新（浙江专用） 高考化学二轮复习专题15 电解池 金属的腐蚀与防护（加试）课件.ppt

专题15电解池金属的腐蚀与防护 加试 内容索引 考点一电解池的工作原理 考点二电解原理的应用 考点三金属的腐蚀与防护 考点四有关电化学的计算 考点一电解池的工作原理 1 电解池 1 概念 把电能转化为化学能的装置 2 构成条件 有与相连的两个电极 或 形成 答案 电源 电解质溶液 熔融盐 闭合回路 3 电极名称及电极反应式 如图 阳极 氧化 2cl 2e cl2 阴极 还原 cu2 2e cu 答案 4 电子和离子的移动方向 特别提醒电解时 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 2 分析电解过程的思维程序 1 首先判断阴 阳极 分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极 2 再分析电解质水溶液的组成 找全离子并分阴 阳两组 不要忘记水溶液中的h 和oh 3 然后排出阴 阳两极的放电顺序阴极 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 注意 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 最常用 最重要的放电顺序 阳极 cl oh 阴极 ag cu2 h 电解水溶液时 k al3 不可能在阴极放电 即不可能用电解水溶液的方法得到k ca na mg al等金属 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 正误辨析 正误判断 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 电解时 电解液中阳离子移向阳极 发生还原反应 答案 题组一分类突破电解的规律 1 2 3 1 用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程 并总结电解规律 用惰性电极电解 填写表中空白 4 5 6 1 电解水型 溶液复原 h2o 4oh 4e o2 2h2o 4h 4e 2h2 增大 减小 增大 不变 h2o h2o h2o 2h2oo2 2h2 1 2 3 4 5 6 答案 2 电解电解质型 减小 增大 酸 2cl 2e cl2 2h 2e h2 2hclh2 cl2 1 2 3 4 5 6 答案 减小 盐 2cl 2e cl2 cu2 2e cu cucl2cu cl2 cucl2 1 2 3 4 5 6 答案 3 放h2生碱型 2cl 2e cl2 2h 2e h2 水和盐 生成新电解质 增大 通入hcl气体 2cl 2h2ocl2 h2 2oh 1 2 3 4 5 6 答案 4 放o2生酸型 减小 cuo cuco3 2cu2 2h2o2cu o2 4h 4oh 4e 2h2o o2 2cu2 4e 2cu 1 2 3 4 5 6 答案 题后反思 题后反思 复原措施探究 1 要使电解后的nacl溶液复原 滴加盐酸可以吗 提示不可以 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 要使电解后的cuso4溶液复原 加入cu oh 2固体可以吗 提示应具体情况具体分析 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会使溶液的浓度减小 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 此时浓度偏大 1 2 3 4 5 6 题后反思 3 若用惰性电极电解cuso4溶液一段时间后 需加入98gcu oh 2固体 才能使电解质溶液复原 则这段时间 整个电路中转移的电子数为多少 提示4na 4 通过以上分析 电解质溶液复原应遵循什么原则 提示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 2 3 4 5 6 题组二突破电极反应式 电解方程式的书写 1 2 3 4 5 6 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 4oh 4e o2 2h2o 或2h2o 4e o2 4h 4ag 4e 4ag 答案 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 2cl 2e cl2 2h 2e h2 或2h2o 2e h2 2oh 1 2 3 4 5 6 答案 3 用铁作电极电解nacl溶液阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 fe 2e fe2 2h 2e h2 或2h2o 2e h2 2oh 1 2 3 4 5 6 答案 4 用铁作电极电解naoh溶液阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 fe 2e 2oh fe oh 22h 2e h2 或2h2o 2e h2 2oh 1 2 3 4 5 6 答案 5 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 2al 6e 3h2o al2o3 6h 6h 6e 3h2 1 2 3 4 5 6 答案 6 用惰性电极电解熔融mgcl2阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 2cl 2e cl2 mg2 2e mg 1 2 3 4 5 6 答案 题后反思 题后反思 1 做到 三看 正确书写电极反应式 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 1 2 3 4 5 6 题后反思 2 规避 三个 失分点 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 弱电解质要写成分子式 2 要确保两极电子转移数目相同 且应注明条件 通电 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 1 2 3 4 5 6 题组三电解原理和电解规律的考查 3 如图为直流电源电解稀na2so4水溶液的装置 通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液 下列实验现象描述正确的是 a 逸出气体的体积 a电极的小于b电极的b 一电极逸出无味气体 另一电极逸出刺激性气体c a电极附近呈红色 b电极附近呈蓝色d a电极附近呈蓝色 b电极附近呈红色 1 2 3 4 5 6 解析 解析 oh 移向b极 在b极oh 放电 产生o2 b极附近c h c oh 石蕊溶液变红 na h 移向a极 在a极h 放电产生h2 a极附近c oh c h 石蕊溶液变蓝 所以产生的气体体积a电极的大于b电极的 两种气体均为无色无味的气体 a b c均错 1 2 3 4 5 6 4 2016 宁波效实中学高一下学期期中 如图所示 将纯fe棒和石墨棒插入1l饱和nacl溶液中 下列说法正确的是 a m连接电源负极 n连接电源正极 当两极产生气体总量为22 4ml 标准状况 时 则生成0 002molnaohb 去掉电源 将m n用导线直接相连 在溶液中滴入酚酞溶液 c电极周围溶液变红c m连接电源负极 n连接电源正极 如果把烧杯中的溶液换成1lcuso4溶液 反应一段时间后 烧杯中产生蓝色沉淀d m连接电源正极 n连接电源负极 将c电极换成cu电极 电解质溶液换成硫酸铜溶液 则可实现在铁上镀铜 1 2 3 4 5 6 解析 b项 去掉电源 m n直接连接 该装置是原电池 铁作负极 碳棒作正极 发生吸氧腐蚀 氧气得电子生成氢氧根 碱性增强 故b正确 解析 1 2 3 4 5 6 c项 m连接电源负极 n连接电源正极 所以铁作阴极 碳棒作阳极 铜离子得电子生成铜单质 故c错误 d项 m连接电源正极 n连接电源负极 所以铁作阳极 碳棒作阴极 fe是活性电极 阳极上fe首先失电子生成二价铁离子进入溶液而被腐蚀 不能实现铁上镀铜 故d错误 1 2 3 4 5 6 题组四原电池 电解池的判断 1 2 3 4 5 6 5 如图所示装置中 装置a中盛放0 1mol l 1的h2so4溶液 装置b中盛放0 1mol l 1的cucl2溶液 两种溶液均足量 且不考虑电极产物在溶液中的溶解 下列说法中不正确的是 a 装置a为原电池 装置b为电解池b 装置a为电解池 装置b为原电池c 两烧杯中产生的气体的物质的量相等d 一段时间后 装置b中溶液的ph升高 解析 解析装置a为原电池 装置b应为电解池 且装置a为装置b提供电能 故a正确 b错误 1 2 3 4 5 6 b装置在电解过程中cucl2溶液的浓度变小 溶液的酸性减弱 一段时间后 溶液的ph升高 d正确 6 2016 瑞安第一次联考 某小组为研究电化学原理 设计如图装置 下列叙述不正确的是 a a和b不连接时 铁片上会有金属铜析出b a和b用导线连接时 铜片上发生的反应为cu2 2e cuc 无论a和b是否连接 铁片均会溶解 溶液从蓝色逐渐变成浅绿色d a和b分别连接直流电源正 负极 电压足够大时 cu2 向铜电极移动 解析 1 2 3 4 5 6 返回 解析若a和b不连接 则不能构成原电池 单质铁直接与cu2 发生氧化还原反应而置换出铜 反应方程式为fe cu2 fe2 cu a正确 若a和b用导线连接 则构成原电池 此时铁作负极 铜作正极 电极反应式分别为fe 2e fe2 cu2 2e cu b正确 由a b分析可知 选项c是正确的 若a和b分别连接直流电源正 负极 则构成电解池 此时铜作阳极失去电子被氧化 铁作阴极 在电解池中阳离子向阴极移动 因此选项d错误 1 2 3 4 5 6 返回 考点二电解原理的应用 1 电解饱和食盐水 1 电极反应阳极反应式 反应 阴极反应式 反应 2 总反应方程式 2cl 2e cl2 2h 2e h2 氧化 还原 3 应用 氯碱工业制 和 烧碱 氯气 氢气 答案 2 电镀如图为金属表面镀银的工作示意图 据此回答下列问题 1 镀件作极 镀层金属银作极 2 电解质溶液是 3 电极反应 阳极 阴极 4 特点 极溶解 极沉积 电镀液的浓度 阳 agno3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液 ag e ag ag e ag 阳 阴 不变 答案 阴 3 电解精炼铜 1 电极材料 阳极为 阴极为 2 电解质溶液 含cu2 的盐溶液 3 电极反应 阳极 阴极 粗铜 纯铜 zn 2e zn2 fe 2e fe2 ni 2e ni2 cu 2e cu2 cu2 2e cu 答案 4 电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属na k ca mg al等 1 冶炼钠 电极反应 阳极 阴极 2cl 2e cl2 2na 2e 2na 答案 2 冶炼铝 电极反应 阳极 阴极 6o2 12e 3o2 4al3 12e 4al 答案 答案 正误辨析 正误判断 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 3 若把cu h2so4 cuso4 h2 设计成电解池 应用cu作阳极 4 电解饱和食盐水时 两个电极均不能用金属材料 5 在镀件上电镀铜时 镀件应连接电源的正极 6 电解精炼铜时 阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料 题组一电解原理的 常规 应用 1 2 3 1 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4oh 4e 2h2o o2 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 4 5 6 解析 1 2 3 4 5 6 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 由于粗铜中含有锌 铁 镍等杂质 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 1 2 3 4 5 6 2 2016 浙江嘉善一中高二上期末 下列实验装置中 按要求设计正确的是 3 2016 杭州西湖高级中学高二5月月考 下列装置可达到铁片上镀锌目的的是 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 题组二电解原理的不寻常应用 4 用naoh溶液吸收烟气中的so2 将所得的na2so3溶液进行电解 可循环再生naoh 同时得到h2so4 其原理如下图所示 电极材料为石墨 1 2 3 4 5 6 1 图中a极要连接电源的 填 正 或 负 极 c口流出的物质是 3 电解过程中阴极区碱性明显增强 用平衡移动原理解释原因 负 硫酸 h oh 在阴极h 放电生成h2 c h 减小 水的电离平衡正向移动 碱性增强 h2o 解析 答案 解析根据na so的移向判断阴 阳极 na 移向阴极区 a应接电源负极 b应接电源正极 其电极反应式分别为 1 2 3 4 5 6 阴极 2h2o 2e h2 2oh 所以从c口流出的是硫酸 在阴极区 由于h 放电 破坏水的电离平衡 c h 减小 c oh 增大 生成naoh 碱性增强 从b口流出的是浓度较大的naoh溶液 5 电解尿素 co nh2 2 的碱性溶液制氢气的装置示意图如下 1 2 3 4 5 6 电解池中隔膜仅阻止气体通过 阴阳两极均为惰性电极 1 a极为 电极反应式为 2 b极为 电极反应式为 答案 解析 阳极 阴极 3h2 解析h2产生是因为h2o电离的h 在阴极上得电子 即6h2o 6e 3h2 6oh 或6h 6e 3h2 所以b极为阴极 a极为阳极 电极反应式为co nh2 2 6e 8oh n2 6h2o 1 2 3 4 5 6 6 2016 浙江选考试题汇编 1 2015 浙江普通高校10月招生选考模拟 单质mg还可以通过电解熔融mgcl2得到 不能用电解mgcl2溶液的方法制备mg的理由是 1 2 3 4 5 6 电解mgcl2溶液时 阴极上h 比mg2 容易得电子 电极反应式2h2o 2e h2 2oh 所以不能得到mg单质 答案 2 2016 嘉兴第一中学高二下学期期末 某人设想以下图所示装置用电化学原理生产硫酸 写出通入so2的电极的电极反应式 1 2 3 4 5 6 so2 2h2o 2e so 4h 答案 3 2016 宁波北仑区普通高中选考 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 1 2 3 4 5 6 nh3根据电子守恒 阳极得到的no的量大于阴极得到的nh的量 所以需充入nh3 或从阴 阳极电极反应式说明也可 返回 答案 考点三金属的腐蚀与防护 答案 失去电子 金属阳离子 氧化反应 1 金属腐蚀的本质 金属原子变为 金属发生 2 金属腐蚀的类型 1 化学腐蚀与电化学腐蚀 其他物质直接 电解质溶液 无 有微弱 氧化 氧化 电化学 答案 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 ph 4 3 水膜酸性很弱或呈中性 fe 2e fe2 2h 2e h2 o2 2h2o 4e 4oh fe 2h fe2 h2 2fe o2 2h2o 2fe oh 2 吸氧腐蚀 答案 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 极 比被保护金属活泼的金属 b 极 被保护的金属设备 外加电流的阴极保护法 原理a 极 被保护的金属设备 b 极 惰性金属或石墨 原电池 负 正 电解 阴 阳 答案 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 答案 正误辨析 正误判断 正确的打 错误的打 1 所有金属纯度越大 越不易被腐蚀 2 纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样 3 干燥环境下金属不被腐蚀 4 al fe cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物 5 钢铁发生电化学腐蚀时 负极铁失去电子生成fe3 6 在金属表面覆盖保护层 若保护层破损后 就完全失去了对金属的保护作用 题组一正确判断概念 1 2 3 4 1 2016 温州高二上学期期末 下列关于金属腐蚀的叙述正确的是 a 金属 m表示金属 被腐蚀的本质是mn ne mb 金属不可能在碱性环境中发生电化学腐蚀c 镀锌铁的镀层破损后 镀层仍能对铁起保护作用d 铜管与外加直流电源的正极相连 以保护它不受腐蚀 解析 1 2 3 4 解析a项 金属被腐蚀 是金属单质被腐蚀 因此本质为m ne mn a错误 b项 金属可能在碱性环境中发生电化学腐蚀 如金属铝 石墨 氢氧化钠构成的原电池 b错误 c项 锌比铁活泼 锌作负极 铁作正极 对金属铁起到保护作用 c正确 d项 铜管连接正极 根据电解原理 活泼金属作阳极 先失电子 被腐蚀 d错误 1 2 3 4 题组二腐蚀种类与快慢判断 2 利用下图装置进行实验 开始时 a b两处液面相平 密封好 放置一段时间 下列说法不正确的是 a a管发生吸氧腐蚀 b管发生析氢腐蚀b 一段时间后 a管液面高于b管液面c a处溶液的ph增大 b处溶液的ph减小d a b两处具有相同的电极反应式 fe 2e fe2 解析 1 2 3 4 解析根据装置图判断 左边铁丝发生吸氧腐蚀 右边铁丝发生析氢腐蚀 其电极反应为左边负极 fe 2e fe2 正极 o2 4e 2h2o 4oh 右边负极 fe 2e fe2 正极 2h 2e h2 a b处的ph均增大 c错误 3 2016 浙江江山实验中学高二10月教学质量检测 如图 向还原铁粉中加入少量的炭粉 混合均匀后 撒入内壁用nacl溶液润湿过的具支试管中 塞紧橡皮塞 几分钟后 打开止水夹 观察到导管中水柱上升 对此过程所作的分析正确的是 a 铁粉在电化学腐蚀过程中作正极b 炭粉被氧化c 发生了吸氧腐蚀d 发生了析氢腐蚀 1 2 3 4 4 2016 温州平阳第二中学高二上学期第一次质检 下图容器中盛有海水 铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 a b c d 1 2 3 4 解析 返回 解析根据图知 装置是原电池 在 中 金属铁作负极 中金属铁作正极被保护 作负极的腐蚀速率快 所以 装置是电解池 其中金属铁为阳极 加快腐蚀 腐蚀最快 所以腐蚀速率是 故选a 1 2 3 4 返回 考点四有关电化学的计算 方法指导1 计算类型 原电池和电解池的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的计算 产物的量与电量关系的计算等 2 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 如以通过4mole 为桥梁可构建如下关系式 式中m为金属 n为其离子的化合价数值 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 提示在电化学计算中 还常利用q i t和q n e na 1 60 10 19c来计算电路中通过的电量 题组一根据总反应式 建立等量关系进行计算 1 2 3 4 1 2016 温州平阳二中高二第一次质检 用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液 电解过程中的实验数据如图所示 横坐标表示转移电子的物质的量 纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积 标准状况 下列判断正确的是 a 电解过程中 溶液的ph不断增大b q点对应的气体中 h2与o2的体积比为2 1c 阳极电极反应式为2h2o 4e 4h o2 d 当转移0 4mole 时 电解生成的铜为6 4g 解析 解析a项 惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液 发生反应2cuso4 2h2o2cu o2 2h2so4 结合图像可知 通过0 2mol电子时电解硫酸铜 然后电解硫酸溶液 实质是电解水 溶液ph在电解过程中是减小 故a错误 b项 到q点时收集到的混合气体为氢气和氧气 p点1 12l为o2 pq段3 36l气体中 由电解水反应可知0 2mol电子通过时生成0 1molh2 0 05molo2 q点收集到的气体中h2和o2体积比为1 1 故b错误 解析 1 2 3 4 c项 电解过程中阳极上是溶液中的氢氧根离子放电 4oh 4e 2h2o o2 故c错误 d项 电解过程中的阴极上 先发生cu2 2e cu 后发生2h 2e h2 a电极表面先有红色物质析出 后有气泡产生 分析图像可知转移0 2mol电子阴极析出铜0 1mol 质量为6 4g 故d正确 1 2 3 4 2 2016 宁波效实中学高一下学期期中 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产生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 解析 1 2 3 4 解析cu oh 2从组成上可看成cuo h2o 加入0 1molcu oh 2后恰好恢复到电解前的浓度和ph 即电解生成了0 1molh2so4 并电解了0 1molh2o 由电解的总反应式 2mol2mol1mol4mol0 1mol0 1mol0 05mol0 2mol 解析 1 2 3 4 2mol2mol1mol4mol0 1mol0 1mol0 05mol0 2mol a项 根据以上分析 阴极有氢气放出 故a错误 b项 根据以上分析计算 电解过程中共转移电子为0 4mol 故b正确 c项 没有体积无法计算 故c错误 d项 根据以上分析 阳极收集到的气体体积为 0 05 0 05 mol 22 4l mol 1 2 24l 故d错误 1 2 3 4 3 甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料 下图是甲醇燃料电池工作的示意图 其中a b d均为石墨电极 c为铜电极 工作一段时间后 断开k 此时a b两极上产生的气体体积相等 题组二根据电子守恒 突破电解池的 串联 计算 1 2 3 4 1 甲中负极的电极