高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 3 电解池 金属的电化学腐蚀与防护课件.ppt

第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护 考点一电解原理及其应用 核心知识通关 1 电解 电解池 还原 氧化 电 化学 2 电解池的工作原理 电解cucl2溶液 阴 还原 阴 正 氧化 阳 阴极 阳极 1 电解饱和食盐水 氯碱工业 总反应方程式 2h 2e h2 还原 2cl 2e cl2 氧化 2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 2 电镀 镀层金属作 极 待镀元件作 极 电解质溶液含有 如铁上镀锌 见图 阳 阴 镀层金属离子 锌 铁 硫酸锌 3 电解精炼铜 粗铜 zn 2e zn2 fe 2e fe2 cu 2e cu2 纯铜 cu2 2e cu cuso4 4 电冶金 冶炼钠 钙 镁 铝等活泼金属 必须用电解法 如电解熔融氯化钠得到钠时 2cl 2e cl2 2na 2e 2na 2nacl 熔融 2na cl2 特别提醒 1 电解池中 在外电路中是电子导电 溶液中是阴 阳离子导电 2 氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制 除去nacl中混有的ca2 mg2 3 电镀铜时 电解质溶液中c cu2 不变 电解精炼铜时 电解质溶液中c cu2 减小 4 电解熔融mgcl2冶炼镁 而不能电解mgo冶炼镁 因mgo的熔点很高 电解熔融al2o3冶炼铝 而不能电解alcl3冶炼铝 因alcl3是共价化合物 其熔融态不导电 典题技法归纳 考向1 电解原理及应用 2016 汕头模拟 如图所示的电解池 和 中 a b c和d均为pt电极 电解过程中 电极b和d上没有气体逸出 但质量均增大 且增重b d 符合上述实验结果的盐溶液是 解析 选d 根据溶液中离子的放电顺序oh 比 更容易失去电子被氧化 所以 电解池中a极 c极均发生4oh 4e 2h2o o2 a项 mg2 不能得电子 b棒不增重 b项 电解时分别发生ag e ag pb2 2e pb 转移相同数目的电子时 析出的ag质量大 增重b d c项 al3 不能得电子 d棒不增重 d项 电解时分别发生ag e ag cu2 2e cu 转移相同数目的电子时析出ag的质量更大 综上所述应选d项 母题变式 1 上题电解一段时间后 池溶液的ph 池溶液的ph 填 增大 减小 或 不变 提示 减小减小电解池 电解池 分别发生2cuso4 2h2o2cu o2 2h2so4 4agno3 2h2o4ag o2 4hno3 都生成酸 ph都减小 2 d项中 池电解一段时间后 若要使电解液恢复到电解前的状态 应向溶液中加入的物质是 提示 cuo或cuco3 考向2 电解反应方程式及电极产物的判断 2015 四川高考 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 a 用石墨作阳极 铁作阴极b 阳极的电极反应式 cl 2oh 2e clo h2oc 阴极的电极反应式 2h2o 2e h2 2oh d 除去cn 的反应 2cn 5clo 2h n2 2co2 5cl h2o 解析 选d a选项石墨作阳极 为惰性电极 由溶液中的cl 放电 电极反应式 cl 2oh 2e clo h2o 铁作阴极 在碱性环境下发生反应2h2o 2e h2 2oh 故a b c正确 d选项ph为9 10的碱性溶液不可能是h 参加反应 离子反应应为2cn 5clo h2o n2 2co2 5cl 2oh 母题变式 1 上题a项中 若铁作阳极则电极反应式为 提示 fe 2e fe2 2 上题每除去2molcn 时 电路中转移 mol电子 提示 10由反应2cn 5clo h2o n2 2co2 5cl 2oh 知 除去2molcn 时 消耗5molclo 再由cl 2oh 2e clo h2o知 转移10mol电子 归纳总结 1 离子的放电顺序 1 活性电极 除金 铂外的金属 金属本身失去电子生成对应的金属阳离子进入溶液 溶液中的阴离子不再失电子 如cu 2e cu2 fe 2e fe2 注明 不生成fe3 2 惰性电极 2 电解池中有关量的计算方法 高考模拟精练 1 2016 孝感模拟 某同学用下图所示装置进行铜的电解精炼实验 粗铜中有锌 铁 镍 银等杂质 部分导线未画出 下列说法正确的是 a a应与c相连接 b应与d相连接b 电解一段时间 b与d两极析出物质的物质的量相等c 电解一段时间 b极附近溶液的ph降低d 电解过程中 y装置中cu2 的浓度始终不变 解析 选b a x池中zn为负极接y池的纯铜 cu为正极接y池的粗铜 故a错误 b b极电极反应式为2h 2e h2 d极电极反应式为cu2 2e cu 所以电解一段时间后 b d两极析出物质的物质的量相同 故b正确 c b极电极反应式为2h 2e h2 电解后ph升高 故c错误 d y池中c极电极反应式为zn 2e zn2 fe 2e fe2 cu 2e cu2 d极电极反应式为cu2 2e cu 故d错误 2 1 2015 山东高考 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 2015 广东高考 电解制备al oh 3时 电极分别为al片和石墨 电解总反应方程式为 解析 1 b极区产生h2 同时生成lioh 则b极区电解液为lioh溶液 电极a为阳极 阳极区电解液为licl溶液 根据放电顺序 阳极上cl 失去电子 则阳极电极反应式为2cl 2e cl2 根据电流方向 电解过程中li 向b电极迁移 2 电解制备al oh 3时 电极分别为al片和石墨 若生成al oh 3则铝作阳极 所以电解的总反应方程式为2al 6h2o2al oh 3 3h2 答案 1 lioh2cl 2e cl2 b 2 2al 6h2o2al oh 3 3h2 加固训练 1 2016 长春模拟 下列叙述中不正确的是 a 电解池的阳极发生氧化反应 阴极发生还原反应b 原电池跟电解池连接后 电子从原电池负极流向电解池阳极c 电镀时 电镀池里的阳极材料发生氧化反应d 电解饱和食盐水时 阴极得到氢氧化钠溶液和氢气 解析 选b 原电池与电解池相连时 原电池的正极与电解池的阳极相连 负极与电解池的阴极相连 因此电子从原电池的负极流向电解池的阴极 b错 2 2016 周口模拟 下列关于电化学知识说法正确的是 a 电解alcl3 fecl3 cucl2的混合溶液 在阴极上依次析出al fe cub 电解cuso4溶液一段时间后 加入适量cu oh 2可以使溶液恢复至原状态 c 铅蓄电池在充电时 连接电源正极的电极发生的电极反应为pbso4 2e pb d 将钢闸门与直流电源的负极相连 可防止钢闸门腐蚀 解析 选d 根据金属活动性顺序表可知 阴极上离子的放电顺序是fe3 cu2 h fe2 al3 fe2 和al3 不放电 fe3 得电子成为fe2 不会析出铁 所以铁和al不会析出 a错误 电解cuso4溶液 阴极析出cu 阳极生成氧气 应加入cuo使溶液恢复至原状态 故b错误 c 铅蓄电池充电时 与正极相连的电极是阳极 发生氧化反应 电极反应为pbso4 2h2o 2e pbo2 4h c错误 将钢闸门与直流电源的负极相连 作阴极 属于外加电源的阴极保护法 d正确 3 2016 潍坊模拟 用石墨作电极完全电解含1mol溶质x的溶液后 向溶液中加入一定量的物质y能使电解液恢复到起始状态的是 解析 选d 电解cucl2溶液的化学方程式为cucl2cu cl2 所以电解后加cucl2才能恢复原状 电解koh溶液的化学方程式为2h2o2h2 o2 电解后加水才能恢复原状 电解na2so4溶液的化学方程式为2h2o2h2 o2 电解后加水能恢复原状 电解agno3溶液的化学方程式为4agno3 2h2o4ag o2 4hno3 电解后加入0 5molag2o可恢复原状 故a b c错误 选d 4 2013 浙江高考 电解装置如图所示 电解槽内装有ki及淀粉溶液 中间用阴离子交换膜隔开 在一定的电压下通电 发现左侧溶液变蓝色 一段时间后 蓝色逐渐变浅 已知 3i2 6oh 5i 3h2o 下列说法不正确的是 a 右侧发生的电极反应式 2h2o 2e h2 2oh b 电解结束时 右侧溶液中含有c 电解槽内发生反应的总化学方程式 ki 3h2okio3 3h2 d 如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜 电解槽内发生的总化学反应不变 解析 选d 电解时左侧溶液变蓝 说明反应中i i2 则电极反应为2i 2e i2 该极为阳极 右侧电极为阴极 发生还原反应 则应水放电生成h2 电极反应为2h2o 2e h2 2oh a说法正确 电解过程中阴离子oh 可通过阴离子交换膜向阳极移动 因此oh 可从右侧进入左侧 导致单质i2与oh 反应 3i2 6oh 5i 3h2o 因此左侧溶液中产生 也可透过阴离子交换膜进入右侧 b说法正确 把两电极反应和i2与oh 的反应合并 可得总反应方程式 ki 3h2okio3 3h2 c说法正确 如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜 则右侧产生的oh 不能进入左侧 则不会发生单质i2与oh 的反应 因此电解槽内的化学反应不同 d说法错误 考点二金属的腐蚀与保护 核心知识通关 1 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 原 电池 较活泼金属 无 有 2 电化学腐蚀的分类 钢铁腐蚀 酸性 fe 2e fe2 2h 2e h2 2h2o o2 4e 4oh 吸氧 3 金属的保护 原电池 电解池 特别提醒 1 钢铁发生电化学腐蚀时 负极铁失去电子生成fe2 而不是生成fe3 2 金属腐蚀时 电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在 但前者更普遍 危害也更严重 3 铜暴露在潮湿空气中发生的是化学腐蚀 而不是电化学腐蚀 生成铜绿的化学成分是cu2 oh 2co3 高考模拟精练 1 2016 西宁模拟 关于下列各装置图的叙述中 不正确的是 a 用甲装置精炼铜 则a极为粗铜 电解质溶液为cuso4溶液b 乙装置的总反应是cu 2fe3 cu2 2fe2 c 丙装置中钢闸门应与外接电源的负极相连d 丁装置中的铁钉几乎没被腐蚀 解析 选b 精炼铜中 粗铜作阳极 纯铜作阴极 电解质溶液为cuso4溶液 a正确 在原电池中 较活泼的金属作负极 发生氧化反应 不活泼的金属作正极 不参与反应 b错误 钢闸门与电源的负极相连作阴极 不参与电极反应被保护 c正确 浓硫酸具有吸水性 铜丝的表面干燥 不能发生电化学腐蚀 d正确 2 2015 重庆高考节选 我国古代青铜器工艺精湛 有很高的艺术价值和历史价值 但出土的青铜器大多受到环境腐蚀 故对其进行修复和防护具有重要意义 下图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的原理示意图 1 腐蚀过程中 负极是 填图中字母 a 或 b 或 c 2 环境中的cl 扩散到孔口 并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈cu2 oh 3cl 其离子方程式为 3 若生成4 29gcu2 oh 3cl 则理论上耗氧体积为 l 标准状况 解析 1 根据图示 腐蚀过程中 铜失电子生成cu2 则负极是铜 选c 2 根据上述分析 正极产物是oh 负极产物为cu2 环境中的cl 扩散到孔口 与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈cu2 oh 3cl 则离子方程式为2cu2 3oh cl cu2 oh 3cl 3 4 29gcu2 oh 3cl的物质的量为4 29 214 5 0 02 mol 根据铜原子守恒 cu2 的物质的量为0 04mol 负极反应为2cu 4e 2cu2 正极反应为o2 4e 2h2o 4oh 根据正 负极放电量相等 则理论上耗氧体积为0 02mol 22 4l mol 1 0 448l 答案 1 c 2 2cu2 3oh cl cu2 oh 3cl 3 0 448 加固训练 1 下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是 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 选b 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 采用外加电流的阴极保护法时 被保护金属与直流电源的负极相连 d正确 2 2016 济南模拟 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 选b a项 液面处 铁棒与h2o和o2充分接触 腐蚀最严重 a错误 b项 由m改置于n后 锌作原电池的负极 cu zn合金应充当原电池的正极 明显受到了一定的保护 腐蚀速率减小 b正确 c项 接通开关时 锌作原电池的负极 腐蚀速率变大 但是气体不在锌 负极 上产生 而是在铂 正极 上产生 c错误 d项 zn mno2干电池发生放电反应 导致zn被 腐蚀 主要原因是锌发生氧化反应 体现了锌的还原性 d错误 3 2016 洛阳模拟 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 选a 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 铁腐蚀的速率最快 4 为保护地下钢管不受腐蚀 可采取的措施有 与石墨棒相连 与直流电源负极连接 与直流电源正极相连 与锌板相连a b c d 解析 选c 钢管中可能存在如下反应 fe 2e fe2 显然 铁接触到的物质若易失电子 使反应不易发生