析氢腐蚀和吸氧腐蚀的条件(铁发生吸氧腐蚀的条件)

在电化学的复习中，有以下几个考点。同学们一定要重视！

试验场地原电池的工作原理

1.反应的概念和性质

电池本来就是将化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。

2.原电池的组成条件

(1)看一下反应:看是否有自发的氧化还原反应(一般是活性强的金属与电解质溶液反应)。

(2)看两个电极:一般是两个活性不同的电极。

(3)看是否形成闭环。形成闭环需要三个条件:①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③将两个电极插入电解质溶液中。

3.工作原理

以锌铜原电池为例。

(1)反应原理

(2)盐桥的组成和功能

①盐桥内充满由饱和KCl、硝酸钾和琼脂制成的凝胶。

②盐桥的作用:①连接内部电路，形成闭合回路；(2)平衡电荷，使原电池不断产生电流。

(3)图一中，当Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2+时，一部分Zn会直接与Cu2+反应。在这个装置中，化学能和电能都被转化，一部分化学能转化为热能，所以装置的温度会升高。

在图二中，Zn和CuSO4溶液分别在两个池中。Zn和Cu2+没有直接接触，Zn和Cu2+也没有直接反应，所以只有化学能转化为电能，电流稳定且持续时间长。

要点:在严桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。

[深度思考]

1.一次电池正负极的判断方法

说明一次电池的正负极与电极材料和电解液的性质有关，不要形成“活性电极一定是负极”的思维定势。

2.当氧化剂的电子获得率等于还原剂的电子损失率时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针显示为零；当电流表指针向反方向偏转时，暗示电路中的电子向反方向流动，说明化学平衡向反方向移动。

原电池原理在试验场的“四个”基本应用

1.用于金属保护

将被保护的金属制品作为被保护的原电池的阳极。比如保护一个铁水管路或者钢桥，可以用导线连接一个锌块，这样锌就可以作为原电池的负极。

2.设计和制造化学电源。

(1)首先，氧化还原反应分为两个半反应。

(2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应，找出正负极材料和电解液。

3.比较金属的活性。

当两种金属用作原电池的两极时，用作负极的金属通常比用作正极的金属更活泼。

4.加快氧化还原反应的速度。

自发的氧化还原反应，当它被设计成原电池时，反应速率增加。例如，当Zn与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液可以加快生成H2的反应速度。

1.分别向过量的两种锌粉a和b中加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液。请画出体积V(L)和产生H2的时间t(min)之间的关系图。

回答

[反思与归纳]

一种改变Zn和H+反应速率的方法

(1)加入Cu或CuSO4形成原电池可以加快反应速度。Cu的加入不影响Zn的量，但CuSO4的加入减少了Zn的量，是否影响H2的量要根据Zn和H+的相对量来判断。

(2)加入强碱和弱酸盐，由于弱酸根与H+反应，C (H+)减少，反应速率降低，但不影响H2的生成量。

“设备图”中常见漏点的提示

1.不要标明电极材料名称或元素符号。

2.不要画电解质溶液(或者画了但不贴标签)。

3.误把盐桥画成电线。

4.不能连成一个闭环。

三烤电化学电源

1.日常生活中的三种电池

(1)碱性锌锰干电池-原电池

阳极反应:2 MnO 2+2h2o+2e-= = = 2 mnooh+2oh-；

阴性反应:Zn+2OH-2E-= = Zn(OH)2；

总反应:Zn+2mno2+2h2o = = = 2mnooh+Zn (oh) 2。

(2)锌银电池-原电池

阴性反应:Zn+2OH-2E-= = Zn(OH)2；

阳性反应:Ag2O+H2O+2e-= = = 2ag+2oh-；

总反应:Zn+Ag2O+H2O = = Zn (OH) 2+2AG。

(3)二次电池(充电电池)

铅酸电池是最常见的二次电池。负电极材料是Pb，正电极材料是PbO2。

①放电时的反应

A.负反应:铅+硫酸

2-

-2e-= = = pbso 4；

B.阳性反应:PbO2+4h++SO4

2-

+2e-= = = pbso 4+2H2O；

C.总反应:Pb+PbO2+2h2so4 = = 2pbso4+2h2o。

②充电时的反应

A.阴极反应:pbso4+2e-= = = Pb+SO4

2-

；

B.阳极反应:PbSO4+2H2O-2E-= = = PbO2+4H++SO4

2-

；

C.总反应:2pbso4+2h2o = = Pb+PbO2+2h2so4。

注意:可逆电池的充放电不能理解为可逆反应。

2.“高效环保”燃料电池

氢燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性。

[深度思考]

1.化学电源中电极反应写入的一般步骤

“加减法”书写电极反应式

(1)先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，标上相同电子数的得失。

(2)注意负极反应生成的阳离子是否与电解质溶液中的阴离子共存。如果不共存，应将电解质溶液中的阴离子写入负反应式；如果正极上的反应物为O2，电解质溶液为中性或碱性，则必须将水写入正极反应式，O2生成OH-；如果电解质溶液呈酸性，H+必须写入正极反应式，O2生成水。

(3)电池反应的总反应式由正负反应式相加得到。如果已知电池反应的总反应式，可以先写出比较容易写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用比较容易写的另一极的电极反应式减去总反应式，就可以得到比较难写的另一极的电极反应式。

(4)在燃料电池的电极反应中，酸性溶液中没有OH-，碱性溶液中没有H+，水溶液中没有O2-，但熔融电解质中的O2被还原成O2-。

2.锂离子电池充放电分析

普通锂离子电极材料

材料:二氧化锰(m:钴、镍、锰等。)

Lim2o4 (m:钴、镍、锰等。)

Limpo4 (m: Fe等。)

负极:石墨(能够吸附锂原子)

负面反应:lixcn-xe-= = = xli++NC

阳性反应:li1-xmo2+xli++xe-= = LiMo2

总反应:li1-xmo2+lixcn放电NC+limo2。

试验场四电解原理

1.电解的定义

在电流的作用下，电解液在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应。

2.能量转换形式

电能被转化为化学能。

3.电解池

(1)构成条件

①有两个电极连接到电源。

②电解质溶液(或熔盐)。

③形成闭环。

(2)电极名称和电极反应式(如图)

(3)电子和离子的运动方向

特别是在电解过程中，有电子通过外电路，而在溶液中，电流是由离子的定向运动形成的，即电子本身不会通过电解质溶液。

4.解析电解过程的思维程序。

(1)首先判断阴极和阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。

(2)分析电解质水溶液的组成，找出所有的离子并分成正负两组(不要忘了水溶液中的H+和OH-)。

(3)然后按照阴极和阳极的放电顺序进行放电。

阴极:阳离子放电顺序:Ag+>: Fe3+>Cu2+>；H+(酸)>:Fe2+>Zn2+>；H+(水)>:Al3+>Mg2+>；na+& gt；Ca2+>；K+.

阳极:活性电极>:S2->；我-& gt；br-& gt；cl->；哦-& gt；含氧的酸根离子。

①注意，无论阴极是什么材料，电极本身不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最常用也是最重要的放电顺序:阳极:Cl->:OH-；阴极:Ag+>:Cu2+>；H+.③水溶液电解时，K+~ Al3+不能在阴极排出，即水溶液电解不可能得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。

(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，注意原子和电荷守恒。

(5)最后写出电解反应的一般化学方程式或离子方程式。

深思

1.用分析电解过程的思维程序分析以下物质电解的过程，总结电解规律(惰性电极电解)。

(1)电解水型

①电解水电解一段时间后，电解液浓度是否升高？举个例子。

答案是不一定。例如，用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，一段时间后会析出na2so 4·10 H2O晶体，剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液，此时浓度不变。

②用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液。一段时间后，w·g·Na2SO4·10·H2O晶体析出，阴极放出一g气体，所以饱和na2so 4溶液的质量分数为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。

回答161 (W+9A)

71w

×100%

分析2H2O电解

=====

2H2↑+O2↑

2

a

摩尔2

a

摩尔

电解水的质量是9克。

电解水和钨晶体在这个温度下形成饱和溶液。

质量分数为322× 100% = 161 (w+9a)。

71w

×100%。

(2)电解电解质型

(3)释放H2产生碱

要回收电解NaCl溶液，可以滴盐酸吗？

不，当电解NaCl溶液时，沉淀出等量的Cl2和H2，因此应引入氯化氢气体。加入盐酸会引入过多的水。

(4)释放O2产生酸。

1.做到“三看”，正确书写电极反应式。

(1)看电极材料。如果使用金属(除了Au和pt)作为阳极，则必须电解该金属(注:Fe生成Fe2++)。

(2)看介质，是否参与电极反应。

(3)看电解质状态。如果是熔化的，那就是金属的电熔。

2.避免“三个”失分。

(1)在电解池中写电极反应式时，一般用实际放出的离子表示，但在写总电解反应方程式时，弱电解质应写成分子式。

(2)确定两极间电子转移数相同，应注明“电解”条件。

(3)电解水溶液时，需要注意的是，放电序列中H+和OH-之后的离子一般不参与放电。

电解原理在五个试验场的应用

1.电解饱和盐水

(1)电极反应

阳极反应式:2cl-2e-= = = Cl2 ↑(氧化反应)

阴极反应式:2h++2e-= = = H2 ↑(还原反应)

(2)总反应方程式

用2NaCl+2H2O电解

=====

2NaOH+H2↑+Cl2↑

离子反应方程式:2cl-+2h2o电解

=====

2OH-+H2↑+Cl2

(3)用途:氯碱工业中的烧碱、氯气和氢气。

2.电镀术

右图为金属表面镀银工作示意图。据此，回答以下问题:

(1)电镀部分作为阴极，电镀金属银作为阳极。

(2)电解质溶液是AgNO3溶液和其它含有电镀金属阳离子的盐溶液。

(3)电极反应:

阳极:Ag-E-= = Ag+；

阴极:A G++E-= = Ag。

(4)特点:阳极溶解，阴极沉积，电镀液浓度恒定。

3.铜的电解精炼

(1)电极材料:阳极为粗铜；阴极是纯铜。

(2)电解质溶液:含Cu2+的盐溶液。

(3)电极反应:

阳极:Zn-2e-= = Zn2+，Fe-2e-= = Fe2+，Ni-2e-= = Ni2+，Cu-2e-= = Cu2+；

阴极:Cu2++2e-= = Cu。

4.电冶金学

活性金属钠、钙、镁、铝等。是通过熔盐电解来熔炼的。

(1)冶炼钠

2氯化钠(熔融)电解

=====

2Na+Cl2↑

电极反应:

阳极:2cl-2e-= = = Cl2↑；阴极:2na++2e-= = = 2na。

(2)炼铝

2Al2O3(熔融)电解

=====

4Al+3O2↑

电极反应:

阳极:6o 2-12e-= = = 3 O2↑；阴极:4al3++12e-= = = 4al。

六个考点应处理三种电化学定量计算方法。

1.计算类型

原电池和电解池的计算包括双极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和Avo-Gadereau常数的计算、产物量与电量关系的计算。

2.三种方法

(1)根据总反应式

先写电极反应式，再写总反应式，最后根据总反应式列出比例式进行计算。

(2)根据电子守恒计算

①用于串联电路中的阴、阳极积，阴、阳极积，同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

②用于混合溶液中电解的分段计算。

(3)根据关系式计算。

根据得失电子守恒定律，建立已知量与未知量之间的桥梁，构造计算所需的关系式。

如果使用4摩尔e -作为桥，则可以构建以下关系:

(其中m是金属，n是其离子的化合价)

该公式具有整体电化学计算的功能和价值。通过记忆电极反应式并灵活运用，可以快速解决常见的电化学计算问题。

建议在电化学计算中，常用Q = I T和Q = N (e-) × Na× 1.60× 10-19c计算通过电路的电量。

系列设备图的比较

图a中没有外接电源，两个装置中必须有一个是原电池(相当于发电装置)为电解装置提供电能，两个电极活性相差较大的是原电池装置，即左图的原电池装置和右图的电解装置。在图B中，有一个外部电源。两个烧杯都作为电解池，串联电解，通过的电流相等。

试验场地中金属的腐蚀和防护

1.金属腐蚀的本质

金属原子失去电子，变成金属阳离子，金属发生氧化反应。

2.金属腐蚀的类型

(1)化学腐蚀和电化学腐蚀

类型

化学腐蚀

电化学腐蚀

情况

与金属和非金属元素直接接触

不纯金属或合金与电解质溶液接触。

现象

没有当前代

产生微弱的电流。

自然

金属被氧化。

被氧化的活性金属越多。

接触

两者往往同时发生，电化学腐蚀更为常见。

(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀

以钢的腐蚀为例进行分析:

类型

析氢腐蚀

氧腐蚀

情况

该膜具有强酸性(pH≤4.3)

膜的酸性较弱或呈中性。

电极反应

负极

Fe-2e-===Fe2+

阳极

2H++2e-===H2↑

O2+2H2O+4e-===4OH-

总反应式

Fe+2H+===Fe2++H2↑

2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2

接触

吸氧腐蚀比较常见。

3.金属保护

(1)电化学保护

①牺牲阳极阴极保护法——原电池原理

A.负极:比被保护金属更活泼的金属；

B.正极:受保护的金属设备。

②外加电流阴极保护法——电解原理

A.阴极:受保护的金属设备；

B.阳极:惰性金属或石墨。

(2)改变金属的内部结构，如制造合金、不锈钢等。

(3)在金属表面加保护层，如喷漆、涂油脂、电镀、喷涂或表面钝化。

[深度思考]

1.判断金属腐蚀速度的规律。

(1)对于同一电解质溶液，腐蚀速率:电解原理引起的腐蚀>:电偶原理引起的腐蚀>:化学腐蚀>:有防腐措施的腐蚀。

(2)对于同一种金属，在不同溶液中的腐蚀速率:在强电解质溶液中>:在弱电解质溶液中>:在非电解质溶液中。

(3)两种不同活性金属的活性差异越大，腐蚀速度越快。

(4)对于同一电解质溶液，电解质浓度越高，金属腐蚀越快。

2.两种保护方法的比较

外加电流阴极保护法比牺牲阳极阴极保护法更有效。

3.根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀

正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿空气体、弱酸性或中性溶液引起吸氧腐蚀；析氢腐蚀发生在酸性溶液中，如NH4Cl溶液和稀H2SO4。