《2022届新高考化学山东专用一轮复习课件：专题十五-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《2022届新高考化学山东专用一轮复习课件：专题十五-电解池-金属的腐蚀与防护-（121页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 专题十五专题十五 电解池金属的腐电解池金属的腐 蚀与防护蚀与防护 考情解读课标要求1.了解电解池的工作原理,认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。2.了解金属发生电化学腐蚀的本质,知道金属腐蚀的危害,了解防止金属腐蚀的措施。3.能分析、解释电解池的工作原理,能设计简单的电解池。4.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象,选择并设计防腐措施。必做实验:简单的电镀实验 考情解读核心考点核心命题角度考题取样命题情境素养能力电解原理及其应用“活泼阳极”电解池电解产物的判断(新角度)2017全国卷,11生活实践理解与辨析惰性电极电解实验探究(新角度)2016北京,12 学习探索分析与推测新情境条件下
2、电极反应式的书写(新角度)2020全国卷,28(3)学术探索分析与推测多室电解池(热点角度)2016全国卷,11生活实践归纳与论证金属的腐蚀与防护实验验证牺牲阳极的阴极保护法2018北京,12 学习探索归纳与论证 考情解读高考怎么考电解池和金属的腐蚀与防护常结合实际化工生产、科研过程中的新应用进行命题,符合高考命题“应用性”的显性要求。主要以新型电解池(“活泼阳极”电解池或多室膜电解池)为载体,考查考生在新情境中对电解原理及其应用的理解迁移能力。预计2022年高考仍将结合新型电解池进行命题,复习备考过程中尤其要重视惰性电解槽中离子的放电顺序,“活泼阳极”电解槽中阳极氧化产物的后续反应,多室膜电
3、解槽中阴离子交换膜、阳离子交换膜的判断及电解质溶液中离子的移动方向考点1电解原理及其应用考点帮必备知识通关考法帮解题能力提升考法1电解原理及其应用考法2电解池中电极反应式的书写考法3多室膜电解装置考法4与电化学有关的定量计算考点2金属的腐蚀与防护考点帮必备知识通关考法帮解题能力提升考法5金属的腐蚀与防护高分帮“双一流”名校冲刺释疑难专题突破疑难4电化学中的“膜”疑难5“多池相联”的两大模型考点1电解原理及其应用考点帮必备知识通关1.电解原理(1)能量转化形式:电能转化为化学能。(2)电解池的构成条件两个电极与电源相连的阳极和阴极;电解质溶液(或熔融电解质);形成闭合回路。(3)电解池的工作原理
4、(以电解CuCl2溶液为例)考点帮必备知识通关2.惰性电极电解电解质溶液的规律考点帮必备知识通关深度学习分析解释电解后电解质溶液的恢复解决电解质溶液恢复原状的问题,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则。一般加入由阴极产物所含元素与阳极产物所含元素组成的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液(不考虑电解水),要恢复电解质溶液,可向电解后的溶液中加入CuO。但不能加入Cu(OH)2,因Cu(OH)2能与生成的H2SO4反应使溶液中水的量增加。加入物质的物质的量需根据电路中的得失电子守恒进行计算。考点帮必备知识通关3.电解原理的应用(1)电解饱和食盐水(滴有酚酞)制取烧碱、氯气和氢气电极反应阳
5、极(石墨):2Cl-2e-Cl2(氧化反应)阴极(铁或石墨):2H2O+2e-H2+2OH-(还原反应)(溶液变红)总反应总反应方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2离子方程式:2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2考点帮必备知识通关高考链接海南高考改编以石墨为电极,电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉),阴极附近溶液呈红色,逸出气体,阳极附近溶液呈蓝色,溶液的pH变大()答案(点拨:阴极由水电离出来的氢离子放电,生成氢气和氢氧根离子;阳极碘离子放电,生成单质碘。)应用:氯碱工业制烧碱、氢气和氯气思考离子交换膜的作用是什么?提示:能得到纯度更高的氢氧化钠溶液和避免氯气与氢气反应
6、。考点帮必备知识通关(2)电镀应用电解原理,在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。电镀铜阳极(铜片):Cu-2e-Cu2+阴极(待镀金属制品):Cu2+2e-Cu特点:一增(阴极质量),一减(阳极质量),一不变(电镀液的浓度)。考点帮必备知识通关(3)电解精炼铜阳极(粗铜):Cu-2e-Cu2+(杂质金属的溶解,Fe-2e-Fe2+,Zn-2e-Zn2+,Ni-2e-Ni2+等)阴极(纯铜):Cu2+2e-Cu电解质溶液:含Cu2+的盐溶液考点帮必备知识通关深度学习分析解释1.粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等),在阳极难以失去电子,当阳极上的铜及比铜活泼的金属失
7、去电子变成阳离子溶解之后,银、金等以金属单质的形式沉积于电解槽的底部,成为阳极泥。2.活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之前的金属,如铁、镍等),当铜在阳极不断溶解时,它们会先于铜失去电子形成阳离子,但它们的阳离子比铜离子难还原,故不能在阴极获得电子而析出,而只能留在电解液里。考点帮必备知识通关(4)电冶金电解熔融NaCl制取金属钠NaCl在高温下熔融,并发生电离:NaClNa+Cl-通直流电后,阴极:2Na+2e-2Na阳极:2Cl-2e-Cl2总反应:2NaCl(熔融)2Na+Cl2。电解熔融MgCl2制取金属镁阴极:Mg2+2e-Mg阳极:2Cl-2e-Cl2总反应:MgCl2(熔融)M
8、g+Cl2。电解Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的熔融液制取金属铝阴极:4Al3+12e-4Al阳极:6O2-12e-3O2总反应:2Al2O3(熔融)4Al+3O2。考点帮必备知识通关深度学习分析解释为什么电解熔融的Al2O3需要加入冰晶石?提示:由于AlCl3为共价化合物,熔融状态下不导电,所以电解冶炼铝时,电解的是熔点很高的氧化铝,为降低其熔点,加入助熔剂冰晶石(Na3AlF6)。高考链接2017江苏,16(3)改编电解熔融的Al2O3,若在电解过程中用石墨作阳极,石墨易被消耗,原因是答案 石墨电极被阳极上产生的O2氧化考法帮解题能力提升考法1电解原理及其应用电解原理及其应用的突破重
9、点是电极及电解产物的判断、电极反应式的书写和电解后溶液pH的变化等。1.电解池阴、阳极的判断(1)根据电源的正、负极,离子移动的方向,反应的类型判断考法帮解题能力提升(2)依据电极质量变化判断一般电极质量减轻的是阳极;电极质量增加的是阴极。(3)依据电极产物判断如果电极上产生Cl2或O2,该电极是阳极;如果电极上产生H2,该电极是阴极。(4)依据电解后溶液pH的变化判断如果电解某中性溶液(如NaCl溶液、Na2SO4溶液)时,某电极附近溶液能使酚酞呈红色,则该电极是阴极(H+放电,OH-浓度增大)。考法帮解题能力提升2.电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断:首先看电极,如果电极材料是较活泼
10、的金属,则电解时电极材料失电子,电极材料不断被消耗;如果是惰性电极(如C、Pt、Au等惰性材料),则要看溶液中阴离子失电子能力(还原性)的大小,阴离子失去电子能力的大小顺序为S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子F-。(2)阴极产物的判断:直接根据溶液中阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序为Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+H+(H2O)最常用、最重要的放电顺序:阳极,Cl-OH-;阴极,Ag+Cu2+H+。电解水溶液时,K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+不可能在阴极放电,即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。考法帮解题能力提升命题
11、角度命题角度1电解池中电极名称的判断电解池中电极名称的判断示例12020山东,13,4分采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是考法帮解题能力提升A.阳极反应为2H2O-4e-4H+O2B.电解一段时间后,阳极室的pH未变C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移D.电解一段时间后,a极生成的O2与b极反应的O2等量解析结合题图可知a极上水被氧化生成氧气,氧元素的化合价升高,a极为阳极,b极通入氧气,生成过氧化氢,氧元素的化合价降低,b极为阴极。a极是阳极,属于放氧生酸型,反应方程式为2H2O-4e-4H+O2,故A正确;电解时
12、阳极产生氢离子,氢离子通过质子交换膜移向阴极,所以电解一段时间后,阳极室的pH不变,故B、C正确;阳极反应为2H2O-4e-4H+O2,阴极反应为O2+2e-+2H+H2O2,总反应为O2+2H2O2H2O2,该装置要消耗氧气,即a极生成的氧气的量小于b极消耗的氧气的量,故D错误。答案D考法帮解题能力提升命题角度2电解产物的判断示例2常温下,将物质的量浓度相等的CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液的pH随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是考法帮解题能力提升A.A点对应溶液的pH小于7,因为Cu2+水解使溶液显酸性B.整个电解过程中阳极先产生C
13、l2,后产生O2C.BC段对应的电解过程的阳极产物是Cl2D.CD段对应的电解过程电解的物质是水思维引导题给图像分段对应的电解产物AB段阳极产物为Cl2、阴极产物为CuBC段阳极产物为O2、阴极产物为CuCD段阳极产物为O2、阴极产物为H2考法帮解题能力提升解析CuSO4水解,溶液显酸性,A点对应溶液的pH小于7,A项说法正确。根据阴离子在阳极的放电顺序,整个过程中阳极上Cl-先放电,产生Cl2,H2O后放电,产生O2,B项说法正确。阳极先产生Cl2,后产生O2,BC段对应的电解过程溶液pH减小,说明阳极电解H2O,阳极产物是O2和H+,阴极产物为Cu,C项说法错误。CD段对应的电解过程,溶液
14、pH下降速率减小,电解的是H2O,阳极产物为O2、阴极产物为H2,D项说法正确。答案C考法帮解题能力提升命题角度3“活泼阳极”电解池电解产物的判断示例32017全国卷,11,6分用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为Al3+3e-AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动考法帮解题能力提升解析题给信息“用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜”的含义是铝制品作活泼阳极被氧化为Al2O3,选项A正确。电解池的阴极总是被保护,所以可选用
15、不锈钢网作为阴极,选项B正确。电解池的阴极反应是氧化剂得电子生成还原产物的反应,电解质溶液为H2SO4-H2C2O4混合溶液,呈酸性,H+在阴极表面得电子被还原为H2,故阴极的电极反应式为2H+2e-H2,选项C错误。电解时,电解池中的阴离子向阳极移动,选项D正确。答案C 考法帮解题能力提升考法归纳迁移创新 “活泼阳极”产物的判断用金属活动性顺序表中Ag或Ag以前的金属(如Cu、Fe、Al等)作电解池阳极时,这些金属本身失电子被氧化,常称为“活泼阳极”,“活泼阳极”失电子后得到的离子一般都会与电解质溶液中的离子继续发生复杂的反应。电解精炼铜和电镀是“活泼阳极”电解池在工业上的具体应用。考生做题
16、时,首先要判断阳极是“活泼阳极”还是“惰性阳极”,如果是“活泼阳极”,则阳极自身被氧化;如果是“惰性阳极”,根据离子放电顺序判断阳极反应。最终的氧化产物一般需要根据试题中的信息确定。考法帮解题能力提升考法帮解题能力提升考法帮解题能力提升命题角度4惰性电极电解后溶液pH的变化示例4在一定条件下,用石墨电极电解0.5molL-1CuSO4溶液(含H2SO4),监测到阳极附近溶液pH随着通电时间的延长而变化,数据如表所示,下列说法错误的是通电前pH通电后pH瞬间20s40s60s80s100s 120s2.352.552.502.482.452.412.352.25考法帮解题能力提升A.通电瞬间,阳离子向阴极移动B.电解过程中,阳极发生的电极反应是2H2O-4e-4H+O2C.通电后pH下降过程中,阴极发生的主要电极反应是Cu2+2e-CuD.通电后pH下降过程中,H+向阴极移动的速率大于其在阳极生成的速率解析电解时,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,A项正确。因为在酸性条件下电解,故阳极电极反应式为2H2O-4e-4H+O2,B项正确。通电后pH下降过程中,阴极上主要是Cu2+放电,其电
