电解池 金属的腐蚀与防护 知识讲解（教师版）.docxVIP

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第3讲电解池金属的腐蚀与防护

复习目标

知识建构

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．电解和电解池

(1)电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。

(2)电解池：电能转化为化学能的装置。

(3)电解池的构成

①外接电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。

2．电解池的工作原理

(1)以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析

(2)电解过程的三个流向

①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极；

②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。

③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→阴极→负极。

3．电极反应式、电解方程式的书写

(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。

(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。

(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序：

阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。

阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。

(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。

(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。

4．惰性电极电解电解质溶液的情况分析

(1)电解溶剂水

电解质类型

电极反应式

及总反应式

电解质

溶液浓度

溶液

pH

电解质

溶液复原

含氧酸，如H2SO4

阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－

阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

总反应式：2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑

增大

减小

加水

可溶性强碱，如NaOH

增大

活泼金属含氧酸盐，如KNO3

不变

(2)电解溶质

电解质

类型

电极反应式

及总反应式

电解质

溶液

浓度

溶液

pH

电解质

溶液

复原

无氧酸，如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

增大

通入

HCl

气体

不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2

阴极：Cu2＋＋2e－===Cu

阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑

总反应式：CuCl2eq\o(=====,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑

加入

CuCl2

固体

(3)电解溶质和溶剂水，生成H2和碱：

电解质

(水溶液)

电极反应式及总反应式

电解质

浓度

溶液

pH

溶液

复原

活泼金属的无氧酸盐

(如NaCl)

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－

生成新

电解质

增大

通入

HCl

气体

(4)电解溶质和溶剂水，生成O2和酸

电解质

(水溶液)

电极反应式

及总反应式

电解质

浓度

溶液

pH

溶液

复原

不活泼金属的含氧酸盐[如CuSO4]

阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu

总反应式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋

生成新

电解质

减小

加CuO

或CuCO3

【诊断1】判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。

(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程()

(2)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色()

(3)电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极()

(4)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大()

(5)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况()

答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×

二、电解原理的应用

1．氯碱工业

(1)装置图示(离子交换膜电解槽)

(2)电极反应式、总反应方程式

阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)

阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)

总反应方程式：

2NaCl＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

2．电镀与电解精炼铜

电镀

电解精炼铜

示意图

电极

反应

阳极

Cu－2e