【2025届一轮】第23讲 电解池 金属的腐蚀与防护

文摘   2024-08-23 14:30   广东  


一、电解池原理

1.定义:使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程

2.能量转化:电能转化为化学能

3.电化学体系的四大基本要素

电极材料:惰性电极/活泼电极

电极反应:

阳极(氧化反应)

阴极(还原反应)

离子导体:阴离子向阳极移动,

阳离子向阴极移动

电子导体:导线

氧化性强弱

Ag+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+水>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

还原性强弱

活性电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

4.电解原理的四种典型类型

电解水型、电解本身型、放氢生碱型、放氧生酸型

二、陌生电解池电极式的书写

三、离子放电的竞争问题

四、电解原理应用

1.电解饱和食盐水(氯碱工业)

电极反应?总反应?

进出口物质分析?

离子交换膜的类型?作用?

氯碱工业可以得到哪些产品?

2.电镀

电镀是一种利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加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力,增加表面硬度和美观。镀层金属通常是一些在空气或溶液中不易发生变化的金属。

电镀铜时在CuSO4溶液中加入一些氨水,制成铜氨溶液,可使镀层光亮。

3.电解精炼

电解结束后,阳极泥中含有Au、Pt、Ag等,电解质溶液中的金属阳离子有Zn2+、Cu2+等,但电解液中Cu2+的浓度减小,需定期补充电解液

4.电冶金

金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。由于电解法可将通常极难被还原的活泼金属从它们的化合物中还原出来,所以是冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属的一种重要方法。

电解制备金属钠时,阴极环绕在阳极外面,两极之间用隔膜隔开。在阴极区得到液态钠,在阳极区得到氯气

五、金属的腐蚀

1.本质:金属原子失去电子生成金属阳离子,金属发生氧化反应。

2.分类:化学腐蚀与电化学腐蚀

化学腐蚀:金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀(无电流产生)

电化学腐蚀:当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应,比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀(有微弱电流产生)

两者往往同时发生,但绝大多数属于电化学腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀的速率大得多。

3.钢铁腐蚀的类型:析氢腐蚀和吸氧腐蚀

六、金属的防护

改变金属材料的组成:在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金

在金属表面覆盖保护层:喷涂油漆、矿物性油脂;覆盖搪瓷、塑料;电镀;发蓝处理;阳极氧化;离子注入;表面渗镀

电化学防护法:牺牲阳极法;外加电流法

牺牲阳极法实验

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