高考化学总复习 （回扣主干知识+突破核心要点+提升学科素养）电解池 金属的电化学腐蚀与防护课件 新人教版.ppt

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 3 理解金属腐蚀的危害 防止金属腐蚀的措施 电解原理 1 电解与电解池 还原 氧化 2 电解池 电能转变为的装置 化学能 1 电解 2 电解池的组成和工作原理 惰性电极电解cucl2溶液 氧化 还原 思考探究 1 电解时电子通过电解质溶液吗 提示 电解质溶液通电电解时 在外电路中有电流 电子 通过 而溶液中是依靠离子定向移动 形成了闭合电路 2 电解质溶液导电时 一定会有化学反应发生吗 提示 一定 因为在电解池的两极发生了氧化还原反应 有电子转移 生成了新物质 所以一定有化学反应发生 3 电解池工作时电子和离子是如何移动的 提示 电子 从电源负极流出后 流向电解池阴极 从电解池的阳极流向电源的正极 离子 阳离子移向电解池的阴极 阴离子移向电解池的阳极 4 上述电解cucl2溶液的电解池的惰性电极都换成铁电极时 电极有何变化 提示 阳极电极反应为fe 2e fe2 阴极电极反应不变 自测自评 a 电解池是把电能转化为化学能的装置b 电解池中阴离子向阴极移动 阳离子向阳极移动c 电解池中与电源正极相连的一极是阳极 阳极上发生氧化反应d 电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程解析 电解池中阴离子向阳极移动 阳离子向阴极移动 答案 b 2 某电解池内盛有cuso4溶液 插入两根电极 接通直流电源后 欲达到如下要求 阳极质量不变 阴极质量增加 电解液ph减小 则应选用的电极是 a 阴阳两极不都是石墨b 铜作阳极 铁作阴极c 铁作阳极 铜作阴极d 铂作阳极 铜作阴极解析 不管用何材料作阴极都不影响电解结果 阴极只是完成导电作用即可 电解时生成h2so4 ph一定会减小 要保持阳极质量不变 需要用惰性材料作电极 如石墨或铂 答案 d 电解原理的应用 1 电解饱和食盐水 2cl 2e cl2 2h 2e h2 2 电镀铜 精铜 镀件 cu2 2e cu 3 电解冶炼钠 2cl 2e cl2 2na 2e 2na 思考探究 1 在金属铜上镀银 阳极材料 阴极材料 电解质溶液分别是什么 提示 银作阳极 铜作负极 电解质溶液是agno3溶液 2 电解精炼铜时 电路中通过2mol电子 在阳极会溶解1mol铜吗 提示 应小于1mol 比铜活泼的金属也在阳极放电 导致溶解的铜减少 3 电镀铜时 cu2 浓度如何改变 电解精炼铜时 cuso4溶液的浓度是否改变 提示 电镀铜时 电解质溶液中的cu2 浓度不变 电解精炼铜时 粗铜中的zn fe ni等比cu活泼金属在阳极失去电子 阴极上只有cu2 得电子 所以cuso4溶液的浓度会降低 自测自评 1 下列描述中 不符合生产实际的是 a 电解熔融的氧化铝制取金属铝 用铁作阳极b 电解法精炼粗铜 用纯铜作阴极c 电解饱和食盐水制烧碱 用涂镍碳钢网作阴极d 在镀件上电镀锌 用锌作阳极解析 b c d中的描述都是正确的 而电解熔融的氧化铝制取金属铝 是用石墨作阳极 答案 a 2 2011 上海高考 用电解法提取氯化铜废液中的铜 方案正确的是 a 用铜片连接电源的正极 另一电极用铂片b 用碳棒连接电源的正极 另一电极用铜片c 用氢氧化钠溶液吸收阴极产物d 用带火星的木条检验阳极产物解析 用电解法提取氯化铜废液中的铜时 铜必须作阴极 阳极可用惰性电极 阴极的反应式为cu2 2e cu 答案 b 3 2011 四川高考节选 按下图电解nacl的饱和溶液 写出该电解池中发生反应的总反应方程式 将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中 观察到得现象是 金属的腐蚀与防护 1 化学腐蚀与电化学腐蚀 原电池 m ne mn 无电流产生 有微弱电流产生 2 钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 酸性较强 酸性很弱或呈中性 fe 2e fe2 2h 2e h2 2h2o o2 4e 4oh fe 2h fe2 h2 2fe o2 2h2o 2fe oh 2 吸氧腐蚀 3 金属的防护 1 电化学防护法 电解池 阴极 阳极 2 其他方法 思考探究 1 把zn放入稀h2so4中 放出h2 属于析氢腐蚀吗 提示 不属于析氢腐蚀 析氢腐蚀是电化学腐蚀 而zn放入稀h2so4中属于化学腐蚀 2 将碳粉和铁粉均匀混合 撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的两支试管中 并按右图连接好仪器 试推测装置a b水中的导管内会出现什么现象 提示 装置a中发生析氢腐蚀 导管中有气泡冒出 装置b中发生吸氧腐蚀 导管中水面上升 3 为什么要在轮船水线以下的船壳上嵌入一定数量的锌块 提示 fe zn 海水构成原电池 zn作负极 fe作正极 锌被腐蚀 而船体受到保护 自测自评 1 以下现象与电化学腐蚀无关的是 a 黄铜 铜锌合金 制作的铜锣不易产生铜绿b 生铁比纯铁芯 几乎是纯铁 容易生锈c 铁制器件附有铜制配件 在接触处易生铁锈d 银制奖牌 纯银制成 久置后表面变暗 解析 a 黄铜 铜锌合金 若发生电化学腐蚀时 被腐蚀的金属应是金属性较活泼的锌而不是铜 故黄铜制作的铜锣不易产生铜绿 b 生铁中含较多的碳 在电解质作用下比铁芯 几乎是纯铁 更容易形成原电池 也更容易生锈 c 铁制器件附有铜制配件时 在接触电解质溶液时 铁是原电池的负极 易被腐蚀生成铁锈 d 银质奖牌久置后可能被氧气氧化成银的化合物而表面变暗 这是化学腐蚀 与电化学腐蚀无关 答案 d 2 将铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0 01mol l 1食盐溶液中 可能出现的现象是 a 铁棒附近产生oh b 铁棒被腐蚀c 石墨棒上放出cl2d 石墨棒上放出o2解析 铁棒与石墨棒用导线相连后浸入食盐水中发生的是吸氧腐蚀 其中铁棒被腐蚀 正极上发生反应 2h2o o2 4e 4oh 故石墨棒附近产生oh 答案 b a 钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是 o2 2h2o 4e 4oh b 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正确 采用外加电源的阴极保护法时 被保护金属与直流电源的负极相连 d正确 答案 b 3年11考 四 金属的腐蚀与防护 3年10考 三 电镀与电解精炼 3年7考 二 电解的类型及有关计算 3年12考 一 电解池电极及电极产物的判断 命题指数 考频 考点 电解池电极产物的判断及电极反应式的书写 电解池原理是高考的热点 主要以电解时两极的变化 气体颜色及体积比 固体质量增减等 为突破口 考查书写电极反应式和电解总反应方程式 题型主要是填空题 预测以后高考会以应用电解原理解决化工生产及环境保护方面的实际问题作为命题的一大方向 例1 2012 重庆高考节选 尿素 co nh2 2 是首个由无机物人工合成的有机物 1 工业上尿素由co2和nh3在一定条件下合成 其反应方程式为 2 人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素 原理如图所示 a 电源的负极为 填 a 或 b b 阳极室中发生的反应依次为 c 电解结束后 阴极室溶液的ph与电解前相比将 若两极共收集到气体13 44l 标准状况 则除去的尿素为 g 忽略气体的溶解 例2 2012 安徽高考 某兴趣小组设计如图微型实验装置 实验时 先断开k2 闭合k1 两极均有气泡产生 一段时间后 断开k1 闭合k2 发现电流表a指针偏转 下列有关描述正确的是 答案 d 1 电解池电极的判断 2 电解时电极产物的判断 3 电解池中电极反应式的书写 1 根据装置书写 根据电源确定阴 阳两极 确定阳极是否是活性金属电极 据电极类型及电解质溶液中阴 阳离子的放电顺序写出电极反应式 在确保阴 阳两极转移电子数目相同的条件下 将两极电极反应式合并即得总反应式 2 由氧化还原反应方程式书写电极反应式 找出发生氧化反应和还原反应的物质 两极名称和反应物 利用电子守恒分别写出两极反应式 若写出一极反应式 而另一极反应式不好写 可用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式 1 1 以铝材为阳极 在h2so4溶液中电解 铝材表面形成氧化膜 阳极电极反应为 2 镀铜可防止铁制品腐蚀 电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 3 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 写出阳极生成r的电极反应式 电解的类型及有关计算 本考点是历年高考的重点 主要考查电解的四种基本类型 电解的计算 包括电极质量的变化 放出气体体积的多少 电解前后溶液的浓度和ph的变化 预测今后的高考中电解产物的判断和有关电解的简单计算仍会是高考的热点 例3 2012 海南高考 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 a hcl cucl2 ba oh 2b naoh cuso4 h2so4c naoh h2so4 ba oh 2d nabr h2so4 ba oh 2 答案 c 例4 2012 威海质检 用铂电极电解cuso4和kno3的混合溶液500ml 经过一段时间后 两极均得到标准状况下11 2l的气体 则原混合溶液中cuso4的物质的量浓度为 a 0 5mol lb 0 8mol lc 1 0mol ld 1 5mol l 答案 c 1 以惰性电极电解电解质溶液的规律 水 不变 电解na2so4溶液 水 减小 电解稀h2so4 水 增大 增大 水 h 和oh 分别在阴极和阳极放电生成h2和o2 电解naoh溶液 强碱 含氧酸 活泼金属的含氧酸盐 电解水型 电解质溶液复原 ph 电解质溶液浓度 电解对象 电极反应特点 实例 电解质类别 电解类型 cucl2固体 电解cucl2溶液 hcl气体 增大 减小 电解质 电解质电离出的阴 阳离子分别在两极放电 电解hcl溶液 无氧酸 不活泼金属的无氧酸盐 电解电解质型 电解质溶液复原 ph 电解质溶液浓度 电解对象 电极反应特点 实例 电解质类别 电解类型 cuo或cuco3 减小 生成新电解质 电解质和水 阴极 电解质阳离子放电阳极 oh 失电子放o2生成酸 电解cuso4溶液 不活泼金属的含氧酸盐 放o2生酸型 hcl气体 增大 生成新电解质 电解质和水 阴极 h 得电子放h2生成碱阳极 电解质阴离子放电 电解nacl溶液 活泼金属的无氧酸盐 放h2生碱型 电解质溶液复原 ph 电解质溶液浓度 电解对象 电极反应特点 实例 电解质类别 电解类型 2 电解池中有关量的计算电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面 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 溶液的ph 相对原子质量或某元素的化合价 化学式等 有如下解题方法 2 2011 全国卷 用石墨作电极电解cuso4溶液 通电一段时间后 欲使电解液恢复到起始状态 应向溶液中加入适量的 a cuso4b h2oc cuod cuso4 5h2o 答案 c 电镀与电解精炼 电解原理的实际应用非常广 在高考中占有非常重要的地位 主要考查电镀和电解精炼时阴极 阳极的判断 电极反应式的书写 电解质溶液的变化 预测今后的高考会以电解原理的应用为基础 加强与生产实践相联系的考查 例5 2012 福建高考节选 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淀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 与之反应 某化学镀铜的反应速率随镀液ph变化如下图所示 该镀铜过程中 镀液ph控制在12 5左右 据图中信息 给出使反应停止的方法 2012 新课标全国高考节选 粗铜的电解精炼如右图所示 在粗铜的电解过程中 粗铜板是图中电极 填图中的字母 在电极d上发生的电极反应为 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 2012 山东高考节选 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 解析 1 电镀池中 镀件就是待镀金属 作阴极 与电源的负极相连 镀层金属为阳极 与电源正极相连 2 要把铜从铜盐中置换出来 比如用铁就可以 铁是作还原剂的 所以应加入还原剂 根据图示信息 ph 8 9之间 反应速率为0 所以要使反应停止 调节溶液的ph至8 9之间 粗铜的电解精炼时 粗铜作阳极与电源正极相连 所以粗铜板是图中电极c d是阴极 发生的反应是cu2 2e cu au ag不如铜活泼 以单质的形式沉积在c 阳极 下方 fe比铜活泼 以fe2 的形式进入电解质溶液中 粗铜的电解精炼时 电能不可能全部转化为化学能 a项错误 粗铜作阳极与电源正极相连 发生氧化反应 b项正确 溶液中cu2 向阴极移动 c项错误 不活泼金属ag pt au等金属在阳极沉积 可以回收 答案 1 负极 2 还原剂 调节溶液的ph至8 9之间 ccu2 2e 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 b d 电镀铜与电解精炼铜的比较 溶液浓度基本不变 溶液浓度不变 电解液变化 cu2 2e cu cu2 2e cu 阴极反应 cu 2e cu2 zn 2e zn2 等 cu 2e cu2 阳极反应 通电后 cuso4溶液 cuso4溶液 电解液 精铜 待镀金属 阴极材料 粗铜 精铜 阳极材料 将电能转变为化学能 能量转换 电解精炼铜 电镀铜 3 2011 山东高考 以kcl和zncl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌 下列说法正确的是 a 未通电前上述镀锌装置可构成原电池 电镀过程是该原电池的充电过程b 因部分电能转化为热能 电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系c 电镀时保持电流恒定 升高温度不改变电解反应速率d 镀锌层破损后对铁制品失去保护作用 解析 电镀时 通常把待镀的金属制品作阴极 把镀层金属作阳极 用含有镀层金属离子的溶液作电镀液 因此在铁制品上镀锌时 铁作阴极 锌作阳极 由于锌比铁活泼 因此未通电前可以构成原电池 但此时锌作负极失去电子 铁作正极 而电镀时锌仍然失电子 故选项a不正确 在氧化还原反应中必需满足得失电子守恒 因此电镀时通过的电量与锌的析出量有确定关系而与能量变化无关 b不正确 由于电镀时保持电流恒定 因此导线中通过的电子速率是不变的 故升高温度不能改变电解反应速率 c正确 镀锌层破损后 由于锌比铁活泼 所以即使发生电化学腐蚀也是锌失去电子而保护了铁 即选项d也不正确 答案 c 金属的腐蚀与防护 金属的腐蚀与防护历年倍受各地高考青睐 是近几年的热点之一 主要考查金属腐蚀的原因和快慢比较 腐蚀类型的判断 金属腐蚀的防护措施 题型以选择题为主 预测明年的高考会以腐蚀原理为基础 进一步加强与生产 生活的联系 例6 2012 山东高考 下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 a 图a中 插入海水中的铁棒 越靠近底端腐蚀越严重b 图b中 开关由m改置于n时 cu zn合金的腐蚀速率减小c 图c中 接通开关时zn腐蚀速率增大 zn上放出气体的速率也增大d 图d中 zn mno2干电池自放电腐蚀主要是由mno2的氧化作用引起的 解析 图a中 铁棒发生化学腐蚀 靠近底端的部分与氧气接触少 腐蚀程度较轻 a项错误 图b中开关由m置于n cu zn合金作正极 腐蚀速率减小 b对 图c中接通开关时zn作负极 腐蚀速率增大 但氢气在pt上放出 c项错误 图d中干电池放电时mno2发生还原反应 体现还原性 d项错误 答案 b 例7 2012 海南高考 下列叙述错误的是 a 生铁中含有碳 抗腐蚀能力比纯铁弱b 用锡焊接的铁制器件 焊接处易生锈c 在铁制品上镀铜时 镀件为阳极 铜盐为电镀液d 铁管上镶嵌锌块 铁管不易被腐蚀 解析 生铁中含有碳 构成原电池加快了腐蚀速率 故a选项正确 用锡焊接的铁质器件 焊接处易生锈 是因为构成的原电池中fe作负极 加快了腐蚀速率 故b选项正确 在铁制品上镀铜时 镀件应为阴极 故c选项错 铁管上镶嵌锌块 构成的原电池中fe作正极 受到保护 故d选项正确 答案 c 金属腐蚀快慢的规律 1 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 腐蚀的快慢 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 4 由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液 故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式 另外 只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀 而位于氢之后的金属腐蚀时只能是吸氧腐蚀 如铜绿cu2 oh 2co3的形成就是吸氧腐蚀 铜绿形成的原理是 负极 cu 2cu 4e 2cu2 正极 杂质 o2 2h2o 4e 4oh 总反应 o2 2h2o 2cu 2cu oh 2 2cu oh 2 co2 cu2 oh 2co3 h2o 4 下面各容器中盛有海水 铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 a b c d 解析 钢铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀 当钢铁与比它活泼性差的sn相连时 fe被腐蚀的速率比 大 与活泼性强的锌连接 锌作负极 锌被腐蚀 铁被保护 其腐蚀的速率要比 小 装置 为电解装置 fe为阳极 发生电极反应 铁腐蚀的速率最快 答案 a 随堂巩固提升 1 下列过程需要通电才能进行的是 电离 电解 电镀 电泳 电化学腐蚀a b c d 全部解析 电离是电解质在水溶液中或熔融状态下离解成阴 阳离子的过程 不需要通电 电化学腐蚀属于原电池反应 是化学能转变为电能的过程 故c项正确 答案 c 2 下列各装置中 在铜电极上不能产生气泡的是 解析 装置a和c中无外接电源 且符合构成原电池的条件 是原电池装置 铜作正极 放出h2 装置b是电解池装置 铜作阳极 失去电子逐渐溶解 无气体生成 装置d也是电解池装置 铜作阴极 阴极h 得到电子生成h2 答案 b 3 下列几种金属制品的镀层损坏后 金属腐蚀的速