第3节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
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1.了解电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应。
2.理解金属发生电化学腐蚀的原因,了解金属腐蚀的危害,知道防止金属腐蚀的措施。
一、电解池的工作原理
1.电解定义
使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在______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的。
3.原理图示
即时训练1 下图图____是原电池,图____是电解池,图①中Zn板为____极;电子由电源____极到Zn电极,在Zn电极与溶液中的____结合生成____,发生____反应;溶液中的Cu2+、H+向____板移动,SO2-4、OH-向____电极移动,____在C电极____电子生成____,发生____反应。
特别提示:溶液导电的过程一定发生化学反应——氧化还原反应。
二、电解原理的应用
1.电解饱和食盐水
(1)电极反应:阳极:____________;
阴极:________________。
(2)电池总反应:__________________________。
(3)应用:工业制______、______、______。
2.电解精炼铜
(1)阳极:材料:______;电极反应:__________________________________________ _________________________________________________________________________。
(2)阴极:材料:__________;电极反应:____________________。
(3)电解液:________。
3.电镀池(如铁上镀铜)
(1)阳极:材料:__________;电极反应:________________________________。
(2)阴极:材料:__________;电极反应:________________________________。
(3)电解液:______________。
4.电冶金
冶炼Na 、Mg、Al等活泼金属必须用电解法,原理:Mn++ne-===M,如:
(1)电解熔融的NaCl冶炼金属钠:
①阳极反应:________________;
②阴极反应:________________;
③电池总反应:______________。
(2)电解熔融的Al2O3冶炼金属铝:
①阳极反应:__________________;
②阴极反应:__________________;
③电池总反应:________________。
即时训练2 下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )。
特别提示:电解精炼铜实际上是电镀铜的一个特例(往精铜上镀铜)。注意:①电解精炼铜时,由于阳极和阴极发生的电极反应不同,所以两极质量变化不同,但得失电子一定相同;②精炼过程中电解质溶液浓度变化——硫酸铜溶液的浓度逐渐减小,而电镀过程中电解质溶液浓度基本不变。
三、金属的腐蚀与防护
1.金属腐蚀的本质
金属原子____电子变为金属阳离子,金属发生____反应。
2.化学腐蚀与电化学腐蚀
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
概念 金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2等)或非电解质液体等直接发生化学反应引起的腐蚀 不纯金属与电解质溶液接触,会形成__________,____________的金属失去电子被氧化腐蚀
特点 __________电流产生 ______电流产生
普遍性 金属的______腐蚀比较普遍,而且危害性大,腐蚀速率快
3.钢铁的析氢腐 蚀与吸氧腐蚀
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
水膜酸性
负极反应
正极反应
电池反应
其他反应 _______________________________________________、Fe(OH)3→Fe2O3•xH2O(铁锈)
普遍性 ____腐蚀更普遍
4.金属腐蚀由快到慢的规律
电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极。
5.金属的防护
一般有三条途径:
(1)改变金属内部组成结构,可以增强金属耐腐蚀的能力,如不锈钢。
(2)在金属表面覆盖一层保护层,如油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜,以断绝金属与外界物质接触,达到耐腐蚀的效果。
(3)电化学保护法:牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴 极保护法。
即时训练3 下列叙述中正确的是______。
A.生铁比纯铁容易生锈与电化学腐蚀有关
B.将钢铁与电源的正极相连可以