专题7.3 电解池 金属的电化学腐蚀与防护讲案（含解析）
复习目标：
1、 了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
2、 理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。 基础知识回顾： 一、电解池原理 1、定义
使电流通过 电解质溶液 而在阴阳两极上引起 氧化还原反应的过程。 2、电解池
把 电能转化为化学能 的装置(电解槽)。 3、装置特点
借助于电流引起氧化还原反应的装置。 4、电解池的形成条件
（1）与电源相连的两个电极：阳极连电源的 正 极；阴极连电源的 负 极。 （2）电解质溶液(或 熔融 的电解质)。 （3）形成 闭合的回路。
5、电极反应：阳极上发生 失 电子的氧化反应，阴极上发生 得 电子的还原反应。电子的流向从电源的 负
极到电解池的 阴 极，再从电解池的 阳 极到电源的 正 极。 ★☆电解池和原电池比较
定义 电解池 将电能转变为化学能的装置 原电池 将化学能转变为电能的装置 装置举例 ①活泼性不同的两电极(连接) ②电解质溶液 ③形成闭合回路 ④能自发进行氧化还原反应 阳极：与电源正极相连的极 电极名称 阴极：与电源负极相连的极 极) 正极：较不活泼金属(或能导电负极：较活泼金属(电子流出的 ①两个电极与直流电源相连 形成条件 ②电解质溶液 ③形成闭合回路 1
的非金属)(电子流入的极) 阳极：溶液中的阴离子失电子，或电极反应 电极金属失电子，发生氧化反应 阴极：溶液中的阳离子得电子，发生还原反应 溶液中的离子移向 电子流向 实质 联系
6、电解产物的判断 （1）阳极产物的判断
导线导线阳极——→正极→负极——→阴极 阴离子移向阳极，阳离子移向阴极 负极：较活泼电极金属或阴离子失电子，发生氧化反应 正极：溶液中的阳离子或氧气得电子，发生还原反应 阴离子移向负极，阳离子移向正极 导线负极——→正极 均发生氧化还原反应，两电极得失电子数相等 原电池可以作为电解池的电源，二者共同形成闭合回路 首先看电极，若是活性电极(一般是除Au、Pt外的金属)，则电极材料本身失电子，电极被溶解形成阳离子进入溶液；若是惰性电极(如石墨、铂、金等)，则根据溶液中阴离子放电顺序加以判断。 阳极放电顺序：
金属(一般是除Au、Pt外)>S>I>Br>Cl>OH>含氧酸根>F。 （2）阴极产物的判断
直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断。阳离子放电顺序：
Ag>Hg>Fe>Cu>H>Pb>Sn>Fe>Zn>H>Al>Mg>Na>Ca>K。
【提示】（1）处理有关电解池两极产物的问题，一定要先看电极是活性电极还是惰性电极。活性电极在阳
极放电，电极溶解生成相应的金属离子，此时阴离子在阳极不放电。对于惰性电极，则只需比较溶液中定向移动到两极的阴阳离子的放电顺序即可。
（2）根据阳离子放电顺序判断阴极产物时，要注意下列三点：
①阳离子放电顺序表中前一个c(H)与其他离子的浓度相近，后一个c(H)很小，来自水的电离； ②Fe得电子能力大于Cu，但第一阶段只能被还原到Fe；
③Pb、Sn、Fe、Zn控制一定条件(即电镀)时也能在水溶液中放电；Al、Mg、Na、Ca、K只有在熔融状态下放电。
【典型例题1】【广东省珠海一中等六校2014届高三第三次联考】下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液的说
法不正确的是：
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2＋
2＋
2＋
2＋
3＋
2＋
＋
2＋
3＋
2＋
2＋
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＋
＋
2＋
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＋
2＋
2＋
2＋
2＋
＋
3＋
2＋
＋
2＋
＋
2－
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－
－
－
－
2
A．电解过程中阴极质量不断增大 B．电解过程中阳极附近的pH不断降低
C．电解一段时间后，向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况 D．电解过程中，溶液中电子由阴极迁向阳极
【迁移训练1】【广东省深圳中学2014年高考化学预测试题（二）】下列各装置中，在铜电极上不能产生气 泡的是
二．电解的应用
3
1、电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业)
（1）氯碱工业的主要原料是食盐，由于粗盐中含有泥沙、Ca、Mg、SO4等杂质离子，对生产设备造成损坏，影响产品的质量，故必须进行精制。 ①化学方法
a：依次加入沉淀剂BaCl2、Na2CO3、NaOH溶液，每次所加试剂都必须稍稍过量以便使相应离子完全沉淀。 b．过滤。
c．滤液中加盐酸：调节溶液pH值为4～6，CO3＋2H=CO2↑＋H2O。 ②离子交换法：对于上述处理后的溶液，需送入离子交换塔，进一步通过阳离子( Na)交换树脂除去残存的Ca、Mg，以达到技术要求。
（2）精制的饱和食盐水中存在着Na、Cl、H、OH四种离子，用石墨作电极，通电时H 和Cl优先放电，电极反应式为
阳极：2Cl－2e=Cl2↑， 阴极：2H＋2e=H2↑
总反应：2NaCl＋2H2O = 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2、电镀
（1）概念：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他 金属 或 合金 的过程。 （2）形成条件：①电解时，镀层金属作 阳极；②镀件作 阴极；③含 镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；④用 直流电源。
（3）特征：①阳极本身 放电被氧化 ；②宏观上看无新物质生成；③电解液的总量、浓度、pH均不变。 3、电冶炼
电解熔融电解质，可炼得活泼金属。如：电解熔融NaCl时， 电极反应式为：阳极：2Cl－2e=Cl2↑ ，
阴极：2Na＋2e=2Na ，
总反应式为：2NaCl = 2Na＋Cl2↑ 。
4、电解精炼
电解精炼粗铜时，阳极材料是——粗铜，阴极材料是——精铜，电解质溶液是CuSO4溶液(或 Cu(NO3)2
溶液)。长时间电解后，电解质溶液必须补充。 【典型例题2】下列有关电化学装置完全正确的是
( )
＋
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-＋
－
－
－
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-+
-+
-＋
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2＋
2－
＋
2＋
2＋
2－
4
A B C D 铜的精炼
铁上镀银 防止Fe被腐蚀 构成铜锌原电池
【迁移训练2】【2014届高三七校5月联考理综化学试题】右图是模拟电化学反应装置图。下列说法中错误 的是
A．若X为碳棒，开关K置于N处，可以减缓铁的腐蚀
B．若X为锌，开关K置于N处，则X极附近溶液的颜色会变黄色 C．若X为碳棒，开关K置于M处，则X电极的电极反应式为：O2＋4e
－
＋2H2O＝4OH
D．若X为锌，开关K置于M处，保护铁电极，则为牺牲阳极的阴极保
－
护法
三、金属的腐蚀与防护 1、金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。
2、金属腐蚀的类型
（1）化学腐蚀与电化学腐蚀
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类型 条件 现象 本质 联系
化学腐蚀 电化学腐蚀 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 无电流产生 金属被氧化 有微弱电流产生 较活泼金属被氧化 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 （2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型 条件 电极反应 负极 正极 ＋－析氢腐蚀 水膜酸性较强(pH≤4.3) －吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 2＋Fe－2e===Fe 2H＋2e===H2↑ Fe＋2H===Fe＋H2↑ ＋2＋O2＋2H2O＋4e===4OH 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 －－总反应式 联系 吸氧腐蚀更普遍 铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
3、金属的防护 （1）电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理 a．负极：比被保护金属活泼的金属； b．正极：被保护的金属设备。 ②外加电流的阴极保护法—电解原理 a．阴极：被保护的金属设备； b．阳极：惰性金属。
（2）改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
（3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
【典型例题3】如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。实验时观察
到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是( )
A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀
C．墨水回升时，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e===4OH D．具支试管中溶液pH逐渐减小
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