《高考化学总复习 专题6 第三单元 电能转化为化学能 金属腐蚀及防护课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学总复习 专题6 第三单元 电能转化为化学能 金属腐蚀及防护课件（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三单元电能转化为化学能金属腐蚀及防护,2013高考导航,一、电解原理 1电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生_反应和_反应的过程。 2电解池(也叫电解槽)：把_转变为_的装置。,氧化,还原,电能,化学能,3电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液),思考感悟 电解进行时，溶液中的离子浓度一定会减小吗？ 【提示】不一定。有些离子浓度会减小,如用惰性电极电解盐酸时，H与Cl均发生电极反应而消耗掉，使HCl变稀；而有的浓度会增大，如电解Na2SO4、HNO3等，实际上就是电解水，故离子浓度增大。,二、电解原理的应用 1电解饱和食盐水 (1)电极反应：阳极： _。 阴极：_,2Cl2e=Cl
2、2,2H2e=H2,(2)总反应方程式： _ (3)应用：氯碱工业制Cl2、H2和NaOH。 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：_。,阴极,阳极,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,3电解冶炼钠(电解熔融NaCl) (1)电极反应：阳极： _。 阴极：_。 (2)总反应方程式： _,2Cl2e=Cl2 ,2Na2e=2Na,(3)应用：冶炼 K、Na、Mg、Al等活泼金属。 三、金属的腐蚀与防护 1金属的腐蚀 (1)化学腐蚀 金属与其他物质直接接触发生 _反应而引起的腐蚀。,氧化还原,(2)电化学腐蚀 定义：不纯
3、的金属或合金发生 _反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。与化学腐蚀往往同时发生，但_腐蚀更为普遍，速率也大。 钢铁的电化学腐蚀,原电池,电化学,2.金属的防护 (1)电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法； 外加电流的阴极保护法。 (2)其他 改变金属组成或结构，如制成合金； 使金属与空气、水等物质隔离，如电镀、喷油漆等。,考点一电解池的原理及其规律 1电解原理及电极的判断,2电极产物的判断 (1)阳极产物的判断 首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表Ag以前)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨等),则要再看溶液中的离子的失电
4、子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。,阴离子放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根。 (2)阴极产物的判断 阳离子得电子顺序金属活动顺序表的反表：KCa2NaMg2Al3Zn2Fe2Sn2Pb2(H)Cu2Hg2Ag(阳离子放电顺序与浓度有关，并不绝对)。,3电解质溶液电解规律(采用惰性电极) 用惰性电极(如石墨和Pt电极)电解酸、碱、盐的水溶液时，主要有三种电解形式：电解水、电解电解质本身、电解电解质和水。其规律如下：,特别提醒 用惰性电极电解酸、碱、盐溶液，其溶液pH变化的判断方法是：先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物，即无氧只放氢，pH升；无氢有氧放，pH降； 氢、氧一齐放，是碱pH升
5、，是酸pH降。,即时应用 1用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为13的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有(),AB C D 解析：选C。设CuSO4和NaCl的物质的量分别为1 mol和3 mol，根据离子的放电规律和电子守恒可知电解过程应分为如下阶段： (1)电解CuCl2 阳极：2Cl2e=Cl2 2 mol2 mol,考点二有关电化学的计算规律 1常见计算类型 (1)两极产物的定量计算(求析出固体的质量、产生气体的体积等)； (2)溶液pH的计算； (3)相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算；,(4)某元素的化合价或确定物质的化学式； (5)根据电量求产物的量或根据产
6、物的量求电量。 2解答此类问题的常用方法 (1)守恒法：原子守恒、电子守恒等； (2)总反应式法；,(3)关系式法，如：物质(或微粒)： H2O2Cl2CuAgHOHe n(mol)2 12 24444,特别提醒 无论是电解产物判断还是有关电解的计算，首先应看阳极是活性电极还是惰性电极，若为活性电极，则电极材料直接失电子；若为惰性电极，则按有关规律判断。,即时应用 2如图，通电5 min后，电极5质量增加2.16 g(提示：注意3个电解池的电荷守恒)，回答：,(1)电源：a是_极，b是_极；A池电极反应： 电极1：_； 电极2：_。 C池电极反应：电极5：_；,电极6：_。 (2)如果B池中共
7、收集到224 mL气体(标准状况)，且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2的物质的量浓度为_。,解析：(1)因C池中电极5质量增加，说明电极5为阴极，Ag得电子；电极6为阳极，又为Cu电极，故Cu失电子。电源a极为负极，b极为正极，A池中电极1为阴极，H得电子，电极2为阳极，且为惰性电极，故Cl失去电子。,答案：(1)负正2H2e=H22Cl2e=Cl22Ag2e=2AgCu2e=Cu2 (2)0.025 molL1,考点三金属的腐蚀和防护 1金属腐蚀的快慢规律 (1)不同类型的腐蚀规律 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀 (2)
8、电化学腐蚀规律,对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。 活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，腐蚀越快。,对于不同氧化剂来说，氧化性越强，金属腐蚀越快。 反之，防腐措施由好到差的顺序为： 外加电流的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐有一般防护条件的防腐无防护条件的防腐,2金属的防护方法 (1)牺牲阳极的阴极保护法原电池原理 如在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属如锌块，让被保护的金属作原电池的正极。 (2)外加电流的阴极保护法电解池原理,如用被保护的钢铁设备作阴
9、极，惰性电极作阳极，外接直流电源。 (3)其他方法 改变金属组成或结构，如不锈钢；加涂防护层如喷油漆、涂油脂、喷镀等方法。,即时应用 3钢铁生锈现象随处可见，钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：,(1)写出石墨电极的电极反应式_。 (2)将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图中虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动的方向。,(3)写出修改后石墨电极的电极反应式_。 解析：(1)钢铁主要发生吸氧腐蚀，负极：Fe2e=Fe2；正极：O22H2O4e=4OH。 (2)采用外加电流的阴极保护法，将钢铁与直流电源的负极相连接，可以保护钢铁不被腐蚀。,(3)修改后的装置为电解池，石
10、墨电极作阳极，Cl放电，电极反应式为：2Cl2e=Cl2。,答案：(1)2H2OO24e=4OH (2) (3)2Cl2e=Cl2,用惰性电极电解100 mL 4 molL1Cu(NO3)2溶液，一定时间后在阳极收集到标准状况下气体1.12 L。停止电解，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中的Fe2浓度为(设溶液的体积不变)(),A0.75 molL1B3 molL1 C4 molL1 D3.75 molL1 【解析】本题涉及的反应过程可分为两个阶段，第一个阶段是电解Cu(NO3)2溶液,第二个阶段是混合溶液与足量的铁粉反应,注意硝酸与足量铁粉反应是生成硝酸亚铁.电解后溶液中硝酸和
11、硝酸铜分别为0.2 mol、0.3 mol，前者与足量的铁粉反应生成硝酸亚铁0.075,mol，后者与足量的铁粉反应生成0.3 mol硝酸亚铁。 【答案】D,目前人们正在研究开发一种高能电池钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以能使Na自由通过而导电的-Al2O3陶瓷作固体电解质，反应式为2NaxS Na2Sx。回答下列问题： (1)电池在工作时，正极反应式为_；,负极反应式为_。 (2)用该电池作电源电解含有0.2 mol CuSO4和0.2 mol NaCl的混合溶液500 mL时，若此电池工作一段时间后消耗23 g Na，则阳极理论上产生气体体积为_L(标准状况下)；若电解后将溶液加水稀
12、释至2 L,则稀释后溶液的pH为_。,由于消耗23 g Na时，电路中有1 mol电子转移，即阳极、阴极均转移1 mol电子。 对于阳极：Cl全部放电产生0.1 mol Cl2，转移0.2 mol电子，另转移的0.8 mol电子使OH放电产生O2 0.2 mol，共产生气体V(Cl2)V(O2)0.3 mol22.4 Lmol16.72 L。,对于阴极：使Cu2全部放电需消耗0.4 mol电子，另有0.6 mol电子使0.6 mol H放电。,【名师指津】电化学定量计算的方法总结 有关电化学定量计算类试题，主要为原电池和电解池的计算，均可用下列两种方法： (1)根据总反应式计算。先写出电极反应
13、式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。,(2)守恒法计算。用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。,(2012徐州高三第一次模拟)装置()为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K通过，该电池的总反应式为2K2S2KI3 K2S43KI。装置()为电解池的示意图。,当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。则闭合K时，下列说法正确的是(双选)(),【解析】选项A，当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红，说明X电极为电解池的阴极，Y电极为电解池的阳极，电极A为原电池的负极，电极B为原电池的正极，所以K从左到右通过离子交换膜向电极B迁移。
14、选项B，根据电池反应，可知电极A上是K2S2失去电子，其电极反应为2K2S22e=K2S42K。,选项C，电极X上是溶液中的H获得电子：2H2e=H2。选项D，根据电子守恒，当有0.1 mol K通过离子交换膜，X电极上0.1 mol H获得0.1 mol电子生成0.05 mol H2，标准状况下气体体积为1.12 L。 【答案】AD,(2010高考福建卷)铅蓄电池的工作原理为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。研读下图,下列判断不正确的是(),在上述总反应式中，得失电子总数为2e，当电路中转移0.2 mol电子时，可以计算出中消耗的硫酸的量为0.2 mol，所以B对；K闭合一段时间，也就是充电一段时间后可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电时作电源的负极，d表面生成PbO2，作电源的正极，所以D也正确；K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，所以C错。,【答案】C 【名师指津】本题以铅蓄电池为例综合考查原电池和电解
