人教高中化学第三讲　电解池　金属的腐蚀与防护.docx

第三讲　电解池　金属的腐蚀与防护
【课标要求】　1.认识电能与化学能相互转化的实际意义及其重要应用。
2.了解电解池的工作原理，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本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。
4.能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。
一、电解原理
1.电解与电解池
（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：将电能转化为化学能的装置。
（3）电解池的构成条件
①有与直流电源相连的两个电极；
②电解质溶液（或熔融盐）；
③形成闭合回路。
2.电解原理
（1）工作原理
（2）电子和离子的移动方向（惰性电极）
3.电极上离子放电顺序
指的是在电极上的得、失电子
（1）阴极：与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序：
指水电离出的H＋，书写电极反应式时可用H2O表示
（2）阳极（与电极材料有关）
①活性电极作阳极（除Au、Pt以外的金属），则活性电极本身失去电子，发生氧化反应。如Cu－2e－===Cu2＋，Fe－2e－===Fe2＋。
②惰性电极作阳极（Pt、Au、石墨碳棒）
离子的放电顺序为
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＋。
【诊断1】 判断下列叙述的正误（正确的划“√”，错误的划“×”）。
（1）电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大（×）
（2）电解时，电子的移动方向为电源负极→阴极→阳极→电源正极（×）
（3）用惰性电极电解NaCl溶液放出22.4 L H2（标准状况），理论上需要转移NA个电子（×）
（4）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（×）
二、电解原理的应用
1.***碱工业
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑（氧化反应）；
阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－（或2H＋＋2e－===H2↑）（还原反应）；
总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
装置
离子交换膜电解槽
阳极
钛网（涂有钛、钌等氧化物涂层）
阴极
碳钢网
阳离子
交换膜
①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过
②将电解槽隔成阳极室和阴极室
2.电镀与电解精炼
电镀
电解精炼铜
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋
Zn－2e－===Zn2＋，
Cu－2e－===Cu2＋
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度不变
CuSO4溶液的浓度变小
注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥。
3.电冶金
利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
（1）冶炼钠
2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na。
（2）冶炼镁
MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑
不能是水溶液
（3）冶炼铝
2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑
　不能是AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电
【诊断2】 判断下列叙述的正误（正确的划“√”，错误的划“×”）。
（1）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中的c（Cu2＋）均保持不变（×）
（2）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3（×）
（3）电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料（√）
（4）若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极，稀H2SO4
作电解液（√）
三、金属的腐蚀和防护
1.金属的腐蚀
（1）金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。
（2）金属腐蚀的类型
①化学腐蚀与电化学腐蚀
a.化学腐蚀：金属与接触到的物质直接反应而造成的腐蚀。
b.电化学腐蚀：不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应而造成的腐蚀。
②析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁