專(zhuān)題13電解池金屬的腐蝕和防護(hù)

討論：（13·北京）用石墨電極電解CuCl2溶液。下列分析正確的是（）A.a端是直流電源的負(fù)極B.通電使CuCl2發(fā)生電離C.陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu2++2e-=CuD.通電一段時(shí)間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體A考綱解讀：理解電解池的工作原理。了解電解的應(yīng)用。1、電解：

使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)，而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。電解池：把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。（1）構(gòu)成電解池的條件：電源、電極、電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）、形成閉合電路一、電解池稀硫酸稀硫酸ZnCCZn專(zhuān)題13電解池金屬的腐蝕和防護(hù)（2）電解池工作原理：溶液中還原性強(qiáng)、濃度大的陰離子失電子被氧化電極材料失電子被氧化陽(yáng)極惰性電極：（Pt、C）非惰性電極：（連接電源正極）陽(yáng)極放電或失電子能力順序（即還原性強(qiáng)弱順序）：金屬>S2->I->Br->Cl->OH->NO3-(SO42-)>F-電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，就是該溶液的電解過(guò)程。陰極：連接電源負(fù)極，溶液中氧化性強(qiáng)、濃度大的陽(yáng)離子得電子被還原。陰極放電或得電子能力順序（即氧化性強(qiáng)弱順序）：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(濃度小)>Al3+>Mg2+（3）電解的不同類(lèi)型放H2生堿型電解水型分解電解質(zhì)型放O2生酸型NaOH、H2SO4、Na2SO4HCl、CuCl2NaClCuSO4、AgNO3MgCl2

、AlCl3

電解總反應(yīng)離子方程式注意：

NaCl、CuSO4電解總反應(yīng)離子方程式中寫(xiě)“H2O”?。。∪廴陔娊鈺r(shí)總反應(yīng)式不寫(xiě)離子方程式。討論1：（13·海南）下圖所示的電解池I和II中，a、b、c和d均為Pt電極。電解過(guò)程中，電極b和d上沒(méi)有氣體逸出，但質(zhì)量均增大，且增重b<d。符合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的鹽溶液是（）選項(xiàng)XYA．MgSO4CuSO4B．AgNO3Pb(NO3)2C．FeSO4Al2(SO4)3D．CuSO4AgNO3D討論2：（13·浙江）電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開(kāi)。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。已知:3I2+6OH—==IO3—+5I—+3H2O下列說(shuō)法不正確的是（）A．右側(cè)發(fā)生的電極方程式：2H2O+2e—==H2↑+2OH—B．電解結(jié)束時(shí)，右側(cè)溶液中含有IO3—C．電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式KI+3H2O======KIO3+3H2↑D．如果用陽(yáng)離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)方程式不變D討論3：（15·四川）用右圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時(shí)，控制溶液PH為9~10，陽(yáng)極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無(wú)污染的氣體，下列說(shuō)法不正確的是（

）A．用石墨作陽(yáng)極，鐵作陰極B．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：Cl－

+2OH－－2e－=ClO－

+H2OC．陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e－

=H2↑+2OH－D．除去CN－的反應(yīng)：

2CN－+5ClO－

+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl－+H2OD2、電解的應(yīng)用（1）冶煉金屬Na、Mg、Al在熔融狀態(tài)下電鍍：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其它金屬的過(guò)程。電解質(zhì)溶液：含鍍層金屬離子電鍍的條件：陽(yáng)極：鍍層金屬陰極：待鍍金屬（即鍍件）（2）電鍍：電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子濃度基本無(wú)變化陽(yáng)極：粗銅陰極：精銅電解液：CuSO4陽(yáng)極：

不及銅活潑的貴重金屬（銀、金等）沉入槽底形成陽(yáng)極泥。陰極：Cu2++2e-=Cu（Cu2+氧化性最強(qiáng)且濃度最大）比銅活潑的金屬：Zn–2e-=Zn2+Fe–2e-=Fe2+Ni–2e-=Ni2+Cu–2e-=Cu2+

電解質(zhì)溶液濃度：電解精煉的方法：純凈金屬做陰極，粗糙金屬做陽(yáng)極，共同插入含此金屬陽(yáng)離子的電解質(zhì)溶液中電解。（3）電解精煉銅基本不變Cu2+

→Cu2+

、Zn2+

、Fe2+、Ni2+（4）電解水電極材料：Pt、C等惰性電極電解液：NaOH、KOH、H2SO4、Na2SO4等溶液（以增強(qiáng)導(dǎo)電性）

總反應(yīng)：2H2O===2H2+O2電解（5）電解飽和食鹽水

總反應(yīng)：2NaCl+2H2O===2NaOH+H2+Cl2電解注意：離子交換膜法制燒堿①離子交換膜電解槽的組成②陽(yáng)離子交換膜的作用③物質(zhì)變化注意：原料的精制①粗鹽的成分②除雜的過(guò)程粗鹽水過(guò)量BaCl2(除SO42-)過(guò)量NaOH(除Mg2+、Fe3+)過(guò)量Na2CO3(除Ca2+、Ba2+)過(guò)濾(除泥沙及沉淀)含少量Ca2+、Mg2+陽(yáng)離子交換塔(除Ca2+、Mg2+)精制鹽水BaCl2必須在Na2CO3之前適量HCl(除CO32-、OH-)必須先過(guò)濾再加鹽酸討論1：（16·全國(guó)Ⅰ）三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na+和SO42－可通過(guò)離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是（）A．通電后中間隔室的SO42－離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e–=O2+4H+，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.5mol的O2生成B討論2：氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相結(jié)合的新工藝可以節(jié)（電）能30％以上。在這種工藝設(shè)計(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過(guò)。①圖中X、Y分別是＿＿、＿＿（填化學(xué)式），分析比較圖示中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)a％與b％的大?。撸撸?②分別寫(xiě)出燃料電池B中正極、負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)正極：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿;負(fù)極：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿;③這樣設(shè)計(jì)的主要節(jié)（電）能之處在于（寫(xiě)出2處）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。Cl2H2a％小于b％O2+4e-+2H2O=4OH-H2－2e-+2OH-=2H2O討論3：（13·廣西）電解法處理酸性含鉻廢水（主要含有Cr2O72－）時(shí)，以鐵板作陰、陽(yáng)極，處理過(guò)程中存在反應(yīng)Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋==2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去，下列說(shuō)法不正確的是（）

A.陽(yáng)極反應(yīng)為Fe－2e－==Fe2＋

B.電解過(guò)程中溶液pH不會(huì)變化C.過(guò)程中有Fe(OH)3沉淀生成D.電路中每轉(zhuǎn)移12mol電子，最多有1molCr2O72－被還原討論4：（16·天津）氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備儲(chǔ)存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)。回答下列問(wèn)題：（1）與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是______(至少答出兩點(diǎn))。但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池，寫(xiě)出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：_H2+2OH?-2e-=2H2O。

污染??；可再生；來(lái)源廣；資源豐富；燃燒熱值高（任選其中2個(gè)）。（5）化工生產(chǎn)的副產(chǎn)物也是氫氣的來(lái)源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)獲得氫氣：Fe+2H2O+2OH?FeO42?+3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42?，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過(guò)高，鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。

①電解一段時(shí)間后，c(OH?)降低的區(qū)域在_______(填“陰極室”或“陽(yáng)極室”)。②電解過(guò)程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，其原因是_____。③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________。陽(yáng)極室防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低

M點(diǎn)：c(OH?)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢(或N點(diǎn)：c(OH?)過(guò)高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低)。①導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向?yàn)開(kāi)_____________________________。②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________。③該儲(chǔ)氫裝置的電流效率＝_____（＝計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位）×100%，討論5：（14·重慶）氫能是重要的新能源。儲(chǔ)氫作為氫能利用的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)之一。（4）一定條件下，題11圖示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫（忽略其它有機(jī)物）。比較原電池和電解池：原電池電解池電極名稱(chēng)電極反應(yīng)電子流向總反應(yīng)能量轉(zhuǎn)變相同點(diǎn)正、負(fù)極陰、陽(yáng)極負(fù)極氧化正極還原陽(yáng)極氧化陰極還原化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能兩者均須形成電回路才能工作，兩電極電子轉(zhuǎn)移量相等自發(fā)的氧還反應(yīng)不自發(fā)的氧還反應(yīng)負(fù)極正極

陽(yáng)極電源正極電源負(fù)極陰極一抓、四確定抓電量守恒一、確定裝置類(lèi)型二、確定電子流向三、確定電極反應(yīng)四、確定總反應(yīng)式及產(chǎn)物量D討論2：由4根相同質(zhì)量的電極材料（AgCuPt）組成下列裝置。下列裝置A為＿＿池（填寫(xiě)“原電”或“電解”），發(fā)生氧化反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：＿＿＿＿＿，B池中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：＿＿＿＿＿。當(dāng)關(guān)閉電鍵K一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)Ag棒與Cu棒質(zhì)量差為28g時(shí)，則裝置B產(chǎn)生氣體的總質(zhì)量為＿＿g（電解質(zhì)溶液足量）。原電1.8g二、金屬電化學(xué)腐蝕的類(lèi)型（1）吸氧腐蝕——水膜呈弱酸性或中性溶液負(fù)極（Fe）Fe-2e-=Fe2+正極（C）2H2O+O2+4e-＝4OH-

（2）析氫腐蝕——水膜為較強(qiáng)酸性溶液負(fù)極（Fe）Fe-2e-=Fe2+正極（Fe）2H++2e-＝H2↑

考綱解讀：了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因；了解金屬腐蝕的危害和防止金屬腐蝕的措施。金屬腐蝕化學(xué)腐蝕：電化學(xué)腐蝕：金屬直接接觸強(qiáng)氧化劑而被氧化腐蝕的過(guò)程。由于形成原電池而使金屬腐蝕的過(guò)程。金屬腐蝕的一般規(guī)律金屬的防護(hù)：（1