高三化学一轮复习 第09章 第2讲 电解池 金属的腐蚀与防护课件.ppt

第九章电化学基础 第二讲电解池金属的腐蚀与防护 一气贯通的课堂学案 一卷冲关的课后练案 考点一一突破 一举双得的课前预案 10分钟识记 5分钟体会 要点一网打尽 一 电解原理1 电解使电流通过电解质溶液 或熔融的电解质 而在阴 阳两极引起反应的过程 2 电解池 也叫电解槽 把转变为的装置 化学能 氧化还原 电能 3 电解池的工作原理以电解cucl2溶液为例 cu2 2e cu2cl 2e cl2 还原反应氧化反应 负 阴 阳 正 思考 感悟 1 电解质溶液导电时 一定会发生化学反应吗 金属导电呢 提示 电解质溶液导电一定有化学反应发生 因为在电解池的两极发生了氧化还原反应 生成了新物质 而金属导电 是物理变化 不会有化学反应发生 二 电解原理的应用1 电解饱和食盐水阳极 c 阴极 fe 总反应 应用 氯碱工业制naoh h2 cl2 2cl 2e cl2 2h 2e h2 2 电镀电镀时 用作阳极 作阴极 用含的溶液作电解质溶液 理论上讲 电镀时 电解质溶液的成分及浓度是不变的 如往铁制品上镀铜 阳极材料 阴极材料 电解质溶液 镀层金属 待镀金属 镀层金属离子 铜 铁制品 cuso4溶液或cucl2溶液 3 铜的精炼 粗铜中通常含有zn fe ni ag au等杂质 cu 2e cu2 cu2 2e cu 粗铜中比较活泼的金属杂质形成阳离子进入溶液 金属活动性弱于铜的金属 ag和au 沉淀在电解槽底部 形成 阳极泥 4 电冶金 钠的冶炼 阴极 2na 2e 2na 阳极 总反应 2cl 2e cl2 思考 感悟 2 电解精炼铜时 cuso4溶液的浓度是否是不变的 提示 电解精炼铜时 粗铜中的zn fe ni等比cu活泼的金属失去电子 阴极上只有cu2 得电子 所以cuso4溶液的浓度略有降低 三 金属的腐蚀与防护1 化学腐蚀和电化学腐蚀 原电池 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 2 其他 思考 感悟 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 其中zn作负极 fe作正极 锌被腐蚀 而船体受到保护 1 钢铁发生吸氧腐蚀时 发生还原反应的电极反应式是 a fe 2e fe2 b 2h 2e h2 c 4oh 4e 2h2o o2 d 2h2o o2 4e 4oh 答案 d 解析 还原反应发生在正极上 是o2得电子生成oh 的反应 2 2010 北京高考 下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 a 钢管与电源正极连接 钢管可被保护b 铁遇冷浓硝酸表现钝化 可保护内部不被腐蚀c 钢管与铜管露天堆放在一起时 钢管不易被腐蚀d 钢铁发生析氢腐蚀时 负极反应是fe 3e fe3 解析 本题考查金属的腐蚀和防护 意在考查考生对金属腐蚀原理的理解和防护措施的应用 钢管与电源正极相连 则钢管作阳极 发生氧化反应而被腐蚀 a项错误 铁遇冷浓硝酸表面钝化 在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀 b项正确 钢管与铜管露天堆放在一起 形成原电池时钢管作负极 发生氧化反应而被腐蚀 c项错误 钢铁发生析氢腐蚀时 负极反应为 fe 2e fe2 d项错误 答案 b 3 如图为用惰性电极电解cucl2溶液 并验证其产物的实验装置 则下列说法不正确的是 a 电源a极为负极b ki 淀粉溶液会变蓝c 可以将惰性电极 换为铜棒d 惰性电极 上发生的电极反应为 cu 2e cu2 答案 d 解析 根据实验装置 可以判断 电极产生氯气 即a极是负极 电极 处产生氯气 ki 淀粉溶液会变蓝 电极 是阴极 用铜棒不会影响电解 4 判断下列描述的正误 1 与原电池不同 电解池放电时 电极本身不会参加反应 2 用惰性电极电解稀硫酸的过程中 溶液的ph保持不变 3 在原电池的正极和电解池的阳极上发生的都是氧化反应 4 工业上常用电解nacl mgcl2溶液的方法来制取na mg等金属 5 黄铜 铜锌合金 制作的铜锣不易产生铜绿 解析 1 若金属材料 除au pt外 作阳极时 电极本身也会参加反应 2 用惰性电极电解稀h2so4即是电解水 硫酸的浓度增大 溶液ph减小 3 原电池的正极上发生的是还原反应 电解池的阳极上发生的是氧化反应 4 非常活泼的金属 如na mg等 常采用电解熔融盐的方法来制取 5 铜 锌 膜形成的原电池中 铜作正极 受到保护 不易产生铜绿 答案 1 2 3 4 5 5 用惰性电极电解下列物质的水溶液 写出电极反应式及总反应式 1 电解cuso4溶液 阳极反应式 阴极反应式 总反应的离子方程式 2 电解agno3溶液 阴极反应式 总反应的化学方程式 3 电解食盐水总反应的离子方程式 4 电解naoh溶液总反应的化学方程式 解析 1 电解cuso4溶液时 cu2 在阴极上获得电子生成单质cu oh 在阳极上失去电子放出o2 2 电解agno3溶液时 ag 在阴极上获得电子生成ag oh 在阳极上失去电子生成o2 3 电解食盐水生成naoh h2和cl2 4 电解naoh溶液实际上是电解水 1 电解池电极的判断 2 电解时电极产物的判断 1 阳极产物的判断 活性阳极 fe cu ag等金属 电极材料失电子 电极被溶解 溶液中阴离子不能失电子 如fe作阳极 fe 2e fe2 惰性阳极 pe au 石墨 溶液中阴离子放电顺序为 2 阴极产物的判断 溶液阳离子放电顺序为 ag fe3 cu2 oh 含氧酸根生成o2 特别提醒 1 k ca2 na mg2 al3 只有在熔化状态下放电 2 在水溶液中 含氧酸根和活泼金属离子一般不放电 而是oh 和h 放电 3 fe3 放电时生成fe2 而不是fe 其电极反应式为 fe3 e fe2 例1 2010 全国卷 如图是一个用铂丝作电极 电解稀的mgso4溶液的装置 电解液中加有中性红指示剂 此时溶液呈红色 指示剂的ph变色范围 6 8 8 0 酸色 红色 碱色 黄色 回答下列问题 1 下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是 填编号 a管溶液由红变黄 b管溶液由红变黄 a管溶液不变色 b管溶液不变色 2 写出a管中发生反应的反应式 3 写出b管中发生反应的反应式 4 检验a管中气体的方法是 5 检验b管中气体的方法是 解析 a与电源负极相连 为阴极 b与电源正极相连 为阳极 溶液中h oh 分别在a b两极上放电 反应式为 a极 2h 2e h2 b极 4oh 4e o2 2h2o 则a极附近会产生oh 水电离出来的 b极附近会产生h 水电离出来的 所以a处溶液由红变黄 b处溶液不变色 答案 1 2 2h 2e h2 写2h2o 2e 2oh h2 同样正确 mg2 2oh mg oh 2 3 4oh 4e 2h2o o2 写2h2o 4e 4h o2 同样正确 4 用拇指按住管口 取出试管 靠近火焰 放开拇指 有爆鸣声 管口有蓝色火焰 5 用拇指按住管口 取出试管 放开拇指 将带有火星的木条伸入试管内会复燃 1 1 按右图装置进行实验 1 若滤纸用ki淀粉溶液浸湿 将a b连接上直流电源后 铅笔芯c点处出现蓝色 则b连接的是电源的 2 若滤纸用硫酸钠和酚酞的混合溶液浸湿 将b与直流电源负极相连 请预测铅笔芯c点处出现的现象是什么 答案 1 正极 2 b为阴极 电极反应式为2h 2e h2 此处破坏水的电离平衡 使c oh c h 故铅笔芯c点处出现红色 解析 铅笔芯c点出现蓝色 说明此处有i2生成 即电极反应式为 2i 2e i2 故b应连接电源的正极 解析 设cuso4和nacl的物质的量分别为1mol和3mol 根据离子的放电规律和电子守恒可知电解过程应分为如下阶段 电解cucl2 阳极 2cl 2e cl2 2mol2mol阴极 cu2 2e cu 1mol2mol 答案 c 1 电解规律 惰性电极 2 电解的有关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 解题依据是得失电子守恒 有如下解题方法 1 根据电子守恒法计算 用于串联电路 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 2 根据总反应式计算 先写出电极反应式 再写出总反应式 最后根据总反应式计算 3 根据关系式计算 根据得失电子守恒关系 在已知量与未知量之间 建立计算所需的关系式 如 4e 4ag 2cu 2cl2 2h2 o2 4h 4oh 例2 2011 全国卷 用石墨电极电解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 解析 本题考查电化学知识 意在考查考生的思维能力 石墨电极电解硫酸铜溶液一段时间 阳极发生氧化反应得到氧气 阴极发生还原反应得到铜 因此补充氧化铜即可使电解液恢复到起始状态 2 1 例2中要达到目的还可以加入什么物质 cu oh 2可以吗 答案 可以加入cuco3不可以加入cu oh 2 解析 加入cuco3 与h2so4反应生成cuso4和co2气体 相当于加入cuo 也可以使溶液恢复原状态 加入cu oh 2或cu2 oh 2co3 相当于加入cuo和h2o 不能达到目的 2 2 用惰性电极电解100ml含c h 0 30mol l的下列溶液 当电路中通过0 04mol电子时 理论上析出金属质量最大的是 a 0 20mol lag b 0 02mol lzn2 c 0 20mol lcu2 d 0 20mol lpb2 答案 a 解析 用惰性电解含zn2 或pb2 的酸性溶液时 h 放电 而无金属单质析出 选项b d错误 选项a中析出0 02molag 质量为2 16g 选项c中析出0 02molcu 质量为1 28g 1 金属发生电化学腐蚀的条件金属电化学腐蚀是原电池原理 条件有 1 金属不纯 相当于原电池两极 2 在潮湿空气中或与水接触 相当于电解质溶液 3 与空气接触 2 金属防护的原理及措施 1 改变内部结构 如不锈钢 2 隔离空气 水 如表面涂漆 钝化等 3 电化学原理 原电池 使被保护金属作正极 电解池 使被保护金属作阴极 特别提醒 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只能发生吸氧腐蚀 如铜绿的形成就属吸氧腐蚀 例3 2011 浙江高考 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圈中心区 a 已被腐蚀而变暗 在液滴外沿形成棕色铁锈环 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处少 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区的oh 形成fe oh 2 进一步氧化 脱水形成铁锈d 若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板 在铜铁接触处滴加nacl溶液 则负极发生的电极反应为 cu 2e cu2 答案 b 解析 本题考查金属的腐蚀 意在考查考生运用电化学原理分析金属腐蚀过程的能力 铁板为铁和碳的合金 滴入nacl溶液 形成原电池 显然a区为负极 溶液中cl 由b区向a区迁移 a错 液滴边缘为正极区 溶解在溶液中的o2放电 电极反应为 o2 2h2o 4e 4oh b对 液滴下的fe因发生氧化反应而被腐蚀 c错 改用嵌有铜螺丝钉的铁板 则铁为负极 d错 3 1 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 并按下图连接好仪器 试推测装置a b水中的导管内含出现什么现象 答案 a中导管口有气泡冒出 b中导管内水面上升 解析 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 2 如图所示 各烧杯中盛有海水 铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 答案 解析 为化学腐蚀 腐蚀较慢 实质上