电解池&金属的电化学腐蚀与防护

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1、第九讲电解池&金属的电化学腐蚀与防护Ø知识回顾原电池1.定义：将化学能转变成电能的装置。2.负极：较活泼的金属（失电子，氧化反应）正极：较不活泼的金属或能导电的非金属（得到电子，还原反应）3.阳离子：向正极区移动；阴离子：向负极区移动。4.电极反应方程式Zn-Cu-HCl负极：Zn-2e-=Zn2+正极：2H++2e-=H2↑总反应：2H++Zn=H2↑+Zn2+Ø本课内容一、电解池相关概念1.定义：把电能转化为化学能的装置。2.构成条件：①外加直流电源；②与电源相连的两个电极；③电解质溶液④闭合回路3.电极名称和电极材料①电极名称阳极：接电源正极的为阳极——

2、发生氧化反应；阴极：接电源负极的为阴极——发生还原反应。②电极材料惰性电极：C、Pt、Au等，仅导电，不参与反应；活性电极：Fe、Cu、Ag等，既可以导电，又可以参与电极反应。4.离子放电顺序（1）阳极：①阳极为金属电极（除铂、金），金属优先放电②惰性材料作电极(Pt、Au、石墨等)时：还原性强的离子优先放电S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子（2）阴极：无论何种材料，电极均不参与反应氧化性强的离子优先放电Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋（浓度大时，一般电解）>Fe2＋>Zn2＋>H＋（浓度小时，如电镀）>Al3＋>Mg2＋>Na＋二、电解池溶液

3、电解规律1.常见酸碱盐溶液的电解规律(惰性阳极)电解反应类型电解质类型规律例子PH变化溶液复原法电解水含氧酸实质电解水—H2+O2电解稀H2SO4降低加H2O强碱溶液实质电解水—H2+O2电解NaOH溶液升高加H2O活泼金属含氧酸盐实质电解水—H2+O2电解Na2SO4溶液不变加H2O电解质分解无氧酸酸—H2+非金属2HCl==H2+Cl2升高加HCl不活泼金属无氧酸盐盐—金属+非金属CuCl2=Cu+Cl2----加CuCl2放氧生酸不活泼金属含氧酸盐盐+水—金属+O2+酸2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4降低加CuO（CuCO3）放氢生碱活

4、泼金属无氧酸盐盐+水—H2+非金属+碱2KCl+2H2O=H2+Cl2+2KOH升高加HCl2.溶液电解pH变化规律若水中OH-在阳极放电生成O2，则阳极区溶液增生H+，pH降低;若水中H+在阴极放电生成H2，则阴极区溶液增生OH-，pH升高；总反应的结果，若溶液生成酸,则溶液pH降低；若生成碱，则pH升高。3.具体实例电极方程式电解质溶液阳极反应式阴极反应式总反应方程式（条件：电解）溶液酸碱性变化CuCl22Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=CuCuCl2=Cu+Cl2↑——HCl2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2HCl=H2↑+Cl

5、2↑酸性减弱Na2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑不变H2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，酸性增强NaOH4OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，碱性增强NaCl2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOHH+放电，碱性增强CuSO44OH--4e-=2H2O+O2↑Cu2++2e-=Cu2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4

6、OHˉ放电,酸性增强【注意！！】内容归结到底都是根据离子放电顺序推出，所以内容不用死记，但离子放电顺序一定牢记，这样自己也能推出各种电解质溶液的电解形式。三、电解原理应用1.氯碱工业（常考！！）(1)立式隔膜电解槽阳离子交换膜的作用：阻止Cl-、OH-等阴离子及气体分子通过。这样可防止阴极产生的H2与阳极产生的Cl2混合而爆炸，也避免了Cl2与阴极产生的的NaOH作用生成NaClO而影响NaOH产品质量。(2)反应原理：①饱和食盐水成分：溶液存在Na+、Cl－、H+、OH－四种离子。②电极反应式：阴极：2H+＋2e－=H2↑（还原反应）；阳极：2Cl－－2e－

7、=Cl2↑（氧化反应）。电极总反应方程式：2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH离子方程式：2Cl-+2H2O=H2+Cl2+2OH-（3）产品：NaOH、H2、Cl2（4）该电解反应属于放氢生碱型，电解质与水均参与电解反应，类似的还有K2S、MgBr2等。2.电解精炼(电解精炼铜为例)（1）装置：阳极--粗铜；阴极—纯铜；电解质溶液--铜盐溶液(如CuSO4)（2）电极反应阳极：Cu-2e-=Cu2+粗铜失电子放电“溶解”。粗铜中比铜活泼的金属溶解变成阳离子进入溶液，比铜活泼性差的金属如Au、Ag等贵重金属则落入阳极泥中。阴极：Cu2++2e-=Cu

8、溶液中Cu2+得电子放电，生成的Cu沉