专题11 电解池 金属的腐蚀与防护（知识串讲+专题过关）-2022-2023学年高二化学上学期期中期末考点大串讲（人教版2019选择性必修1）（解析版）

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专题 11 电解池　金属的腐蚀与防护
【知识梳理】
【归纳总结】
一、电解原理
1．电解池工作原理
注意　电子不下水，离子不上线。
2．电解池与原电池的比较
电解池 原电池
能否自发 使“不能”变为“能”或使
“能”变为“易” 能自发进行
能量转化 电能转化为化学能 化学能转化为电能
装置 有外加电源 无外加电源
电极
由外加电源决定：
阳极：连电源的正极；
阴极：连电源的负极
由电极或反应物性质决
定，称为正极或负极
反应类型 阳极：氧化反应
阴极：还原反应
负极：氧化反应
正极：还原反应
离子移动 阳离子移向阴极
阴离子移向阳极
阳离子移向正极
阴离子移向负极
相同点 都是电极上的氧化还原反应，都必须有离子导体
3.电解规律
(1)阳极产物的判断
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：活泼电极＞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＋。
① 若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若 H＋放电，则得到 H2。
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。
二、电解原理的应用
1．氯碱工业
(1)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图
(2)阳离子交换膜的作用
阻止 OH －
进入阳极室与 Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的 Cl2和阴极
产生的 H2混合发生爆炸。
(3)电极反应
A极：2Cl－－2e－===Cl2↑；
B极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。
(4)a、b、c、d加入或流出的物质分别是饱和食盐水、稀
NaOH
溶液 、淡盐水、浓
NaOH
溶液 ；X、Y分别
为Cl2、H2。
2．电镀和电解精炼铜
电镀(Fe 表面镀 Cu) 电解精炼铜
阳极
电极材料 镀层金属铜 粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等杂质)
电极反应 Cu－2e－===Cu2＋
Zn－2e－===Zn2＋、
Fe－2e－===Fe2＋、
Ni－2e－===Ni2＋、
Cu－2e－===Cu2＋
阴极 电极材料 待镀金属铁 纯铜
电极反应 Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液 含Cu2＋的盐溶液
注：电解精炼铜时，粗铜中 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。
总反应化学方程式 阳极、阴极反应式
冶炼钠 2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁 MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝 2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
注意　冶炼镁不可用 MgO 作原料；冶炼铝不可用 AlCl3作原料。
三、金属的腐蚀与防护
1．金属的腐蚀
(1)金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，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
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属与其表面接触到的物
质直接发生化学反应
不纯的金属接触到电解质溶液发生原电
池反应
本质 M－ne－===Mn＋M－ne－===Mn＋
现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
区别 无电流产生 有微弱电流产生
联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重
② 析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性
电极
反应
负极 Fe－2e－===Fe2＋
正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系 吸氧腐蚀更普遍
特别提醒　钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的反应为 4Fe(OH)2
＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
2．金属的防护
(1)电化学保护法
① 牺牲阳极法——原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
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