第三单元 金属的腐蚀与防护教学实录及点评

电化学原理（二轮复习教案）

福清元洪高级中学 俞宏波

【考纲】

1、

了解原电池、电解池的工作原理。能写出电极反应和电池反应方程式。

2、

了解常见的化学电源及其工作原理。

3、

理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害防止金属腐蚀的措施。

【考点】

1、

原电池原理及应用

2、

电解原理、规律及应用

3、

金属的腐蚀与防护

4、

电极反应式书写

【复习策略】

1．从原电池的形成、电子的流向、电流的流向以及离子的移动方向等方面梳理原电池原理。

（从微观角度集合氧化还原反应） 2．利用归纳的方法，从离子放电顺序的角度入手理解电解原理；明确电解原理的几种典型应用。

3．利用对比的方法明确金属腐蚀的种类以及防护措施。

【教学过程】

考点一 原电池原理及应用

【核心透析】 1．原电池装置考查变迁（图7-1 ）

(1)盐桥的作用：原电池装置由装置①到装置②的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：

①隔绝正、负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；

②通过离子的定向移动，构成闭合回路；

③平衡电极区的电荷。

(2)离子交换膜的作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。 2．图解原电池的闭合回路形成原理

1

【典例探究1】

（2013江苏卷-9）Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是（ ）

A. Mg电极是该电池的正极 B. 溶液中Cl向正极移动

C. 石墨电极附近溶液的pH增大 D. H2O2在石墨电极上发生氧化反应

【解析】

A、

组成的原电池的负极被氧化，镁为负极，而非正极，故A错误；

B、双氧水作为氧化剂，在石墨上被还原变为水和氢氧根离子，发生还原反应，故B错误；

C、双氧水作为氧化剂，在石墨上被还原变为水和氢氧根离子，电极反应为，H2O2+2e-=2OH，故溶液pH值增大，故C正确；

D．溶液中Cl移动方向同外电路电子移动方向一致，应向负极方向移动，故D错误；

故选C．

【高考真题1】

[2013]10.银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故.根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器漫入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是

A．处理过程中银器一直保持恒重 B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银

C．该过程中总反应为2Al + 3Ag2S = 6Ag + A12S3

D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl [解析]A．银器放在铝制容器中，由于铝的活泼性大于银，故铝为负极，失电子，银为正极，银表面的Ag2S得电子，析出单质银，所以银器质量减小，故A错误；

D．黑色褪去是Ag2S转化为Ag而不是AgCl，故D错误；

C．Al2S3在溶液中不能存在，会发生双水解反应生成H2S和Al（OH）3，故C错误；

B．银作正极，正极上Ag2S得电子作氧化剂，在反应中被还原生成单质银，故B正确；

故选B．

【高考真题2】

[2015]11．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电法错误的是（ ）

2

--－转化为池的说

A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移

C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 【解析】试题分析：【答案】A A、因为是质子交换膜，因此反应的环境是酸性，有氧反应区是正极反应区，即O2＋4H＋4e=2H2O，故说法错误；B、此装置为原电池的装置，在微生物的作用下，加速反应的进行，故说法正确；C、质子为H，阳离子向正极移动，从无氧区向有氧区，即从负极移向正极，根据原电池工作原理，故说法正确；D、此反应是葡萄糖的氧化反应，故说法正确。考点：考查原电池工作原理等知识。

【核心透析】 1．电解池工作原理示意图(阳极为惰性电极)

考点二 电解原理及应用

＋＋－

2.电解的放电规律

(1)阴极放电规律：Ag>Fe>Cu>H>Pb>Sn>Fe>Zn>(H水)>Al>Mg>Na>Ca>K

(2)阳极放电规律：活性电极>S>SO 3>I>Br>Cl>OH>含氧酸根离子>F

【典例探究2】

【2014】27、次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。H3PO2可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图79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H3PO2的原因：_______________________ (3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2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_________________。

【解析】

＋①2H2O－4e-＝4H＋O2↑.

2-②由于阳极室OH-放电，造成H+浓度增大，通过阳膜扩散进入产品室，而原料室中的H2PO可以通过阴膜进入产品室，二者反应生成H3PO2. 3-③H3PO4或PO4。由于H3PO2具有还原性，电解时就会有H3PO2在阳极放电而被氧化生成H3PO4。

【高考真题3】

【2016】11．三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，+2－在直流电场的作用下，两膜中间的Na和SO4可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是 3

2－2-－－－－－＋3＋2＋＋2＋2＋2＋2＋＋3＋2＋＋2＋＋

A．通电后中间隔室的SO4离子向正极迁移，正极区溶液pH增大

B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

C．负极反应为2 H2O–4e–=O2↑+4H，负极区溶液pH降低

D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成

【解析】直流电作用下电解硫酸钠溶液，由于钠离子与硫酸根在水溶液中均不放电，因此其本质为电解水。

A、电流从正极流出，负极流入，应与电流相反，因此为阴离子，其移动方向+2－向正极区（阳极）移动。正极区发生氧化反应，电极反应为，则正极附近酸性增强，pH下降。故A项错误。

B、负极区（阴极）的电极反应为得到得到；正极区的电极反应为，故B项正确。

，剩余，余下，中间区域的，中间区域的迁移到负极区，迁移到正极区，C、负极区发生还原反应：氧气生成，故D项错误。

因此，本题选B。

，负极附近碱性增强，pH升高，故C错误。

电子时会有D、由正极区的电极反应可知，转移电子与产生氧气的物质的量之比为4:1，因此转移考点三 金属的腐蚀与防护

1．影响金属腐蚀的两个因素

(1)对于金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。

(2)电解质溶液对金属的腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。

2．金属腐蚀快慢的三个规律

(1)金属腐蚀类型的差异

电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护腐蚀措施的腐蚀。

(2)电解质溶液的影响

①对同一金属来说，腐蚀的快慢(浓度相同)：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。

②对同一种电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。

(3)活泼性不同的两金属与电解质溶液构成原电池时，一般活泼性差别越大，负极腐蚀越快。

3．两种腐蚀与三种保护

(1)两种腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀(关键在于电解液的pH) (2)三种保护：电镀保护、牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法

【典例探究3】

一定条件下，某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如下表，下列说法正确的是

pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14 4

腐蚀快慢

主要产物

较快

Fe

2＋慢

Fe3O4

较快

Fe2O3

FeO2

-A．随pH的升高，碳钢腐蚀速率逐渐加快 B．当pH<4时，发生析氢腐蚀

C．pH为14，其负极反应为2H2O＋Fe－3e=FeO2＋4H

D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀的速率会加快

解析B 【高考真题4】

[2017·全国卷Ⅰ] 支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图712所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(

) A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩

C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

【解析】A.钢管表面不失电子，几乎无腐蚀电流，故A正确。

B.外电路中，电子从高硅铸铁流向电源正极，从电源负极流向钢管桩，故B正确。

C.高硅铸铁作为惰性辅助电极，不被损耗，故C错误。

D.保护电流应根据环境（pH值，离子浓度，温度）变化，故D正确。

该题难度较大，明确电化学原理是以及金属的防腐蚀原理解答的关键，钢管桩表面腐蚀电流的理解是难点，注意题干信息的挖掘，即高硅铸铁为惰性辅助阳极，性质不活泼，不会被损耗。

－-＋【主干知识、小结】

【课时练习】

1、(2016·信阳高三模拟)化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示，下列关于描述正确的是(

) 5

A．电池工作时H移向负极

B．该电池用的电解质溶液是KOH溶液

C．甲电极反应式：CO(NH2)2＋H2O－6e===CO2＋N2＋6H

D．电池工作时，理论每净化1 mol CO(NH2)2，消耗33.6 L O2

2、蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应为NiO2＋Fe＋放电2H2O????充电Fe(OH)2＋Ni(OH)2，下列有关该电池的说法中正确的是(

) A．放电时电解质溶液显强酸性

B．充电时阳极反应为Ni(OH)2＋2OH－2e===NiO2＋2H2O C．放电时正极附近溶液pH减小

D．充电时阴极附近溶液的碱性保持不变

3．(2015·福建理综，11)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(

) －－－＋＋

A．该装置将化学能转化为光能和电能

B．该装置工作时，H从b极区向a极区迁移

C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原

D．a 电极的反应为3CO2＋18H－18e===C3H8O＋5H2O 4．(2016·沈阳二中高三12月月考)用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列有关说法中正确的是(

) ＋－＋

A．X为直流电源的正极，Y为直流电源的负极

B．阳极区pH减小

C．图中的b＜a

22

D．阴极的电极反应为HSO3－2e＋H2O===SO24＋3H和SO3－2e＋H2O===SO4＋2H答案

C B B B

－－－＋－－－＋6