電解池、金屬的腐蝕和防護(hù)-2025年高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)清單

電解池金屬的腐蝕和防護(hù)知識(shí)清單

【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】

與電源正極相連電解質(zhì)溶液中陽離子移向

發(fā)生氧化反應(yīng)1

發(fā)生還原反應(yīng)

電解質(zhì)溶液中陰離子移向

陽極I陰極與電源負(fù)極相連

活性電極，電極材料失電子

（工作原理（陽極為惰性電極）:

電解水陽極產(chǎn)物一惰性電極，陰離子放電

判斷首先看電極

電解電解質(zhì)電解類型）順序?yàn)镾2->r>Br->C「>OH（水）

放氫生堿型

放氧生酸型

陰極

（金屬的腐蝕與防護(hù)）陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子的放電順序進(jìn)行判斷:

+（水）

犧牲陽極的陰極保護(hù)法

吸氧腐蝕

,保護(hù)

外加電流的陰極保護(hù)法腐蝕;

析氫腐蝕

【知識(shí)歸納】

一、電解的原理

1.電解和電解池

（1）電解：在電流作用下,電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。

（2）電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

（3）電解池的構(gòu)成

①有與直流電源相連的兩個(gè)電極。

②電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）。

③形成閉合回路。

2.電解池的工作原理

（1）電極反應(yīng)

①陽極：連原電池的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)

②陰極：連原電池的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)

（2）三個(gè)“流向”

①電子流向：阻極受電魚陰極

②電流流向：陰極性曳蟲陽極再睡陰極

③離子流向：陽離子一陰極；陰離子一陽極

（3）電勢(shì)高低

①原電池：正極之負(fù)極

②電解池：陰極之陽極

3.電極按性質(zhì)分類

（1）惰性電極：由Pt（粕）、Au（金）、C（石墨）組成的電極

（2）活潑電極：除了￡1、皿以外的其他金屬電極

4.陰陽兩極上放電順序

（1）陰極（與電極材料無關(guān)）：氧化性強(qiáng)的微粒先放電，放電順序：

K\Ca2\Na+、Mg2+、Al^Zn2\Fe2\Sn2\Pb2+、H+、C-、Ag+

放電由難到易

（2）陽極（與電極材料有關(guān)）：

①若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。

②若是惰性電極作陽極，放電順序?yàn)椋?/p>

S2-、I-、Br、Cl-、OH-、含氧酸根離子（NOKSOT、COT）、廣

放電由易到難

（3）三注意

①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電。

②最常用、最重要的放電順序?yàn)殛枠O：Cr>OH~；陰極：Ag+>Cu2+>H+o

③電解水溶液時(shí)，K+?AF+不可能在陰極放電。

5.重要的電化學(xué)反應(yīng)式(水的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2)

放電

(1)鉛蓄電池充放電反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2s。4瑟青2PbSO4+2H2O

(2)吸氧腐蝕的正極反應(yīng)

①弱酸性、中性或堿性：2H2O+C)2+4e=4OH

②酸性：4H++O2+4e==2H2O

③CO2：。2+4葭+2co2-2CO3匚

(3)陽極OH-的放電反應(yīng)

①堿溶液中0JT的放電反應(yīng)：4OH-4e-=2H2O+C)2t

②水中的0JT的放電反應(yīng)：2H20—4廣=02t+4H+

(3)陰極H+的放電反應(yīng)

①酸溶液中H+的放電反應(yīng)：2H++2e=H2t

②水中的H+的放電反應(yīng)：2H2。+2「一H2t+2OH-

(4)惰性電極電解溶液

?NaCl：2NaCl+2H2O~Sfe2NaOH+Cl2t+H2t

②CuSC>4：2CuSO4+2H2O~Sfe2Cu+O2t+2H2sO4

@AgN03：4AgNO3+2H2O~SM4Ag+O2t+4HN€)3

@Cu(NO3)2：2Cu(NO3)2+2H2O電解_2CU+O2)+4HNO3

6.其他

(1)電解質(zhì)溶液的選擇

①堿金屬電極：不選擇水溶液及醇類,一般選擇有機(jī)電解質(zhì)或固體電解質(zhì)

②鹽橋式原電池：負(fù)極材料和與其反應(yīng)的電解質(zhì)在丕圓的容器中

Cu(NC>3)2溶液AgNCh溶液

(2)電極pH變化

①看該電極反應(yīng)是消耗還是產(chǎn)生H+或OH」

②若H+或OH」無變化，看該電極是消耗還是產(chǎn)生水

(3)溶液pH變化

①看總反應(yīng)是消耗還是產(chǎn)生H+或0JT

②若H+或OH-無變化，看總反應(yīng)是消耗還是產(chǎn)生水

(4)指示劑顏色變化和電極極性的關(guān)系

指示劑顏色變化放電微粒電極極性

酚st變紅H+陽極或正極

石蕊變紅OIT陽極

淀粉變藍(lán)r陽極

二、用惰性電極電解溶液

1.電解水型

(1)放電微粒：H+離子和OIT離子同時(shí)放電

(2)放電產(chǎn)物：同時(shí)有坦和必產(chǎn)生

(3)溶液的變化

電解液濃度變化pH變化溶液的復(fù)原

H2SO4變大變小加旦2。

NaOH變大或不變變大或不變加旦2。

KNO3變大或不變不變加旦過

2.電解電解質(zhì)型

(1)放電微粒：電解質(zhì)中陰陽離子同時(shí)放電

(2)溶液的變化

電解液濃度變化pH變化溶液的復(fù)原

HC1變小變大通HH氣體

變小理論變大，實(shí)際變小I加CuCk固體

CuCl2

3.放氫生堿型

(1)放電微粒：水中的里離子和電解質(zhì)中的陰離子同時(shí)放電

(2)陰極產(chǎn)物：取，和OIT(2H2O+2「=H2t+2OJT)

(3)溶液的變化

電解液濃度變化pH變化溶液的復(fù)原

NaCl變小變大通HCI氣體

Na2s變小變大通峪氣體

4.放氧生酸型

(1)放電微粒：水中的OIT離子和電解質(zhì)中的陽離子同時(shí)放電

(2)陽極產(chǎn)物：魚和里(2叢0—4屋—02t+4H+)

(3)溶液的變化

電解液濃度變化pH變化溶液的復(fù)原

變小變小

CuSO4加CuO或CuC()3一固體

變小變小

AgNO3加Ag2。或A82CO3固體

【特別提醒】

(1)在“電解水型”中，若電解某物質(zhì)的飽和溶液，則電解過程中會(huì)析出晶體，其濃度和pH均不變。

(2)電解CuCl2溶液的pH變化

①理論變大：平衡CU2++2H2O=^=CU(OH)2+2H+逆向移動(dòng)，c(H+)減小

+

②實(shí)際變小：C12+H2O^^=H+C1+HC1O,c(H+)增大

(3)電解后溶液的復(fù)原原則：少什么加什么，少多少加多少

(4)注意過度電解

①NaCl：2NaCl+2H2。曳解2NaOH+CLt+H2t,2H20更越2H2t+O2t,加鹽酸恢復(fù)原狀

②CuSO4：2CuSO4+2H2O-Ste-2Cu+O2t+2H2SO4,2H2O曳匿2H2t+O2t,加Cu(OH)2或C112(OH)2cO3

恢復(fù)原狀

三、用活潑電極電解溶液

1.電解精煉銅(含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt等雜質(zhì))

粗銅純銅

二二.:滿酸銅溶液

-I_1-

(1)電解池的構(gòu)成

①粗銅作陽極

②精銅作陰極

③硫酸酸化的CuSO4溶液作電解液

(2)電極反應(yīng)

①陽極：Zn2e-=Zn2+、Fe—2b=Fe2+、Ni—2廣一陽、。1一2底一Cu?+

②陰極：CiP++2e-=Cu

(3)精煉結(jié)果

①比銅活潑的金屬:變成陽離子留在溶液中

②比銅不活潑的金屬:形成陽極泥

③銅在陰極上形成精銅

(4)反應(yīng)特點(diǎn)

①陽極善料被消耗，需要及時(shí)補(bǔ)充

②溶液中的陰離子SCU2一濃度不變

③電解過程中原電解質(zhì)溶液濃度減小

④陽極減重量和陰極增重量的關(guān)系丕確定

2.電鍍

(1)電解池的構(gòu)成

①鍍層金屬作陽極

②被鍍物品作陰極

③含鍍層金屬離子溶液作電解液

(2)電極反應(yīng)

①陽極：Cu-2e-=Ci12+

②陰極：Cu2++2e-=Cu

(3)反應(yīng)特點(diǎn)

①不能寫出總反應(yīng)方程式

②電解過程中原電解質(zhì)溶液濃度不變

3.用活潑電極電解制備物質(zhì)

(1)用鐵為陽極電解KOH溶液制備K于eO4

①陽極：Fe—6e-+8O!T=FeCVFHzO

②陰極：2H20+25=H2t+2OIT

③電解：Fe+2KoH+2H2O~S&K2FeO4+3H2t

(2)用銅為陽極電解NaOH溶液制備Cu2。

①陽極：2Cu+201r—2廣一CU2O+H2O

②陰極：2HzO+2e=H\t+2OIT

③電解：2Cu+H2O^ftCu2O+H2t

三、用惰性電極電解熔融物

1.電冶煉：制備K、Ca、Na、Mg、Al等活潑金屬

(1)煉鈉的方法：電解熔融的NaCl

①陽極反應(yīng)：2Cr-C12t

②陰極反應(yīng)：2Na++2e-^2Na

③電解反應(yīng)：2NaCI==2Na+Clt

熔融2

(2)煉鎂的方法：電解熔融的MqCk

①陽極反應(yīng)：2Cl——2e-—Cfet

②陰極反應(yīng)：M-++2e-=Mg

③電解反應(yīng)：MgC12=^^=Mg+C]2t

熔融

(3)煉鋁的方法：電解熔融的AI2O3

①陽極反應(yīng)：202—41.021

②陰極反應(yīng)：AF++3e-=Al

③電解反應(yīng)：2A12O==4A1+3Ot

3熔融2

④不用氯化鋁的原因：AlCb是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電

⑤冰晶石的作用：作熔劑，降低氧化鋁的熔點(diǎn)，節(jié)能

⑥陽極石墨被氧氣腐蝕,需定期更換

2.電解熔融的碳酸鈉

(1)陽極反應(yīng)：2co32-4e=O2t+282t

(2)陰極反應(yīng)：2Na++2e-=2Na

(2)電解反應(yīng)：2Na2co3=O=4Na+()2t+2CO2t

--------熔融

四、金屬的腐蝕和電化學(xué)防護(hù)

1.金屬的腐蝕

(])彳匕學(xué)蟲

①反應(yīng)類型：普通的化學(xué)反應(yīng)

②特點(diǎn)：無電流產(chǎn)生,電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑

(2)電化腐蝕

①反應(yīng)類型：原電池反應(yīng)

②特點(diǎn)：有電流產(chǎn)生，電子間接轉(zhuǎn)移給氧化劑

(3)普遍性：兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化腐蝕更普遍

2.電化學(xué)腐蝕的類型

(1)析氫腐蝕

①形成條件：水膜酸性較強(qiáng)

②特點(diǎn)：在密閉容器中氣體壓強(qiáng)增大

(2)吸氧腐蝕

①形成條件：形成條件：水膜酸性很弱或呈中性甚至堿性

②特點(diǎn)：在密閉容器中氣體壓強(qiáng)減小

(3)特殊性：在酸性條件下，氫前的活潑金屬發(fā)生析氫腐蝕,氫后的不活潑金屬發(fā)生吸氧腐蝕

(4)普遍性：吸氧腐蝕更為普遍

3.鋼鐵吸氧腐蝕的過程

(1)腐蝕過程

①負(fù)極反應(yīng)：Fe—2e=Fe2+

②正極反應(yīng)：2H2O+O2+4e==4OlT

③電池反應(yīng)：2Fe+2H2O+Ch=2Fe(OH)i

(2)后續(xù)反應(yīng)

①氧化反應(yīng)：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

②部分分解：2Fe(OH)3=Fe2(h?XH2O+(3-x)H2O

(3)鐵銹成分：FezCh的復(fù)雜水合物(Fe2O3?wH2O)

(4)鐵在無氧條件下的生銹過程：Fe—>Fe2+皿Fe(OH)2

4.金屬的電化學(xué)防護(hù)

(1)原電池防護(hù)法：犧牲陽極的陰極保護(hù)法

①負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬

②正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備

(2)電解池防護(hù)法：外加電流的陰極保護(hù)法

①陽極：惰性電極

②陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備

5.金屬腐蝕速率的比較

(1)同一金屬：離子濃度大之離子濃度小之非電解質(zhì)

(2)同一電解液

①電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快

②電解腐蝕〉原電池腐蝕〉化學(xué)腐蝕〉有防護(hù)的腐蝕

(3)不同金屬、同一電解液：兩金屬活動(dòng)性相差越大，活潑金屬腐蝕越快

五、含離子交換膜電化學(xué)裝置分析

1.離子交換膜在電解池中的作用

(1)隔離：將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸

①防止副反應(yīng)發(fā)生，避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量

②防止副反應(yīng)發(fā)生，避免引發(fā)不安全因素(如爆炸)

(2)通透：能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用

(3)實(shí)例：氯堿工業(yè)中陽離子交換膜的作用

離子交換膜電解槽示意圖

①平衡電荷，形成閉合回路；

②防止C12和H2混合而引起爆炸；

③避免C12與NaOH反應(yīng)生成NaClO,影響NaOH的產(chǎn)量;

④避免C「進(jìn)入陰極區(qū)導(dǎo)致制得的NaOH不純。

2.常見的離子交換膜(隔膜)

(1)陽離子交換膜：簡(jiǎn)稱陽膜，只允許阻離子通過

(2)陰離子交換膜：簡(jiǎn)稱陰膜，只允許陰離子通過

(3)質(zhì)子交換膜：只允許氫離子通過

3.含離子交換膜電化學(xué)裝置的幾個(gè)區(qū)域

(1)原料區(qū)

①主料區(qū)：加入原料的遮溶液，流出原料的稀溶液

②輔料區(qū)：加入輔料的稀溶液，流出輔料的濃溶液

(2)產(chǎn)品區(qū)：產(chǎn)品中的陰陽離子通過離子交換膜進(jìn)入該區(qū)域

(3)緩沖區(qū)：兩側(cè)的離子交換膜屬性相同，起防漏的保護(hù)作用

原料A

的濃溶液

膜I膜n膜in膜因膜V

B的濃溶液上5

型=陰眼=陰然陽膜

c的濃溶液

二二I二二二口二二二1二主科區(qū)二二二

輔料B-I-.——I—-._I—-I

的稀溶液三三二I---------I----------I----------r_輔料c

-L--珂0的稀溶液

輔料區(qū)產(chǎn)品區(qū)緩沖區(qū)A而藉溶液緩沖區(qū)輔料區(qū)

(4)計(jì)算含交換膜電化學(xué)裝置中某一區(qū)域質(zhì)量變化，注意離子的遷移

裝置問題

乙烯卞陽能電電

-|oabo]—+

根據(jù)O2~4e-~4H,陽極

bl產(chǎn)生ImolCh時(shí)，有

4molH+由陽極移向陰

11極，則陽極溶液的質(zhì)量

減輕32g+4g=36g

1質(zhì)子金帙膜

六、多池串聯(lián)池屬性的判斷

1.有外接電源的全部都是原電池

KC1溶液CuSOj溶液、KtSCh溶液AgNO；溶液

2.無明顯外接電源的一般只有1個(gè)原電池，其余全是電解池

(1)有鹽橋的是原電池

(2)有燃料電池的是原電池

(3)能發(fā)生自發(fā)氧化還原反應(yīng)的裝置為原電池

(4)多個(gè)自發(fā)，兩電極金屬性相差最大的為原電池

3.電極的連接順序：負(fù)一陰一陽一陰一…一陽一正

4.串聯(lián)電路的特點(diǎn)：每一個(gè)電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)都相等

七、電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算

1.方法：電子守恒和電荷守恒列關(guān)系式

(1)電子守恒：兩極得失電子數(shù)相等

①串聯(lián)電路各支路轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同，按支路算

ei

②并聯(lián)電路總電子數(shù)等于支路電子數(shù)之和，按干路算