专题13电解池金属的腐蚀和防护

讨论：（13·北京）用石墨电极电解CuCl2溶液。下列分析正确的是（）A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应：Cu2++2e-=CuD.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体A考纲解读：理解电解池的工作原理。了解电解的应用。1、电解：

使电流通过电解质溶液或熔融电解质，而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。电解池：把电能转变为化学能的装置。（1）构成电解池的条件：电源、电极、电解质溶液（或熔融电解质）、形成闭合电路一、电解池稀硫酸稀硫酸ZnCCZn专题13电解池金属的腐蚀和防护（2）电解池工作原理：溶液中还原性强、浓度大的阴离子失电子被氧化电极材料失电子被氧化阳极惰性电极：（Pt、C）非惰性电极：（连接电源正极）阳极放电或失电子能力顺序（即还原性强弱顺序）：金属>S2->I->Br->Cl->OH->NO3-(SO42-)>F-电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程。阴极：连接电源负极，溶液中氧化性强、浓度大的阳离子得电子被还原。阴极放电或得电子能力顺序（即氧化性强弱顺序）：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(浓度小)>Al3+>Mg2+（3）电解的不同类型放H2生碱型电解水型分解电解质型放O2生酸型NaOH、H2SO4、Na2SO4HCl、CuCl2NaClCuSO4、AgNO3MgCl2

、AlCl3

电解总反应离子方程式注意：

NaCl、CuSO4电解总反应离子方程式中写“H2O”！！！熔融电解时总反应式不写离子方程式。讨论1：（13·海南）下图所示的电解池I和II中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b<d。符合上述实验结果的盐溶液是（）选项XYA．MgSO4CuSO4B．AgNO3Pb(NO3)2C．FeSO4Al2(SO4)3D．CuSO4AgNO3D讨论2：（13·浙江）电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH—==IO3—+5I—+3H2O下列说法不正确的是（）A．右侧发生的电极方程式：2H2O+2e—==H2↑+2OH—B．电解结束时，右侧溶液中含有IO3—C．电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H2O======KIO3+3H2↑D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变D讨论3：（15·四川）用右图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液PH为9~10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是（

）A．用石墨作阳极，铁作阴极B．阳极的电极反应式为：Cl－

+2OH－－2e－=ClO－

+H2OC．阴极的电极反应式为：2H2O+2e－

=H2↑+2OH－D．除去CN－的反应：

2CN－+5ClO－

+2H+=N2↑+2CO2↑+5Cl－+H2OD2、电解的应用（1）冶炼金属Na、Mg、Al在熔融状态下电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属的过程。电解质溶液：含镀层金属离子电镀的条件：阳极：镀层金属阴极：待镀金属（即镀件）（2）电镀：电解质溶液中阳离子浓度基本无变化阳极：粗铜阴极：精铜电解液：CuSO4阳极：

不及铜活泼的贵重金属（银、金等）沉入槽底形成阳极泥。阴极：Cu2++2e-=Cu（Cu2+氧化性最强且浓度最大）比铜活泼的金属：Zn–2e-=Zn2+Fe–2e-=Fe2+Ni–2e-=Ni2+Cu–2e-=Cu2+

电解质溶液浓度：电解精炼的方法：纯净金属做阴极，粗糙金属做阳极，共同插入含此金属阳离子的电解质溶液中电解。（3）电解精炼铜基本不变Cu2+

→Cu2+

、Zn2+

、Fe2+、Ni2+（4）电解水电极材料：Pt、C等惰性电极电解液：NaOH、KOH、H2SO4、Na2SO4等溶液（以增强导电性）

总反应：2H2O===2H2+O2电解（5）电解饱和食盐水

总反应：2NaCl+2H2O===2NaOH+H2+Cl2电解注意：离子交换膜法制烧碱①离子交换膜电解槽的组成②阳离子交换膜的作用③物质变化注意：原料的精制①粗盐的成分②除杂的过程粗盐水过量BaCl2(除SO42-)过量NaOH(除Mg2+、Fe3+)过量Na2CO3(除Ca2+、Ba2+)过滤(除泥沙及沉淀)含少量Ca2+、Mg2+阳离子交换塔(除Ca2+、Mg2+)精制盐水BaCl2必须在Na2CO3之前适量HCl(除CO32-、OH-)必须先过滤再加盐酸讨论1：（16·全国Ⅰ）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是（）A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C．负极反应为2H2O-4e–=O2+4H+，负极区溶液pH降低D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成B讨论2：氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相结合的新工艺可以节（电）能30％以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。①图中X、Y分别是＿＿、＿＿（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a％与b％的大小＿＿＿;②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿;负极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿;③这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。Cl2H2a％小于b％O2+4e-+2H2O=4OH-H2－2e-+2OH-=2H2O讨论3：（13·广西）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O72－）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O72-＋6Fe2＋＋14H＋==2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去，下列说法不正确的是（）

A.阳极反应为Fe－2e－==Fe2＋

B.电解过程中溶液pH不会变化C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成D.电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O72－被还原讨论4：（16·天津）氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备储存和应用三个环节。回答下列问题：（1）与汽油相比，氢气作为燃料的优点是______(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_H2+2OH−-2e-=2H2O。

污染小；可再生；来源广；资源丰富；燃烧热值高（任选其中2个）。（5）化工生产的副产物也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH−FeO42−+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。

①电解一段时间后，c(OH−)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_____。③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________。阳极室防止Na2FeO4与H2反应使产率降低

M点：c(OH−)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢(或N点：c(OH−)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低)。①导线中电子移动方向为______________________________。②生成目标产物的电极反应式为___________________________。③该储氢装置的电流效率＝_____（＝计算结果保留小数点后1位）×100%，讨论5：（14·重庆）氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。（4）一定条件下，题11图示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。比较原电池和电解池：原电池电解池电极名称电极反应电子流向总反应能量转变相同点正、负极阴、阳极负极氧化正极还原阳极氧化阴极还原化学能转变成电能电能转变成化学能两者均须形成电回路才能工作，两电极电子转移量相等自发的氧还反应不自发的氧还反应负极正极

阳极电源正极电源负极阴极一抓、四确定抓电量守恒一、确定装置类型二、确定电子流向三、确定电极反应四、确定总反应式及产物量D讨论2：由4根相同质量的电极材料（AgCuPt）组成下列装置。下列装置A为＿＿池（填写“原电”或“电解”），发生氧化反应的电极反应式为：＿＿＿＿＿，B池中阳极的电极反应式为：＿＿＿＿＿。当关闭电键K一段时间，发现Ag棒与Cu棒质量差为28g时，则装置B产生气体的总质量为＿＿g（电解质溶液足量）。原电1.8g二、金属电化学腐蚀的类型（1）吸氧腐蚀——水膜呈弱酸性或中性溶液负极（Fe）Fe-2e-=Fe2+正极（C）2H2O+O2+4e-＝4OH-

（2）析氢腐蚀——水膜为较强酸性溶液负极（Fe）Fe-2e-=Fe2+正极（Fe）2H++2e-＝H2↑

考纲解读：了解金属发生电化学腐蚀的原因；了解金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。金属腐蚀化学腐蚀：电化学腐蚀：金属直接接触强氧化剂而被氧化腐蚀的过程。由于形成原电池而使金属腐蚀的过程。金属腐蚀的一般规律金属的防护：（1