高考化学第一轮考向分析复习课件25 电解池　金属的腐蚀与防护.ppt

第二节电解池金属的腐蚀与防护 一 电解原理1 电解 电解池 2 电解池的工作原理 以电解cucl2溶液为例 铜 石墨 cu2 2e cu 2cl 2e cl2 还原反应 氧化反应 负极 阴极 阳极 正极 1 判一判 下列关于电解的叙述是否正确 填 或 电解是把电能转变成化学能 电解是把化学能转变成电能 电解质溶液导电是化学变化 金属导电是物理变化 某些不能自发进行的氧化还原反应 通过电解可以实现 任何水溶液电解时 必将导致氧化还原反应 答案 二 电解原理的应用1 氯碱工业制烧碱 氯气和氢气 2 电镀电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法 也用在金属的精炼上 如电镀铜或电解精炼铜时 3 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 2 判一判 在铜片上镀银时 下列叙述是否正确 填 或 将铜片接在电源的正极上 将银片接在电源的正极上 在铜上发生的反应是 ag e ag 在银片上发生的反应是 4oh 4e o2 2h2o 需用硫酸铜溶液为电镀液 需用硝酸银溶液为电镀液 答案 4 选一选 2012 广州高三一模 某小组为研究电化学原理 设计如图装置 下列叙述正确的是 a 若a和b为石墨 通电后a电极上发生的反应为cu2 2e cub 若a和b为石墨 通电后滴入酚酞 a电极附近溶液呈红色 c 若a为铜 b为铁 通电后cu2 向a电极移动d 若a为粗铜 b为纯铜 通电后b电极质量增加 答案 d 三 金属的腐蚀与防护1 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 原电池 无 有 点击查看钢铁的吸氧腐蚀与防护多媒体动画 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 fe2 2oh fe oh 2 2fe o2 2h2o 2fe oh 2 吸氧腐蚀 3 金属的防护 5 填一填 如图所示 甲 乙两试管中各放一枚铁钉 甲试管中为nh4cl溶液 乙试管中为nacl溶液 数天后导管中观察到的现象是 甲中正极反应为 乙中正极反应为 答案 导管中液面左低右高4h 4e 2h2 2h2o o2 4e 4oh 电解产物的判断与有关反应式的书写 2 电极反应式的书写 1 首先判断阴 阳极 分析电极材料 判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电 阳极为金属活性电极时 电极材料放电 2 再分析溶液中的离子种类 根据离子放电顺序 分析电极反应 并判断电极产物 写出电极反应式 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反应 2012 哈尔滨高三期末 电解原理在化学工业中有广泛应用 下图表示两个串联的电解池 图中b装置中盛有1l2mol l 1na2so4溶液 a装置中盛有1l2mol l 1agno3溶液 通电后 铂片上有气体生成 1 电源x极为 极 2 b池中阳极电极反应式为 阴极电极反应式为 3 a池中阳极电极反应式为 电解化学方程式为 破题技巧 a中盛有agno3溶液 铂片上有气体生成 则pt为阳极 x为负极 1 改编组合 2010 山东高考 1 以铝材为阳极 在h2so4溶液中电解 铝材表面形成氧化膜 阳极电极反应为 2 镀铜可防止铁制品腐蚀 电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 2010 天津高考 用al单质作阳极 石墨作阴极 nahco3溶液作电解液进行电解 生成难溶物r r受热分解生成化合物q 写出阳极生成r的电极反应式 解析 1 依据信息阳极形成的氧化膜一定为al2o3 al失电子生成al2o3 al2o3中的氧是由水提供的 溶液显酸性 所以有h 生成 al作阳极 失电子 生成al3 al3 水解显酸性 溶液中的hco水解显碱性 两者互相促进 生成al oh 3 1 以惰性电极电解电解质溶液的规律 电解类型及相关计算 2 电解计算的类型和方法 1 计算类型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 2 解题方法 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 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 1 若阴极为h 放电 则阴极区c oh 增大 若阳极为oh 放电 则阳极区c h 增大 若阴极 阳极同时有h oh 放电 相当于电解水 电解质溶液浓度增大 2 用惰性电极电解电解质溶液时 若要使电解后的溶液恢复到原状态 应遵循 缺什么加什么 缺多少加多少 的原则 一般加入阴极产物与阳极产物的化合物 3 电解过程中产生的h 或oh 其物质的量等于转移电子的物质的量 2012 湛江一中质检 在如图所示的装置中 若通入直流电5min时 铜电极质量增加2 16g 试回答 1 电源电极x名称为 2 ph变化 a b c 填 增大 减小 或 不变 3 通电5min时 b中共收集224ml气体 标准状况 溶液体积为200ml 则通电前cuso4溶液的物质的量浓度为 设电解前后溶液体积无变化 4 若a中kcl溶液的体积也是200ml 电解后 溶液的ph为 设电解前后溶液体积无变化 精讲精析 1 c装置的铜电极质量增加 铜极为阴极 由此可确定x极为负极 2 a装置是电解kcl溶液 溶液中氢氧根离子浓度增大 b装置阴极上先析出铜 当铜离子消耗完后将析出氢气 而阳极上析出氧气 溶液中氢离子浓度增大 c装置阴极析出银单质 阳极上的银失去电子变成银离子 理论上溶液的物质的量浓度不变 答案 1 负极 2 增大减小不变 3 0 025mol l 4 13 2 如下图装置所示 c d e f x y都是惰性电极 甲 乙中溶液的体积和浓度都相同 假设通电前后溶液体积不变 a b为外接直流电源的两极 将直流电源接通后 f极附近呈红色 请回答 1 b极是电源的 一段时间后 甲中溶液颜色 丁中x极附近的颜色逐渐变浅 y极附近的颜色逐渐变深 这表明 在电场作用下向y极移动 2 若甲 乙装置中的c d e f电极均只有一种单质生成时 对应单质的物质的量之比为 3 现用丙装置给铜件镀银 则h应是 填 镀层金属 或 镀件 电镀液是 溶液 当乙中溶液的ph是13时 此时乙溶液体积为500ml 丙中镀件上析出银的质量为 甲中溶液的ph 填 变大 变小 或 不变 4 若将c电极换为铁 其他装置都不变 则甲中发生的总反应的离子方程式为 热点探究 金属的电化学腐蚀与防护金属腐蚀既受到其组成的影响 又受到外界因素的影响 通常金属腐蚀遵循以下规律 1 在同一电解质溶液中 金属腐蚀的快慢是 电解池的阳极 原电池的负极 化学腐蚀 原电池的正极 电解池的阴极 2 在不同溶液中 金属在电解质溶液中的腐蚀 金属在非电解质溶液中的腐蚀 金属在强电解质溶液中的腐蚀 金属在弱电解质溶液中的腐蚀 3 对同一种电解质溶液来说 电解质溶液浓度越大 腐蚀越快 4 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 只有在金属活动性顺序表中排在氢以前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 在近几年的高考中 除传统的选择题中出现外 也有将该部分融合在综合题中的趋势 下面是某实验小组为研究铁生锈的条件而设计的快速易行的实验方法 首先检查制氧气装置的气密性 然后按图连接好装置 点燃酒精灯给药品加热 持续3分钟左右 观察到的实验现象为 直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗 发生锈蚀 直形管中干燥的铁丝表面依然光亮 没有发生锈蚀 烧杯中潮湿的铁丝表面依然光亮 试回答以下问题 1 由于与金属接触的介质不同 金属腐蚀分成不同类型 本实验中铁生锈属于 能表示其原理的反应方程式为 2 仪器a的名称为 其中装的药品可以是 其作用是 3 由实验可知 该类铁生锈的条件为 精讲精析 钢铁在潮湿环境下形成原电池 发生电化学腐蚀 此实验在直形管中的现象说明 潮湿是铁生锈的前提 而没有潮湿程度对生锈快慢的影响 直形管实验与烧杯实验的对比 则说明o2浓度是影响生锈快慢的一个重要因素 答案 1 电化学腐蚀负极 2fe 4e 2fe2 正极 2h2o o2 4e 4oh 也可写总反应方程式 多写fe oh 2 fe oh 3的反应方程式也不算错 2 球形干燥管碱石灰 或无水cacl2 干燥o2 3 与o2接触 与水接触 电化学腐蚀中 只有在金属活动性顺序表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 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍 如图是该实验小组设计的有关吸氧腐蚀和析氢腐蚀现象分析实验 水槽中试管内有一枚铁钉 放置数天后观察 1 试管内液面上升 则原溶液呈 电极反应式为 负极 正极 2 若试管内液面下降 则原溶液呈 发生 腐蚀 电极反应式为 负极 正极 解析 构成原电池的条件 有两种不同的电极材料 铁不纯 fe为负极 c为正极 有电解质溶液 形成闭合回路 可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀 根据金属腐蚀的条件 原理及结果可知 试管内液面上升 说明试管内压强减小 试管内气体被消耗所致 是铁钉吸氧腐蚀的结果 据此写出电极反应 试管内液面下降 说明试管内压强增大 试管内产生了新气体所致 是铁钉析氢腐蚀的结果 以此写出电极反应 答案 1 碱性或中性2fe 4e 2fe2 o2 2h2o 4e 4oh 2 酸性析氢fe 2e fe2 2h 2e h2 题规范 电极反应式的书写规范 高考题组一电解原理及应用1 2011 大纲全国高考 用石墨作电极电解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 解析 石墨为惰性电极 电解cuso4溶液时 阳极发生反应 4oh 4e 2h2o o2 阴极发生反应 2cu2 4e 2cu 欲使电解液恢复到起始状态 可向溶液中加入适量的cuo 答案 c 2 1 2011 北京高考节选 氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示 溶液a的溶质是 电解饱和食盐水的离子方程式是 电解时用盐酸控制阳极区溶液的ph在2 3 用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 2 2011 四川高考节选 如图电解nacl的饱和溶液 写出该电解池中发生反应的总反应方程式 将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中 观察到的现象是 高考题组二金属腐蚀及其防护3 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 铁遇冷浓硝酸表面钝化 可保护内部不被腐蚀c 钢管与铜管露天堆放在一起 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 a选项 应与电源负极相连 a选项错误 b选项 发生钝化 生成致密的氧化膜 氧化膜对内部金属起到保护作用 c选项 形成铁 铜原电池 铁被腐蚀 d选项不符合客观事实 负极反应是铁失去2个电子生成亚铁离子 答案 b 4 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 三星学科 教师助手 学生帮手 家长朋友 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