《2012届高考化学一轮复习学案课件（人教版）：第6章 化学反应与能量第3节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护（四月）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012届高考化学一轮复习学案课件（人教版）：第6章 化学反应与能量第3节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护（四月）（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护 一 电解原理1 电解 使 通过电解质溶液或熔融电解质而在 引起 的过程 2 电解池 把 转化为 的装置叫电解池 也叫电解槽 3 电解池的组成 1 两个导体作电极 与电源正极相连的为 极 与电源负极相连的为 极 2 电解质溶液或熔融电解质 3 一个直流电源且形成闭合回路 想一想 如何判断一个装置是原电池还是电解池 答案 首先看有无外接电源 有外接电源的为电解池 无外接电源的可能为原电池 然后依据原电池的形成条件分析判断 4 工作原理 以电解CuCl2溶液为例 温馨提示 电解质的电离是电解质溶液导电的前提条件 电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程 二 电
2、解原理的应用1 电解饱和食盐水 1 电极反应阳极 阴极 2 总反应方程式 3 应用 氯碱工业制 和 2 电镀铜或电解精炼铜 1 两极材料 待镀金属或纯铜作 镀层金属或粗铜作 2 电极反应阳极 阴极 3 电解冶炼Na 如电解熔融NaCl获得Na 1 电极反应阳极 阴极 2 总反应方程式 3 应用 冶炼 等活泼金属 想一想 电镀铜和电解精炼铜的过程中 电解质溶液中Cu2 的浓度变化吗 答案 电镀铜的过程中 Cu2 的浓度基本不变 电解精炼铜的过程中 Cu2 的浓度逐渐减小 三 金属的电化学腐蚀与防护1 金属腐蚀 金属与周围的气体或液态物质发生 反应而引起损耗的现象 金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化
3、学腐蚀 2 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 3 电化学腐蚀分类 以钢铁的腐蚀为例 想一想 把纯铁丝放入稀硫酸中放出H2 该过程属于析氢腐蚀吗 答案 不属于析氢腐蚀 属于化学腐蚀 4 金属的防护方法 1 电化学防护法 牺牲阳极的阴极保护法在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属 Zn 让被保护的金属作原电池的 外加电流的阴极保护法用被保护的钢铁设备作 惰性电极作 外接直流电源 2 其他方法 改变金属内部结构 如把金属制成防腐的 如不锈钢 加涂防护层如 或 等方法 答案 一 1 电流阴 阳两极氧化还原反应2 电能化学能3 1 阳阴4 逐渐覆盖一层红色物质刺激性气味的气体蓝逐渐变浅Cu2 2e Cu2Cl
4、 2e Cl2 还原反应氧化反应CuCl2Cu Cl2 负阴阴得到阳失去阳正二 1 1 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 2 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 3 Cl2H2NaOH2 1 阴极阳极 2 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu3 1 2Cl 2e Cl2 2Na 2e 2Na 2 2NaCl 熔融 2Na Cl2 3 Na Mg Al三 1 氧化还原2 干燥气体或非电解质不纯金属或合金较活泼电化学腐蚀3 很弱的酸性中性酸性2H2O O2 4e 4OH 2H 2e H2 Fe 2e Fe2 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2Fe 2H Fe2 H2 4Fe
5、 OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 2Fe OH 3 Fe2O3 xH2O 3 x H2O吸氧4 1 正极 阴极阳极 2 合金 喷油漆涂油脂电镀喷镀表面钝化 电极名称 电极产物的判断及有关反应式的书写 例1 2010高考 海南卷 9 利用电解法可将含有Fe Zn Ag Pt等杂质的粗铜提纯 下列叙述正确的是 A 电解时以精铜作阳极B 电解时阴极发生还原反应C 粗铜连接电源负极 其电极反应是Cu Cu2 2e D 电解后 电解槽底部会形成含少量Ag Pt等金属的阳极泥 解析 电解精炼铜就是利用电解法将粗铜中的铜提取出来 因此粗铜作阳极 连接电源正极 电极反应是Cu 2e Cu2 精铜作
6、阴极 连接电源负极 电极反应是Cu2 2e Cu 粗铜含有金属活动性比铜弱的少量Ag Pt等金属 故Ag Pt等金属随着粗铜中铜的溶解而沉积在阳极底部 形成阳极泥 答案 BD 电解池电极的判断2 电解时电解产物的判断 1 阳极产物的判断 若阳极是活性电极 除C Pt Au以外的金属 则阳极金属材料失去电子而被氧化成阳离子 若阳极是惰性电极 C Pt Au 则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化 阴离子放电顺序为 S2 I Br Cl OH 含氧酸根 2 阴极产物的判断 阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应 阳离子放电顺序为 Ag Fe3 Cu2 H Fe2 Zn2 Al3 Mg2 Na
7、 Ca2 K Fe3 得电子能力大于Cu2 第一阶段只能被还原为Fe2 3 电解时电极反应式的书写 1 首先判断电极名称 阴极 阳极 2 其次分析电极材料 判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电 3 再次分析溶液中的离子种类 根据离子放电顺序 分析电极反应 判断电极产物 写出电极反应式 温馨提示 电解水溶液时 应注意位于放电顺序中H 和OH 之后的离子一般不放电 4 电解总反应方程式的书写 1 必须注明反应条件 通电或电解 2 当电解过程中电解的是水和电解质时 电极反应式中出现的是H 或OH 放电 但在书写电解总反应方程式时要将反应物中的H 或OH 均换成水 在生成物中出现的是碱或酸 知识关联
8、 与氧化还原反应 原电池等知识联系 1 右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置 通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊试液 下列实验现象中正确的是 A 逸出气体的体积 a电极的小于b电极的B 一电极逸出无味气体 另一电极逸出刺激性气味气体C a电极的电极反应式为4OH 4e 2H2O O2 D a电极附近呈蓝色 b电极附近呈红色 解析 用惰性石墨电极通直流电电解稀Na2SO4水溶液实际是电解水 根据电解原理 a极 2H 2e H2 该电极附近的溶液中剩余OH 显碱性 故该极附近石蕊试液呈蓝色 b极 4OH 4e 2H2O O2 该电极附近的溶液中剩余H 显酸性 该极附近呈红色 答案
9、D 惰性电极电解电解质溶液的规律 例2 2011 山东济宁一中期末 如下图所示的装置 C D E F都是惰性电极 将电源接通后 向乙装置的溶液中滴入酚酞溶液 在E极附近显红色 则以下说法不正确的是 A 电源B极是正极B 甲 乙装置的C D E F电极均有单质生成 其物质的量比为1 2 2 2C 欲用丙装置给铜镀银 H应该是Ag 电镀液选择AgNO3溶液D 甲装置中D电极附近溶液的pH变小 解析 乙装置E极附近的溶液遇酚酞显红色 说明E极是电解池的阴极 C G也为电解池的阴极 A是电源的负极 B是电源的正极 D F H是电解池的阳极 C D E F电极生成的单质分别为Cu O2 H2 Cl2 其
10、物质的量比为2 1 2 2 用丙装置给铜镀银 则G电极反应式为 Ag e Ag H电极反应式为 Ag e Ag 答案 B 温馨提示 若阴极为H 放电 则阴极区c OH 增大 若阳极为OH 放电 则阳极区c H 增大 用惰性电极电解电解质溶液时 若要使电解后的溶液恢复到原状态 应遵循 缺什么加什么 缺多少加多少 的原则 一般加入阴极产物与阳极产物 按方程式对应系数确定的比例 的化合物 2 2010 福建泉州一中期中 用铂电极 惰性 电解下列溶液时 阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是 A 稀NaOH溶液B HCl溶液C NaCl溶液D 酸性AgNO3溶液 解析 根据用惰性电极电解电解质溶液
11、的类型可知 电解稀NaOH溶液属于电解水型 阴极和阳极的产物分别是H2和O2 A正确 B中生成的气体是H2和Cl2 C中生成的气体是H2和Cl2 D中生成的气体只有O2 答案 A 电解池的有关计算 例3 用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中 通电电解 当电解液的pH从6 0变为3 0时 设电解时阴极没有氢气析出 且电解液在电解前后体积变化可以忽略 电极上应析出银的质量是 A 27mgB 54mgC 108mgD 216mg 解析 首先写出电极反应方程式 阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 4Ag 4e 4Ag 根据电子守恒建立关系式 4H 4OH 4e 4Ag 物质的量关系为 n
12、 e n H n Ag 所以 m Ag n Ag 108g mol 0 5L 10 3mol L 108g mol 103mg g 1 54mg 答案 B 1 电解池有关计算的类型主要包括 根据直流电源提供的电量求产物的量 析出固体的质量 产生气体的体积等 溶液的pH 相对原子质量或元素的化合价 化学式等 2 解题方法 电子守恒法 总离子方程式法 关系式法 差量法等 3 电解100mL含c H 0 30mol L的下列溶液 当电路中通过0 04mol电子时 理论上析出金属质量最大的是 A 0 10mol LAg B 0 02mol LZn2 C 0 20mol LCu2 D 0 20mol L
13、Pb2 解析 根据离子的放电顺序可知 当电路中通过0 04mol的电子时 能析出金属的只有选项A和C 根据Ag e Ag和Cu2 2e Cu可知分别析出0 01mol的Ag和0 02mol的Cu 其质量分别为1 08g和1 28g 答案 C 金属的电化学腐蚀与防护 例4 2010高考 北京卷 6 下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 A 钢管与电源正极连接 钢管可被保护B 铁遇冷浓硝酸表面钝化 可保护内部不被腐蚀C 钢管与铜管露天堆放在一起 钢管不易被腐蚀D 钢铁发生析氢腐蚀时 负极反应是Fe 3e Fe3 解析 根据外加电流的阴极保护法 钢管必须接在电源的负极上才能被保护 A错 钢管是铁与碳
14、的合金 而铁与铜构成原电池时 铁做负极被腐蚀 C错 钢铁发生析氢腐蚀时 负极反应是Fe 2e Fe2 D错 答案 B 影响金属腐蚀快慢的因素1 与构成原电池的电极材料有关 两电极材料的活动性差距越大 氧化还原反应的速率就越快 活泼金属被腐蚀的速度就越快 一般地 金属腐蚀的快慢顺序为 电解池的阳极 原电池的负极 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀 2 与金属所接触的电解质的强弱有关 同一种金属在相同浓度的不同电解质中的腐蚀快慢顺序为 强电解质 弱电解质 非电解质 4 如图所示烧杯中试管内有一枚铁钉 放置数天观察 1 铁钉逐渐生锈 则铁钉的腐蚀属于 腐蚀 2 若试管内液面上升 则原溶液呈 性 发生 腐蚀
15、负极电极反应 正极电极反应 3 若试管内液面下降 则原溶液呈 性 发生 腐蚀 负极电极反应 正极电极反应 解析 根据金属腐蚀的条件 原理及实验结果可知 试管内液面上升 说明试管内压强减小 气体被吸收所致 则铁钉发生了吸氧腐蚀 试管内液面下降 说明试管内气体压强变大 试管内产生了新气体所致 即铁钉发生了析氢腐蚀 答案 1 电化学 2 弱酸性或中吸氧2Fe 4e 2Fe2 O2 4e 2H2O 4OH 3 较强的酸析氢Fe 2e Fe2 2H 2e H2 2009高考 广东理科基础卷 25 钢铁生锈过程发生如下反应 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe
16、 OH 3 2Fe OH 3 Fe2O3 3H2O 下列说法正确的是 A 反应 中电子转移数目相等B 反应 中氧化剂是氧气和水C 与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀D 钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀 解析 本题考查钢铁的腐蚀 反应中消耗O2的量相等 两个反应也仅有O2作为氧化剂 故转移电子数是相等的 A项正确 中H2O的H O两元素的化合价没有变 故不作氧化剂 B项错 铜和钢构成原电池 腐蚀速度加快 C项错 钢铁是铁和碳的混合物 在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀 属于电化学腐蚀 故D项错 答案 A 3 用两支惰性电极插入CuSO4溶液中 通电电解 当有1 10 3mol的OH 放电时 溶液显浅蓝色 则下列叙述正确的是 A 阳极上析出3 6mLO2 标准状况 B 阴极上析出32mgCuC 阴极上析出11 2mLH2 标准状况 D 阳极和阴极质量都无变化 解析 本题考查电解的有关计算 用惰性电极电解CuSO4溶液时 阴极的电极反应为 2Cu2 4e 2Cu 阳极的电极反应为 4OH 4e O2 2H2O 当有1 10 3mol的OH 放电时 生成标准状况下的O2为5 6mL 此时转
