电解池 金属的电化学腐蚀与保护

－4 ＋ － － ＋ －
3
mol/L － 10 －
－4
6
mol/L)×
mol，m(Ag)＝5×10
mol×108 g/mol＝
0.054 g＝54 mg。
答案 B
考点三
电解原理的应用
问题 1：在电解已加入少量酚酞的 NaCl 溶液时， 为什么阴极区变红色？阳极区会变红色吗？
提示 阴极的电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，由 于 H＋放电，使得 c(H＋)减少，促使周围水的电离平衡 (H2O H ＋OH )向右移动，使得 c(OH )＞c(H )， 阴极区附近溶液呈碱性，故酚酞呈红色，而阳极的反应 为： 2Cl － 2e ===Cl2↑，由于 Cl2 ＋ H2O HCl ＋ HClO，使得阳极周围溶液呈酸性且有较强的氧化性， 故酚酞不会呈红色。
H2～ O2～Cl2～ Cu～ Ag～H＋～OH－～ e－
2
1
2
2
4
4
4
4
例2
在如图中， 甲烧杯中盛有 100 mL 0.50 mol/L
AgNO3 溶液，乙烧杯中盛有 100 mL 0.25 mol/L CuCl2 溶液，A、B、C、D 均为质量相同的石墨电极，如果电 解一段时间后，发现 A 极比 C 极重 1.9 g，则
解析 首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳 极 4OH －4e ===O2↑＋2H2O；阴极 Ag ＋e ===Ag，电 电解 解 的 总 反 应 式 为 ： 4AgNO3 ＋ 2H2O ===== 4Ag ＋ O2↑ ＋ 4HNO3。由电解的总反应式可知，电解过程中生成的 n(H ) ＝ n(HNO3) ＝ n(Ag) ＝ (10 － 0.5 L≈5×10
即时巩固 1 如图所示， X、 Y 分别是直流电源的两 极，通电后发现 a 极板质量增加，b 极板处有无色、无 味气体放出。符合这一情况的是附表中的( A )
a 极板 b 极板 X 电极 A B C D 锌 石墨 银 铜 石墨 石墨 铁 石墨 负极 负极 正极 负极
Z 溶液 CuSO4 NaOH AgNO3 CuCl2
－ －
电解 (2)总反应方程式：2NaCl＋2H2O=====2NaOH ＋H2↑＋Cl2↑ 电解 离子反应方程式： 2Cl ＋ 2H2O=====2OH －＋
－
H2↑＋Cl2↑ (3)应用：氯碱工业制 烧碱 、 氯气 和 氢气 。 2．电镀铜或电解精炼铜 (1)两极材料：待镀金属或精铜作 阴 极，镀层 金属或粗铜作 阳 极。
－ 2＋ Cu － 2e ===Cu (2)电极==Cu 。 阴极：
(3)电解质溶液：CuSO4 溶液。
三、金属的腐蚀与防护 1．金属的腐蚀
n (1)实质(M 代表金属原子) M－ne ===M
－ ＋
(2)类型 ①化学腐蚀 金属与周围的氧化剂直接接触发生化学反应而 产生的腐蚀。 ②电化学腐蚀 不纯金属或合金在潮湿空气里或电解质溶液 中，发生 电化学 反应而产生的腐蚀。
(1)负 正
(2)4Ag＋＋4e－===4Ag 0.025 (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 140 (4)Cu2＋＋2e－===Cu 0.012 5 (5)2Cl－－2e－===Cl2↑ 280 (6)B HNO3
规律方法
有关电化学涉及的计算题，可依据
电子得失守恒原理， 通过“转移电子数相等”之桥， 寻找关系式进行计算。 提示：通过 4 mol e－为桥可构建如下关系式： 4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2～4H＋ 阳极产物 4 4OH ～2H2～2Cu～4Ag～nM
3．电极反应式的书写 (1)首先分析电解质水溶液的组成，找全离子并 分为阴、阳两组。 (2)然后分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出 两极上的电极反应式。在书写时要遵循原子守恒和 电荷守恒。 (3) 最后合并两个电极反应式得出电解反应的 总化学方程式或离子方程式。
注意：①书写电解池中电极反应式时，要以实 际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时， 弱电解质要写成分子式。 ②要确保两极电子转移数目相同，且注明条件 “电解”。
第2讲
第九章 电化学基础 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 基础盘点
一、电解的原理 1．电解定义 在
电流
作用下，电解质在两个电极上分别发生 和 还原反应 的过程。
氧化反应 电能
2．能量转化形式 转化为 化学能 。
3．电解池 (1)构成条件 ①有与 电源 相连的两个电极。 ②
电解质溶液
(或
熔融盐 )。
阳极与电源正极相连， 失去电子发生氧化反应。 其规律有两个：一是若阳极为非惰性电极 (除 Pt、 Au 之外的金属作电极)， 电极本身失去电子被氧化， 电解质溶液中的阴离子不参与电极反应；二是若阳 极为惰性电极(Pt、Au 或非金属作电极)，电解质溶 液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，如 S2－＞ I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根。
3.金属的防护 (1) 加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油 漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀 或表面钝化等方法。 (2)电化学防护 ① 牺牲负极的正极保护 正极： 被保护的金属设备 ——原电池原理 。
负极： 比被保护的金属活泼的金属 。 ② 外加电流的阴极保护 ——电解原理 阴极： 被保护的金属设备 阳极： 惰性电极 (3)添加缓蚀剂。 。
考点二 电解的规律及有关计算 1．电解规律
电解水型 电解电 放 H2 生 放 O2 生 解质型 碱型 酸型 阴极： 电解质 阴极： 电解 ＋ 2H ＋ 电离出 质阳离子 － 2e === 的阴、 放电阳极： H2↑阳 阳离子 4OH－－ 极：电 分别在 4e－=== 解质阴 两极放 O ↑＋ 离子放 2 电 2H2O 电
－
阴极产物 说明：M 为金属，n 为其化合价。 当然，也可根据电池总反应式列比例式求解。
即时巩固 2 两个惰性电极插入 500 mL AgNO3 溶液中，通电电解。当电解液的 pH 从 6.0 变为 3.0 时，(设电解过程中阴极没有 H2 放出，且电解液在 电解前后体积变化可以忽略不计 )电极上析出银的 质量最大为( B ) A．27 mg C．106 mg B．54 mg D．216 mg
放 电解电 H2 电解水型 解质型 生碱 型 生成 电解 新电 质浓 增大 增大 增大 减小 减小 解质 度 —碱 pH 增大 减小 不变 增大 增大 电解 质溶 液复 氯化 氯化 氯化 水 水 水 原需 氢 铜 氢 加入 物质
放 O2 生 酸型 生成 新电 解质 —酸 减小
氧化 铜
2.与电解有关的计算 (1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳 两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路 中转移的电子数相等。 (2)根据总反应式计算：凡是总反应式中反映出 的物质的量关系都可以列比例式计算。 (3)根据关系计算：由得失电子守恒定律关系建 立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关 系式，如 物质： n(mol)
负 正 (1)电源 E 为________ 极，F 为________ 极。
4Ag ＋4e ===4Ag ， (2)A 极的电极反应式为_________________
＋ －
0.025 mol。 析出物质______
－ － 4OH － 4e ===2H2O＋ (3)B 极的电极反应式为__________________ ，O2↑
③形成 闭合回路 。 (2)电极名称及电极反应(如图)
阳极 氧化 2Cl--2e- ==Cl2↑
阴极 还原 Cu2++2e- ==Cu
(3)电子和离子移动方向 ①电子：从电源 负极 流向电解池的 阴极 ； 从电解池的 阳极 流向电源的 正极 。 ②离子：阳离子移向电解池的 阴极 ； 阴离子移向电解池的 阳极 。 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) ＋ － 2H ＋ 2e ===H2↑ 阴极反应式： ( 还原 反应)
A、 C 两极析出物质的物质的量分别为 0.025 mol 和 0.012 5 mol ； B 极析出 O2 的体积为： 0.006 25 mol×22.4 L/mol＝0.14 L＝140 mL；D 极析出 Cl2 的物质的量为 0.012 5 mol× 22.4 L/mol＝0.28 L＝ 280 mL。 答案
2．电极产物的判断 阴极与电源负极相连，得电子发生还原反应。 其规律有两个：一是电极本身不参加反应；二是电 解质溶液中氧化性强的阳离子先得电子，如 Ag＋＞ Fe3 ＞ Cu2 ＞ H ＞Pb2 ＞ Sn2 ＞ Fe2 ＞ Zn2 ，要注
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
意到金属活动性顺序表中 Al 及 Al 前面的金属离子 在溶液中不放电。
例 1 (2009· 安徽理综，12)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，电解总反应 通电 为：2Cu＋H2O=====Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是( A )
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 0.1 mol 电子转移时，有 0.1 mol Cu2O 生成
考点精讲
考点一 电极产物的判断和电极反应式的书写 1．电极的名称及溶液中离子的移动方向 原电池的两极称为正、负极，是由两极材料的 相对活泼程度决定。(原电池的正、负极在内电路中 有时也分别称为阴极、阳极)电解池的两极称为阴、 阳极，是由外接电源决定。两极上发生的反应类型 如下图：
无论是原电池还是电解池，阳离子总是向阴极 移动，阴离子总是向阳极移动。
2．电化学腐蚀的分类比较 以钢铁的腐蚀为例进行分析：
析氢腐蚀 条件
吸氧腐蚀
水膜酸性较强 水膜酸性很 _____________ ____________ (pH≤4.3) 弱或中性 ___________ ____________ Fe- 2e-==Fe2+ _______________________ 电 负极 － 极 O ＋ 2H O ＋ 4e _________________ 正极 2 2 ＋ － 反 2H ＋2e ==H2↑ ___________________ － == 4OH _____________ 应 2Fe＋O2＋2H2O Fe＋2H＋==Fe2＋ ________________ 总反应式 ___________________ ＋ H2↑ ____ ===2Fe(OH)2 _____________ 联系 吸氧腐蚀 更普遍