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1、第第3讲讲电电解池解池金属的金属的电电化学腐化学腐蚀蚀与防与防护护复习目标复习目标考向分析考向分析1.了解电解池的工了解电解池的工作原理，能写出电作原理，能写出电极反应式和总反应极反应式和总反应方程式。方程式。2.理解金属发生电理解金属发生电化学腐蚀的原因，化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措防止金属腐蚀的措施。施。本讲重点考查：电解池的工作本讲重点考查：电解池的工作原理，如阴、阳极的判断、电原理，如阴、阳极的判断、电极反应式、电解反应方程式的极反应式、电解反应方程式的书写及溶液书写及溶液pH变化等；电解变化等；电解规律及应用；金属的腐蚀与防规律及应用；金属的腐蚀与
2、防护，尤其是吸氧腐蚀。护，尤其是吸氧腐蚀。2013年年高考将电解原电池融合在一起高考将电解原电池融合在一起考查的可能性较大。考查的可能性较大。一、电解原理1电解：使 通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起 的过程。2能量转化形式：。电流电流氧化还原反应氧化还原反应电能转化电能转化为化学能为化学能3电解装置电解池(1)构成条件与 相连的两个电极。(或)。形成 。直流电源直流电源电解质溶液电解质溶液熔融电解质熔融电解质闭合回路闭合回路(2)电极名称及电极反应(如下图)(3)电子和离子移动方向电子：从电源 流向电解池的 ；从电解池的 流向电源的 。离子：移向电解池的阴极；移向电解池的阳极
3、。负极负极阴极阴极阳极阳极正极正极阳离子阳离子阴离子阴离子开放探究1为什么说电解质溶液导电过程就是电解过程？提示：电解质溶液导电时，溶液中的阴、阳离子在电场作用下分别移向两个电极，从而在两个电极上失、得电子发生氧化反应和还原反应，所以说电解质溶液导电过程就是电解过程。阳极阳极：与电源正极相连，失去：与电源正极相连，失去电子，化合价升高，发生氧化电子，化合价升高，发生氧化反应，阴离子流向的极，质量反应，阴离子流向的极，质量减轻减轻 阴极阴极：与电源负极相连，得到：与电源负极相连，得到电子，化合价降低，发生还原电子，化合价降低，发生还原反应，阳离子流向的极，质量反应，阳离子流向的极，质量增加增加
4、思考讨论：思考讨论：如何判断电解池的阴阳极？如何判断电解池的阴阳极？电解时电极产物的判断c(H)较小时，Zn2先放电，可应用于镀锌中。Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+酸酸水水电解的类型电解的类型溶溶 液液实实 例例 电解液电解液 浓度浓度溶液溶液pH值值复复 原原方方 法法 增大增大加加H2O电解水电解水不变不变减小减小减小减小增大增大减小减小增大增大生成新物质生成新物质原溶质浓度原溶质浓度减小减小通入通入HCl通入通入HCl加入加入CuO电解电解质电解电解质放放 H2生生 碱碱放放 O2生生 酸酸用用惰性惰性电极电解下列溶液电解下列溶液,根据电解规
5、律填写下表根据电解规律填写下表.电解规律电解规律H H2 2SOSO4 4NaOHNaOHNaNa2 2SOSO4 4HClHClNaClNaClCuSOCuSO4 4增大增大电电解解溶溶质质和和水水2H2H2e2e=H=H2 2 2Cl2Cl2e2e=Cl=Cl2 2 2NaOH2NaOH 氯碱工业阳极阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近阳极附近,产生气体可以使湿润产生气体可以使湿润KIKI淀粉淀粉试纸试纸变蓝色变蓝色.思考：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：思考：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：_ ，两极极板上都，两极极板上都有气体产生，如何检验气体
6、的种类？有气体产生，如何检验气体的种类？阴极附近的溶液无色变为红色阴极附近的溶液无色变为红色(2)电解质溶液：溶液(3)电极反应阳极(主要反应)：Cu2e=Cu2，Ni2e=Ni2等。阴极：可溶性可溶性铜盐铜盐FeFe2e2e=Fe=Fe2 2CuCu2 22e2e=Cu=CuCuSO4溶液溶液粗铜粗铜精铜精铜Cu(Zn、Ag、Au)CuZn2+Cu2+CuCuAgAu 电镀铜电镀铜 精炼铜精炼铜形成形成条件条件电极电极反应反应溶液溶液变化变化镀层金属镀层金属作阳极，作阳极，镀件镀件作阴极，作阴极，电镀液电镀液必须含必须含有镀层金属的离子有镀层金属的离子阳极阳极 Cu 2e-=Cu2+阴极阴极
7、 Cu2+2e-=Cu电镀液的浓度不变电镀液的浓度不变粗铜粗铜作阳极，作阳极，精铜精铜作作阴极，阴极，CuSO4溶液溶液作作电解液电解液阳极阳极 Zn2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等等阴极阴极 Cu2+2e=Cu溶液中溶质浓度减小溶液中溶质浓度减小分析与比较分析与比较（2 2）镁的冶炼）镁的冶炼（3 3）铝的冶炼）铝的冶炼MgCl2(熔融熔融)电解电解电解电解Mg+Cl2 2Al2Al2 2O O3 3(熔融熔融)=4Al+3O=4Al+3O2 2,其中，其中，NaNa3 3AlFAlF6 6在电解时作熔剂，以降低在电解时作熔剂，以降低AlAl2 2O O3 3的熔化所需要的温度的熔化
8、所需要的温度 Na3AlF6电解电解电解电解1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。书书写写电电极反极反应应式式时时：一一看看电电极极材料材料二二看看电电解液解液(是是电电解解质质溶液溶液还还是熔融是熔融电电解解质质)例1某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和NaCl，以惰性电极对该溶液进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。
9、解析：第一阶段解析：第一阶段阴极阴极：CuCu2 22e2e=CuCu阳极：阳极：2Cl2Cl2e2e=Cl=Cl2 2第二阶段阴极：第二阶段阴极：2Cu2Cu2 24e4e=2Cu=2Cu阳极：阳极：4OH4OH4e4e=O=O2 22H2H2 2O O第三阶段阴极：第三阶段阴极：4H4H4e4e=2H=2H2 2阳极：阳极：4OH4OH4e4e=O=O2 22H2H2 2O O将电极反应式合并可得电解反应的化学方程式。将电极反应式合并可得电解反应的化学方程式。(1)根据电解方程式或电极反应式，利用电子得失守恒列式计算。阳极失去的电子总数=阴极得到的电子总数；串联电路中通过各电解池的电子总数
10、相等。(2)原电池和电解池的计算包括：两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算，根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等。三、电解反应的有关计算6实验室用铅蓄电池作电源电解AgNO3溶液，电池两极发生如下反应：正极：PbO24HSO422e=PbSO42H2O，负极：PbSO422e=PbSO4，当电解析出2.16 g Ag单质时，电池内消耗H2SO4的物质的量是()A0.01 mol B0.02 molC0.03 mol D0.04 molB三三、金属金属的腐蚀的腐蚀与防护与防护金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引金属与周围的气体或液体物质发生
11、氧化还原反应而引起损耗的现象。起损耗的现象。发生氧化还原反应发生氧化还原反应 M-neM-ne-=M =M n+n+1 1、金属腐蚀：、金属腐蚀：实质：实质：化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件条件条件有无电流有无电流有无电流有无电流产生产生产生产生反应反应反应反应影响因素影响因素影响因素影响因素腐蚀快慢腐蚀快慢腐蚀快慢腐蚀快慢相互关系相互关系相互关系相互关系化学腐蚀和电化学腐蚀化学腐蚀和电化学腐蚀同时同时发生，发生，但电化学腐蚀更普遍但电化学腐蚀更普遍 较活泼的金属被氧化较活泼的金属被氧化金属被氧化金属被氧化 有微弱的电流
12、产生有微弱的电流产生不产生电流不产生电流 不纯金属跟电不纯金属跟电 解质解质 溶液接触溶液接触金属跟接触的物质反应金属跟接触的物质反应随温度升高而加快随温度升高而加快与原电池的组成有关与原电池的组成有关相同条件下较相同条件下较电化学腐蚀慢电化学腐蚀慢电化学腐蚀慢电化学腐蚀慢较快较快析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件电电极极反反应应负极负极Fe(-)正极正极C(+)总反应总反应进一步反应进一步反应联系联系钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀和和吸氧腐蚀吸氧腐蚀比较比较水膜呈水膜呈酸性酸性水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性很弱或呈中性2H +2e=H2+_2Fe-4e=2Fe2+_ Fe-2e=Fe2+_
13、O2+2H2O+4e=4OH_2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)2Fe+2H =+Fe +H22+2+4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3 nH2O通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。通常两种腐蚀同时存在，但以吸氧腐蚀为主。思考：思考：将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后将用酸洗除锈的铁钉，在饱和食盐水浸泡后放在如图所示的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化放在如图所示的装置中，几分钟后观察导管中水柱的变化实验现象：实验现象：几分钟后几分钟后,装置中的装置中的导管中水柱上升导管中水柱上升说明装置中有气体参加反应。说明装置中有气体参加反应。结论：结论：该气体是
14、什么呢？该气体是什么呢？几天之后发现铁钉表面生锈，发生的是吸氢腐蚀还是吸氧腐蚀？几天之后发现铁钉表面生锈，发生的是吸氢腐蚀还是吸氧腐蚀？思考：思考：3.金属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法(2)其他改变金属内部结构，如制成合金；使金属与空气、水等物质隔离，如电镀、喷油漆等。牺牲阳极的阴极保护法 外加电源的阴极保护法辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）开放探究2探究钢铁生锈的主要过程。提示：(1)吸氧腐蚀吸氧腐蚀：负极：2Fe4e=2Fe2正极：O22H2O4e=4OH原电池反应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2(2)Fe(OH)2被氧化：被氧化：4Fe(OH)
15、2O22H2O=4Fe(OH)3(3)Fe(OH)3分解形成铁锈：分解形成铁锈：2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2 四、金属的腐蚀与防护7(2011浙江高考)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。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是()A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O22H2O4e=4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁
16、锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu2e=Cu2B8为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有()A与石墨棒相连 B与直流电源负极连接C与直流电源正极连接 D与铜板相连解析：金属Fe比Cu活泼，若与铜板、石墨棒相连，在适宜条件下组成原电池时，Fe作为负极，易被腐蚀；若与直流电源正极连接，Fe作为电解池的阳极，加速腐蚀，A、C、D错。答案：B金属腐蚀快慢的比较(1)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。(2)同一金属在不同电解质溶液中的腐蚀速率：强电解质弱电解质非电解质。(3)原电池原理引起的腐蚀速率：两电极金属活动性相
17、差越大，越易腐蚀。(4)对于同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。(5)纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢(纯金属几乎不腐蚀)。若负极材料与电解质溶液间不能发生自发的氧化若负极材料与电解质溶液间不能发生自发的氧化还原反应时，一般情况下可考虑还原反应时，一般情况下可考虑吸氧腐蚀吸氧腐蚀。电解原理的应用电解使铝“钝化”探究铝的阳极氧化，是一种常用的金属表面处理技术，它能使铝的表面生成一层致密的氧化膜，该氧化膜不溶于稀硫酸。(2011离石调研)某化学研究小组在实验室中按下列步骤模拟铝表面“钝化”产生过程。(1)配制实验用的溶液。要配制200 mL密度为1.2 g/cm3的溶质质量分数为16%的NaOH溶液，需要称取_g NaOH固体。(2)把铝片浸入热的16%的NaOH溶液中约半分钟左右洗去油污，除去表面的氧化膜，取出用水冲洗。写出除去氧化膜的离子方程式_。(3)按如图组装好仪器，接通开关K，通电约25 min。在阳极生成氧化铝，阴极产生气体。写出该过程中的电极反应式：阳极：_。阴极：_。(4)断开电路，取出铝片，用质量分数为1%的稀氨水中和表面的酸液，再用水冲洗干净。写出该过程发生反应的离子方程式：_ _。38.4Al2O32OH=2AlO2H2O2Al3H2O6e=Al2O36H6H6e=3H2NH3H2OH=NH4H2O