高考化学讲义电解池金属的腐蚀与防护(含解析)

目夺市安危阳光实验学校第二节 电解池 金属的腐蚀与防护1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

(高频)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。

(中频)电解原理1．电解、电解池2．电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液) 总反应方程式：CuCl2=====电解Cu ＋Cl2↑电解原理的应用1．氯碱工业制烧碱、氯气和氢气 2．电镀电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法，也用在金属的精炼上。

如电镀铜或电解精炼铜含锌、铁等杂质时： 3．电冶金冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属，必须用电解法。

如电解熔融氯化钠得到钠时：金属的腐蚀与防护1．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件 金属与接触到的物质直接发生反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应 区别无电流产生有微弱电流产生实质与联系(1)实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗；(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快2.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜性质 酸性较强 酸性很弱或呈中性负极反应Fe －2e －===Fe2＋ 正极反应2H ＋＋2e －===H2↑2H2O ＋O2＋4e －===4OH － 其他反应及产物 Fe2＋＋2OH －=== Fe(OH)2 2Fe ＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O ＋(3－x)H2O 普遍性吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护(1)电化学防护法⎩⎪⎨⎪⎧牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理外加电流的阴极保护法——电解原理(2)其他：改变金属内部结构和金属表面外加保护层 1．易误诊断(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)电解是把电能转变成化学能( ) (2)电解是把化学能转变成电能( )(3)电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化( ) (4)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现( ) (5)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈( )(6)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等( )(7)在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀( )(8)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极( )【答案】(1)√(2)×(3)√(4)√(5)√(6)×(7)×(8)×2.如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为NH4Cl溶液，乙试管中为NaCl溶液，数天后导管中观察到的现象是____________，甲中正极反应为_________________________________，乙中正极反应为____________。

试管中残留气体平均相对分子质量的变化为：甲________；乙________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

【答案】导管中液面左低右高4H＋＋4e－===2H2↑2H2O＋O2＋4e－===4OH－减小减小两个电极的判断：（1）阳极：与电源正极相连、发生氧化反应、阴离子移向的一极。

（2）阴极：与电源负极相连、发生还原反应、阳离子移向的一极。

,两极放电顺序②阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋（酸）>Fe2＋>Zn2＋>H＋（水）>Al3＋>Mg2＋>Na ＋两种电化学腐蚀类型的正极反应式,①析氢腐蚀：2H＋＋2e－===H2↑②吸氧腐蚀：O2＋2H2O＋4e－===4OH电解规律及有关计算1.电解时电极产物的判断2．以惰性电极电解电解质溶液的规律类型电极反应特点实例电解质溶浓度pH电解质液复原电解水型阴：4H＋＋4e－===2H2↑阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑NaOH 增大增大加水H2SO4 增大减小加水Na2SO4 增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl 减小增大通氯化氢CuCl2 减小加氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl生成新电解质增大通氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸CuSO4生成新电解质减小加氧化铜3.电解计算的类型和方法(1)计算类型电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：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。

(2)解题方法①根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、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：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。

③根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式如：4e－～4H＋～2H2～4OH－～O2～2Cl2～2Cu(2013·海南高考)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X YA MgSO4 CuSO4B AgNO3 Pb(NO3)2C FeSO4 Al2 (SO4)3D CuSO4 AgNO3【解析】题意表明b、d没有气体逸出，所以析出金属，由质量关系知，B正确。

【答案】B(1)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴极、阳极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。

(2)用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。

(3)电解过程中产生的H＋或OH－，其物质的量等于转移电子的物质的量。

考向1 电解产物的判断1．(2012·海南高考)下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( )A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2【解析】电解时只生成氢气和氧气，说明实质为电解水：A项只有Ba(OH)2，B项有NaOH、H2SO4，D项有H2SO4和Ba(OH)2，故均不正确。

只有C项完全都是电解水。

【答案】C考向2 电解后电解质溶液恢复问题2．(2011·大纲全国卷)用石墨作电极电解CuSO4溶液。

通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的( )A．CuSO4 B．H2OC．CuO D．CuSO4·5H2O【解析】石墨为惰性电极，电解CuSO4溶液时，阳极发生反应：4OH－－4e －===2H2O＋O2↑，阴极发生反应：2Cu2＋＋4e－===2Cu，欲使电解液恢复到起始状态，可向溶液中加入适量的CuO。

【答案】C考向3 电解有关的计算3．(2012·重庆高考节选)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。

(1)电源的负极为________(填“A”或“B”)。

(2)阳极室中发生的反应依次为_____________、___________________。

(3)电解结束后，阴极室溶液的pH 与电解前相比将________；若两极共收集到气体13.44 L(状况)，则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解)。

【解析】 (1)产生Cl2极为阳极知A 为正极，B 为负极。

(2)阳极室发生的反应依次为2Cl －－2e －===Cl2↑。

由产物CO2、N2知CO(NH2)2在此室反应被氧化，CO(NH2)2―→CO2＋N2，发生还原反应的为Cl2。

故方程式为CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl 。

(3)阴极室2H ＋＋2e －===H2↑。

阳极室产生的H ＋通过质子交换膜进入阴极室，从而使阴极室H ＋浓度保持不变。

pH 与电解前相比不变。

两极共收集到的气体n(气体)＝13.44 L22.4 L ·mol －1＝0.6 mol ，阳极 阴极～6e －～CO(NH2)25 mol 60 g 0．6 mol m[CO(NH2)2] m[CO(NH2)2]＝60 g ×0.6 mol5 mol ＝7.2 g 。

【答案】 (1)B (2)2Cl －－2e －===Cl2↑CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl(3)不变 7.2电解原理的应用1.氯碱工业 (1)主要生产过程 (2)电极反应阳极：2Cl －－2e －===Cl2↑ 阴极：2H ＋＋2e －===H2↑总反应：2NaCl ＋2H2O=====通电Cl2↑＋H2↑＋2NaOH 2．电镀(如铁件镀锌)电镀液：含Zn2＋的盐溶液(如ZnCl2溶液) 阳极(Zn)：Zn －2e －===Zn2＋ 阴极(铁件)：Zn2＋＋2e －===Zn电镀过程中电镀液浓度不发生变化。

镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液中必须含有镀层金属离子。

3．电解精炼如粗铜(含Zn 、Fe 、Ag 等)的提纯电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液(如CuSO4溶液) 阳极(粗铜)：Zn －2e －===Zn2＋ Fe －2e －===Fe2＋阴极(纯铜)：Cu2＋＋2e －===Cu电解过程中，活泼性比Cu 弱的Ag 等不放电，形成阳极泥(可从阳极泥中提纯Ag 等)；电解质溶液中c(Cu2＋)会不断减小，应定期更换电解质溶液。

(1)(2013·北京高考节选)①如图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b 极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为________________________________。

②为处理银器表面的黑斑(Ag2S)，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S 转化为Ag ，食盐水的作用是_________________________________。

(2)(2013·福建高考节选)利用H2S 废气制取氢气电解法制氢过程的示意图如下。

反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是____________________________；反应池中发生反应的化学方程式为_______。

反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为________。

【解析】 (1)①电解精炼银时，用含杂质的粗银作阳极，用纯银作阴极，含Ag ＋的电解质溶液做电解液。