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化學(xué)反應(yīng)與能量 第六章 第18講電解池金屬的腐蝕與防護 1 電解定義在 作用下 電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生 和 的過程 2 能量轉(zhuǎn)化形式 轉(zhuǎn)化為 電解原理 電流 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電能 化學(xué)能 3 電解池 1 構(gòu)成條件 有與 相連的兩個電極 或 形成 電源 電解質(zhì)溶液 熔融鹽 閉合回路 2 工作原理 電極名稱及電極反應(yīng) 電子和離子移動方向 電子 從電源 流向電解池的 從電解池的 流向電源的 離子 陽離子移向電解池的 陰離子移向電解池的 特別提醒 原電池只說正負(fù)極不說陰陽極 電解池只說陰陽極不說正負(fù)極 在電解池中 與電源正極相連的為陽極 與電源負(fù)極相連的為陰極 負(fù)極 陰極 陽極 正極 陰極 陽極 1 判斷下列說法是否正確 對的畫 錯的畫 1 電解池的內(nèi)電路中 陽離子向陰極移動 2 電解稀硫酸實質(zhì)上是電解水 故溶液pH不變 3 電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁 用鐵作陽極 4 電解時 陽極材料本身一定不反應(yīng) 5 電解裝置中 連接電源負(fù)極的是陰極 該電極上發(fā)生的反應(yīng)是氧化反應(yīng) 6 電解時 電子通過電解質(zhì)溶液 7 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時 一定會發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 8 鉛蓄電池放電時的負(fù)極和充電時的陽極均發(fā)生還原反應(yīng) 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 1 氯堿工業(yè) 1 概念 用電解飽和NaCl溶液的方法來制取 和 并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品的工業(yè) 稱為氯堿工業(yè) 2 原理 陽極反應(yīng) 陰極反應(yīng) 總反應(yīng)式 電解原理的應(yīng)用 NaOH H2 Cl2 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 2 電鍍 1 概念 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 2 電極材料 電鍍液鍍件作 鍍層金屬作 電解質(zhì)溶液含 陰極 陽極 鍍層金屬陽離子 3 銅的電解精煉 1 電極材料 電解質(zhì)溶液粗銅板與直流電源正極相連作 純銅片與直流電源負(fù)極相連作 用 作電解液 2 電極反應(yīng)陽極 陰極 3 溶液中各離子濃度的變化陰離子濃度 陽離子中Cu2 濃度 Zn2 Fe2 Ni2 等濃度 陽極 陰極 硫酸酸化的硫酸銅溶液 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu 不變 變小 變大 4 電冶金冶煉鈉 鈣 鎂 鋁等金屬 必須用電解法 如電解熔融氯化鈉得到金屬鈉 陽極 陰極 總反應(yīng)方程式 2Cl 2e Cl2 2Na 2e 2Na 2 判斷下列說法是否正確 對的畫 錯的畫 1 電解法精煉銅時 以粗銅作陰極 純銅作陽極 2013江蘇卷 11B 2 工業(yè)上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣 2013安徽卷 12B 3 電解AlCl3 FeCl3 CuCl2的混合溶液時陰極依次析出Cu Fe Al 2011山東卷 10D 4 電解58 5g熔融的NaCl 能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下22 4L氯氣 23 0g金屬鈉 2011新課標(biāo) 卷 10D 5 電解NaCl溶液得到22 4LH2 標(biāo)準(zhǔn)狀況 理論上需要轉(zhuǎn)移NA個電子 NA表示阿伏加德羅常數(shù) 2012山東卷 8D 答案 1 2 3 4 5 3 將左欄的電極與右欄的反應(yīng)類型用線連接 原電池負(fù)極原電池正極氧化反應(yīng)電解池陽極電鍍池鍍件氯堿工業(yè)生成H2的電極還原反應(yīng)電解精煉的粗銅 4 某小組為研究電化學(xué)原理 設(shè)計如下圖裝置 下列敘述正確的是 A 若a和b為石墨 通電后a電極上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2 2e CuB 若a和b為石墨 通電后滴入酚酞 a電極附近溶液呈紅色C 若a為銅 b為鐵 通電后Cu2 向a電極移動D 若a為粗銅 b為純銅 通電后b電極質(zhì)量增加 答案 D 答案 Co2 e Co3 6Co3 CH3OH H2O 6Co2 CO2 6H 1 金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子 變?yōu)?金屬發(fā)生 金屬的腐蝕與防護 失去電子 金屬陽離子 氧化反應(yīng) 2 金屬腐蝕的類型 1 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕 非金屬單質(zhì)或 化合物直接 電解質(zhì)溶液 無 有微弱 氧化 氧化 電化學(xué) 2 析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以鋼鐵的腐蝕為例 鐵銹的形成 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 2Fe OH 3 Fe2O3 xH2O 鐵銹 3 x H2O 水膜酸性很弱或呈中性 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 O2 2H2O 4e 4OH Fe 2H Fe2 H2 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2 吸氧腐蝕 水膜酸性較強 3 金屬的防護 1 加防護層 如在金屬表面加上耐腐蝕的油漆 搪瓷 陶瓷 瀝青 塑料 橡膠及電鍍 噴鍍或表面鈍化等方法 2 電化學(xué)防護 原電池原理正極 負(fù)極 電解原理陰極 陽極 3 改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如制成不銹鋼等 犧牲陽極的陰極保護法 被保護的金屬設(shè)備 比被保護的金屬更活潑的金屬 外加電流的陰極保護法 被保護的金屬設(shè)備 惰性電極 金屬腐蝕快慢的判斷方法 1 根據(jù)構(gòu)成原電池的電極材料判斷 兩極材料的活潑性相差越大 氧化還原反應(yīng)的速率就越快 金屬被腐蝕的速率就越快 2 根據(jù)金屬所接觸的電解質(zhì)強弱判斷 活潑金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕 在強電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕 3 不同類型的腐蝕規(guī)律相同條件下 電解池的陽極 活性電極 原電池的負(fù)極 化學(xué)腐蝕 原電池的正極 電解池的陰極 6 下列陳述 正確并且有因果關(guān)系的是 答案 D 7 下面各容器中盛有海水 鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是 A B C D 答案 A 解析 金屬腐蝕的快慢規(guī)律 1 電解池的陽極 原電池的負(fù)極 化學(xué)腐蝕 原電池的正極 電解池的陰極 2 活動性不同的兩金屬 活潑性差別越大 負(fù)極金屬腐蝕越快 3 對同一電解質(zhì)溶液來說 電解質(zhì)溶液濃度越大 腐蝕越快 答案 C 一 電解池中電極反應(yīng)式的書寫和電解類型與規(guī)律1 電極反應(yīng)式的書寫電解池中電極反應(yīng)式書寫的關(guān)鍵是掌握離子的放電順序 1 陰極與電源負(fù)極相連 得到電子發(fā)生還原反應(yīng) 其規(guī)律有兩個 一是電極本身不參加反應(yīng) 二是電解質(zhì)溶液中氧化性強的陽離子先得電子 如Ag Fe3 Cu2 H Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 其還原產(chǎn)物依次對應(yīng)為Ag Fe2 Cu H2 Pb Sn Fe Zn 要注意金屬活動性順序表中Al及Al前面的金屬離子在溶液中不放電 2 陽極與電源正極相連 失去電子發(fā)生氧化反應(yīng) 其規(guī)律有兩個 一是若陽極為非惰性電極 除Pt Au之外的金屬作電極 電極本身失去電子被氧化 電解質(zhì)溶液中的陰離子不參與電極反應(yīng) 二是若陽極為惰性電極 Pt Au或非金屬作電極 電解質(zhì)溶液中還原性強的陰離子失去電子被氧化 如S2 I Br Cl OH 含氧酸根離子 其氧化產(chǎn)物依次對應(yīng)為S I2 Br2 Cl2和O2 同時要注意書寫電解池中電極反應(yīng)式時 要用實際放電的離子表示 2 以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型 答案 B 用如下圖裝置 X Y是直流電源的兩極 分別進行下列各組實驗 則表中所列各項對應(yīng)關(guān)系均正確的一組是 答案 C 解析 若X為正極 電解Na2SO4溶液時 實質(zhì)是電解水 a管中電極為陽極 OH 放電 a管中c H c OH 滴加酚酞試液不變色 A錯 若X為正極 電解AgNO3溶液時 b管中電極為陰極 電極反應(yīng)式為Ag e Ag B錯 C項電解過程可分成三個階段 第一階段電解CuCl2溶液 陽極產(chǎn)生Cl2 陰極無氣體 第二階段電解KCl溶液 陽極產(chǎn)生Cl2 陰極產(chǎn)生H2 且此階段兩極產(chǎn)生氣體體積相等 第三階段電解H2O 陽極產(chǎn)生O2 陰極產(chǎn)生H2 陰極氣體體積大于陽極 由電解方程式可知 若第三階段電解H2O的物質(zhì)的量為第一階段電解CuCl2的物質(zhì)的量的2倍時 兩極產(chǎn)生的氣體總體積相等 Fe OH 3膠體粒子帶有正電荷 若X為負(fù)極時 Fe OH 3膠體粒子向a管移動 a管中液體顏色加深 D錯 答案 C 2 電鍍 如鐵件鍍鋅 電鍍液 含Zn2 的鹽溶液 如ZnCl2溶液 陽極 Zn 反應(yīng) Zn 2e Zn2 陰極 鐵件 反應(yīng) Zn2 2e Zn 電鍍過程中電鍍液濃度不發(fā)生變化 鍍層金屬作陽極 鍍件作陰極 電鍍液中必須含有鍍層金屬陽離子 答案 D 下列敘述正確的是 A 工業(yè)上電解熔融的Al2O3冶煉鋁用鐵作陽極B 用惰性電極電解Na2SO4溶液 陰 陽兩極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1 2C 用惰性電極電解飽和NaCl溶液 若有1mol電子轉(zhuǎn)移 則生成2molNaOHD 用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后 加入CuO固體可以使CuSO4溶液恢復(fù)到原來濃度 答案 D 電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用 下圖表示兩個串聯(lián)的電解池 圖中B裝置中盛有1L2mol L 1Na2SO4溶液 A裝置中盛有1L2mol L 1AgNO3溶液 通電后 鉑片上有氣體生成 電化學(xué)知識的考查電化學(xué)知識是化學(xué)基本理論部分的一個重要內(nèi)容 也是歷年高考考查的一個重點 電化學(xué)知識既可以綜合學(xué)科內(nèi)的知識 如聯(lián)系到化學(xué)實驗現(xiàn)象的判斷和分析 定量實驗的操作要求 離子方程式的書寫 氧化還原反應(yīng)問題分析 化學(xué)計算等 也可以涉及到學(xué)科間的知識的運用 如聯(lián)系到物理學(xué)的 有關(guān)電流強度的計算 有關(guān)電量和阿伏加德羅常數(shù)的計算 等 還可以與生產(chǎn)生活 如金屬的腐蝕和防護 電鍍廢液的危害與環(huán)保 新科技及新技術(shù) 新型電池 等問題相聯(lián)系 從近幾年來各地高考命題來看 試題常以選擇題居多 也可能以填空 簡答 實驗 計算等形式命題 在第 卷中主要是結(jié)合題目設(shè)置與原電池或電解池相關(guān)的問題 例如原理考查 電極反應(yīng)式書寫 現(xiàn)象描述 計算等問題 A B C D是常見不同主族的短周期元素 它們的原子序數(shù)逐漸增大 A元素原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍 其中只有C是金屬元素且C元素原子最外層電子數(shù)是D元素原子最外層電子數(shù)的一半 B元素原子的最外層電子數(shù)比D元素原子最外層電子數(shù)少1個 E與D同主族且E元素的非金屬性比D強 1 寫出A B E3種元素的元素符號 A B E 2 如下圖所示 以C和A的單質(zhì)為電極材料 兩池內(nèi)的電解質(zhì)溶液均為D的最高價氧化物對應(yīng)的水化物 a中A為 極 電池總反應(yīng)的離子方程式為 b中A上的電極反應(yīng)式為 一段時間后b中的pH 填 變大 變小 或 不變 考查要點 本題以元素推斷為入手點 進而考查了原電池和電解池原理 電極方程式書寫和pH的變化 思路指導(dǎo) 元素推斷是基礎(chǔ) 進而分析原電池和電解池反應(yīng) 解析 根據(jù)周期表中原子結(jié)構(gòu)特點推斷A為C B為N C為Al D為S E為O a中構(gòu)成C 硫酸 Al原電池 活潑金屬鋁作負(fù)極 總反應(yīng)是鋁與稀硫酸的反應(yīng) b是電解池裝置 其中Al與負(fù)極相連不參加反應(yīng) 陰極H 放電 陽極OH 放電 電解過程實質(zhì)是電解水 但在酸性環(huán)境中陽極反應(yīng)式為2H2O 4e O2 4H 所以一段時間后硫酸溶液濃度變大 pH變小 答案 1 CNO 2 正2Al 6H 2Al3 3H2 2H2O 4e O2 4H 變小 2015廣州一模 某同學(xué)組裝了如下圖所示的電化學(xué)裝置 電極材料 均為石墨 閉合K后 下列敘述正確的是 A 電子流動方向 電極 B 電極 電極反應(yīng) O2 2H2O 4e 4OH C 電極 發(fā)生還原反應(yīng)D 電極 附近觀察到黃綠色氣體