電解池(1)乙池中若滴入少量酚酞試液，電解一段時間后Fe極附近呈_色。(2)若甲池中陰極增重12.8g，則乙池中陽極放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_，若此時乙池剩余液體為400 mL，則電解后得到堿液的物質(zhì)的量濃度為_，pH為_。CuSO4溶液紅4.48 L 1.0 mol/L 14第三十頁，共50頁。例3 ： 某硝酸鹽晶體化學(xué)式為M(NO3)xnH2O，式量為242，將1.2

16、1g該晶體溶于水配成100mL溶液，用惰性電極進(jìn)行電解。當(dāng)有0.01 mol 電子轉(zhuǎn)移時，溶液中金屬離子全部析出，此時陰極增重0.32g。求：金屬M(fèi)的相對原子質(zhì)量及 x、n 值；電解溶液的pH（溶液體積仍為100mL）。 Mx+ + xe- = M0.005mol 0.01mol 0.32g所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3產(chǎn)生H+為0.01mol，pH=1第三十一頁，共50頁。【例4】如圖，A為直流電源，B為電解槽，c、d為石墨電極，B中存放有100 mL NaCl和CuCl2的混合溶液，其中Cu2的物質(zhì)的量濃度0.1 mol/L，閉合S，d極收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體甲448 mL，

17、該氣體能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定，假設(shè)溶液的體積變化忽略不計，不考慮電解產(chǎn)生的氣體溶解和吸收請回答下列問題(1)A電源的a極是_，d極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式_(2)c極理論上收集到的氣體的體積是_(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)(3)假設(shè)100 mL溶液中，c(Cu 2)a mol/L，c(Na+)b mol/L，Cu 2完全放電后，理論上d極產(chǎn)生甲氣體的體積V的范圍是_(用含a、b的代數(shù)式表示)2.24a LV(2.24a1.12b) L224 mL負(fù)極 2Cl2e=Cl2 第三十二頁，共50頁。練1：用兩支惰性電極插入500mLAgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的PH值從6.0變

18、為3.0時(設(shè)電解時陰極沒有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略)，電極上析出銀的質(zhì)量大約是： A、27mg B、54mg C、108mg D、216mgB練2、用惰性電極電解2L 1.0mol/L的CuSO4溶液，在電路中通過0.5mol電子后，調(diào)換正負(fù)極繼續(xù)電解，電路中通過了1mol電子，此時溶液中c（H）為 （ ） A. 1.5mol/L B. 0.75mol/L C. 0.5mol/L D. 0.25mol/LC第三十三頁，共50頁。作業(yè)：1、 用碳棒作陽極，Cu作陰極，電解1L 0.1mol/L的AgNO3溶液，當(dāng)陰極質(zhì)量增加2.16g時，計算陽極放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積

19、。 2、鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液，通電一段時間，兩極均產(chǎn)生11.2L (S.T.P)氣體。求電解后溶液的pH，并確定析出銅的物質(zhì)的量.第三十四頁，共50頁。第三十五頁，共50頁。練2、在水中加入等物質(zhì)的量的Ag+、 Pb2+、 Na+、SO42-、 NO3-、 Cl-，該溶液放在用惰性材料作電極的電解槽，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為（ ）A 35.5：108 B 16：207 C 8：1 D 108：35.5 C練1：用石墨作電極電解AlCl3溶液時，下圖所示的電解液變化曲線合理的是（ ）ABCDADPH7PH70000沉淀質(zhì)量沉淀質(zhì)量第三十六頁，共50頁。

20、本質(zhì)：是金屬原子失去電子被氧化的過程化學(xué)腐蝕與電化腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕條件金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍四、金屬的腐蝕與保護(hù)第三十七頁，共50頁。例1：如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：(1)若試管液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕，電極反應(yīng)為：負(fù)極： ；正極： 。 （2）若試管液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生 腐蝕，電極反應(yīng)：負(fù)極： ；正極： 。中性或堿 Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸析氫Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 吸氧四、金屬的腐蝕與保護(hù)第

21、三十八頁，共50頁。析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)（pH4.3）水膜酸性很弱或中性 總反應(yīng)式O2+2H2O+4e- =4OH-2H+2e- =H2Fe+2H+=Fe2+H22Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2Fe - 2e = Fe2+負(fù)極正極電極反應(yīng)第三十九頁，共50頁。例2：下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說法正確的是A鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù)B鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕C鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕D鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)是 Fe3e=Fe3小結(jié)：金屬防護(hù)的幾種重要方法 改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金。 在金屬表面

22、覆蓋保護(hù)層。 電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極或電解池的陰極而受到保護(hù)。B第四十頁，共50頁。例3：下圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是（ ）SnFeABCDZnFeCuFeA在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕第四十一頁，共50頁。A.B.C.D.變：如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為C第四十二頁，共50頁。（07年廣東理基25）鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)

23、為： 2Fe2H2OO2 = 2Fe(OH)2以下說法正確的是A負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：Fe2e = Fe2B正極發(fā)生的反應(yīng)為：2H2OO22e = 4OHC原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置D鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕體驗高考A第四十三頁，共50頁。（08年廣東化學(xué)12）下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是A純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗B當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鑲層仍能對鐵制品起保護(hù)作用C在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法D可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕AC第四十四頁，共50頁。（09年廣東化學(xué)10）出土的錫青銅（銅錫合金）文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說法正確的是A錫青銅的熔點(diǎn)比純銅高B在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫對銅起保護(hù)作用C錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快D生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學(xué)腐蝕過程，但不是化學(xué)反應(yīng)過程答案：BC第四十五頁，共50頁。1、某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行電化學(xué)實驗，研究裝置如圖所示。有關(guān)說法不正確的是（ ）A.鎂為負(fù)極B.原電池中碳極的電極反應(yīng)式為Fe3+