2020高考化学一轮复习电解池金属的腐蚀与防护课件新人教版.ppt

走向高考化学,路漫漫其修远兮吾将上下而求索,人教版高考总复习,化学反应与能量电化学,第六章,第一部分必考部分,第三节电解池金属的腐蚀与防护,第六章,1电解(1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起_的过程。在此过程中，_能转化为_能。(2)特点：电解是不可逆的；电解质导电一定发生_变化。,电解原理,【知识梳理】,氧化还原反应,电,化学,化学,2.电解池(1)概念：电解池是_的装置。(2)电解池的构成条件有与_相连的两个电极。两个电极插入_(或_)中。形成_。,把电能转化为化学能,电解质溶液,熔融电解质,闭合回路,电源,(3)电极名称及电极反应式以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：总反应方程式：_。,阴极,还原反应,Cu22e=Cu,阳极,氧化反应,2Cl2e=Cl2,负极,阴极,阳极,正极,阴极,阳极,3电解产物的判断及有关反应式的书写(1)判断电解池的阴、阳极,H和OH,(3)排出阴、阳两极的放电顺序,Fe2e=Fe2Cu2e=Cu2Age=Ag,2Cl2e=Cl2,4OH4e=2H2OO2,(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、电荷守恒和电子转移守恒。(5)写出电解总反应式在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。,4电解规律(1)电解水型,4OH4e=2H2OO2,4H4e=2H2,H2O,增大,减小,加H2O,4OH4e=2H2OO2,4H4e=2H2,H2O,增大,增大,加H2O,4OH4e=2H2OO2,4H4e=2H2,H2O,增大,不变,(2)电解电解质型,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,HCl,减小,增大,通入HCl气体,2Cl2e=Cl2,CuCl2,减小,加CuCl2,Cu22e=Cu,(3)放H2生碱型,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,NaCl和H2O,增大,通入HCl气体,(4)放O2生酸型,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阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。3要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。4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。,【易错警示】,答案：一定有化学反应发生，因为在电解池的两极有电子转移，发生了氧化还原反应，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。,【互动思考】,答案：电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。,(1)电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。(2)若通电一段时间，CuSO4未电解完(即Cu2未全部放电)，使溶液复原应加入CuO，而加入Cu(OH)2会使溶液的浓度降低。若Cu2全部放电，又继续通电一段时间(此时电解水)，要使溶液复原应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此时浓度偏高。,【典例透析】,解析本题考查电解基本原理知识，解答时要抓住电解时阴、阳离子的放电顺序。根据所学的电解原理，电解CuCl2溶液时阳极析出氯气，阴极析出铜，排除A项；电解CuSO4溶液时，阴极析出铜，排除B项；电解NaBr溶液时，阳极析出溴单质，排除D项。答案C,方法技巧分析电解池电极反应和电解产物(用惰性电极时)的一般思路：(1)分析电解质和水的电离，明确溶液中存在哪些离子。(2)分析阴、阳离子的移动方向，明确阴、阳两极附近的哪些离子。(3)根据阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应，以及氧化性、还原性的强弱顺序，判断离子发生反应的先后顺序，最后分析得出产物。,【跟踪演练】,A铜电极附近观察到黄绿色气体B石墨电极附近溶液先变红C溶液中的Na向石墨电极移动D铜电极上发生还原反应解析：考查电解池反应原理的应用。A电解饱和食盐水时，若电极为惰性电极，则两极分别产生氯气和氢气，而现在Cu作电极时仍产生两种气体，说明Cu为阴极，所以石墨为阳极，则石墨电极附近有氯气产生，错误；,B石墨为阳极，所以是氯离子放电生成氯气，Cu为阴极，氢离子放电生成氢气，则铜电极附近溶液先变红，错误；C电解池中的阳离子向阴极移动，所以钠离子向Cu极移动，错误；D铜电极为阴极，发生还原反应，正确，答案选D。答案：D,答案：A,答案：D,一、电解产物分析(1)若阴极为H放电，则阴极区c(OH)增大，pH增大；若阳极为OH放电，则阳极区c(H)增大，pH减小；若阴极、阳极同时有H、OH放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。(2)用惰性电极电解电解质溶液时，若要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。(3)电解过程中产生的H或OH，其物质的量等于转移电子的物质的量。,【总结提升】,1氯碱工业电解饱和食盐水(1)概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取_、_和_，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为_。,电解原理的应用,【知识梳理】,NaOH,H2,Cl2,氯碱工业,(2)电极反应,阳极：_(反应类型：_)阴极：_(反应类型：_)总反应方程式：_离子方程式：_,2Cl2e=Cl2,氧化反应,2H2e=H2,还原反应,(3)阳离子交换膜的作用：_。,阳离子交换膜只允许Na通过，阻止Cl2、H2、OH通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量,2电镀和电解精炼铜,镀层,粗铜,待镀,纯铜,镀层,Cu2e=Cu2,阳离子,阳极泥,Cu22e=Cu,Cu22e=Cu,基本不变,减小,电解原理应用中的注意要点1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。2电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。,【易错警示】,答案：阳极产物Cl2可以用淀粉KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。,【互动思考】,答案：粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。,(4)工业上可以通过电解MgCl2溶液制备Mg。()(5)电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小。()(6)CuH2SO4=CuSO4H2可以设计成电解池，但不能设计成原电池。()(7)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7),【典例透析】,解析Y为电解池的阴极，X为电解池的阳极。氯碱工业中阳极上Cl放电生成Cl2，A项错误。电解精炼铜时，阳极上比铜活泼的金属也会溶解，而阴极上只有Cu2放电，故溶液中Cu2浓度变小，B项错误。铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极应该是纯铜，C项错误。采用电解法制取金属镁时，电解熔融的氯化镁，D项正确。答案D,【跟踪演练】,解析：海水中含有镁、溴、碘等元素，因此利用海水可以制取镁、溴、碘等物质，A项正确。电解精炼铜(粗铜中含少量Fe、Zn、Pt)的电解后溶液中，存在的金属阳离子除了有Fe2、Zn2外，可能还有Cu2，B项错误。用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极是氯离子放电，其产物是氯气；阴极是水电离出的氢离子放电，其产物是氢气和氢氧化钠，C项正确。镀铜时，镀件作阴极，铜作阳极，含有Cu2的溶液作电镀液，所以镀铜过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量，D项正确。答案：B,解析：考查电解碱性食盐水除去水中CN的方法的反应原理的正误判断的知识。A将pH为910的食盐水电解，在阳极发生氧化反应：2Cl2e=Cl2，产生的Cl2与溶液中的OH发生反应：Cl22OH=ClClOH2O，阳极产生的ClO将CN氧化，因此可以用石墨作阳极，铁作阴极；若用铁作阳极，就不能发生上述反应，正确；B根据选项A分析可知在阳极发生的电极反应式为：Cl2OH2e=ClOH2O，正确；,C在阴极水电离产生的H得到电子，发生还原反应，因此阴极的电极反应式为：2H2O2e=H22OH，正确；D根据题意可知阳极产生的ClO将CN氧化产生两种无污染的气体，根据元素守恒，电子守恒、电荷守恒，在碱性溶液中不可能大量存在H，可得除去CN的反应的离子方程式是：2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，错误。答案：D,电化学的有关计算,1计算类型原电池和电解池的计算主要包括以下几个方面：(1)根据直流电源提供的电量求产物的量(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的计算；(4)产物的量与电荷量关系的计算。,【知识梳理】,2解题方法(1)根据得失电子守恒法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。(2)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。,(3)根据关系式计算借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。串联电路中各电极得失电子数相等，即电路中通过的电量(电子总数)相等。如以通过4mole为桥梁可构建如下关系式：该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。,【典例透析】,(1)a为电源的_(填“正”或“负”)极，C池是_池。A池阳极的电极反应为_，C池阴极的电极反应为_。(2)如果B池中共收集到224mL气体(标准状况)且溶液体积为200mL(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_。(3)如果A池溶液是200mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电后，溶液的pH为_。,答案(1)负电解2Cl2e=Cl2Age=Ag(2)0.025molL1(3)13,方法技巧电解前后电解质溶液酸碱性变化可概括为“有氢无氧增碱性，有氧无氢增酸性；有氢有氧增原性，无氢无氧减原性”。即(1)电极区域：阴极H放电产生H2，阴极区pH变大；阳极OH放电产生O2，阳极区pH变小。(2)电解质溶液：电解过程中，既产生H2，又产生O2，实质是电解水，溶液浓度增大，因而原溶液呈酸性的pH变小，原溶液呈碱性的pH变大，原溶液呈中性的pH不变。电解过程中，无H2和O2产生，pH几乎不变。电解过程中，只产生H2，溶液中OH浓度增大，pH变大。电解过程中，只产生O2，溶液中H浓度增大，pH变小。,【跟踪演练】,解析：本题考查电化学原理。阴极一直是氢离子放电生成氢气；电解过程中溶液中的氢离子逐渐减少，溶液由酸性变为中性，最终变为碱性；电解的最后阶段实质是电解水，因此钠离子、硫酸根离子的浓度均变大；第一个阶段氯化钠电离出的氯离子在阳极被氧化为氯气，硫酸电离出的氢离子在阴极被还原为氢气，根据电子守恒可知，生成的氢气和氯气物质的量相等，故氯气和氢气引燃恰好完全反应生成氯化氢。答案：C,答案：B,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,非金属单质直接,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：铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。,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,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。,原电池,负极,正极,电解,阴极,阳极,【互动思考】,(6)生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀。()(7)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。()(8)牺牲阳极的阴极保护法是利用电解原理防腐蚀。()(9)将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀。()(10)将钢闸门与浸入海水的锌块用导线相连，可防止钢闸门被腐蚀。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10),【典例透析】,解析A项，pH6的溶液，氧气得电子，发生吸氧腐蚀，正确；C项，pH14的溶液，氧气与水反应得电子：O22H2O4e=4OH，错误；D项，煮沸后除去了氧气，碳钢的腐蚀速率会减小，正确。答案C方法技巧正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。,【跟踪演练】,解析：考查了金属的腐蚀和防