电极方程式

电解池、金属的腐蚀与防护(2)

(3)用惰性电极电解MgCl 2溶液

阳极反应式_______________________________________________________； 阴极反应式_______________________________________________________； 总反应离子方程__________________________________________________。

(4)用铜作电极电解盐酸

阳极反应________________________________________________________； 阴极反应________________________________________________________； 总反应离子方程式_________________________________________________。

(5)用Al 作电极电解NaOH 溶液

阳极反应式______________________________________________________； 阴极反应________________________________________________________； 总反应离子方程式_________________________________________________。

(6)用惰性电极电解熔融MgCl 2

阳极反应式_______________________________________________________； 阴极反应式_______________________________________________________； 总反应离子方程式_________________________________________________。

3. 下列关于电解NaNO 3溶液的叙述正确的是( ) 。

A ．随着电解的进行，溶液的 pH 减小

B ．OH －向阳极移动，阳极附近溶液呈碱性

＋C ．NO －3 向阳极移动，Na 向阴极移动，分别在对应的电极上析出

D ．阴极上 H ＋得电子被还原成H 2，使阴极附近的溶液呈碱性

4．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( ) 。

A ．HCl 、CuCl 2、Ba(OH)2 B ．NaOH 、CuSO 4、H 2SO 4

C ．NaOH 、H 2SO 4、Ba(OH)2 D ．NaBr 、H 2SO 4、Ba(OH)2

5. 用石墨电极电解CuCl 2溶液(见右图) 。下列分析正确的是( ) 。

A ．a 端是直流电源的负极

B ．通电使CuCl 2发生电离

C ．阳极上发生的反应：Cu 2＋＋2e －===Cu

D ．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体

6. 金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe 、Zn 、Cu 、Pt 杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知氧化性Fe 2＋＜Ni 2＋＜Cu 2＋) ( ) 。

A ．阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni 2＋＋ 2e －===Ni

B ．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等

C ．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe 2＋ 和Zn 2＋

D ．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu 和Pt

7. 次磷酸(H3PO 2) 是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。回答下列问题：H 3PO 2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过) ：

①写出阳极的电极反应式___________________________________________。 ②分析产品室可得到H 3PO 2的原因__________________________________________________________________ ③早期采用“三室电渗析法”制备H 3PO 2：将 “四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用 H 3PO 2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是

_________________________________________________________________。

考点二 金属的腐蚀与防护

1．金属腐蚀的本质：金属原子变为，金属发生氧化反应。

金属腐蚀的类型

22232Fe(OH)3===Fe2O 3·x H 2O(铁锈) ＋(3－x )H 2O 。

3．金属的防护

(1)电化学防护

①牺牲阳极的阴极保护法—— 原理

a ．b ． ②外加电流的阴极保护法—— 原理

a ． b ．

(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、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 例1、右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

(1)该电化腐蚀称为________。

(2)图中A 、B 、C 、D 四个区域，生成铁锈最多的是________(填字母) 。 例2、下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( ) 。

A ．图a 中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B ．图b 中，开关由M 改置于N 时，Cu －Zn 合金的腐蚀速率减小

C ．图c 中，接通开关时Zn 腐蚀速率增大，Zn 上放出气体的速率也增大

D ．图d 中，Zn －MnO 2干电池自放电腐蚀主要是由MnO 2的氧化作用引起

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。

(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀( )

(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样( )

(3)干燥环境下金属不被腐蚀( )

(4)Al、Fe 、Cu 在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( )

(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe 3＋( )

(6)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用( )

(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀( )

2. 对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。

(1)以铝材为阳极，在H 2SO 4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________________________。

(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________________________。在此过程中，两个电极上质量的变化值：阴极________阳极(填“>”、“

(3)利用右图所示的装置，可以模拟铁的电化学防护。若X 为碳

棒，为减缓铁的腐蚀，开关K 应置于________(填“M”或“N”)

处。若X 为锌，开关K 置于M 处，该电化学防护法称为

____________。

【归纳总结】

电化学腐蚀规律

1．对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。

2．活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。

3．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。

4．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。

5．从防腐措施方面分析，腐蚀的快慢为：外加电流的阴极保护法防腐

(1)镁铝电池(镁铝两个金属电极用导线连接插入 KOH 溶液中)

负极(Al)：________________(氧化反应) ；

正极(Mg)：________________(还原反应) ；

总的离子方程式：__________________________________________________

(2)新型可充电电池——高铁电池的总反应为：

3Zn ＋2K 2FeO 4＋8H 2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH ，

－－

(3)

--

(4)甲烷燃料电池（电解质溶液为氢氧化钾溶液，电极可用含有催化剂的多孔石墨电极）：

---2-－

-2-如把KOH 改为稀H 2SO 4做电解质，则电极反应式为：

+- -+

(5)、新型的乙醇电池（电解质溶液为氢氧化钾溶液，电极可用含有催化剂的多孔石墨电极）：

---2-－H 2SO 4

-2-(6)电化学腐蚀：

⑴析氢腐蚀（酸性环境）负极：Fe - 2e- 2+ + - ⑵吸氧腐蚀（中性、弱酸、弱碱环境）负极：2Fe-4e -2+

-- 正极：

(3)Li－Al/FeS车载电池

电池反应方程式：2Li ＋FeS===Li2S ＋Fe

负极：________________，反应类型：________；

正极：________________，反应类型：________。

(4)新型锂电池

电池反应方程式为：8Li ＋3SOCl 2===Li2SO 3＋6LiCl ＋2S(电解液—LiAlCl 4－SOCl 2)

负极：__________________________________________________________； 正极：____________________________________________________________。

(5)镍镉电池(电解质溶液为KOH 溶液)

放电电池总反应方程式：Cd ＋ 2NiOOH ＋ 2H 2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2 充电

放电时 负极：________________(氧化反应) ；

正极：________________(还原反应) ；

充电时 阴极：Cd(OH)2＋2e －===Cd＋2OH －(还原反应) ；

阳极：2Ni(OH)2－2e －＋ 2OH －===2NiOOH＋2H 2O(氧化反应) 。

(6)LiFePO4 电池(正极—LiFePO 4，负极—Li ，含Li ＋ 的导电固体作电解质)

放电总反应方程式：FePO 4＋Li LiFePO 4 充电

放电时 负极_____________________________________________________； 正极：___________________________________________________________。 充电时 阴极：____________________________________________________；

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(7)燃料电池

微生物燃料电池(MFC)是燃料电池中特殊的一类，它利用微生物作为反应主体，将有机物的化学能转化为电能。以葡萄糖溶液作燃料为例，其工作原理如图所示。

微生物已知石墨电极上反应为C 6H 12O 6＋6H 2O －24e －=====6CO 2＋24H ＋

电池中的质了交换膜只允许质子和水分子通过。电池工作时，质子移向电源的________极，铂炭上所发生的电极反应式为_________________________ _______________________________________________。

8.SO 2、CO 、CO 2、NO x 是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。

(1)利用电化学原理将CO 、SO 2转化为重要化工原料，装置如左下图所示： ①若A 为CO ，B 为H 2，C 为CH 3OH ，则通入CO 的一极为________极。 ②若A 为SO 2，B 为O 2，C 为H 2SO 4，则负极的电极反应式为_____________ ___________________________________________________________。 ③若A 为NH 3，B 为O 2，C 为HNO 3，则正极的电极反应式为_________________ _______________________________________________________。

(2)某研究小组利用下列装置用N 2O 4生产新型硝化剂

N 2O 5。

①现以H 2、O 2、熔融盐Na 2CO 3组成燃料电池，采用电解法制备N 2O 5，装置如图所示，其中Y 为CO 2。在该电极上同时还引入CO 2的目的是___________________________________________________________________________________________________________________________________ ②电解过程中，生成N 2O 5的电极反应方程式为______________________

9、“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。(1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将________能转化为________能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作

放电原理为Cd ＋2NiOOH ＋2H 2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2 充电

充电时，阳极的电极反应式为______________________；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性________(填“增大”、“减小”或“不变”) 。

(2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn ＋Ag 2O ＋

放电H 2O 2Ag ＋Zn(OH)2，其负极的电极反应式为充电

________________________。

(3)若用上述应急电池电解200 mL含有0.1 mol·L －1 NaCl和0.1 mol·L －1 CuSO4的混合溶液(电极均为惰性电极) ，当消耗1.3 g 锌时，阳极产生的气体为________(填化学式) ，溶液的c (H＋) ＝________(假设电解前后溶液的体积不变) 。