高考历史一轮复习 第21讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护课件 新人教版.ppt

第21讲电解池金属的电化学腐蚀与防护 考纲要求 1 理解电解池的构成 工作原理及应用 能写出电极反应式和总反应方程式 2 了解金属发生电化学腐蚀的原因 金属腐蚀的危害及防止金属腐蚀的措施 高频考点一电解池的工作原理1 判断正误 正确的打 错误的打 1 任何化学反应都可以设计成电解池反应 2 电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程 3 某些不能自发进行的氧化还原反应 通过电解可以实现 4 电解cucl2溶液 阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色 5 电解盐酸 硫酸等溶液 h 放电 溶液的ph逐渐增大 6 电解时 电解液中阳离子移向阳极 发生还原反应 7 用惰性电极电解饱和食盐水 溶液的ph不变 8 用惰性电极电解cuso4溶液一段时间后 加入cu oh 2可使电解质溶液恢复到电解前的情况 答案 3 用惰性电极电解2mol l 1nacl和1mol l 1cuso4的混合溶液 试判断阴 阳两极得到的产物是什么 并写出相应的电极反应式 答案 电解第一阶段 阳极得到cl2 阴极得到单质cu 1 电解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 注意 电解与电离两概念的联系与区别联系 电解是在电解质电离的基础上完成的 区别 电解需外加电源 是化学过程 电离一般在水溶液或熔融状态下完成 为物理过程 氧化还原反应 电 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 有外接电源 有与 相连的两个电极 形成闭合回路 3 电解池中电子和离子的移动 电子 从电源 流出后 流向电解池 从电解池的 流向电源的正极 离子 阳离子移向电解池的 阴离子移向电解池的 把电能转化为化学能 电解质溶液 负极 阴极 阳极 阴极 阳极 考点1电极反应式 电解总方程式的书写与判断 一 电极反应式 电解总方程式的书写1 1 利用lioh和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料 lioh可由电解法制备 钴氧化物可通过处理钴渣获得 利用如图所示装置电解制备lioh 两电极区电解液分别为lioh和licl溶液 b极区电解液为 溶液 填化学式 阳极电极反应式为 电解过程中li 向 电极迁移 填 a 或 b 2 将烧碱吸收h2s后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解 电解过程中阳极区发生如下反应 写出电解时阴极的电极反应式 电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质 其离子方程式可写成 答案 易错警示 1 书写电解池中电极反应式时 一般以实际放电的离子表示 但书写总电解反应方程式时 弱电解质要写成化学式 2 要确保两极电子转移数目相同 且应注明条件 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 二 电极反应式 电解总方程式的正误判断3 2016 北京高考 用石墨电极完成下列电解实验 池 db形成电解池 所以实验二中也形成电解池 铜珠的左端为电解池的阳极 铜失电子生成铜离子 m n是铜珠的右端 为电解池的阴极 开始时产生气体 后来铜离子移到m处 m处铜离子得到电子生成单质铜 故d选项正确 答案 b 4 在固态金属氧化物电解池中 高温共电解h2o co2混合气体制备h2和co是一种新的能源利用方式 基本原理如图所示 下列说法不正确的是 方法总结 做到 三看 正确判断电极反应式的正误 1 一看电极材料 若是金属 au pt除外 作阳极 金属一定被电解 注 fe生成fe2 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 就是金属的电冶炼 6 以石墨为电极 电解ki溶液 其中含有少量酚酞和淀粉 下列说法错误的是 a 阴极附近溶液呈红色b 阴极逸出气体c 阳极附近溶液呈蓝色d 溶液的ph变小 7 2018 河北十校联考 用惰性电极电解一定浓度的cuso4溶液 通电一段时间后 向所得的溶液中加入0 1molcu oh 2后恰好恢复到电解前的浓度和ph 则下列说法正确的是 a 电解过程中阴极没有气体生成b 电解过程中转移的电子的物质的量为0 4molc 原cuso4溶液的浓度为0 1mol l 1d 电解过程中阳极收集到的气体体积为1 12l 标况下 方法总结 1 阴 阳极的判断 2 电解时电极产物的判断 阳极产物的判断先看电极 若是活性电极 金属活动性顺序ag以前 则材料失电子变成阳离子 若是惰性电极 pt 石墨 则看溶液中阴离子失电子能力 阴离子放电顺序 s2 i br cl oh 含氧酸根 阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断 常见阳离子的放电顺序为 ag fe3 cu2 h 高频考点二电解原理的应用1 判断正误 正确的打 错误的打 1 电镀铜和电解精炼铜时 电解质溶液中的c cu2 均保持不变 2 电解冶炼镁 铝通常电解mgcl2和al2o3 也可电解mgo和alcl3 2 比较下列两种装置有哪些不同 1 请分析两装置中各电极的质量变化 2 请分析两装置中电解质溶液浓度的变化 答案 1 甲图中铜片质量减小 铁制品质量增加 乙图中粗铜质量减小 精铜质量增加 2 甲图中cuso4溶液浓度几乎未变化 因为阳极溶解多少铜 阴极增加多少铜 乙图中cuso4溶液浓度逐渐变小 因为粗铜中混有zn fe等杂质 放电后转化成zn2 fe2 等离子 此时cu2 会转化为cu 造成cuso4溶液浓度减小 3 应用 氯碱工业制烧碱 氯气和氢气 3 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 考点1电解原理应用的四种传统形式1 2016 湖南十校共同体联考 金属镍有广泛的用途 粗镍中含有少量fe cu pt等杂质 可用电解法制备高纯度的镍 用niso4溶液作电解质溶液 已知 氧化性fe2 ni2 cu2 下列叙述正确的是 2 2016 云南检测 将tio2熔于naf制成熔融盐 以石墨为阴极 覆盖了氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层为阳极 用如图所示电解装置制取金属钛 则阳极电极反应式是 阴极电极反应式是 3 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气 氢气 烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品 下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图 图中的离子交换膜只允许阳离子通过 完成下列填空 1 写出电解饱和食盐水的离子方程式 2 离子交换膜的作用为 3 精制饱和食盐水从图中 位置补充 氢氧化钠溶液从图中 位置流出 选填 a b c 或 d 不能使阴离子通过 这样就可以阻止阴极溶液中的oh 进入阳极室 与氯气发生反应 使在阴极区产生的naoh纯度更高 同时可以阻止阳极产生的cl2和阴极产生的h2混合发生爆炸 3 随着电解的进行 溶质nacl不断消耗 所以应该及时补充 精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充 由于阴极h 不断放电 附近的溶液显碱性 氢氧化钠溶液从图中d位置流出 水不断消耗 所以从b口不断加入蒸馏水 从c位置流出的是稀的nacl溶液 考点2电解原理的创新应用 一 制备物质4 次磷酸 h3po2 是一种精细磷化工产品 具有较强还原性 回答下列问题 h3po2也可用电渗析法制备 四室电渗析法 工作原理如下图所示 阳膜和阴膜分别只允许阳离子 阴离子通过 1 写出阳极的电极反应式 2 分析产品室可得到h3po2的原因 3 早期采用 三室电渗析法 制备h3po2 将 四室电渗析法 中阳极室的稀硫酸用h3po2稀溶液代替 并撤去阳极室与产品室之间的阳膜 从而合并了阳极室与产品室 其缺点是产品中混有 杂质 该杂质产生的原因是 5 电解no制备nh4no3 其工作原理如下图所示 为使电解产物全部转化为nh4no3 需补充物质a a是 说明理由 7 2015 四川理综 4 用下图所示装置除去含cn cl 废水中的cn 时 控制溶液ph为9 10 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 高频考点三金属的腐蚀与防护1 判断正误 正确的打 错误的打 1 干燥环境下金属不被腐蚀 2 金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 1 金属腐蚀的本质金属原子失去电子变成 金属发生氧化反应 金属阳离子 2 金属腐蚀的类型 1 化学腐蚀与电化学腐蚀 3 金属的防护 1 电化学防护 牺牲阳极的保护法 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 原理a 阴极 被保护的金属设备 b 阳极 惰性金属 原电池 电解 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 解析 a管发生吸氧腐蚀 a处溶液的ph增大 b管发生析氢腐蚀 b处溶液的h 减小 ph增大 故c项错 答案 c 方法总结 根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀正确判断 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 酸性很弱或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 5 下列金属防腐的措施中 使用外加电流的阴极保护法的是 a 水中的钢闸门连接电源的负极b 金属护栏表面涂漆c 汽车底盘喷涂高分子膜d 地下钢管连接镁块 解析 钢闸门连接电源的负极 为电解池的阴极 被保护 属于外加电流的阴极保护法 故a正确 b c是金属表面覆盖保护层 故错误 d中铁为正极 被保护 是牺牲阳极的阴极保护法 故错误 答案 a 方法总结 金属腐蚀快慢的判断方法 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 腐蚀速率越快 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 难点专攻 十八 多池组合 电池判断与电解计算考点1 多池组合 电池判断1 某同学组装了如图所示的电化学装置 电极 为al 其他电极均为cu 则 2 2018 吉林实验中学模拟 某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题 当闭合该装置的电键时 观察到电流计的指针发生了偏转 解析 1 甲池为原电池 通入ch3oh的电极为负极 电极 方法总结 电池类型的判断方法 1 直接判断 非常直观明显的装置 如燃料电池 铅蓄电池等在电路中 则其他装置为电解池 如图所示 a为原电池 b为电解池 2 根据电池中的电池材料和电解质溶液判断 原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极一个碳棒作电极 而电解池则一般都是两个惰性电极 如两个铂电极或两个碳棒 原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应 电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应 如图所示 b为原电池 a为电解池 3 根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极 并由此判断电池类型 如图所示 若c极溶解 d极上析出cu b极附近溶液变红 a极上放出黄绿色气体 则可知乙是原电池 d是正极 c是负极 甲是电解池 a是阳极 b是阴极 b d极发生还原反应 a c极发生氧化反应 考点2单一电解池的电解计算 一 单一电解质 足量 的单段电解计算3 2018 河北唐山模拟 两个惰性电极插入500mlagno3溶液中 通电电解 当电解液的ph从6 0变为3 0时 设电解过程中阴极没有h2放出 且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计 电极上析出银的质量最大为 a 27mgb 54mgc 106mgd 216mg 二 单一电解质 不足 的分段电解计算4 2018 六盘水质检 用惰性电极电解400ml一定浓度的硫酸铜溶液 不考虑电解过程中溶液体积的变化 通电一段时间后进行如下操作 1 如果向所得的溶液中加入0 1molcuo后 使溶液恰好恢复到电解前的浓度和ph 电解过程中转移的电子为 mol 2 如果向所得的溶液中加入0 1molcu oh 2后 使溶液恰好恢复到电解前的浓度和ph 电解过程中转移的电子为 mol 答案 1 0 2 2 0 4 答案 a 方法总结 电化学计算的类型与方法电化学的综合计算包括 两极产物的定量计算 溶液ph的计算 相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算 根据电荷量求产物的量 根据产物的量求电荷量等等 不论哪类计算 均可采用下列三种方法 1 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 2 根据电子守恒计算 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 用于混合溶液中电解的分阶段计算 3 根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁 构建计算所需的关系式 2 乙池中若滴入少量酚酞溶液 电解一段时间后fe电极附近呈 色 电极反应式为 3 若甲池中阴极增重12 8g 则乙池中阳极放出的气体在标准状况下的体积为 l 若此时乙池剩余液体为400ml 则电解后溶液的ph为 解析 1 与电源负极相连的极是电解池的阴极 与电源正极相连的极是电解池的阳极 由图示装置知甲池中a为阴极 b为阳极 乙池中fe为阴极 c 碳棒 为阳极 1 2018 大连模拟 用惰性电极电解一定浓度的cuso4溶液 通电一段时间