专题1电解池金属的电化学腐蚀与防护

专题1电解池金属的电化学腐蚀与防护基础回归一、电解原理1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在__________引起_____________的过程。2．电解池(也叫电解槽)：把_____转变为______的装置。3．电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)电极名称阴极阳极电极材料__________________________________________________电极反应Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑反应类型______________________________________________________电子流向电子从电源_____沿导线流入电解池的___极，经过阴、阳离子定向移动形成的内电路，再从电解池的_____流出，并沿导线流回电源的____二、电解原理的应用1．电解饱和食盐水(1)电极反应：阳极：_________________，阴极：__________________；(2)总反应方程式：2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；(3)应用：氯碱工业制______、_____和_____。2．电镀铜或电解精炼铜(1)两极材料：待镀金属或精铜作____，镀层金属或粗铜作______。(2)电极反应：阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。3．电解冶炼钠(电解熔融NaCl)(1)电极反应：阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2Na＋＋2e－===2Na；(2)总反应方程式：2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑；(3)应用：冶炼Na、Mg、Al等活泼金属。思考:为什么粗铜通过电解精炼可以提纯？三、金属的腐蚀与防护1．化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀定义金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发生化学反应而引起的腐蚀不纯金属与电解质溶液接触时，发生______反应，比较活泼的金属失电子而被氧化特点无电流产生有微弱电流产生实质与联系(1)实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗；(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但__________更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快2．钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀类型析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜性质______________________负极反应Fe－2e－===Fe2＋正极反应_________________________________________其他反应及产物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3.不同条件下金属腐蚀的快慢电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。4．金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法；②外加电流的阴极保护法。(2)其他①改变金属内部结构，如制成合金；②使金属与空气、水等物质隔离，如电镀、喷油漆等。主要考点一、电极产物的判断与有关反应式的书写1．电解时电极产物的判断2．电极反应式的书写(1)首先判断阴、阳极，分析电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为金属活性电极时，电极材料放电。(2)再分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应，并判断电极产物，写出电极反应式。(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电反应。3．电解化学方程式的书写(1)必须在长等号上标明通电或电解。(2)只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解CuCl2溶液：CuCl2=====电解Cu＋Cl2↑。(3)只有水被电解，只写水及电解产物即可。如：电解稀硫酸、电解NaOH溶液、电解Na2SO4溶液时，化学方程式可以写为：2H2O=====电解2H2↑＋O2↑。(4)电解质、水同时被电解，则都要写进方程式。如电解饱和食盐水：2NaCl＋2H2O=====电解H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。【特别提醒】当电解过程中电解的是水和电解质时，电极反应式中出现的是H＋或OH－放电，但在书写总反应式时要将反应物中的H＋或OH－均换成水，在生成物中出现的是碱或酸，同时使阴极、阳极反应式得失电子数目相同，将两个电极反应式相加，即得到电解的总反应方程式。例：500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝6mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是()A．原混合溶液c(K＋)为2mol·L－1B．上述电解过程中共转移2mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.5molD．电解后溶液中c(H＋)为2mol·L－1跟踪训练1．如图，p、q为直流电源两极，A为＋2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D产生气泡。试回答：(1)p为________极，A极发生了________________反应。(2)C为________极，试管里收集到___________________________________________；D为________极，试管里收集到___________________________________________。(3)C极的电极反应式是___________________________________________。(4)在电解过程中，测得了C、D两极上产生的气体的实验数据如下：时间/min12345阴极生成气体体积/cm3612202939阳极生成气体体积/cm32471116时间/min678910阴极生成气体体积/cm34959697989阳极生成气体体积/cm32126313641仔细分析以上实验数据，请说出可能的原因是_____________________。(5)当反应进行一段时间后，A、B两电极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(6)当电路中通过0.004mol电子时，B电极上沉积金属X为0.128g，则此金属的摩尔质量为____________。二、电解类型及有关计算1．以惰性电极电解电解质溶液的类型2.电解池中有关量的计算或判断电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒，有如下解题方法：(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。【特别提醒】1.若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴极、阳极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。2．用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。3．电解过程中产生的H＋或OH－，其物质的量等于转移电子的物质的量。例：如下图所示，若电解5min时，测得铜电极的质量增加2.16g。试回答：(1)电源中X极是________(填“正”或“负”)极。(2)通电5min时，B中共收集到224mL(标准状况)气体，溶液体积为200mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝________。(3)若A中KCl溶液的体积也是200mL，则电解后溶液的pH＝________。跟踪训练甲、乙、丙三个电解槽如下图所示(其中电极的大小、形状、间距均相同)。乙、丙中浓度和体积相同，当通电一段时间后，若甲中铜电极的质量增加0.128g时，乙中电极上银的质量增加()A．0.054gB．0.108gC．0.216gD．0.432g