《2017届高三化学总复习课件：6.3 电解池金属的腐蚀与防护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017届高三化学总复习课件：6.3 电解池金属的腐蚀与防护（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3节电解池金属的腐蚀与防护,2,考纲要求:1.了解电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。2.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。,3,基础梳理,考点突破,考点一电解原理 1.电解 2.电解池 (1)定义:电解池是把电能转变为化学能的装置。 (2)电解池的构成条件。 有外接直流电源。 有与电源相连的两个电极。 形成闭合回路。 电解质溶液或熔融电解质。,4,基础梳理,考点突破,(3)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)。 (4)电解原理示意图,5,基础梳理,考点突破,自主巩固 1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)电解质溶液导电的过程一
2、定发生氧化还原反应 ( ) (2)电解质电离就是电解质导电的过程 ( ) (3)电离是物理变化,而电解是化学变化,且电离是电解的前提 ( ) (4)Zn+H2SO4ZnSO4+H2只能设计成原电池,不能设计成电解池 ( ),6,基础梳理,考点突破,2.下图图是原电池,图是电解池,图中Zn电极为阴极;电子由电源负极到Zn电极,在Zn电极与溶液中的Cu2+结合生成Cu,发生还原反应;溶液中的Cu2+、H+向Zn电极移动, 、OH-向C电极移动,OH-在C电极失电子生成O2,发生氧化反应。,7,基础梳理,考点突破,1.判断电解池阴、阳极的常用方法,8,基础梳理,考点突破,2.离子放电顺序与惰性电极电
3、解电解质溶液的类型,9,基础梳理,考点突破,3.以惰性电极电解电解质溶液的规律,10,基础梳理,考点突破,11,基础梳理,考点突破,例1(1)(2014海南化学,3)以石墨为电极,电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是() A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体 C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小 (2)(2015山东理综,29节选)利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为溶液(填化学式),阳极电极反应式为,电解过程中Li+向(填“A”或“B”)电极迁移。,12,基础梳理,考点突破,(3)(2015北京理综,27节选)利
4、用下图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。 结合方程式简述提取CO2的原理:。 用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。处理至合格的方法是。,13,基础梳理,考点突破,14,基础梳理,考点突破,15,基础梳理,考点突破,思维建模:电解池电极反应式的书写步骤与方法 一判判断电解池的阴、阳极 | 二看看清电解池的阳极材料是惰性电极还是活性电极(除Au、Pt外的金属电极一般为活性电极) | 三写 化合物阳离子放电顺序:Ag+Fe3+ Cu2+H+(酸)Fe2+Zn2+H+(水) Al3+Mg2+Na+Ca2+K+,16,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.(2013北
5、京理综,9)用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是() A.a端是直流电源的负极 B.通电使CuCl2发生电离 C.阳极上发生的反应:Cu2+2e-Cu D.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体,答案,解析,17,基础梳理,考点突破,2.(2015北京朝阳期末)碘盐中添加的碘酸钾在工业上可用电解KI溶液的方法制取,电极材料是石墨和不锈钢,化学方程式是KI+3H2OKIO3+3H2,有关说法不正确的是() A.石墨作阳极,不锈钢作阴极 B.I-在阳极放电,H+在阴极放电 C.电解过程中电解质溶液的pH变小 D.电解转移3 mol e-时,理论上可制得KIO3 107 g,
6、答案,解析,18,基础梳理,考点突破,3.(2015江苏南通模拟)氮的重要化合物如氨(NH3)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等,在生产、生活中具有重要作用。 在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如图所示。 (1)氮化硅的化学式为。 (2)a电极为电解池的(填“阴”或“阳”)极,写出该电极的电极反应式;电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质,该气体的分子式是。,答案,解析,19,基础梳理,考点突破,4.(1)(2014北京理综,26节选)电解NO制备NH4NO3,其工作原理如下图所示,为使电解产物全部转化为NH4NO3,
7、需补充物质A,A是,说明理由:。,20,基础梳理,考点突破,(2)(2013天津、福建理综)电化学法利用H2S废气制取氢气的过程的示意图如图。 反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式,其目的是;反应池中发生反应的化学方程式为。 反应后的溶液进入电解池,阳极的电极反应为;电解总反应的离子方程式为。,21,基础梳理,考点突破,22,基础梳理,考点突破,23,基础梳理,考点突破,考点二电解原理的应用 1.电解饱和食盐水,24,基础梳理,考点突破,2.电解精炼铜,25,基础梳理,考点突破,3.电镀铜,26,基础梳理,考点突破,4.电冶金,27,基础梳理,考点突破,自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误
8、的画“”。 (1)电解精炼铜时,两极得失电子数一定相同 ( ) (2)电镀铜时,电解质溶液中的Cu2+浓度不变 ( ) (3)电解精炼铜时,电解质溶液中的Cu2+浓度不变 ( ) (4)电解精炼铜时,阳极泥中的金属没有得失电子( ) (5)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3,也可电解MgO和AlCl3 ( ) (6)氯碱工业阴极产物只有H2 ( ),28,基础梳理,考点突破,电解原理应用的四点注意 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混合发生爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶
9、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,其他活泼性弱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。 4.电镀时,阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等,因此电镀液的浓度保持不变。,29,基础梳理,考点突破,例2(2015福建理综,11)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C
10、3H8O)。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,答案,解析,30,基础梳理,考点突破,例3(1)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中,粗铜板是图中电极(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应为;若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为。,31,基础梳理,考点突破,(2)(2013山东理综,28节选)右图为电解精炼银的示意图,(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少
11、量红棕色气体产生,则生成该气体的电极反应为。,32,基础梳理,考点突破,33,基础梳理,考点突破,方法技巧:电化学计算技巧 原电池和电解池的计算,主要包括两极产物的定量计算、相对原子质量的计算、阿伏加德罗常数测定的计算、溶液pH的计算,根据产物的量求电量及根据电量求产物的量等。在进行有关计算时,可运用以下基本方法: (1)根据总反应式计算。 先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算。 用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。 用于混合溶液中电解的分阶段计算。,34,基础梳理,考点突破,(3
12、)根据关系式计算。 根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式: (式中M为金属,n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用,熟记电极反应式,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 提示:在电化学计算中,还常利用Q=It和Q=n(e-)NA1.6010-19 C来计算电路中通过的电量。,35,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.(2015浙江理综,11)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是 (
13、),答案,解析,36,基础梳理,考点突破,答案,解析,37,基础梳理,考点突破,3.(2015河北衡水中学期中)右图装置中X和Y均为石墨电极,电解液为500 mL某蓝色溶液,电解一段时间,观察到X电极表面有红色的固态物质生成,Y电极有无色气体生成;溶液中原有溶质完全电解后,停止电解,取出X电极,洗涤、干燥、称量,电极增重1.6 g。下列有关说法中不正确的是() A.X电极是阴极 B.Y电极产生气体的体积为0.224 L(标准状况下) C.电解后溶液的pH=1 D.要使电解后溶液恢复到电解前的状态, 需加入一定量的CuO或CuCO3,答案,解析,38,基础梳理,考点突破,4.(2015上海化学)
14、氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。 完成下列填空: (1)写出电解饱和食盐水的离子方程式:。 (2)离子交换膜的作用为、。 (3)精制饱和食盐水从图中位置补充,氢氧化钠溶液从图中位置流出。(选填“a”“b”“c”或“d”),39,基础梳理,考点突破,(2)阻止OH-进入阳极室,与Cl2发生副反应: 以便得到纯度更高的氢氧化钠溶液阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸(3)ad,40,基础梳理,考点突破,解析:(1)电解饱和食盐水时,溶液中的阳离子H+在阴极得到电子
15、变为H2逸出,使附近的水溶液显碱性,溶液中的阴离子Cl-在阳极失去电子产生Cl2。反应的离子方程式是 (2)图中的离子交换膜只允许阳离子通过,是阳离子交换膜,可以允许阳离子通过,不能使阴离子通过,这样就可以阻止阴极溶液中的OH-进入阳极室与氯气发生反应,阻止Cl-进入阴极室,使在阴极区产生的NaOH纯度更高。同时可以阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 (3)随着电解的进行,溶质NaCl不断消耗,所以应该及时补充。精制饱和食盐水从阳极补充,即从图中a位置补充,由于阴极H+不断放电,附近的溶液显碱性,氢氧化钠溶液从图中d位置流出;水不断消耗,所以从b口不断加入蒸馏水,从c位置流出的
16、是稀的NaCl溶液。,41,基础梳理,考点突破,考点三金属的腐蚀与防护 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。,42,基础梳理,考点突破,2.化学腐蚀与电化学腐蚀,43,基础梳理,考点突破,3.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀,44,基础梳理,考点突破,4.金属防护的三种方法 方法一电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法原电池原理。 负极:比被保护金属活泼的金属; 正极:被保护的金属。 (2)外加电流的阴极保护法电解池原理。 阴极:被保护的金属; 阳极:惰性金属。,45,基础梳理,考点突破,方法二加保护层 如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料;采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或其氧化物。 方法三改变金属的内部结构 如把铬、镍等金属添加到普通钢中冶炼成不锈钢。,46,基础梳理,考点突破,自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误的画“
