电解池金属的电化学腐蚀与保护

【高三】2021届高考化学电解池金属的电化学腐蚀与防护复习教案2021届高考化学第一轮复习必修部分讲义第八单元第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护解读与阐释考纲要求权威解读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；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。

常见的考查形式：①电解池的工作原理及电极反应式的书写；②有关电化学的计算；③判断金属的电化学腐蚀及一般的防腐方法。

梳理与整合一、电解原理导学诱思怎样判断原电池与电解池？答：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

教材回归1．电解定义使电流通过溶液或熔融而在______两极引起________反应的过程叫做电解。

注意：电解不同于电解质的电离，电离是电解的前提；电解质溶液导电的过程，就是电解质溶液的电解过程。

2．电解池将____能转化为____能的装置叫做电解池。

电解池是由____电源、固体电极材料以及电解质溶液或熔融电解质组成。

3．原理图示原电池和电解池电极的判断是难点也是重点，为了方便记忆，我们可采取口诀的方法记忆：原电池，正负极；电解池，阴阳极；失去电子负(原电池)阳(电解池)极；发生氧化定无疑。

二、电解原理的应用导学诱思工业上怎样制取烧碱：______________；怎样冶炼金属钠或铝：__________________；怎样提纯铜：__________。

教材回归1．电解饱和食盐水(1)电极反应阳极：__________________________；阴极：________________________。

(2)电池总反应方程式：_____________________________________________________。

电解池金属的电化学腐蚀与防护电解池腐蚀是一种电化学腐蚀，它是指在电极上由于氧化还原反应的存在，使得电流通过金属表面，并且将金属表面的原子释放出来，形成金属离子的反应过程。

因此，这种腐蚀与电学和化学官能相同而引起的腐蚀不同，并且这种腐蚀是不可逆的。

电解池腐蚀在加速金属腐蚀方面起着重要的作用，因为它涉及到电极效应、自腐蚀和腐蚀介质的化学成分等各种参数。

在了解这些参数的同时，我们可以更好地了解电解池腐蚀机制，并采取一些防腐措施预防电解池腐蚀。

电解池腐蚀机制当两种不同金属或合金接触时，在氧化还原反应的影响下，时间越长，金属表面的动电位差异就会增大。

这个电势差使电解液中的离子聚集在这两个金属之间，形成电池。

从而，两个金属产生了电解池短路，流过电流引起了电化学腐蚀反应，最后结果是金属腐蚀。

实际上，不同的金属对不同的电解液的耐腐蚀行为是不同的，这与金属的物理和化学性质有关。

防止电解池腐蚀的措施为了周期性保持电离池的稳定性并保护金属免受腐蚀，我们应采取以下措施：选用合适的金属材料腐蚀是由于金属表面原子的释放而发生的，因此使用合适的材料是第一条防腐措施。

通常，高纯度金属具有更好的耐腐蚀性，同时某些材料可以与某些腐蚀介质兼容。

采用防腐涂层涂层可以提供一层保护，避免金属暴露在腐蚀介质中。

通常，涂层是形成无孔隙封闭层，避免介质进入涂层下面的介质进行腐蚀。

涂层的性质随着面积变化而变化，以达到理想的防腐效果。

控制电解液电解液是电解池腐蚀的重要因素，因为含有的化学物质可以影响动电位差异。

低氧的含氧化液体可以减少腐蚀，而酸化液体和盐水液体非常容易腐蚀金属。

维护合适的pH值合适的pH值是防止腐蚀的关键。

当pH值过高或过低时，会对金属造成损害。

对于某些金属，pH 7是安全的范围。

在很多情况下，加入pH调节剂可以调节电解液的酸度和碱度，从而有效地防止电解池腐蚀。

通过了解电解池腐蚀的机制和防止措施，我们可以更有效地预防金属材料的电化学腐蚀，从而延长其使用寿命。

考点规范练18电解池金属的电化学腐蚀与防护(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。

每小题只有一个选项符合题目要求)1.(2020全国Ⅱ)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。

下图是某电致变色器件的示意图。

当通电时,Ag+注入无色WO3薄膜中,生成Ag x WO3,器件呈现蓝色。

对于该变化过程,下列叙述错误的是()。

A.Ag为阳极B.Ag+由银电极向变色层迁移C.W元素的化合价升高WO3+x Ag Ag x WO3答案:C解析:由题意知,银电极为阳极,Ag失电子生成Ag+,Ag+移向阴极与WO3反应生成Ag x WO3,则总反应为WO3+x Ag Ag x WO3,反应过程中W的化合价降低,A、B、D正确,C错误。

2.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示装置,下列有关说法中错误的是()。

A.正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-B.将石墨电极改成Mg电极,难以观察到铁锈生成C.若向自来水中加入少量NaCl(s),可较快地看到铁锈O2,前者铁锈出现较快,失电子被氧化成Fe2+,在正极氧气得电子发生还原反应生成OH-,故将氧气吹向石墨,A项正确、D项错误;若将石墨电极换成Mg电极,则负极为Mg,Fe被保护,难以看到铁生锈,B项正确;向自来水中加入NaCl(s),可使电解质溶液的导电能力增强,加快腐蚀速率,C 项正确。

3.普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质,利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。

下列有关叙述中正确的是()。

A.电极a为粗铜,电极b为精铜B.甲膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C.乙膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区1 mol电子时,可生成32 g精铜,电极a是阴极,为精铜,电极b是阳极,为粗铜,A项错误;甲膜为阴离子,可阻止杂质阳离子进入阴极区,B项错误;乙膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区,C项错误;当电路中通过1mol电子时,可生成0.5mol精铜,其质量为32g,D项正确。

第三讲电解池金属的电化学腐蚀与保护(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(题意)1．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是()。

A．用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe－2e－===Fe2＋解析电池的负极发生的是氧化反应，B不对；粗铜精炼时，纯铜应该连接电源的负极，C错；钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极，D错。

答案 A2．(2010·北京，6)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()。

A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋解析在外加电流保护时，被保护的金属要与电源的负极相连，A项错。

铁与铜接触易构成原电池，铁作负极，铁更易被腐蚀，C项错。

铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－2e－===Fe2＋。

答案 B3.铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。

某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。

分别以铅片、铝片为电极，以硫酸溶液为电解液，按照如图所示装置连接电解池装置，电解40 min 后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30 min ，即可得到更加致密的氧化膜。

下列有关说法正确的是( )。

A ．电解时电子从电源负极→导线→铝极，铅极→导线→电源正级B ．在电解过程中，H ＋向阳极移动，SO 2－4向阴极移动C ．电解过程阳极周围溶液的pH 下降D ．电解的总反应为2Al ＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2↑ 解析 根据装置示意图分析，铝片为阳极，铅片为阴极，所以电解时电子的流向为从电源负极→导线→铅极，铝极→导线→电源正极，A 项错误；电解过程中，阳离子向阴极移动，阴离子则向阳极移动，B 项不正确；根据题意，电解的总反应为：2Al ＋3H 2O=====电解Al 2O 3＋3H 2↑，阳极的电极反应为：2Al＋3H 2O －6e －===Al 2O 3＋6H ＋，阳极周围的pH 下降，C 项正确，而D 项错误。

第17讲电解池金属的腐蚀与防护1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。

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。

【核心素养分析】变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解原理解决实际问题。

证据推理与模型认知：利用电解池装置，分析电解原理，建立解答电解池问题的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。

科学态度与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贫献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断。

知识点一电解的原理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。

2.电解池的工作原理(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl 2溶液为例)总反应式：CuCl 2=====电解Cu ＋Cl 2↑(2)电子和离子的移动方向①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。

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.阴阳两极上放电顺序(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，放电顺序为注意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)中的阳离子放电。

②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl －>OH －；阴极：Ag ＋>Cu 2＋>H ＋。

③电解水溶液时，K ＋～Al 3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K 、Ca 、Na 、Mg 、Al 等金属。

4.用惰性电极电解电解质溶液的规律4.用惰性电极电解电解质溶液的规律生酸性的含氧酸盐电，阴极电解质的阳离子放电阴极：Ag ＋＋e －===AgO 2知识点二电解原理的应用1.氯碱工业阳极反应式：2Cl －－2e －===Cl 2↑(氧化反应)阴极反应式：2H ＋＋2e －===H 2↑(还原反应)总反应方程式：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑2.电镀与电解精炼3.电冶金电解冶炼冶炼钠冶炼铝电极反应阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑阴极：2Na ＋＋2e －===2Na 阳极：6O 2－－12e －===3O 2↑阴极：4Al 3＋＋12e －===4Al 总反应2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑2Al 2O 3(熔融)=====电解4Al ＋3O 2↑知识点三金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。

第20讲电解池金属的腐蚀与防护复习目标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。

考点一电解原理必备知识整理1.电解与电解池(1)电解：使________通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起____________的过程。

(2)电解池：将______直接转化为______的装置。

(3)电解池的构成①有与________相连的两个电极；②________溶液(或________)；③形成________。

2．电解池的工作原理(1)工作原理(2)以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析电子和离子的移动方向(惰性电极))3．阴、阳两极上的放电顺序 (1)阴极(与电极材料无关)氧化性强的先放电，放电顺序如下：阳离子放电顺序：Ag ＋＞Fe 3＋＞Cu 2＋＞H ＋(酸)＞Fe 2＋＞Zn 2＋＞H ＋(水)＞Al 3＋＞Mg 2＋。

①若金属阳离子(Fe 3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H ＋放电，则得到H 2。

②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。

(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。

Cu －2e －===Cu 2＋，Fe －2e －===Fe 2＋。

②惰性电极作阳极(Pt 、Au 、石墨碳棒) 离子的放电顺序如下：4．惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)示例：用惰性电极电解CuSO 4溶液(放O 2生酸型)阳极反应式：2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋(或4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑)阴极反应式：2Cu 2＋＋4e －===2Cu电解总反应式：2CuSO 4＋2H 2O=====电解2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4 微点拨（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）中的阳离子放电。

第六章 化学反应与能量第19讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护（精练）完卷时间：50分钟可能用到的相对原子质量：H1 N14 O16 Na23 S32 Cl35.5 K39 Cu64一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12*5分）1．（2021·山东潍坊市·高三三模）将电化学法和生物还原法有机结合，利用微生物电化学方法生产甲烷，装置如图所示。

下列说法错误的是A ．离子交换膜可允许H +通过B ．通电时，电流方向为：a →电子导体→离子导体→电子导体→bC ．阳极的电极反应式为--+322C 6=H COO +2H O-e 2CO +7HD ．生成0.1molCH 4时阳极室中理论上生成CO 2的体积是4.48L(STP)【答案】C【解析】由图示知，左池中CH 3COO -在电极上失电子被氧化为CO 2，故左池为电解的阳极室，右池为电解的阴极室，电源a 为正极，b 为负极。

A ．由图示知，阳极反应产生H +，阴极反应消耗H +，故H +通过交换膜由阳极移向阴极，A 正确；B ．这个装置中电子的移动方向为：电源负极(b)→电解阴极，电解阳极→电源正极(a)，故电流方向为：电源正极(a)→外电路(电子导体)→电解质溶液(离子导体，阳极→阴极)→外电路(电子导体)→电源负极(b)，形成闭合回路，B 正确；C ．由分析知，左池为阳极，初步确定电极反应为：CH 3COO --8e -→2CO 2↑，根据图示知可添加H +配平电荷守恒，添加H 2O 配平元素守恒，得完整方程式为：CH 3COO --8e -+2H 2O →2CO 2↑+7H +，C 错误；D ．由图示知，右池生成CO 2转化为CH 4，根据转移电子关系CH 4~8e -，0.1 mol CH 4生成转移0.8 mol 电子，由C 选项知：CO 2~4e -，故生成CO 2的n (CO 2)=0.8 mol =0.2 mol 4，故V (CO 2)=0.2 mol ×22.4 L/mol=4.48 L ，D 正确；故答案选C 。

原电池与电解池对比，金属的电化学腐蚀与防护电解池有电源，两极可以相同，2.金属腐蚀的本质：金属单质失去电子变为金属阳离子的过程，金属发生氧化反应（填“氧化”或“还原”）。

3.金属腐蚀的类型（2空气或中性溶液中发生吸氧腐蚀；而在NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。

注意：a.正确判断金属所处环境的酸碱性是辨别金属析氢腐蚀、吸氧腐蚀的关键。

如金属在潮湿的空气或中性溶液中发生吸氧腐蚀；而在NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。

b.生活中铁生锈过程涉及的化学反应有________________________________________________。

4.金属的防护（1）电化学防护利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。

为减缓铁的腐蚀：a.若开关K置于M处，则X应为比铁活泼的金属Zn等，该电化学防护法称为牺牲负极的正极保护法。

或牺牲阳极的阴极保护法。

b.若开关K置于N处，则铁作阴极，铁很难被腐蚀，该电化学防护法为外加电流的阴极保护法。

总结：如果想利用原电池原理保护某金属，则应该让该金属作______极，找一个比它更活泼的金属材料作_________极。

如果想利用电池池原理保护某金属，则应该让该金属作______极。

（2）改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。

（3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、喷镀或表面钝化等方法。

5.判断金属腐蚀快慢的规律：（1）金属腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。

注：原电池原理引起的腐蚀中，活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越_________。

（2）如果金属有防护措施，则防护效果：电解原理引起的防护>原电池原理引起的防护>有物理防护的措施。

例1.（金属的电化学腐蚀：吸氧腐蚀与析氢腐蚀）1.用如图所示装置研究电化学腐蚀及防护。

关于图1和图2的叙述正确的是（D ）A.负极反应均是：Fe-2e→Fe2+B.正极反应均是：O2+2H2O+4e→4OH-C.铁均被保护D.图2的灯泡更亮例2.（金属的电化学防护：牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法）2.关于钢铁电化学保护两种方法的说法，正确的是（ C ）A.牺牲阳极阴极保护法利用的是电解原理B.外加电流阴极保护法利用的是原电池原理C.牺牲阳极阴极保护法中钢铁为正极D.外加电流阴极保护法中钢铁为阳极例3.（原电池与电解池综合）3.某课外兴趣小组用下图装置进行实验，试回答：（1）若开始时开关K与a连接，则A电极反应式为___________________________。