4.电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等
总方程式 阳极、阴极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2Na＋＋2e－===2Na 2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg 6O2－－12e－===3O2↑ 4Al3＋＋12e－===4Al 冶炼钠 通电2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑ 冶炼镁 通电MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑ 冶炼铝 通电2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑ [题组诊断]
电解反应原理的应用
1.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)( ) A.阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni B.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析 阳极应发生氧化反应，Ni－2e－===Ni2＋，A错；由于Fe、Zn的还原性大于镍，所以阳极同时还有Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋，比较两电极反应，因Fe、Zn、Ni的相对原子质量不等，当两极通过的电量相等时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等，B错；Cu、Pt还原性小于镍，所以不反应，D正确；纯镍作阴极，电解质溶液中需含有Ni2＋，因Ni2＋的氧化性大于Fe2＋和Zn2＋，所以溶液中阳离子主要是Ni2＋，C错。
答案 D
2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。
下列说法正确的是( )
A.氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变 C.在铁片上镀铜时，Y是纯铜 D.制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
解析 氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。 答案 D 【易错警示】
1.阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO，影响烧碱质量。 2.电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。
3.电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。
考点三 金属的腐蚀与防护 [知识梳理]
1.金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 2.金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
类型 化学腐蚀 金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2条件 等)或非电解质液体(如石油)等接触 现象 本质 联系 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型 条件 电极材料及反正极 应 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 C：2H＋＋2e－===H2↑ ===4OH－ 2Fe＋O2＋负极 析氢腐蚀 水膜酸性较强(pH≤4.3) 吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 无电流产生 金属被氧化 接触 有微弱电流产生 较活泼金属被氧化 电化学腐蚀 不纯金属或合金跟电解质溶液两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 Fe：Fe－2e－===Fe2＋ C：O2＋2H2O＋4e－名师助学：铁锈的成分为：Fe2O3·xH2O，其形成过程还涉及到如下反应： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。 3.金属的防护 (1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理 a.负极：比被保护金属活泼的金属； b.正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法——电解原理 a.阴极：被保护的金属设备； b.阳极：惰性金属。
(2)改变金属的内部结构组成，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。 名师助学：牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池的负极。
[题组诊断]
金属的腐蚀
1.图中烧杯中盛的是天然水，铁腐蚀的速率由快到慢的顺序是( )
A.⑤>②>①>③>④ B.④>③>②>①>⑤ C.⑤>②>③>④>① D.④>③>⑤>②>①
解析 认真观察装置图，可以观察到：④是电解池装置，Fe是阳极，铁失去电子，铁腐蚀最快。②③⑤是原电池装置，在⑤池中Fe是正极，被保护，腐蚀最慢，③池中Fe与Cu金属活动性相差比②池中Fe与Sn大，腐蚀速率③>②，①池中Fe是化学腐蚀，相对②中较慢。综上所述，铁被腐蚀的速率由快到慢为④>③>②>①>⑤。 答案 B
2.根据下图，下列判断中正确的是( )
A.烧杯a中的溶液pH升高