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:____________________________________________________;
12
(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) 。