云南省德宏州梁河县一中2020届高三化学一轮复习 电解池金属的电化学腐蚀与防护学案

云南省德宏州梁河县一中2020届高三化学一轮复习 电解池金属的电化学

腐蚀与防护学案

【考纲要求】 1.了解电解池的工作原理，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。 一、课前准备区

知识点一 电解池、电解原理 1．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_阴、阳两极__引起 _氧化还原反应__的过程。

(2)电解池(也叫电解槽)：把_电_能转化为_化学__能的装置。 (3)电极名称与电极反应：

与电源正极相连的为_阳极，发生_氧化反应_反应； 与电源负极相连的为_阴极，发生_还原反应_反应。 2．电解CuCl2溶液(如右图所示)

－－

(1)阳极反应：2Cl－2e===Cl2↑

＋－

(2)阴极反应：_Cu2＋2e===Cu__

电解

(3)总方程式：_CuCl2=====Cu＋Cl2↑_

【问题思考】电解质的电离和溶液的导电有什么联系？电解池的阴、阳极与电极材料有什么关系？答：一般，电解质越容易电离，导电能力越强；如果用Ag及以前的材料做阳极（活性材料），电极自己本身会溶解，而阴极都不溶解。

知识点二 电解原理的应用 1．电解饱和食盐水 (1)电极反应

－－

阳极反应式：2Cl－2e===Cl2↑ ( 氧化反应)

＋－

阴极反应式：2H＋2e===H2↑ (_还原_反应)

电解

(2)总反应方程式：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

电解－－

总反应的离子反应方程式：2Cl＋2H2O=====2OH＋H2↑＋Cl2↑ (3)应用：氯碱工业制_NaOH_、_H2__和_Cl2_。 2．电镀

右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题： (1)镀件作_阴_极，镀层金属银作_阳_极。

(2)电解质溶液是_AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的溶液_。 (3)电极反应：

－＋

阳极：Ag－e===Ag (4)阳 阴 不变；

＋－

阴极：Ag＋e===Ag

(4)特点：__阳__极溶解，__阴极__极沉积，电镀液的浓度 不变 。 3．电解精炼铜

(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。 (2)电解质溶液：含Cu2+的盐溶液。 (3)电极反应：

阳极为Cu－2e－===Cu2＋； 阴极为Cu2＋＋2e－===Cu； 4．电冶金

利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

【问题思考】如何设计实验验证电解饱和食盐水的各种产物？电解过程中放H2生碱型和放O2生酸型的实质是什么？用惰性电极电解，若要使电解后的溶液复原，应怎样操作？

知识点三 金属的腐蚀和防护 1．金属腐蚀的本质

金属原子________变为________，金属发生________。 2．金属腐蚀的类型

(1)化学腐蚀与电化学腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 不纯金属或合金跟________________接条件 金属跟__________接触 触 现象 ____电流产生 ______电流产生 本质 金属被____ 较活泼金属被________ 联系 两者往往同时发生，________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 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 负极 电极反应 正极 总反应式 联系 ________更普遍 【问题思考】铁锈是怎样形成的？ 3．金属的防护 (1)电化学防护

①牺牲阴极的阳极保护法—________原理

a．________：比被保护金属活泼的金属；b．________：被保护的金属设备。 ②外加电流的阴极保护法—________原理

a．________：被保护的金属设备；b．________：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。 二、课堂活动区

（一）、电解池的电极及电极产物的判断 1．如何分析电解池中的两极变化？

2．如何判断电解池的电极产物及书写电极反应式和总反应式？

【典例1】将含有KCl、CuCl2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长。有以下结论：

－＋＋－

①溶液中几乎没有Cl ②电解质溶液为无色 ③最终溶液显碱性 ④K、Na、SO24的浓度几乎没有变化。正确的是(设全部气体从溶液中出)( )

A．①②③ B．仅③ C．①④ D．均正确 （二）、电解类型及有关计算

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。

【典例2】(1)用惰性电极电解400 mL一定浓度的硫酸铜溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变化)，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________ mol。

(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________ mol。

(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)，电解过程中转移的电子为________ mol。

3．比较金属腐蚀快慢 判断金属腐蚀快慢的规律

(1)电解池原理引起的腐蚀>__________引起的腐蚀>________腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (2)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，活泼性强的金属腐蚀越________。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度 __，腐蚀越快。 【典例3】下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是( )

A．④>②>①>③ B．②>①>③>④ C．④>②>③>① D．③>②>④>①

【课后作业】

题组一 电解原理及其应用 1．(2020·上海，16)用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是( ) A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物

D．用带火星的木条检验阳极产物 2．(2020·海南，9改编)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( )

A．电解时以精铜作阳极 B．电解时阴极发生氧化反应

－＋

C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu－2e===Cu2

D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥 3.(2020·全国理综Ⅱ，29)右图是一个用铂丝作电极， 电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性 红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色 范围：6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色) 回答下列问题：

(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙 述正确的是________(填编号)；

①A管溶液由红变黄 ② B管溶液由红变黄 ③A管溶液不变色 ④B管溶液不变色 (2)写出A管中发生反应的反应式： _____________________________________； (3)写出B管中发生反应的反应式：_______________________________________； (4)检验a管中气体的方法是 _____________________________________________________________________ (5)检验b管中气体的方法是 _____________________________________________________________________ (6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 ______________________________________________________________________。 题组二 金属的电化学腐蚀和防护 4．(2020·北京理综，8)结合下图判断，下列叙述正确的是( )

A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护

－＋

B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e===Fe2

－－

C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e===4OH

D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀 5．(2020·山东理综，15)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( ) A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用 6．(2020·浙江理综，10)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，

在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如右图所示。