高考化学大一轮复习 专题七 化学反应与能量变化 课时3 电解池 金属的腐蚀与防护课件.ppt_第1页
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课时3电解池金属的腐蚀与防护 考纲导航 考点一电解池的工作原理 主干精讲 1 电解定义2 能量转化形式 在电流作用下 电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程 电能转化为化学能 3 电解池 1 构成条件 有与电源相连的两个电极 电解质溶液 或熔融盐 形成闭合回路 2 电极名称及电极反应式 如图 阳极 氧化反应 2cl 2e cl2 阴极 还原反应 cu2 2e cu 3 电子和离子的移动方向注意 电解时 在外电路中有电子通过 而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流 即电子本身不会通过电解质溶液 4 电解池中阴 阳两极上的放电顺序 阴极 阳离子放电顺序 ag fe3 cu2 h 酸 fe2 zn2 h 水 al3 mg2 na ca2 k 阳极 活泼电极 s2 i br cl oh 含氧酸根离子 5 电解质溶液电解规律 采用惰性电极 用惰性电极 如石墨和pt电极 电解酸 碱 盐的水溶液时 主要有三种电解形式 电解水 电解电解质本身 电解电解质和水 其规律如下 典例剖析 例1 2017 嘉兴当湖中学高二 上 期中 关于原电池和电解池的叙述正确的是 a 原电池失去电子的电极称为阴极b 电解池的阳极 原电池的负极都发生氧化反应c 原电池的两极 一定要由活动性不同的两种金属组成d 电解时电解池的阳极一定是阴离子放电 解析a 原电池中失去电子的电极为负极不是阴极 故a错误 b 原电池负极上失电子发生氧化反应 电解池阳极上失电子发生氧化反应 故b正确 c 原电池的两极不一定是由活动性不同的两种金属组成 可能是由金属和导电的非金属组成 故c错误 d 电解时 电解池阳极上不一定是阴离子放电 当活性电极做阳极时 是电极本身放电 故d错误 答案b 例2 2017 金华市十校联考高三 上 期末 电解no制备nh4no3的工作原理如图所示 x y皆为pt电极 为使电解产物全部转化为nh4no3 需补充物质a 下列说法正确的是 答案a 考点精练 1 2016 浙江嘉兴一中高二下期末 下列各组中 每种电解质溶液在惰性电极条件下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 解析a 电解hcl生成氢气和氯气 电解cucl2生成cu和氯气 电解ba oh 2生成氢气和氧气 故a不选 b 电解naoh生成氢气和氧气 电解cuso4生成cu 氧气 硫酸 电解h2so4生成氢气和氧气 故b不选 c 电解naoh h2so4 ba oh 2 均只生成氢气和氧气 故c选 d 电解nabr生成溴 氢气 naoh 电解h2so4生成氢气和氧气 电解ba oh 2生成氢气和氧气 故d不选 答案c 2 2016 浙江省温州十校联合体高二上期中 用惰性电极电解足量下列溶液 一段时间后 再加入一定质量的另一种物质 括号内 溶液能与原来溶液完全一样的是 a cucl2 cucl2溶液 b naoh naoh溶液 c nacl hcl气体 d cuso4 cu oh 2 解析a项 电解氯化铜时 阳极放氯气 阴极生成金属铜 所以应加氯化铜固体让电解质溶液复原 故a错误 b项 电解naoh时 阳极产生氧气 阴极产生氢气 本质为电解水 所以应加水让电解质溶液复原 故b错误 c项 电解氯化钠时 阳极产生氯气 阴极产生氢气 所以应通氯化氢气体让电解质溶液复原 故c正确 d项 电解硫酸铜时 阳极产生氧气 阴极产生金属铜 所以应加氧化铜让电解质溶液复原 故d错误 答案c 3 用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液 在电解的过程中 溶液的ph依次为升高 不变 降低的是 a agno3cucl2cu no3 2b kclna2so4cuso4c cacl2kohnano3d hclhno3k2so4 解析由电解规律可得 答案b 归纳总结 判断电解池的阴阳极的方法 考点二电解原理的应用 主干精讲 1 氯碱工业 2cl 2e cl2 2h 2e h2 2 电解精炼铜 作阳极 纯铜作阴极 溶液作电解质溶液 电解时 发生如下反应 阳极 cu 2e cu2 阴极 cu2 2e cu 阳极泥中存在金 银等不活泼的贵重金属 阴极得到纯铜 粗铜 cuso4 3 电镀铜 精铜作 镀件金属作 硫酸铜 或其他可溶性铜盐 溶液作电解质溶液 从理论上讲电镀时电解质溶液组成 浓度和质量不变化 电极反应 阳极为cu 2e cu2 阴极为cu2 2e cu 阳极 阴极 4 电冶金 典例剖析 例1 使用氯化钠作原料可以得到多种产品 1 实验室用惰性电极电解100ml0 1mol l 1nacl溶液 若阴阳两极均得到112ml气体 标准状况 则所得溶液的溶质物质的量浓度是 忽略反应前后溶液体积的变化 2 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液 通电时 为使cl2被完全吸收 制得有较强杀菌能力的消毒液 设计了如图的装置 对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 填字母序号 a a为正极 b为负极 naclo和naclb a为负极 b为正极 naclo和naclc a为阳极 b为阴极 hclo和nacld a为阴极 b为阳极 hclo和nacl 3 实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的fe oh 2沉淀 某同学利用 2 中装置 只更换一个电极 通过电解法制取较纯净的fe oh 2沉淀 且较长时间不变色 该同学换上的电极材料是 用元素符号表示 总的反应式是 解析 1 n h2 n cl2 0 005mol 参加反应的n nacl 0 01mol 说明nacl恰好电解完毕 溶液变为naoh溶液 n naoh n nacl 0 01mol c naoh 0 1mol l 1 例2 如图所示 通电5min后 电极5的质量增加2 16g 请回答下列问题 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2cl 2e cl2 ag e ag 2 0 025mol l 1 3 13 考点精练 1 2017 义乌市群星外国语高三 上 期中 用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示 下列说法中 正确的是 a 燃料电池工作时 正极反应为 o2 2h2o 4e 4oh b a极是铁 b极是铜时 b极逐渐溶解 a极上有铜析出c a极是粗铜 b极是纯铜时 a极逐渐溶解 b极上有铜析出d a b两极均是石墨时 在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的h2体积相等 解析a 因该燃料电池是在酸性电解质中工作 所以正极反应为 o2 4e 4h 2h2o 故a错误 b a与电池正极相连 a为电解池阳极 b与电池的负极相连 b为电解池阴极 所以应该是a极的fe溶解 b极上析出cu 故b错误 c a极是粗铜 b极是纯铜时 为粗铜的精炼 电解时 a极逐渐溶解 b极上有铜析出 符合精炼铜原理 故c正确 d 电解cuso4溶液时 a极产生的气体为o2 产生1molo2需4mol电子 所以需要燃料电池的2molh2 二者的体积并不相等 故d错误 答案c 2 按要求书写电极反应式和总方程式 1 用惰性电极电解agno3溶液阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 2 用惰性电极电解mgcl2溶液阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 3 用惰性电极电解熔融mgcl2阳极反应式 阳极反应式 总反应离子方程式 4 用铁作电极电解nacl溶液阳极反应式 阴极反应式 总化学方程式 5 用铜作电极电解盐酸阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 6 用al作电极电解naoh溶液阴极反应式 阳极反应式 总反应离子方程式 7 用al作阳极 电解h2so4溶液 铝材表面形成氧化膜阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 归纳总结 电解原理应用中的注意要点1 电解nacl溶液中使用阳离子交换膜 只允许阳离子 na 通过 阻止阴离子 cl 和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 电解过程的开始阶段电解质溶液中的cu2 浓度会逐渐减小 当cu开始放电时c cu2 保持不变 最终cu2 浓度略微减小 4 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 考点三金属的腐蚀与防护 主干精讲 1 金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子 金属发生氧化反应 2 金属腐蚀的类型 1 化学腐蚀与电化学腐蚀 2 析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析 2h 2e h2 o2 2h2o 4e 4oh 1 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 原电池原理a 负极 比被保护金属活泼的金属b 正极 被保护的金属设备 外加电流的阴极保护法 电解原理a 阴极 被保护的金属设备b 阳极 惰性金属或石墨 2 改变金属的内部结构 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 3 金属的防护 典例剖析 例1 2016 浙江省温州十校联合体高二上期中 下列叙述正确的是 a 金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程b 水库中的水闸 钢板 与外加直流电源的负极相连 可防止水闸被腐蚀c 纯银质物品久置表面变暗 是银发生吸氧腐蚀的结果d 钢板上的铜铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应 fe 3e fe3 继而形成铁锈 解析a项 金属失去电子化合价升高被氧化 是氧化过程 故a错误 b项 金属与外加直流电源的负极相连 作阴极 被保护 所以将水库中的水闸 钢板 与外加直流电源的负极相连 能保护水闸 故b正确 c项 纯银质物品久置表面变暗 是因为银的表面形成硫化银 不是发生吸氧腐蚀 故c错误 d项 钢板中fe与铜铆钉的cu形成的原电池中 金属铁为负极 易被腐蚀 发生fe 2e fe2 故d错误 答案b 例2 2016 10月 在一块表面无锈的铁片上滴食盐水 放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现 铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式 2fe 2h2o o2 2fe oh 2 fe oh 2进一步被氧气氧化为fe oh 3 再在一定条件下脱水生成铁锈 其原理如图 下列说法正确的是 a 铁片发生还原反应而被腐蚀b 铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域c 铁片腐蚀中负极发生的电极反应 2h2o o2 4e 4oh d 铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池 发生了电化学腐蚀解析负极 fe 2e fe2 发生氧化反应 正极 o2 4e 2h2o 4oh 发生还原反应 fe2 向正极移动 oh 向负极移动 生成fe oh 2 fe oh 2进一步被氧气氧化为fe oh 3 再在一定条件下脱水生成铁锈 微电池的正极区是生锈最多的区域 而铁腐蚀最严重的区域是负极区 a b c错误 答案d 1 2017 浙江名校协作体 如图所示装置中 小试管内为红墨水 u形管中盛有ph 4的雨水和生铁片 经观察 装置中有如下现象 开始时插在小试管中的导管内 考点精练 的液面下降 一段时间后导管内的液面回升 略高于u形管中的液面 以下有关解释不正确的是 a 生铁片中的铁是原电池的负极 发生氧化反应生成fe2 b 开始时雨水酸性较强 生铁片发生析氢腐蚀c 墨水液面回升时 正极反应式为 o2 2h2o 4e 4oh d 如果将铁片换成铜片 也会出现开始小试管中的导管内的液面下降 一段时间后导管内的液面回升的现象 解析a 生铁片中的铁是原电池的负极 发生氧化反应生成fe2 a正确 b 雨水酸性较强 开始时生铁片发生析氢腐蚀 一段时间后发生吸氧腐蚀 b正确 c 墨水液面回升时 说明u形管内压强降低 则生铁片发生吸氧腐蚀 正极反应式为 o2 2h2o 4e 4oh c正确 d 如果将铁片换成铜片 铜的金属性较弱 铜只能发生吸氧腐蚀 d错误 答案选d 答案d 2 2016 浙江省东阳中学高二上期中 下列有关金属防护的说法不正确的是 a 通过镶嵌锌块保护船体的方法叫牺牲阳极的阴极保护法b 埋铁制管线时应选择致密 干燥的土壤层c 青铜器表面覆盖防渗高分子膜 可防止铜绿形成d 纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗解析a项 锌比铁活泼 形成原电池时 锌作负极 这种方法叫牺牲阳极的阴极保护法 故说法正确 b项 干燥的土壤层 防止形成原电池 减缓铁被腐蚀 故说法正确 c项 高分子膜阻碍铜和空气的接触 防止铜被腐蚀 故说法正确 d项 金属银和空气发生化学反应 不是电化学腐蚀 故说法错误 答案d 3 2016 浙江省温州市瑞安市龙翔中学高二上第三次月考 将nacl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上 一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区 a 已被腐蚀而变暗 在液滴外沿棕色铁锈环 b 如图所示 导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少 下列说法正确的是 a 液滴中的cl 由a区向b区迁移b 液滴边缘是正极区 发生的电极反应为 o2 2h2o 4e 4oh c 液滴下的fe因发生还原反应而被腐蚀 生成的fe2 由a区向b区迁移 与b区

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