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第42讲电解池金属的腐蚀与防护
[复习目标]1.理解电解池的构成、工作原理,能书写电极反应式和总反应方程式。2.掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。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。
考点一电解池及工作原理
1.电解与电解池
2.构建电解池模型(以电解CuCl2溶液为例)
3.电解规律
(1)阳极放电规律
①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极),电极材料失电子,生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨),要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
S2-、I-、Br-、Cl-放电,产物分别是S、I2、Br2、Cl2;若OH-放电,则得到H2O和O2。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。
注意电解水溶液时,Al3+、Mg2+、Na+、K+不可能在阴极放电。
(3)用惰性电极电解不同类型电解质溶液
①电解水型
实例
电极反应式及总反应式
电解质溶液浓度
复原方法
H2SO4
阴极:2H++2e-===H2↑
阳极:2H2O-4e-===4H++O2↑
总反应式:2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2H2↑+O2↑
增大
加水
②电解电解质型
实例
电极反应式及总反应式
电解质溶液浓度
复原方法
HCl
阴极:2H++2e-===H2↑
阳极:2Cl--2e-===Cl2↑
总反应式:2HCleq\o(=====,\s\up7(电解))H2↑+Cl2↑
减小
通入HCl
CuCl2
阴极:Cu2++2e-===Cu
阳极:2Cl--2e-===Cl2↑
总反应式:CuCl2eq\o(=====,\s\up7(电解))Cu+Cl2↑
加CuCl2固体
③电解质和水均参与电解型
实例
电极反应式及总反应式
电解质溶液浓度
复原方法
NaCl、KCl(放H2生碱)
阳极:2Cl--2e-===Cl2↑
阴极:2H2O+2e-===H2↑+2OH-
总反应式:2Cl-+2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))Cl2↑+H2↑+2OH-
减小并生成新电解质
通入HCl
CuSO4、Cu(NO3)2(放O2生酸)
阳极:2H2O-4e-===4H++O2↑
阴极:Cu2++2e-===Cu
总反应式:2Cu2++2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2Cu+O2↑+4H+
减小并生成新电解质
加CuO
一、电解池中电极与电极产物的判断
1.用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液的装置如图,两极均有气体生成,c电极附近产生可燃性气体,澄清石灰水无浑浊现象。下列说法正确的是()
A.a为电源正极
B.c电极附近生成了CH4
C.电子的流动方向:c→溶液→d
D.反应后恢复到原温度,溶液pH不变
答案D
解析用Pt电极电解饱和Na2CO3溶液,阳极是水电离的OH-放电,电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑,阴极是水电离的H+放电,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,c电极附近产生可燃性气体,则c电极为阴极,d电极为阳极,a为电源负极,b为电源正极。
2.用石墨作电极,电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示,通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是()
A.逸出气体的体积:A电极<B电极
B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出有刺激性气味气体
C.A电极附近呈红色,B电极附近呈蓝色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到同一烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
答案D
解析用惰性电极电解Na2SO4溶液,A电极为阴极,B电极为阳极。SOeq\o\al(2-,4)、OH-移向B电极,在B电极H2O电离出的OH-放电,产生O2,B电极附近c(H+)>c(OH-),石蕊溶液变红,Na+、H+移向A电极,在A电极H2O电离出的H+放电产生H2,A电极附近c(OH-)>c(H+),石蕊溶液变蓝,产生H2和O2的体积之比为2∶1,A、B、C项错误,D项正确。
二、电解后电解质溶液的复原
3.以惰性电极电解100mL0.05mol·L-1CuSO4溶液。
(1)阳极产生56mL(标准状况下)气体时,所得溶液的pH为________(不考虑溶液体积变化),要使溶液恢复到电解前的状态,可加入________________g的________物质。
(2)继续通电电解,此时被电解的物质为_____________________________________,
若加入0.005mol
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