1、掌握电解池的工作原理
2、能够正确书写电极反应式和电解池反应方程式
3、了解电解池、精炼池、电镀池的原理
要点精讲
1、电解原理
(1)电解的含义:使电流通过电解质溶液(或熔化的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解,这种把电能转变成化学能的装置叫做电解池。
(2)构成电解池的条件
①直流电源。
②两个电极。其中与电源的正极相连的电极叫做阳极,与电源的负极相连的电极叫做阴极。
③电解质溶液或熔融态电解质用石墨、金、铂等制作的电极叫做惰性电极,因为它们在一般的通电条件下不发生化学反应。用还原性较强的材料制作的电极叫做活性电极,它们作电解池的阳极时,先于其他物质发生氧化反应。
(3)阴、阳极的判断及反应原理
与电源的正极相连的电极为阳极。阳极如果是活泼的金属电极,则金属失去电子生成金属阳离子;阳极如果不能失去电子,则需要溶液中能失去电子(即具有还原性)的离子在阳极表面失去电子,发生氧化反应。
与电源的负极相连的电极为阴极。阴极如果是具有氧化性的物质,则阴极本身得到电子,发生还原反应,生成还原产物;阴极如果不能得到电子,则溶液中的离子在阴极表面得电
子,发生还原反应(如下图所示)
2、电解原理的应用
(1)电解饱和食盐水以制备烧碱、氯气和氢气
①电解饱和食盐水的反应原理
②离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程
(2)电镀
①电镀的含义:电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。
②电镀的目的:电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。
③电镀特点:“一多、一少、一不变”。一多指阴极上有镀层金属沉积,一少指阳极上有镀层金属溶解,一不变指电解液浓度不变。
(3)电镀的应用――铜的电解精炼
①电解法精炼铜的装置
②电解法精炼铜的化学原理
电解精炼是一种特殊的电解池。电解精炼中的两个电极都是同种金属单质,阳极是纯度较低的金属单质,阴极是纯度较高的金属单质。
(3)电冶金
原理:化合态的金属阳离子,在直流电的作用下,得到电子,变成金属单质。
本节知识树
化学能与电能可以相互转化。电能转化为化学能的反应为电解反应,实现电能转化成化学能的装置叫电解池。
原电池与电解池比较
四、金属的电化学腐蚀与防护
课标要求
①能够解释金属电化学腐蚀的原因
②了解金属腐蚀的危害
③掌握金属腐蚀的防护措施
要点精讲
1、金属的腐蚀
(1)定义:金属的腐蚀是指金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
(2)分类:由于金属接触的介质不同,发生腐蚀的情况也不同,一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
①化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。化学腐蚀过程中发生的化学反应是普通的氧化还原反应,而不是原电池反应,无电流产生。
②电化学腐蚀:不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
(3)电化学腐蚀
电化学腐蚀,实际上是由大量的微小的电池构成微电池群自发放电的结果。
①析氢腐蚀
钢铁在潮湿的空气中表面会形成一薄层水膜,在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,与钢铁里的铁和少量的碳恰好形成了原电池。这无数个微小的原电池遍布钢铁表面,在这些原电池里,铁是负极,碳是正极。若电解质溶液酸性较强则发生析氢腐蚀。
②吸氧腐蚀
金属表面酸性较弱或呈中性时,溶解在溶液中的氧气与水结合,生成OH-,消耗了氧气,从而使得溶液不断吸收空气中的氧气而发生吸氧腐蚀。
2、金属的防护
金属防护的目的就是防止金属的腐蚀。金属的防护要解决的主要问题就是使金属不被氧化。
(1)牺牲阳极的阴极保护法
将被保护的金属与更活泼的金属连接,构成原电池,使活泼金属作阳极被氧化,被保护的金属作阴极。
(2)外加电源的阴极保护法
利用外加直流电,负极接在被保护金属上成为阴极,正极接其他金属。
(3)非电化学防护法
①非金属保护层②金属保护层③金属的钝化
3、判断金属活动性强弱的规律
(1)金属与水或酸的反应越剧烈,该金属越活泼。
(2)金属对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强,该金属越活泼。
(3)一种金属能从另一种金属的盐溶液中将其置换出来,则该金属比另一种金属更活泼。
(4)两金属构成原电池时,作负极的金属比作正极的金属更活泼。
(5)在电解的过程中,一般地先得到电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性比后得到电子的金属阳离子对应的金属单质的活泼性弱。
本节知识树
在揭示金属腐蚀的严重性和危害性的基础上,分析发生金属腐蚀的原因,探讨防止金属腐蚀的思路和方法。