第6章第3節(jié)電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)（完整版）4

第三節(jié)電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)命題熱點(diǎn)1.電解池的工作原理及電極反應(yīng)式的書寫。2.有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算。3.判斷金屬的電化學(xué)腐蝕及一般的防腐方法。教材回扣夯實(shí)雙基一、電解原理1．電解：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽(yáng)兩極引起______________的過(guò)程。氧化還原反應(yīng)2．電解池(也叫電解槽)：把______轉(zhuǎn)變?yōu)開_______的裝置。3．電解池的組成和工作原理(電解CuCl2溶液)電能化學(xué)能電極名稱陰極陽(yáng)極電極材料____________電極反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑反應(yīng)類型______________________電子流向電子從電源_____沿導(dǎo)線流入電解池的___極，經(jīng)過(guò)陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)形成的內(nèi)電路，再?gòu)碾娊獬氐腳____流出，并沿導(dǎo)線流回電源的_____銅石墨還原反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極陰陽(yáng)極正極二、電解原理的應(yīng)用1．氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣2．電鍍電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法，也用在金屬的精煉上。如電鍍銅或電解精煉銅時(shí)：3．電冶金冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬，必須用電解法。如電解熔融氯化鈉得到鈉時(shí)：三、金屬的腐蝕與防護(hù)1．化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕反應(yīng)物金屬、干燥氣體或非電解質(zhì)液體不純金屬、電解質(zhì)溶液反應(yīng)類型直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)原電池反應(yīng)有無(wú)電流產(chǎn)生無(wú)有實(shí)質(zhì)金屬原子失去電子被氧化2.鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕類型析氫腐蝕吸氧腐蝕水膜性質(zhì)________________________________負(fù)極反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋正極反應(yīng)_________________________________________________________酸性較強(qiáng)酸性很弱或呈中性2H＋＋2e－===H2↑O2＋4e－＋2H2O===4OH－類型析氫腐蝕吸氧腐蝕其他反應(yīng)及產(chǎn)物Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O普遍性___________更普遍吸氧腐蝕3.金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法——利用_________原理；②外加電流的陰極保護(hù)法——利用_________原理。原電池電解(2)其他①改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金；②使金屬與空氣、水等物質(zhì)隔離，如電鍍、噴油漆等?？键c(diǎn)串講深度剖析考點(diǎn)一電極產(chǎn)物的判斷與有關(guān)反應(yīng)式的書寫1．電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷2．電極反應(yīng)式的書寫(1)首先判斷陰、陽(yáng)極，分析電極材料,判斷是電極材料放電還是溶液中的離子放電。陽(yáng)極為金屬活性電極時(shí)，電極材料放電。(2)再分析溶液中的離子種類，根據(jù)離子放電順序，分析電極反應(yīng)，并判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式。(3)電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與放電反應(yīng)。3．電解化學(xué)方程式的書寫(1)必須在長(zhǎng)等號(hào)上標(biāo)明通電或電解。(2)只是電解質(zhì)被電解，電解化學(xué)方程式中只寫電解質(zhì)及電解產(chǎn)物。如電解CuCl2溶液：(3)只有水被電解，只寫水及電解產(chǎn)物即可。如：電解稀硫酸、電解NaOH溶液、電解Na2SO4溶液時(shí)，化學(xué)方程式可以寫為：(4)電解質(zhì)、水同時(shí)被電解，則都要寫成化學(xué)方程式。如電解飽和食鹽水：特別提醒當(dāng)電解過(guò)程中電解的是水和電解質(zhì)時(shí),電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的是H＋或OH－放電，但在書寫總反應(yīng)式時(shí)要將反應(yīng)物中的H＋或OH－均換成水，在生成物中出現(xiàn)的是堿或酸，同時(shí)使陰極、陽(yáng)極反應(yīng)式得失電子數(shù)目相同，將兩個(gè)電極反應(yīng)式相加，即得到電解的總反應(yīng)方程式。即時(shí)應(yīng)用1．(2010·高考福建卷)鉛蓄電池的工作原理為：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。研讀下圖，下列判斷不正確的是(

)由題給方程式可判斷，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，Ⅰ中消耗的H2SO4為

0.2mol，B項(xiàng)正確；電解池工作時(shí)，陰離子移向陽(yáng)極，即d電極，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；因Ⅱ池反應(yīng)為：2PbSO4＋2H2O Pb＋PbO2＋2H2SO4，因此K閉合一段時(shí)間后，Ⅱ池可作為原電池對(duì)外供電，其中析出的鉛附著在c極上作負(fù)極，析出的PbO2附著在d極上作正極，D項(xiàng)正確?？键c(diǎn)二電解類型及有關(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(duì)象電解水型陰：4H＋＋4e－===2H2↑陽(yáng)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑NaOH水H2SO4水Na2SO4水類型電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型增大增大加水增大減小加水增大不變加水類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)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(yáng)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)減小加氯化銅類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原放H2生堿型陰極：H2O放H2生堿陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大通氯化氫氣體類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原放O2生酸型陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電陽(yáng)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)算或判斷電解池中有關(guān)量的計(jì)算或判斷主要包括以下幾方面：根據(jù)直流電源提供的電量求產(chǎn)物的量(析出固體的質(zhì)量、產(chǎn)生氣體的體積等)、溶液的pH、相對(duì)原子質(zhì)量或某元素的化合價(jià)、化學(xué)式等。有如下解題方法：特別提醒(1)若陰極為H＋放電，則陰極區(qū)c(OH－)增大；若陽(yáng)極為OH－放電，則陽(yáng)極區(qū)c(H＋)增大；若陰極、陽(yáng)極同時(shí)有H＋、OH－放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大。(2)用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時(shí)，若要使電解后的溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，應(yīng)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(yáng)極產(chǎn)物的化合物。(3)電解過(guò)程中產(chǎn)生的H＋或OH－，其物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量。即時(shí)應(yīng)用2．(2012·佛山高三模擬)如下圖所示，若電解5min時(shí)，測(cè)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(shuō)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(guò)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(shuō)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(guò)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命題視角把脈高考視角1教材高頻考點(diǎn)電解原理的考查是教材中的高頻考點(diǎn)。

例1鋁及鋁合金經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化，鋁表面能生成幾十微米厚的氧化鋁膜。某研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)法對(duì)鋁片表面進(jìn)行氧化處理。分別以鉛片、鋁片為電極，以硫酸為電解液，按照如圖所示連接電解裝置，電解40min后取出鋁片，用水沖洗，放在水蒸氣中封閉處理20～30min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(

)A．電解時(shí)電子流向：電源正極→導(dǎo)線→鋁極，鉛極→導(dǎo)線→電源負(fù)極B．在電解過(guò)程中，H＋向陽(yáng)極移動(dòng)，SO向陰極移動(dòng)C．在電解過(guò)程中，陽(yáng)極周圍溶液的pH減小D．電解的總反應(yīng)方程式：2Al＋6H＋

2Al3＋＋3H2↑【解析】從裝置示意圖分析，鋁片為陽(yáng)極，鉛片為陰極，所以電解時(shí)電子的流向：電源負(fù)極→導(dǎo)線→鉛極，鋁極→導(dǎo)線→電源正極，A錯(cuò)；電解過(guò)程中，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子則向陽(yáng)極移動(dòng)，B錯(cuò)；根據(jù)題意，電解的總反應(yīng)方程式：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，陽(yáng)極周圍溶液的pH減小，C對(duì)，D錯(cuò)。【答案】

C[跟蹤訓(xùn)練]用惰性電極電解100mL4mol·L－1Cu(NO3)2溶液，一定時(shí)間后在陽(yáng)極收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12L。停止電解，向電解后的溶液中加入足量的鐵粉，充分作用后溶液中的Fe2＋濃度為(設(shè)溶液的體積不變)(

)A．0.75mol·L－1

B．3mol·L－1C．4mol·L－1 D．3.75mol·L－1解析：選D。本題涉及的反應(yīng)過(guò)程可分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是電解Cu(NO3)2溶液，第二個(gè)階段是混合溶液與足量的鐵粉反應(yīng)，注意硝酸與足量鐵粉反應(yīng)是生成硝酸亞鐵。電解后溶液中硝酸和硝酸銅分別為0.2mol、0.3mol，前者與足量的鐵粉反應(yīng)生成硝酸亞鐵0.075mol，后者與足量的鐵粉反應(yīng)生成0.3mol硝酸亞鐵。電解原理以及金屬的腐蝕與防護(hù)在化工生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用是命題的熱點(diǎn).

(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(shuō)法正確的是(

)視角2追蹤命題熱點(diǎn)例2A．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D．鍍鋅層破損后即對(duì)鐵制品失去保護(hù)作用【解析】本題考查電鍍，意在考查考生對(duì)電鍍?cè)淼睦斫夂蛻?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(guò)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(wú)關(guān)，C項(xiàng)對(duì)；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。【答案】

C 在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，E為一張淀粉、碘化鉀和酚酞混合溶液潤(rùn)濕的濾紙，C、D為夾在濾紙兩端的鉑夾，X、Y分別為直流電源的兩極。在A、B中充滿KOH溶液后倒立于盛有KOH溶液的水槽中，再分別插入鉑電視角3易錯(cuò)易誤剖析例3極。切斷電源開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，通直流電一段時(shí)間后，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)標(biāo)出電源的正、負(fù)極：X為________極，Y為______極。(2)在濾紙的C端附近，觀察到的現(xiàn)象是________，在濾紙的D端附近，觀察到的現(xiàn)象是______________________________________________________________。(3)寫出電極反應(yīng)式：A中_______________________________________________________________；B中______________________；C中______________________；D中______________________。(4)若電解一段時(shí)間后，A、B中均有氣體包圍電極。此時(shí)切斷開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1，則電流計(jì)的指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)______________(填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)?！境Ｒ?jiàn)錯(cuò)誤】

問(wèn)題常見(jiàn)錯(cuò)誤(1)①填寫相反(負(fù)正)②極少數(shù)錯(cuò)答陰陽(yáng)極(2)第一個(gè)空常錯(cuò)答“試紙變紫”、“試紙變紅”或“不變色”；第二個(gè)空錯(cuò)答“不變色”或“變藍(lán)色”問(wèn)題常見(jiàn)錯(cuò)誤(3)順序?qū)懛?，A中寫4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，B中寫4H＋＋4e－===2H2↑，C中寫成4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，D中錯(cuò)答為2I－－2e－===I2(4)錯(cuò)答“不偏轉(zhuǎn)”【錯(cuò)因分析】

(1)因?yàn)殛帢O、陽(yáng)極分析錯(cuò)誤導(dǎo)致正、負(fù)極答錯(cuò)。雖然理解了電解KOH溶液實(shí)際就是電解水，但不能從氣體體積的差別判斷得失電子的情況，將電極判錯(cuò)；由于A試管中氣體是B試管中氣體的兩倍，所以A中應(yīng)為H2，B中應(yīng)為O2，即A為陰極，B為陽(yáng)極，則X為正極，Y為負(fù)極。(2)不明白電解碘化鉀淀粉溶液時(shí)，應(yīng)該是I－和H＋放電，C與電源正極相連為陽(yáng)極：2I－－2e－===I2，故試紙變藍(lán)，不是變紫；D與電源負(fù)極相連為陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，酚酞遇堿變紅色。只要正負(fù)極判斷錯(cuò),本題就回答錯(cuò)。(3)對(duì)離子放電確定不準(zhǔn)，不仔細(xì)是導(dǎo)致出錯(cuò)的主要原因。(4)答錯(cuò)原因主要是對(duì)氫氧燃料電池掌握不準(zhǔn)確。實(shí)際是因符合原電池的條件，發(fā)生緩慢的氫氧燃料電池反應(yīng)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。【答案】

(1)正負(fù)(2)試紙變藍(lán)試紙變紅(3)4H＋＋4e－===2H2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑4I－－4e－===2I2

4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－(4)偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)探究專項(xiàng)突破電化學(xué)原理在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用電化學(xué)原理在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用亦不可低估。如改變反應(yīng)速率、制備通常方法難以制備的物質(zhì)等很多方面，現(xiàn)分別列舉如下：1．加快氧化還原反應(yīng)的速率一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。2．比較金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑3．制備通常方法難以制備的物質(zhì)電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，可以制備F2等氧化性很強(qiáng)的物質(zhì)，也可以制備Na、Mg、Al等還原性很強(qiáng)的物質(zhì)等。4．利用有關(guān)量的關(guān)系進(jìn)行某些測(cè)量或測(cè)定可以利用電子與物質(zhì)間的關(guān)系測(cè)元素的相對(duì)原子質(zhì)量、阿伏加德羅常數(shù)等.

電解飽和NaCl溶液是電解原理的重要應(yīng)用，考查學(xué)生對(duì)電解原理的理