济宁高新区高级中学高三化学备课组2015复习材料
第19讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
考纲解读
1．了解电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。 2．了解电镀池与精炼池的原理，能分析常见的电镀池和精炼池。 3．能够进行有关电解产物的判断和计算。
4．认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能选用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。 考向分析
本讲重点考查：电解池的工作原理，如阴、阳极的判断、电极反应式、电解反应方程式的书写及溶液pH变化等；电解规律及应用；金属的腐蚀与防护，尤其是吸氧腐蚀。2015年高考将电解原电池融合在一起考查的可能性较大。 考点图析
基础知识梳理 一、电解原理
1．电解(1)定义：使________通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在________引起___ _____反应的过程。
(2)特点：①电解过程是非自发的。②电解质导电一定发生________变化。 2．电解池(1)概念：把________转化为________的装置。
(2)形成条件：①与________相连的两个电极。②电解质溶液(或________电解质)。
③形成___ _____。
(3)工作原理(以电解CuCl2溶液为例) 如图所示：
①电极反应式
阴极：________________，发生________反应。
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阳极：________________，发生________反应。
②电子流向：电源的负极→________(________离子得电子)；________(________离子或________失电子)→电源的正极。 3．电解原理的应用 (1)氯碱工业：电极反应式
阴极：_______________________________；阳极：_______________________________； 总反应式：_____________ ________________。
(2)电镀①概念：应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：a．待镀金属作________极；b．镀层金属作________极；
c．含有________离子的溶液作电镀液；d．外加直流电源。
③特点：电镀前后电镀液浓度不变。
(3)铜的电解精炼①阳极材料：含杂质Fe、Zn、Ni的粗铜；
②阴极材料：________；③电解质溶液：________。
(4)电冶金①金属冶炼的实质
金属冶炼的实质是使矿石中的________得到电子，从它们的化合物中________出来。 ②实例：电解熔融氯化钠冶炼金属钠：
阴极反应：____________________________；阳极反应：______________________________；
电解
总反应式：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑。 二、金属的腐蚀及其防护
1．金属腐蚀的本质：金属原子在反应中________电子被________：_____________。 2．金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀：金属跟接触到的________或________等直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。 (2)电化学腐蚀：________的金属跟_____ ___接触，因发生________反应而引起的腐蚀。电化学腐蚀包括________和________两类。 3．电化学腐蚀的分类(钢铁腐蚀) 类型 水膜性质 负极反应 正极反应 其他反应析氢腐蚀 水膜呈________ Fe－2e= Fe ________ Fe＋2H2O = Fe(OH)2＋H2↑ －2＋吸氧腐蚀 水膜呈弱酸性或中性 2Fe－4e= 2Fe ________________________________ ________________________________ －2＋ 147
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及产物 联系 4.金属防护 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O = 4Fe(OH)3；2Fe(OH)3 = Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 普遍性：吸氧腐蚀更普遍 (1)改变金属内部组织结构：如制成___ ___、____ __等。
(2)金属表面加保护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法。 (3)电化学保护
①牺牲阳极的阴极保护法——________原理
被保护的金属上连接一种更________的金属，被保护的金属作原电池的________极。 ②外加电流的阴极保护法——________原理
被保护的金属与电源的________极相连，作电解池的________极。 自主检查 1．下列叙述中不正确的是( ) A．电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
B．原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阳极 C．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应 D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气 2．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( ) A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护 B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀 C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀 D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e= Fe
3.如右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液，下列实验现象中正确的是( )
－
3＋
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
4．下列四种装置中，①盛200 mL硫酸铜溶液 ②盛200 mL 0.01 mol·L硫酸 ③盛200 mL氯化锌溶液 ④盛200 mL氯化钾溶液
－1
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(1)上述四种装置中，为电解池的是______(用编号回答)。
装置①中两电极的电极反应式分别是_______________________________________________ (注明电极名称)。
(2)用离子方程式回答：通电时装置④中的总反应____________________________________； 溶液中可能发生的副反应是_________ _______。
(3)若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是___________ _____，C极上发生的反应是____ ________________。 考点一 电解原理的考查
一、电解池的电极及电极产物的判断 1．电解池电极的判断
2．电解时电极产物的判断
(1)阳极产物的判断：首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表Ag以前)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断，阴离子放电顺序 S>I>Br>Cl>OH>含氧酸根>F。
(2)阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反，其中Ag>Fe>Cu>H>Fe>Zn>Al>Mg>Na。
★特别提醒 (1)阳极放电顺序一定要先看电极。(2)阴极发生得电子的还原反应，与电极材料无关，是溶液中的阳离子得电子，其顺序基本上与金属活动性顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越不易得电子；若溶液中H＋浓度比较小时，则H＋放电顺序处于Zn和Al之间。 二、用惰性电极电解电解质溶液的规律 类型 电极反应特点 ＋－2＋
3＋
＋
3＋
2＋
＋
2＋
2＋
3＋
2＋
＋
2－
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－
－
－
－
物质类型及实例 强碱(NaOH) 电解的电解质浓度溶液pH恢复原浓度的对象 水 的变化 增大 降低 变化 升高 加水 方法 电解水电离出的H、OH放水型 电 含氧酸(H2SO4) 149
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阴极：2H＋2e= H2↑阳极：4OH－4e= 2H2O＋O2↑ 电解电解质电离出的阴离子电解在阳极上失电子，阳离质型 子在阴极上得电子 阴极：水电离出的H＋－－＋－活泼金属含氧酸盐(Na2SO4) 无氧酸(HCl) 不活泼金属无氧酸 盐(CuCl2) 电解质 减小 不变 升高 加电解质本身 － 放H2生碱型 放电2H＋2e= H2↑阳活泼金属的无氧电解质极：电解质电离出的阴酸盐(NaCl、MgCl2) 和水 离子在阳极上失电子 阴极：电解质电离出的＋－生成新电解质，原电解质浓度减小 升高 加对应的无氧酸 放O2阳离子在阴极上得电子不活泼金属含氧生酸阳极：水电离出的OH－型 放电4OH－－4e－= 2H2O＋O2↑ 【规律方法】 酸盐(CuSO4、AgNO3) 电解质和水 生成新电解质，原电解质浓度减小 降低 加对应的氧化物 ①若阴极为H放电，则阳极区c(OH)增大；若阳极为OH放电，则阴极区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，即得到总反应的化学方程式。 ③用惰性电极电解时，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，一般加入析出阴极产物与阳极产物的化合物。
【例1】Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，
电解
电解总反应为：2Cu＋H2O=====Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是( )
＋
－
＋
－
＋
－
＋－－＋
A．石墨电极上产生氢气 B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极 D．当有0.1mol电子转移时，有0.1mol Cu2O生成
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