《高考化学一轮总复习 第三单元 第3讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学一轮总复习 第三单元 第3讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护课件（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3节 电解池金属的电化学腐蚀与防护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、金属腐蚀的危害及防止金属腐蚀的措施。 回归教材 一、电解池直流电氧化反应还原反应1概念。在_的作用下，在两电极上分别发生_和_的过程叫电解。通过电解使不能自发进行的反应顺利进行。电解过程中电能转化为_。将电能转化为化学能的装置称为_。化学能电解池2电解原理。负极阴极阳离子电子从外接电源的_ 流出，经导线到达电解池的_。电解质溶液中的_移向阴极，氧化性强的离子在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；与此同时，电解质溶液中的 _ 移向阳极，其中还原性强的离子在_上失去电子(也可
2、能是阳极很活泼，本身失去电子)而被氧化，发生氧化反应。这样电子又从电解池的_流出，沿导线流回外接直流电源的_。3电极的判断及电极反应。阳极阳极正极阳极与电源_相连，溶液中阴离子移向此极，失去电子，发生_；阴极与电源_相连，溶液中阳离子移向此极，得到电子，发生_。正极氧化反应负极还原反应阴离子二、金属的腐蚀与保护1金属腐蚀的实质。失去金属原子_电子被氧化而消耗的过程。2金属腐蚀的分类。化学反应原电池(1)化学腐蚀：金属与接触的物质直接发生_而引起的腐蚀。同时电化学化学电化学(2) 电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触，发生_反应，较活泼的金属被氧化的腐蚀。(3)两种腐蚀往往_发生，但_腐蚀更普
3、遍，速度快，危害更严重。_腐蚀无电流产生，_腐蚀有电流产生。很弱(或呈中性)较强3电化学腐蚀的常见类型。电化学腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性_水膜酸性_正极反应_负极反应Fe2e=Fe2O24e2H2O = 4OH2H2e=H2内部表面阴极正极4.金属的防护。(1)改变金属的_组成结构。(2)在金属_覆盖保护层。常见方式：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。(3)电化学保护法：外加电流的阴极保护法接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作_；牺牲阳极的阴极保护法外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作_。5金属腐蚀快慢的规律。(1
4、)电解原理引起的阳极腐蚀原电池原理引起的负极腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(2)对同一种金属，强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。(3)对同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。三、电解的应用1精炼与电镀。阳阴应用(1)精炼铜(2)电镀铜形成条件粗铜金属作_极，精铜作_极，CuSO4溶液作电解液镀层金属作_极，镀件作_极，电镀液必须含有_电极反应式阳极：_Cu2e=Cu2阴极：_Cu22e=Cu溶液变化电解液的浓度_溶液中溶质浓度_说明粗铜中Zn、Fe、Ni等杂质，同时失去电子形成阳离子，银、金等杂质以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳
5、极泥电镀是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过程Cu2e=Cu2Cu22e=Cu减小阳阴Cu2不变 自主测评 1(2013 年北京卷)用石墨电极电解 CuCl2 溶液(如下图)。下列分析正确的是()。Aa 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：Cu22e=CuD通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体解析：由溶液中离子移动方向可知，U 型管左侧电极是阴极，连接电源的负极，故 a 端是电源的负极，A 正确；通电使CuCl2 发生电解，不是电离，B 错误；阳极发生氧化反应，Cl在阳极放电：2Cl2e=Cl2，C 错误；Cl发生氧化反应，在阳极放电生
6、成Cl2，D 错误。答案：A基本原理如图所示。下列说法不正确的是(2(2015 年浙江卷)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，)。AX 是电源的负极B阴极的反应式是：H2O2e=H2O2，CO22e=COO2C总反应可表示为：H2OCO2 H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是 11. . .答案：D答案：B答案：D解析：阳极要产生ClO，则铁只能作阴极，不能作阳极,否则就是铁失电子,A项正确；阳极是Cl失电子产生ClO，电极反应式为：Cl2OH2e=ClOH2O，B项正确；阴极是H产生H2，碱性溶液，故阴极的
7、电极反应式为：2H2O2e=H22OH，C项正确；溶液为碱性，方程式应为2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH。5(2013 年北京卷)下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()。A水中的钢闸门连接电源的负极B金属护栏表面涂漆C汽车底盘喷涂高分子膜D地下钢管连接镁块解析：钢闸门连接电源的负极，为电解池的阴极，被保护，属于外加电流的阴极保护法，A 正确；涂漆、喷涂高分子膜是在金属表面覆盖保护层，B、C 错误；镁比铁活泼，构成原电池，铁为正极，被保护，是牺牲阳极的阴极保护法，D 错误。答案：A考点一考向考向1电解池原理电解产物的判断以及电解质溶液的变化分析电解产物的判断以及电解
8、质溶液的变化分析例1下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()。AHCl、CuCl2、Ba(OH)2 BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2 DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：电解时只生成氢气和氧气，则电解质所含的阳离子在金属活动性顺序表中铜之前，阴离子失电子能力在放电顺序中OH之后；电解HCl的方程式为：2HClCl2H2，A错误；电解CuSO4溶液的方程式为：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4 O2，B 错误；电解NaBr 的方程式为：2NaBr2H2O2NaOHH2Br2，D 错误。答案：C方法技巧惰性电极电解的一般规律。(1
9、)放电顺序。阴极放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。放电顺序是：若为活性电极作阳极，则电极本身失去电子，发生氧化反应；若是惰性电极作阳极，则溶液中的阴离子放电，放电顺序是：(2)惰性电极电解电解质溶液的四种类型。类型电极反应特点电解质溶液电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极:4H4e=2H2阳极:4OH4e=2H2OO2强碱(如NaOH)水增大增大加水含氧酸(如H2SO4)水增大减小加水活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4)水增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电无氧酸(如HCl)电解质减小增大通入氯化氢气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)电解质减小
10、加氯化铜（续表）类型电极反应特点电解质溶液电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原放H2生碱型阴极：H2O放H2生成碱阳极：电解质阴离子放电活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)电解质和水生成新电解质增大通入氯化氢气体放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生成酸不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)电解质和水生成新电解质减小 加氧化铜考向考向2 2电解方程式的书写电解方程式的书写例 2(1)以铝材为阳极，在 H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。(2)用 Al 单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3 溶液作电解液进行电解，生成难溶物 R，R 受热分解生成化合物 Q。写
11、出阳极生成 R 的电极反应式：_。方法技巧(1)电解方程式书写的具体步骤。判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(勿忘水溶液中的H和OH)，然后排出阴、阳两极的放电顺序。分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。(2)书写的注意问题：必须在连接号上标明通电或电解。书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。要确保两极电子转移数目相同。电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电。【考点练透】1.
12、 (2013年海南卷)下图所示的电解池和中，a、b、c和d 均为 Pt 电极。电解过程中，电极b和d 上没有气体逸出，但质量均增大，且增重 bd。符合上述实验结果的盐溶液是()。解析：题意表明b、d 没有气体逸出，所电解的盐溶液中金属元素，应该在金属活动性顺序表中氢以后，只有D 符合题意。答案：B选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2 (SO4)3DCuSO4AgNO32Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O 的电解池示意图如下图，电解总反应为 ： 2Cu H2O=Cu2OH2。下列说法正确的是()。A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还
13、原反应C铜电极接直流电源的负极D当有 0.1 mol 电子转移时，有 0.1 mol Cu2O 生成解析：根据反应方程式及题图可知，铜极发生氧化反应，连接电源正极，当有0.1 mol 电子转移时，有0.05 mol Cu2O 生成，石墨极发生还原反应。答案：A3(2015 年云南昆明模拟)如图是模拟电化学反应装置图。下列说法正确的是()。A. 开关 K 置于 N 处，则铁电极的电极反应式为：Fe2e=Fe2+B开关 K 置于 N 处，可以减缓铁的腐蚀C.开关K置于M处，则铁电极的电极反应式为：2Cl2e=Cl2D.开关 K 置于 M 处，电子从碳棒经开关 K 流向铁棒解析：开关K 置于N 处，
14、构成电解池，铁电极为阴极，电极反应式为2H2O2e=H22OH，铁的腐蚀减缓；开关K 置于M 处，构成原电池，铁电极为负极，电极反应式为：Fe2e=Fe2，电子从铁棒经开关 K 流向碳棒。答案：B考点二考向考向1电解原理的应用电解原理在工业中的应用电解原理在工业中的应用例3利用如图所示装置，当 X、Y 选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是()。A氯碱工业中，X、Y 均为石墨，X 附近能得到氢氧化钠B铜的精炼中，X 是纯铜，Y 是粗铜，Z 是 CuSO4C电镀工业中，X 是待镀金属，Y 是镀层金属D外加电流的阴极保护法中，Y 是待保护金属解析：电解饱和食盐水时，阴极
15、区得到H2 和NaOH。铜的电解精炼时，应用粗铜作阳极、纯铜作阴极；电镀时，应以镀层金属作阳极、待镀金属作阴极。答案：D考向考向2 2电解原理在计算中的应用电解原理在计算中的应用例4(2015年贵州六盘水质检)用惰性电极电解 400 mL 一定浓度的硫酸铜溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变化)，通电一段时间后进行如下操作。(1)如果向所得的溶液中加入 0.1 mol CuO 后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH， 电解过程中转移的电子为_mol。(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2 后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH ，电解过程中转移的电子为_mol。解析：(1)电
16、解硫酸铜溶液的反应方程式为2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，从方程式可以看出，电解硫酸铜过程中只析出铜和释放出氧气，加入0.1 mol CuO 可以使溶液恢复至原来状态，说明参与反应的硫酸铜只有0.1 mol，转移的电子为0.2 mol。(2)加入0.1 mol Cu(OH)2 可以使溶液恢复至原来状态，说明电解过程中不仅硫酸铜被电解，而且有水被电解。 0.1 molCu(OH)2 可以看做是0.1 mol 的CuO 和0.1 mol 的H2O，因此电解过程中有0.1 mol 的硫酸铜和0.1 mol 的水被电解。答案：(1)0.2 (2)0.4方法技巧电化学定量计算的三种方法。(1
17、)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。(3)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)【考点练透】4(2015年山东潍坊模拟)1 L 某溶液中含有的离子如下表：用惰性电极电解该溶液，当电路中有 3 mol e通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在
18、的溶解现象)，下列说法正确的是()。A电解后溶液呈酸性C阳极生成 1.5 mol Cl2Ba3D阴极析出的金属是铜与铝离子Cu2Al3NOCl物质的量浓度/(molL1)11a1解析：1 mol Cu2放电的过程中，另一极Cl和OH各放电1 mol，故溶液显酸性，A项正确；根据电荷守恒可推知a4，B不正确；Cl的物质的量为1 mol，阳极不会产生1.5 mol Cl2，C不正确；铝较活泼，在溶液中Al3不会放电，D不正确。答案：A5(1)电镀时，镀件与电源的_极连接。(2)化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成的镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用_(填“氧化剂”或“还原剂”)
19、与之反应。(3)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_(填图中的字母)；在电极 d 上发生的电极反应式为_；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_。(4)以 CuSO4 溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中 Cu2向阳极移动d利用阳极泥可回收 Ag、Pt、Au 等金属答案：(1)负(2)还原剂(3)c Cu22e=CuAu、Ag 以单质的形式沉积在 c(阳极)下方，Fe 以 Fe2的形式进入电解质溶液中(4)bd6(
20、2015年山东卷)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_电极迁移(填“A”或“B”)。解析：根据示意图，B极区产生H2，同时生成LiOH，则B极区电解液不能是LiCl溶液；电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，根据放电顺序，阳极上Cl失去电子，则阳极电极反应式为：2Cl2e=Cl2；根据电流方向,电解过程中Li向B电极迁移。答案：LiOH2Cl2e=Cl2B正确的是(考点三考向考向 1金属的腐蚀与防护析氢腐蚀与吸氧腐蚀的分析判断析氢腐蚀与吸氧腐蚀的分析判断例5(2015
21、年山东潍坊模拟)利用下图装置进行实验，开始时，a、b 两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不)。. .Aa 管发生吸氧腐蚀，b 管发生析氢腐蚀B一段时间后，a 管液面高于 b 管液面Ca 处溶液的 pH 增大，b 处溶液的 pH 减小Da、b 两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2解析：a 管发生吸氧腐蚀，a 处溶液的pH 增大，b 管发生析氢腐蚀，b 处溶液的H减小pH 增大，故C项错。答案：C考向考向2 2金属腐蚀快慢的比较金属腐蚀快慢的比较 例6 相同材质的铁在下列各情形下最不易被腐蚀的是()。ACBD解析：A 中，食醋作电解质溶液，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极，形成原电
22、池，铁是活泼金属作负极；B 中，食盐水作电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；C 中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D 中，酸雨作电解质溶液，铁铆钉和铜板分别作负极、正极，形成原电池。答案：C方法技巧金属腐蚀的快慢与下面两种因素有关：(1)与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性差别越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。(2)与金属所接触电解质的强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般来说，可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀原
23、电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。例7下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是(考向考向3 3金属的防护金属的防护)。A钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是：O22H2O4e=4OHB当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀. . .解析：弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A 项正确；当镀层破损时，锡、铁可形成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，B 项错误；铁、锌、海水形成原电池，锌失去电子作负极，从而保护了铁，C 项正确；采用外加电流的阴极保护法时
24、，被保护金属与直流电源的负极相连，D 项正确。答案：B方法技巧外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。【考点练透】7(2013年上海卷)糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是()。A脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期B脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe3e=Fe3C脱氧过程中碳做原电池负极，电极反应为：2H2OO24e=4OHD含有 1.12 g 铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气 336mL(标准状况)解析：a管发生吸氧腐蚀，a处溶液的pH增大，b管发生析氢腐蚀，b处溶液的H减小pH增大，故C项错。答案：C8(2015年重庆卷)下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。(1)腐蚀过程中，负极是_(填图中字母“a”“b”或“c”)。(2)环境中的 Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl ， 其离 子 方 程 式 为_。(3) 若生成 4.29 g Cu2(OH)3Cl ， 则 理 论 上 耗 氧 体 积 为_L(标准状况)。
