優(yōu)化探究高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 6.3電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課件

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1、第三節(jié)電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)第三節(jié)電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 考綱要求1.了解電解池的工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2.理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。 一、電解原理 1電解：使 通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽(yáng)兩極引起 的過(guò)程。 2電解池(電解槽)：把 的裝置?？键c(diǎn)一電解原理考點(diǎn)一電解原理電流電流氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 3電解池的組成和工作原理 (用惰性電極電解CuSO4溶液) (1)電極名稱與電極反應(yīng)： 與電源正極相連的為 ，發(fā)生 反應(yīng)，電極反應(yīng)式：2H2O4e=O24H。 與電源負(fù)極相連的為

2、 ，發(fā)生 反應(yīng)，電極反應(yīng)式：2Cu24e=2Cu。陽(yáng)極陽(yáng)極氧化氧化陰極陰極還原還原 4電解池中粒子流向 (1)電子：電子從電源 沿導(dǎo)線流入電解池的 極，陽(yáng)極失去的電子沿導(dǎo)線流回電源的 。負(fù)極負(fù)極陰陰正極正極陰陰 陽(yáng)陽(yáng) 二、電極反應(yīng)及電極產(chǎn)物的判斷 1電解質(zhì)溶液中離子的流向 2電解對(duì)電極產(chǎn)物的判斷 (1)首先判斷陰、陽(yáng)極，分析陽(yáng)極材料是惰性電極還是活潑電極。 (2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽(yáng)兩組 (不要忘記水溶液中的H和OH)。 (3)然后列出陰、陽(yáng)兩極的放電順序： 特別提示(1)判斷電解產(chǎn)物、書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式以及分析電解質(zhì)溶液的變化時(shí)首先要注意陽(yáng)極是活性材料還是惰性材料。 (2

3、)書(shū)寫(xiě)電解化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)看清是電解的水溶液還是熔融電解質(zhì)。Al3、Mg2、Na、Ca2、K只有在熔融狀態(tài)下放電，在水溶液中Zn2只有在電鍍時(shí)才放電。增大增大 水水 (2)稀H2SO4： 陽(yáng)極：2H2O4e=O24H 或4OH4e=O22H2O 陰極：_ 電解后溶液的pH值 ，加入 可恢復(fù)電解前狀態(tài)。4H4e=2H2減小減小H2O (3)NaCl溶液： 陽(yáng)極：_ 陰極：2H2e=H2或 _ 總反應(yīng)的離子方程式為：2Cl2e=Cl22H2O2e=H22OH增大增大 HCl (4)AgNO3溶液： 陽(yáng)極：2H2O4e=O24H 陰極：4Ag4e=4Ag 總反應(yīng)的離子方程式： _ 電解后溶液的pH值

4、 ，加入適量 可恢復(fù)原狀態(tài)。 當(dāng)AgNO3完全反應(yīng)后，溶液_。減小減小Ag2O因變成了稀因變成了稀HNO3溶液，能繼續(xù)導(dǎo)電溶液，能繼續(xù)導(dǎo)電 1電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí)是否一定發(fā)生化學(xué)變化？ 提示：一定。且一定發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 2下列過(guò)程一定不可逆的是_。 a電離 B電解 c水解 提示：b 1.右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是() Aa為負(fù)極、b為正極 Ba為陽(yáng)極、b為陰極 C電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加 D電解過(guò)程中，氯離子濃度不變考查電解原理考查電解原理 解析：根據(jù)電流的方向判斷a為正極，b為負(fù)極，則c為陽(yáng)極，d為陰極。電解CuCl2溶液的電極反應(yīng)式為：陽(yáng)

5、極(c電極)2Cl2e=Cl2，陰極(d電極)Cu22e=Cu，C正確。 答案：C 解析：由反應(yīng)式知鐵為陽(yáng)極，電解液為堿性溶液，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵失去3 mol電子可以在陰極得到1.5 mol氫氣，標(biāo)準(zhǔn)狀況下為33.6 L，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：C 3用鉑電極電解一定濃度的下列物質(zhì)的水溶液，在電解后的電解液中加適量水，能使溶液濃度恢復(fù)到電解前濃度的是() ANaClBNa2CO3 CCuSO4 DK2S 解析：加適量水能使溶液恢復(fù)到電解前的濃度，則實(shí)際是電解水，故只有B項(xiàng)符合條件。 答案：B考查電解的規(guī)律考查電解的規(guī)律 4.右圖為直流電源電解稀Na2SO4溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附

6、近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是() A逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的 B一電極逸出無(wú)味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體 Ca電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色 Da電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色 答案：D答案：答案：C 1以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律 3判斷電解質(zhì)溶液離子濃度的變化 (1)若陰極為H放電，則陰極區(qū)c(OH)增大。 (2)若陽(yáng)極為OH放電，則陽(yáng)極區(qū)c(H)增大。 (3)若陰、陽(yáng)兩極同時(shí)有H、OH放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液的濃度增大。 一、 氯堿工業(yè) 電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣 1電極反應(yīng) 陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2。 陰極：2H2O2e=H22OH

7、。 2總反應(yīng)方程式 _。 離子方程式： _。 3在兩極滴入酚酞試液，陰極附近變紅考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用及計(jì)算考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用及計(jì)算 二、電鍍與電解精煉銅 三、電冶金 1電解冶煉鈉(電解熔融NaCl) (1)電極反應(yīng)：陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2。 陰極：2Na2e=2Na。 (2)總反應(yīng)方程式：_。 2冶煉鎂(電解熔融的MgCl2) 總反應(yīng)為：_ 3冶煉鋁(電解熔融的Al2O3) 電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：_ 陰極：_ 總反應(yīng)為_(kāi)6O212e=3O24Al312e=4Al 1電鍍銅時(shí)，Cu2濃度如何改變？電解精煉銅時(shí)，CuSO4溶液的濃度是否改變？ 提示：電鍍銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中的Cu2濃度不變；電解精煉

8、銅時(shí)，粗銅中的Zn、Fe、Ni等比Cu活潑的金屬在陽(yáng)極失去電子，陰極上只有Cu2得電子，所以CuSO4溶液的濃度會(huì)降低。 答案：(1)(2)(3)(4)(5) 1.(2014年臨沂模擬)電鍍?cè)诠I(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，可以鍍鋅、鍍銅、鍍金等。利用如圖所示裝置可以將銅牌變?yōu)殂y牌，即在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是() A通電后，Ag向陽(yáng)極移動(dòng) B銀片與電源負(fù)極相連 C該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Age=Ag D當(dāng)電鍍一段時(shí)間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初 答案：C電解原理的應(yīng)用電解原理的應(yīng)用 2氯堿工業(yè)的基本原理就是電解飽和食鹽水。下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)室電解飽和食鹽水的說(shuō)法中正確的是() A可以選

9、用石墨棒作為陰、陽(yáng)極材料，但陽(yáng)極材料也可以用鐵棒 B用濕潤(rùn)的淀粉KI試紙靠近陰極區(qū)域，試紙變藍(lán) C電解過(guò)程中，在陽(yáng)極區(qū)域溶液中滴加品紅，品紅褪色 D實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將溶液攪拌，然后用pH試紙檢驗(yàn)，溶液呈中性 答案：C 答案：(1)2H2O2e=H22OH Fe2e=Fe2或 Fe2e2OH=Fe(OH)2 (2)bcd 4對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長(zhǎng)其使用壽命。 (1)以鋁材為陽(yáng)極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極電極反應(yīng)為_(kāi)。取少 量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨做陽(yáng)極的原因是_ _。

10、 (3)以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，下列說(shuō)法正確的是_。 a電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 b粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng) c溶液中Cu2向陽(yáng)極移動(dòng) d利用陽(yáng)極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬 (4)粗銅的電解精煉如圖所示。在粗銅的電解過(guò)程中，粗銅板是圖中電極_(填圖中的字母)；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)；若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們?cè)陔娊獠壑械拇嬖谛问胶臀恢脼開(kāi)。有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算答案：答案：A 6在如圖所示的裝置中，若通入直流電5 min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加2.16 g，試回答： (1)電源電極X為_(kāi)極。 (2)pH變化

11、：A_，B_，C_(填“增大”“減小”或“不變”)。 (3)通電5 min時(shí)，B中共收集224 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，溶液體積為200 mL。則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)(設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化)。 (4)若A中KCl溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為_(kāi)(設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化)。 (4)A中生成OHn(e)0.02 mol， c(OH)0.1 molL1，pH13。 答案：(1)負(fù)(2)增大減小不變 (3)0.02 5 molL1(4)13 電解池中有關(guān)量的計(jì)算或判斷 (1)電解計(jì)算的常用方法。 (2)計(jì)算時(shí)常用的4e關(guān)系。 (3)電解生成酸或堿的反應(yīng)中，生成H

12、或OH的物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，以此作為求溶液pH的基礎(chǔ)依據(jù)。 1金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬原子 電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子，金屬發(fā)生 反應(yīng)。 2化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)失去失去氧化氧化 3.電化學(xué)腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕) 4.金屬防護(hù)方法 (1)金屬表面覆蓋保護(hù)層： 涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷塑料。 鍍耐腐蝕的金屬或合金。 用化學(xué)方法鈍化使金屬表面形成一層致密的氧化物膜。 (2)電化學(xué)防護(hù)法： 外加電流的 (電解池原理)，如鋼閘門(mén)接低壓直流電負(fù)極，石墨接電源正做作陽(yáng)極，浸入水中。 犧牲陽(yáng)極的 (原電池原理)，如船殼上釘上鋅塊。 (3)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

13、：普通鋼鐵加入鉻、鎳等轉(zhuǎn)變?yōu)椴讳P鋼等。陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法 1銅在酸雨較嚴(yán)重的地區(qū)發(fā)生的是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕？為什么？ 提示：吸氧腐蝕。銅位于金屬活動(dòng)順序表氫以后，不能從酸溶液中置換出H2。而是發(fā)生吸氧腐蝕生成Cu2(OH)2CO3。 2判斷正誤，正確的畫(huà)“”，錯(cuò)誤的畫(huà)“” (1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。() (2)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。() (3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3。() (4)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對(duì)金屬的保護(hù)作用。() 答案：(1)(2)(3)(4) 1下列與金屬腐蝕

14、有關(guān)的說(shuō)法正確的是()金屬的腐蝕與防護(hù)金屬的腐蝕與防護(hù) A圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重 B圖b中，開(kāi)關(guān)由M改置于N時(shí)，CuZn合金的腐蝕速率減小 C圖c中，接通開(kāi)關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大 D圖d中，ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 答案：B 2以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是() A黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B生鐵比純鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹 C鐵制器件附有銅制配件，在接觸處易生鐵銹 D銀制獎(jiǎng)牌(純銀制成)久置后表面變暗 答案：D 3.如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH4久置的雨水和生鐵片。實(shí)驗(yàn)時(shí)觀

15、察到：開(kāi)始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)液面。下列說(shuō)法正確的是() A生鐵片中的碳是原電池的陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng) B雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C墨水回升時(shí)，碳電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH D具支試管中溶液pH逐漸減小 解析：生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯(cuò)；雨水酸性較強(qiáng)，開(kāi)始時(shí)鐵片發(fā)生化學(xué)腐蝕和析氫腐蝕，產(chǎn)生氫氣，導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導(dǎo)管內(nèi)液面回升，B錯(cuò)；墨水回升時(shí)，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，碳極為正極，電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，C對(duì)；鐵片無(wú)論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，具支試管內(nèi)溶液pH均增大，D錯(cuò)。 答案：C

16、解析：金屬腐蝕主要是吸氧腐蝕，不一定生成H2。 答案：A 5(2014年邯鄲模擬)如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)?) AB C D 解析：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解池的陽(yáng)極原電池的負(fù)極(兩極材料的活潑性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越快)化學(xué)腐蝕犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法外接電源的陰極保護(hù)法。 答案：B 1金屬腐蝕的一般規(guī)律 (1)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。 (2)對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō)，腐蝕的快慢： 強(qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。 (3)活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。 (4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)

17、說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。故輪船在海水中比在河水中腐蝕的快。 (5)O2濃度越大，腐蝕越快。 2廣泛存在的吸氧腐蝕 (1)鋼鐵既能發(fā)生析氫腐蝕，又能發(fā)生吸氧腐蝕，但主要發(fā)生吸氧腐蝕。 (2)銅只能發(fā)生吸氧腐蝕，其銅綠產(chǎn)生的電化學(xué)原理為： 負(fù)極：2Cu4e=2Cu2 正極：O22H2O4e=4OH 總反應(yīng)：2CuO22H2O=2Cu(OH)2 2Cu(OH)2CO2=Cu2(OH)2CO3H2O 污水處理電浮選凝聚法 (1)實(shí)驗(yàn)裝置： (2)化學(xué)反應(yīng)： 陽(yáng)極：Fe2e=Fe2，2H2O4e=4HO2， 4Fe210H2OO2=4Fe(OH)38H 陰極：2H2e=H2 (3)原理及操作：

18、 接通直流電源后，與直流電源正極相連的陽(yáng)極鐵失去電子生成Fe2，進(jìn)一步被氧化，并生成Fe(OH)3沉淀，F(xiàn)e(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來(lái)，具有凈化的作用；與直流電源負(fù)極相連的陰極產(chǎn)生H2，氣泡把污水中的懸浮物帶到水面形成浮渣層，積累到一定厚度時(shí)刮去(或撇掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。 典例電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種處理污水的方法，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，污水的pH始終保持在5.06.0之間。如圖是電解污水實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。接通直流電源一段時(shí)間后，在A電極附近有深色物質(zhì)產(chǎn)生，在B電極附近有氣泡產(chǎn)生。試根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及圖示回答下列問(wèn)題： (1)電解池的電極A、B分別為_(kāi)極和_極。 (2

19、)B電極材料的物質(zhì)X的名稱可以是_。 (3)因深色物質(zhì)具有_性，因而可以將水中的污物沉積下來(lái)。 (4)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)、 2H2O4e=4HO2；陽(yáng)極區(qū)生成深色物質(zhì)的離子方程式是_。 (5)若污水導(dǎo)電性不良時(shí)，可以加入適量_溶液(寫(xiě)某鹽的化學(xué)式)。 解析根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，A極附近產(chǎn)生了具有吸附作用的Fe(OH)3，所以A極與電源正極相連為陽(yáng)極，F(xiàn)e失去電子變?yōu)镕e2，同時(shí)A極附近的水電離產(chǎn)生的OH也失去電子產(chǎn)生O2：2H2O4e=4HO2，產(chǎn)生的O2將Fe2氧化為Fe3而形成Fe(OH)3膠體：4Fe2O210H2O=4Fe(OH)3(膠體)8H。溶液中的H在B極獲得電子產(chǎn)生H2：2H2e=H2，X電極選擇能導(dǎo)電的Cu、石墨均可。若污水導(dǎo)電性不良時(shí)，說(shuō)明溶液中離子濃度較小，加入Na2SO4、KNO3等鹽類即可增強(qiáng)其導(dǎo)電性。 答案(1)陽(yáng)陰 (2)石墨(其他合理答案也可) (3)吸附 (4)2Fe4e=2Fe2 4Fe2O210H2O=4Fe(OH)3(膠體)8H (5)Na2SO4、KNO3等 請(qǐng)根據(jù)以上知識(shí)回答下列問(wèn)題： (1)含鉻廢水預(yù)處理的方法是_。 (2)寫(xiě)出下列反應(yīng)的離子方程式： 電解過(guò)程中的陰極反應(yīng)式_。 (5)當(dāng)廢水顏色不再發(fā)生明顯變化時(shí)，切斷電源，取出電極，再調(diào)節(jié)電解液的pH至8左右。調(diào)節(jié)pH的目的是 _。