第6章 第4讲 电解池 金属腐蚀与防护-【金版教程】2024高考化学一轮复习创新方案word（新教材，创新版）

第4讲　电解池　金属腐蚀与防护 [复习目标]　1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。2.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 一、电解原理 1.电解 (1)定义：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。在此过程中，电能转化为化学能。 (2)特点：①电解是不可逆的；②电解质导电一定发生化学变化。 2．电解池的构成及工作原理 (1)概念：电解池是把电能直接转化为化学能的装置。 (2)电解池的构成条件 ①有外接电源；有与电源相连的两个电极。 ②电解质溶液(或熔融电解质)。 ③形成闭合回路。 (3)电解池工作原理 以用惰性电极电解CuCl2溶液为例： 总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑。 (4)电解池中电子和离子的移动方向 ①电子：从电源负极流出后，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。 3．电极上离子放电顺序 (1)阴极：(与电极材料无关)氧化性强的先放电，放电顺序： (2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。 若是惰性电极作阳极，放电顺序： [提醒]　 (1)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的离子放电。 (2)最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。 (3)电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电。 4．惰性电极电解电解质溶液的四种类型 (1)放H2生碱型：(以NaCl为例) 阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。 (2)电解电解质型：(以CuCl2为例) 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑。 (3)电解水型：(以H2SO4为例) 阳极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 (4)放O2生酸型：(以CuSO4为例) 总离子方程式：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。(×) 错因：阴极上Cu2＋得电子生成铜单质。 (2)电解盐酸、硫酸溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。(×) 错因：电解H2SO4溶液时，实际是电解H2O的过程，故溶液中c(H＋)增大，pH减小。 (3)电解时，电解液中阳离子移向阴极，发生还原反应。(√) 错因：________________________________________________________ (4)电解池中，电子从电源的负极流向电解池的阳极。(×) 错因：电解池中，电子从电源的负极流向电解池的阴极。 (5)电解稀硫酸制H2、O2时，可用不活泼的铜作阳极。(×) 错因：Cu作阳极时，阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。 (6)用惰性电极电解饱和食盐水一段时间后，加入盐酸可使电解质溶液恢复到电解前的状态。(×) 错因：应通入HCl气体。 二、电解原理的应用 1.氯碱工业——电解饱和食盐水 (1)习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，其装置如下： (2)电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)， 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(反应类型：还原反应)， 总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑， 离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 (3)阳离子交换膜的作用：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应而影响烧碱的质量。 2．电镀(以在铁器表面镀铜为例) (1)镀件作阴极，镀层金属铜作阳极。 (2)电解质溶液是含有镀层金属离子的溶液(如CuSO4溶液)。 (3)电极反应 阳极：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 (4)特点：阳极溶解，在阴极沉积，电镀液的浓度不变。 3．电解精炼铜(粗铜中含Zn、Fe、Ag、Au等杂质) (1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。 (2)电解质溶液：含Cu2＋的可溶性盐溶液。 (3)电极反应 阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Cu－2e－===Cu2＋。 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 (4)特点：粗铜中的Ag、Au等以阳极泥的形式沉淀下来，电解液中Cu2＋的浓度减小。 4．电冶金 本质为Mn＋＋ne－===M，利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属N