化学ⅳ人教新资料知识点学练考电解池金属的腐蚀与防护Word文件下载.docx
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阴离子〔Cl-,OH-〕向阳极移动被氧化
即在电极上分别发生了氧化还原反应，称电极反应。
2.电极反应〔阳氧阴还〕
阳极：
2Cl--2e-=Cl2〔氧化〕
阴极：
Cu2++2e-=Cu〔还原〕
总电极方程式：
___________________
放电：
阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。
3.电解：
电流〔外加直流电〕通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应〔被动的不是自发的〕的过程叫电解。
所以电解质导电的实质便是——电解
电解池：
借助电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。
构成电解池的条件是什么？
电源、电极、电解质构成闭和回路。
思考：
电解CuCl2水溶液为何阳极是Cl-放电而不是OH-放电，阴极放电的是Cu2+而不是H+？
4.离子的放电顺序
〔阳离子在阴极上的放电顺序〔得e-〕〕
Ag+>
Hg2+>
Fe3+>
Cu2+>
H+〔指酸电离的〕>
Pb2+>
Sn2+>
Fe2+>
Zn2+>
Al3+>
Mg2+>
Na+>
Ca2+>
K+
阳极〔1〕是惰性电极时：
阴离子在阳极上的放电顺序〔失e-〕
S2->
I->
Br->
Cl->
OH->
NO3->
SO42-〔等含氧酸根离子〕>
F-〔SO32-/MnO4->
OH-〕
〔2〕是活性电极时：
电极本身溶解放电
放电能力弱于H+和OH–的物质在水溶液中放电吗？
否，但亚铁离子浓度远大于氢离子浓度时,亚铁离子放电。
电解水时为了增强水的导电性常常需加入氢氧化钠或稀硫酸，为什么？
可以加食盐吗？
练习：
电解碘化汞、硝酸铜、氯化锌、盐酸、硫酸、氢氧化钠的电极方程式。
5.电解规律：
〔1〕电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型。
初中电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性，影响水的电解吗？
电解硫酸和氢氧化钠时为何H2和O2之比大于2？
氧气溶解度大于氢气
又为何硫酸一定大于2，而氢氧化钠可能等于2？
硫酸根可能放电。
〔2〕电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属，放氧生酸型。
电解硫酸铜方程式。
加入以下哪些物质可以恢复到硫酸铜原来的溶液：
氧化铜、氢氧化铜、铜、碳酸铜。
〔3〕电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型。
〔4〕电解活泼金属〔K/Ca/Na〕的无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属，放氢生碱型。
6.电解中电极附近溶液pH值的变化。
〔1〕电极区域A.阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大。
B.阳极OH-放电产生O2，阳极区域pH变小。
〔2〕电解质溶液中A.电解过程中,既产生H2,又产生O2,那么原溶液呈酸性的pH变小原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变〔浓度变大〕。
B.电解过程中,无H2和O2产生,pH几乎不变。
但象CuCl2变大
C.电解过程中,只产生H2,pH变大。
D.电解过程中,只产生O2,pH变小。
如果把阳极换成铜棒，阳极发生的反应就是铜自身溶解，如果电解质是硫酸，阴极析出的是什么？
也是铜，这就是我们的铜的电解精炼法。
【二】电解原理的应用
1.铜的电解精炼
粗铜棒
精铜棒
电解质：
含铜电解质
精炼中硫酸铜的浓度怎样？
基本不变，但变小。
假设把阴极精铜棒换成铁棒，电解过程变吗？
不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。
2.电镀铜
镀层金属
待镀金属〔镀件〕
电镀液：
含镀层金属的电解质。
3.电解饱和食盐水——氯碱工业
1.电解饱和食盐水的阴极产物、阳极产物分别是什么？
2.转移的电子数和氢氧化钠的物质的量的关系？
3.从Cl-Cl2一定需要加氧化剂吗？
4.阴极产物和阳极产物能接触吗？
5.饱和食盐水为何需要精制？
如何精制？
精制：
步骤【一】1〕先加过量的BaCl2和过量的NaOH〔顺序可换〕，再加入过量的Na2CO3
2〕过滤
3〕加盐酸调节pH为7
步骤【二】送入阳离子交换塔除去Ca2+、Mg2+等。
4.电冶金
电解熔融氯化钠：
2NaCl〔熔融〕＝〔电解〕2Na+Cl2
适用范围：
活泼金属K~Al
【三】金属腐蚀
[阅读]回答什么是金属腐蚀？
[板书]金属腐蚀：
金属〔或合金〕跟周围接触到的气体〔或液体〕反应而腐蚀损耗的过程。
[讲述]金属的化学腐蚀：
金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。
例如：
铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。
特点：
反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。
[板书]1.化学腐蚀：
[讲述]温度对化学腐蚀的影响：
[科学探究]不同条件下铁钉的锈蚀
注意：
①光亮铁钉浸没在菜油之中；
②光亮铁钉半浸半露在菜油中；
③光亮铁钉完全浸没在食盐水中；
④光亮铁钉完全浸没在酸性溶液中或碱性溶液中。
学生分别观察并写出报告以培养学生的观察与描述能力。
教师不但要给学生出题目，还要发挥点拨作用，提出注意点：
①观察的一周中不要振荡试管，否那么会破坏生锈的界面；
②把各人设置的具体条件和的状况详尽记录在案，以利分析和归纳，写出高质量的家庭探究报告。
实验方案
记录
结论
[总结]铁钉生锈的条件：
铁钉含杂质、与电解质溶液接触。
[思考]绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？
为什么？
[板书]2.电化学腐蚀
[讲解]由于金属和液态介质〔常为水溶液〕构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程.电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式.例如:
钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的.
[板书]电化学腐蚀：
不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。
[共同分析]形成原电池的原因。
[板书]
[投影]钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀：
[讲解]吸氧腐蚀与析氢腐蚀：
发生条件、正负极反应、总反应。
分类
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强〔弱酸〕
水膜酸性较弱或呈中性
负极反应
Fe–2e===Fe2+
2Fe–4e===2Fe2+
正极反应
2H++2e===H2
2H2O+O2+4e－==4OH-
总反应
Fe+2H+==Fe2++H2
2Fe+2H2O+O2==2Fe〔OH〕2
4Fe〔OH〕2+2H2O+O2=4Fe〔OH〕3
Fe2O3.xH2O
次要
主要
[归纳与交流]化学腐蚀与电化腐蚀的对比。
[板书]3.化学腐蚀与电化腐蚀的对比
〔1〕本质：
金属原子失电子而被氧化M–ne==Mn+
〔2〕
〔3〕相互关系：
往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。
【学法导引】
【一】考纲展示
〔1〕了解电解池的工作原理
〔2〕能写出电极反应式和电池反应方程式
〔3〕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
【二】考点关注
〔1〕电解产物的判断与简单计算
〔2〕电极及电池反应方程式的书写
〔3〕金属腐蚀的原因及防护措施
〔4〕利用电解原理进行实验方案设计
【三】考点展示
1.电解池电极及电解产物的判断；
2.电解的规律及有关计算；
3.金属的电化学腐蚀及防护
【四】考试误区
1.病例：
电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al
诊断：
不能按照离子放电顺序判断电极产物
2.病例：
铜的金属活泼性比铁弱，可在海轮上装假设干铜块以减缓其腐蚀
金属发生电化学腐蚀时，一般应是较活泼金属被腐蚀，较不活泼金属被保护
3.病例：
电解58.5g熔融的NaCl，能产生22.4L氯气〔标准状况〕、23.0g金属钠
不能按照电子守恒或关系式法进行有关电解的计算
4.病例：
利用电解法进行粗铜提纯时，以精铜作阳极
粗铜精炼时粗铜作阳极
5.病例：
钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋
钢铁发生电化学腐蚀时负极应生成Fe2＋
【五】温馨提示
1.K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋只有在熔化状态下放电。
2.在水溶液中，含氧酸根和活泼金属离子一般不放电，而是OH－和H＋放电。
3.Fe3＋放电时生成Fe2＋而不是Fe，其电极反应式为：
Fe3＋＋e－===Fe2＋。
4.假设阴极为H＋放电，那么阴极区c〔OH－〕增大；
假设阳极为OH－放电，那么阳极区c〔H＋〕增大；
假设阴极、阳极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。
5.在框图推断中假设出现“A＋H2O
B＋C＋D”的模式，那么A一般为CuSO4、NaCl或AgNO3及类似的盐，视条件而定。
6.在电解池中阳极生成的气体一般是O2或Cl2，阴极生成的气体一定是H2。
7.由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式；
另外，只有在金属活动性顺序中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀，如铜绿的形成就属吸氧腐蚀。
【模拟练习】
1.以下表达正确的选项是〔〕
A.铜、锌、稀硫酸形成的原电池放电时，溶液中阳离子向铜电极移动
B.充电时，把铅蓄电池的负极接在外电源的正极上
C.镀锌铁镀层破损后铁更易被腐蚀
D.碱性氢氧燃料电池工作时，负极反应为：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2.关于电解饱和NaCl水溶液，以下表达正确的选项是〔〕
A.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B.假设在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C.假设在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
3.化学用语是学习化学的重要工具，以下用来表示物质变化的化学用语中，正确的选项是〔〕
A.用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：
2Cl－===Cl2↑＋2e－
B.氢氧燃料电池的负极反应式：
C.粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，正极反应式为：
Cu－2e－===Cu2＋
D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：
Fe－2e－===Fe2＋
4.
21世纪是钛的世纪。
在800℃～1000℃时电解TiO2可制得钛，装置如下图。
以下表达正确的选项是〔〕
A.a为电源的正极
B.石墨电极上发生还原反应
C.阴极发生的反应为：
TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
D.每生成0.1mol钛，转移电子0.2mol
下面两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。
请同学们仔细观察，完成5～6题。
5.以下表达正确的选项是〔〕
A.装置Ⅰ在反应过程中自始至终只生成红棕色气体
B.装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀
C.装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气
D.装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2＋
6.以下与反应原理相关的表达不正确的选项是〔〕
A.装置Ⅰ中不可能发生如下反应：
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
B.装置Ⅱ在反应结束时溶液中存在Fe2＋
C.装置Ⅰ的溶液假设换为稀硝酸，那么腐蚀过程与原装置不同
D.装置Ⅱ中的铁丝能发生电化学腐蚀
参考答案
1.【答案】A
2.【答案】B
3.【解析】电池的负极发生的是氧化反应，B不对；
粗铜精炼时，纯铜应该连接电源的负极；
钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极。
【答案】A
4.【解析】由O2－移动方向可知b为电源正极，A项错误；
b为电源正极，石墨电极上发生氧化反应，B项错误；
D项每生成0.1mol钛，转移电子0.4mol，错误。
【答案】C
5.【解析】装置Ⅰ形成原电池铜作负极、铁作正极，反应的实质是铜与硝酸发生氧化还原反应，开始生成二氧化氮，硝酸变稀后生成一氧化氮；
浓硝酸变稀后，铁和铜两个电极转换，溶液中会有亚铁离子生成；
装置Ⅱ开始发生的是化学腐蚀不是电化学腐蚀，铁、氧气和水反应生成铁锈，氧气消耗后压强变小液面左移，接触后发生析氢腐蚀，有氢气放出。
6.【解析】浓硝酸变稀，稀硝酸与钝化生成的氧化物反应有铁离子生成，铁单质与铁离子发生反应：
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，溶液中最终只含有Fe2＋；
稀硝酸存在时，铁作负极，铜作正极，铁被腐蚀过程发生变化；
装置Ⅱ开始发生的是化学腐蚀不是电化学腐蚀，铁、氧气和水反应生成开始铁锈，氧气消耗后压强变小液面左移，接触后发生析氢腐蚀。
【真题再现】
1.[2018·
安徽理综卷11]某兴趣小组设计如下微型实验装置。
实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；
一段时间后，断开K1、闭合K2，发现电流表A指针偏转。
以下有关描述正确的选项是（）
图0
A、断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：
2H＋＋2Cl－
Cl2↑＋H2↑
B、断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
C、断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：
Cl2＋2e－===2Cl－
D、断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
D[解析]此题考查原电池及电解池工作原理，旨在考查考生对知识的综合应用能力。
断开K2，闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，那么反应为2Cl－＋2H2O
H2↑＋2OH－＋Cl2↑，石墨为阳极，铜为阴极，因此石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，附近产生OH－，溶液变红，故A、B两项均错误；
断开K1、闭合K2时，为原电池反应，铜电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，为负极，而石墨电极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，为正极，故C项错误，D项正确。
2.[2018·
福建理综卷9]将如下图实验装置的K闭合，以下判断正确的选项是（）
A、Cu电极上发生还原反应
B、电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C、片刻后甲池中c（SO42－）增大
D、片刻后可观察到滤纸b点变红色
A[解析]此题考查原电池和电解池工作原理。
A项，K闭合时，Zn和Cu构成原电池，Cu作正极，发生还原反应，正确；
B项，在电解Na2SO4溶液时，电子不能流入电解质溶液中，即a―→b电子不能通过，错；
C项，甲池中硫酸根离子没有放电，所以浓度不变，错误；
D项，b为阳极，OH－放电，留下H＋，使得b附近溶液显酸性，不能使酚酞变红，错误。
3.[2018·
浙江理综卷10]电极上每通过96500C的电量就会有1mol电子发生转移。
精确测量金属离子在惰性电极上以镀层形式沉积的金属质量，可以确定电解过程中通过电解池的电量。
实际测量中，常用银电量计，如下图。
以下说法不正确的选项是
A、电量计中的银棒应与电源的正极相连，铂坩埚上
发生的电极反应是：
Ag++e-=Ag
B.称量电解前后铂坩埚的质量变化，得金属银的沉积量为108.0mg，那么电解过程中通过电解池的电量为96.5C
C.实验中，为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩埚而导致测量误差，常在银电极附近增加一个收集网袋。
假设没有收集网袋，测量结果会偏高。
D.假设要测定电解饱和食盐水时通过的电量，可将该银电量计中的银棒与待测电解池的阳极相连，铂坩埚与电源的负极相连。
解析：
电量计中的银棒应与电源的正极相连，银棒作阳极，假设要测定电解饱和食盐水时通过的电量，该银电量计中的银棒应与待测电解池的阴极相连〔见下图〕，D选项错。
答案：
D
4.[2018·
山东理综卷13]以下与金属腐蚀有关的说法正确的选项是〔〕
A.图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中，开关由M改置于N时，Cu—Zn合金的腐蚀速率减小
C.图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D.图d中，Zn—MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
B[解析]图a中铁棒发生电化学腐蚀，靠近底部的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，A项错；
图b中开关由M置于N，Cu—Zn合金作正极，腐蚀速率减小，B项正确；
图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，氢气在Pt上放出，C错；
图d中干电池自放电腐蚀主要是Zn发生析氢腐蚀引起的，D项错。
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