（江苏专用）2020版高考化学专题四第3讲电解池金属的腐蚀与防护课件.pptx

第3讲 电解池 金属的腐蚀与防护,【2020备考】 最新考纲：1.理解电解池的工作原理，能写出简单电极反应式和电池反应方程式。2.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原理，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。 新课标要求：分析化学能与电能相互转化的原理及其在生产和生活中的应用。能依据化学变化中能量转化的原理，提出利用化学变化实现能量储存和释放的有实用价值的建议。,最新考情：电解原理的考查多在填空题中，主要考查电解池中两极反应式的书写，如2017年T16(4)、2014年T20(4)、2011年T20(4)，有时也在选择题某选项中出现，主要考查电解原理的应用。金属腐蚀与防护主要在选择题中某选项出现，如2017年、2015年、2013年、2012年均有涉及。预测2020年高考一是延续这种命题特点，二是关注电解原理在工业上运用的选择题。,考点一 电解原理,1.电解,在_作用下，电解质在两个电极上分别发生_和_的过程。,知识梳理,电流,氧化反应,还原反应,2.电解池,(1)构成条件 有与_相连的两个电极。 _(或_)。 形成_。,电源,电解质溶液,熔融盐,闭合回路,(2)电极名称及电极反应式(如图),阳极,氧化,2Cl2e=Cl2,阴极,还原,Cu22e=Cu,(3)电子和离子移动方向 电子：从电源_流向电解池的_；从电解池的_流向电源的_。 离子：阳离子移向电解池的_；阴离子移向电解池的_。 电子和离子移动方向图示 名师助学：正确理解电子不下水(电解质溶液)。,负极,阴极,阳极,正极,阴极,阳极,阳,得,阴,失,3.电解过程思维程序,(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组。 名师助学：不要忘记水溶液中的H和OH，不要把H、OH误加到熔融电解质中。,(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序,Fe2e=Fe2,Cu2e=Cu2,Age=Ag,名师助学：“活性电极”一般指除Pt、Au以外的金属。 最常用的放电顺序：阳极：活性电极ClOH；阴极：AgFe3Cu2H。 (4)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。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。,题组诊断,电解原理,答案 D,B,3.可从铅蓄电池中回收铅，实现铅的再生。在工艺中得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液后生成Pb，如图所示。下列说法不正确的是( ),答案 B,【归纳总结】 以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律,HNO3、KNO3、Mg(NO3)2、KOH,HCl、CuCl2,电解池中电极方程式的书写,答案 B,5.(2017常州一模)用图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是( ),A.ClO将CN氧化过程中，每消耗1 mol CN转移10 mol电子 B.阳极的电极反应式为Cl2OH2e=ClOH2O C.阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH D.在电解过程中，废水中的CN和Cl均移向阳极,解析 CN中C的化合价为2价，N为3价，1 mol CN生成CO2和N2转移电子的物质的量为5 mol，A错误；阳极是Cl失电子产生ClO，电极反应式为Cl2OH2e=ClOH2O，B正确；阴极是H得电子产生H2，碱性溶液中阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH，C正确；电解过程中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，D正确。 答案 A,6.(1)(2018江苏化学)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：_。,(2)(2017江苏化学)电解Na2CO3溶液，原理如图所示。,阳极的电极反应式为 ，阴极产生的物质A的化学式为 。,(4)(2011江苏化学，20)电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图见图(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。,电解时，阳极的电极反应式为 。,(5)(2017通扬泰淮宿徐二调)20世纪80年代Townley首次提出利用电化学膜脱除烟气中SO2的技术：将烟气预氧化使SO2转化为SO3，再将预氧化后的烟气利用如图所示原理净化利用。 阴极的电极反应式为 。 若电解过程中转移1 mol电子，所得“扫出气”用水吸收最多可制得质量分数70%的硫酸 g。,【反思归纳】 1.做到“三看”，正确书写电极反应式 (1)一看电极材料，若是活性电极(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注Fe生成Fe2而不是生成Fe3)。 (2)二看介质，介质是否参与电极反应。 (3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电解冶炼。 2.规避“四个”失分点 (1)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。 (2)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。 (3)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。 (4)当电解池的电极材料为活性电极时，则阳极本身失电子。,考点二 电解原理的应用,1.电解饱和食盐水,知识梳理,2Cl2e=Cl2,氧化,2H2e=H2,还原,(3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气 阳极：钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)。 阴极：碳钢网。 阳离子交换膜： 只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。 将电解槽隔成阳极室和阴极室。,2.电解精炼铜,粗铜,纯铜,Zn2e=Zn2、Ni2e=Ni2,Cu2e=Cu2(主要反应),Cu22e=Cu,3.电镀铜,铜,待镀金属,镀层金属阳离子,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,4.电冶金,利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等,1.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2Cu2)( ),A.阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22e=Ni B.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2 D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt,题组诊断,电解反应原理的应用,解析 阳极应发生氧化反应，Ni2e=Ni2，A错；由于Fe、Zn的还原性大于镍，所以阳极同时还有Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2，比较两电极反应，因Fe、Zn、Ni的相对原子质量不等，当两极通过的电量相等时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等，B错；Cu、Pt还原性小于镍，所以不反应，D正确；纯镍作阴极，电解质溶液中需含有Ni2，因Ni2的氧化性大于Fe2和Zn2，所以溶液中阳离子主要是Ni2，C错。 答案 D,2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。,下列说法正确的是( ) A.氯碱工业中，X电极上反应式是4OH4e=2H2OO2 B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变 C.在铁片上镀铜时，Y是纯铜 D.制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁,解析 氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2放电析出Cu，溶液中Cu2浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。 答案 D,3.ClO2 是一种高效安全的杀菌消毒剂。用氯化钠电解法生成ClO2的工艺原理示意图如下图， 发生器内电解生成ClO2。下列说法正确的是( ),答案 D,【易错警示】 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混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成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，其活泼性小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。,考点三 金属的腐蚀与防护,1.金属腐蚀的本质,金属原子_变为_，金属发生氧化反应。,知识梳理,失去电子,金属阳离子,2.金属腐蚀的类型,(1)化学腐蚀与电化学腐蚀,非电解质,电解质溶液,无,有微弱,氧化,氧化,电化学,(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析：,水膜酸性较强(pH4.3),水膜酸性很弱或呈中性,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,O22H2O4e=4OH,Fe2H=Fe2H2,2FeO22H2O=2Fe(OH)2,吸氧腐蚀,名师助学：铁锈的成分为：Fe2O3xH2O，其形成过程还涉及到如下反应： 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3； 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。,3.金属的防护,(1)电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法_原理 a._：比被保护金属活泼的金属； b._：被保护的金属设备。 外加电流的阴极保护法_原理 a._：被保护的金属设备； b._：惰性金属。 (2)改变金属的内部结构组成，如制成合金、不锈钢等。 (3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 名师助学：牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池的负极。,原电池,负极,正极,电解,阴极,阳极,1.图中烧杯中盛的是天然水，铁腐蚀的速率由快到慢的顺序是( ),A. B. C. D.,题组诊断,金属的腐蚀,解析 认真观察装置图，可以观察到：是电解池装置，Fe是阳极，铁失去电子，铁腐蚀最快。是原电池装置，在池中Fe是正极，被保护，腐蚀最慢，池中Fe与Cu金属活动性相差比池中Fe与Sn大，腐蚀速率，池中Fe是化学腐蚀，相对中较慢。综上所述，铁被腐蚀的速率由快到慢为。 答案 B,2.根据下图，下列判断中正确的是( ),A.烧杯a中的溶液pH升高 B.烧杯b中发生氧化反应 C.烧杯a中发生的反应为2H2e=H2 D.烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2,解析 由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O22H2O4e=4OH，烧杯a中c(OH)增大，溶液的pH升高。烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn2e=Zn2。 答案 AB,3.在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象。可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是( ),A.按图装置实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可采用酒精灯加热具支试管的方法 B.图是图所示装置的原理示意图，图的正极材料是铁 C.铝制品表面出现白斑可以通过图装置进行探究，Cl由活性炭区向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl2e=Cl2 D.图装置的总反应为4Al3O26H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑,解析 具支试管内气体受热压强增大，不能更快更清晰地观察到液柱上升，A项错误；在铁腐蚀的原电池反应中，铁作负极，B项错误；负极电极反应式为Al3e=Al3，正极电极反应式为O22H2O4e=4OH，总反应方程式为4Al3O26H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，C项错误，D项正确。 答案 D,【反思归纳】 判断金属腐蚀快慢的规律 (1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：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腐措施的腐蚀。 (2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。 (3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。,4.下列说法中错误的是( ),A.地下钢铁管道用导线连接锌块可以减缓管道的腐蚀(2017江苏化学) B.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀(2015江苏化学) C.若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀(2014江苏化学) D.镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈(2012江苏化学),金属的防护,解析 A项，钢铁管道连锌，锌作负极，钢铁管道作正极，受到保护，此方法为牺牲阳极的阴极保护法，正确；B项，牺牲阳极的阴极保护法为原电池原理，外加电流的阴极保护法为电解原理，正确；C项，铁铜构成原电池，铁为负极，加快铁的腐蚀，错误；D项，镀层受损后，铁暴露出来，铁、铜与雨水构成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，正确。 答案 C,5.(201