优化探究高考化学总复习 6.3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 考纲要求1 了解电解池的工作原理 能写出电极反应和电池反应方程式 2 理解金属发生电化学腐蚀的原因 金属腐蚀的危害 防止金属腐蚀的措施 一 电解原理1 电解 使通过电解质溶液 或熔融的电解质 而在阴 阳两极引起的过程 2 电解池 电解槽 把的装置 考点一电解原理 电流 氧化还原反应 电能转化为化学能 3 电解池的组成和工作原理 用惰性电极电解cuso4溶液 1 电极名称与电极反应 与电源正极相连的为 发生反应 电极反应式 2h2o 4e o2 4h 与电源负极相连的为 发生反应 电极反应式 2cu2 4e 2cu 阳极 氧化 阴极 还原 4 电解池中粒子流向 1 电子 电子从电源沿导线流入电解池的极 阳极失去的电子沿导线流回电源的 负极 阴 正极 阴 阳 二 电极反应及电极产物的判断1 电解质溶液中离子的流向 2 电解对电极产物的判断 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 然后列出阴 阳两极的放电顺序 特别提示 1 判断电解产物 书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性材料 2 书写电解化学方程式时 应看清是电解的水溶液还是熔融电解质 al3 mg2 na ca2 k 只有在熔融状态下放电 在水溶液中zn2 只有在电镀时才放电 增大 水 2 稀h2so4 阳极 2h2o 4e o2 4h 或4oh 4e o2 2h2o阴极 电解后溶液的ph值 加入可恢复电解前状态 4h 4e 2h2 减小 h2o 3 nacl溶液 阳极 阴极 2h 2e h2 或 总反应的离子方程式为 2cl 2e cl2 2h2o 2e h2 2oh 增大 hcl 4 agno3溶液 阳极 2h2o 4e o2 4h 阴极 4ag 4e 4ag总反应的离子方程式 电解后溶液的ph值 加入适量可恢复原状态 当agno3完全反应后 溶液 减小 ag2o 因变成了稀hno3溶液 能继续导电 1 电解质溶液导电时是否一定发生化学变化 提示 一定 且一定发生氧化还原反应 2 下列过程一定不可逆的是 a 电离b 电解c 水解提示 b 1 右图是电解cucl2溶液的装置 其中c d为石墨电极 则下列有关判断正确的是 a a为负极 b为正极b a为阳极 b为阴极c 电解过程中 d电极质量增加d 电解过程中 氯离子浓度不变 考查电解原理 解析 根据电流的方向判断a为正极 b为负极 则c为阳极 d为阴极 电解cucl2溶液的电极反应式为 阳极 c电极 2cl 2e cl2 阴极 d电极 cu2 2e cu c正确 答案 c 解析 由反应式知铁为阳极 电解液为碱性溶液 故a项错误 b项错误 铁失去3mol电子可以在阴极得到1 5mol氢气 标准状况下为33 6l d项错误 答案 c 3 用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液 在电解后的电解液中加适量水 能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是 a naclb na2co3c cuso4d k2s解析 加适量水能使溶液恢复到电解前的浓度 则实际是电解水 故只有b项符合条件 答案 b 考查电解的规律 4 右图为直流电源电解稀na2so4溶液的装置 通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液 下列实验现象中正确的是 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味气体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电极附近呈红色答案 d 答案 c 1 以惰性电极电解电解质溶液的规律 3 判断电解质溶液离子浓度的变化 1 若阴极为h 放电 则阴极区c oh 增大 2 若阳极为oh 放电 则阳极区c h 增大 3 若阴 阳两极同时有h oh 放电 相当于电解水 电解质溶液的浓度增大 一 氯碱工业电解饱和食盐水制烧碱 氯气和氢气1 电极反应阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h2o 2e h2 2oh 2 总反应方程式 离子方程式 3 在两极滴入酚酞试液 阴极附近变红 考点二电解原理的应用及计算 二 电镀与电解精炼铜 三 电冶金1 电解冶炼钠 电解熔融nacl 1 电极反应 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2na 2e 2na 2 总反应方程式 2 冶炼镁 电解熔融的mgcl2 总反应为 3 冶炼铝 电解熔融的al2o3 电极反应 阳极 阴极 总反应为 6o2 12e 3o2 4al3 12e 4al 1 电镀铜时 cu2 浓度如何改变 电解精炼铜时 cuso4溶液的浓度是否改变 提示 电镀铜时 电解质溶液中的cu2 浓度不变 电解精炼铜时 粗铜中的zn fe ni等比cu活泼的金属在阳极失去电子 阴极上只有cu2 得电子 所以cuso4溶液的浓度会降低 答案 1 2 3 4 5 1 2014年临沂模拟 电镀在工业上有着广泛的应用 可以镀锌 镀铜 镀金等 利用如图所示装置可以将铜牌变为银牌 即在铜牌表面电镀一层银 下列有关说法中正确的是 a 通电后 ag 向阳极移动b 银片与电源负极相连c 该电解池的阴极反应可表示为ag e agd 当电镀一段时间后 将电源反接 铜牌可恢复如初答案 c 电解原理的应用 2 氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水 下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中正确的是 a 可以选用石墨棒作为阴 阳极材料 但阳极材料也可以用铁棒b 用湿润的淀粉 ki试纸靠近阴极区域 试纸变蓝c 电解过程中 在阳极区域溶液中滴加品红 品红褪色d 实验结束后 将溶液搅拌 然后用ph试纸检验 溶液呈中性答案 c 答案 1 2h2o 2e h2 2oh fe 2e fe2 或fe 2e 2oh fe oh 2 2 bcd 4 对金属制品进行抗腐蚀处理 可延长其使用寿命 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 取少量废电解液 加入nahco3溶液后产生气泡和白色沉淀 产生沉淀的原因是 2 镀铜可防止铁制品腐蚀 电镀时用铜而不用石墨做阳极的原因是 3 以cuso4溶液为电解质溶液进行粗铜 含al zn ag pt au等杂质 的电解精炼 下列说法正确的是 a 电能全部转化为化学能b 粗铜接电源正极 发生氧化反应c 溶液中cu2 向阳极移动d 利用阳极泥可回收ag pt au等金属 4 粗铜的电解精炼如图所示 在粗铜的电解过程中 粗铜板是图中电极 填图中的字母 在电极d上发生的电极反应为 若粗铜中还含有au ag fe 它们在电解槽中的存在形式和位置为 有关电化学的计算 答案 a 6 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为 极 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 4 a中生成oh n e 0 02mol c oh 0 1mol l 1 ph 13 答案 1 负 2 增大减小不变 3 0 025mol l 1 4 13 电解池中有关量的计算或判断 1 电解计算的常用方法 2 计算时常用的4e 关系 3 电解生成酸或碱的反应中 生成h 或oh 的物质的量等于转移电子的物质的量 以此作为求溶液ph的基础依据 1 金属腐蚀的本质金属原子电子变为金属阳离子 金属发生反应 2 化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 考点三金属的腐蚀与防护 失去 氧化 3 电化学腐蚀的分类 钢铁腐蚀 4 金属防护方法 1 金属表面覆盖保护层 涂矿物性油脂 油漆或覆盖搪瓷塑料 镀耐腐蚀的金属或合金 用化学方法钝化使金属表面形成一层致密的氧化物膜 2 电化学防护法 外加电流的 电解池原理 如钢闸门接低压直流电负极 石墨接电源正做作阳极 浸入水中 牺牲阳极的 原电池原理 如船壳上钉上锌块 3 改变金属的内部结构 普通钢铁加入铬 镍等转变为不锈钢等 阴极保护法 阴极保护法 1 铜在酸雨较严重的地区发生的是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀 为什么 提示 吸氧腐蚀 铜位于金属活动顺序表氢以后 不能从酸溶液中置换出h2 而是发生吸氧腐蚀生成cu2 oh 2co3 2 判断正误 正确的画 错误的画 1 纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样 2 al fe cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物 3 钢铁发生电化学腐蚀时 负极铁失去电子生成fe3 4 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 答案 1 2 3 4 1 下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 金属的腐蚀与防护 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的氧化作用引起的答案 b 2 以下现象与电化学腐蚀无关的是 a 黄铜 铜锌合金 制作的铜锣不易产生铜绿b 生铁比纯铁芯 几乎是纯铁 容易生锈c 铁制器件附有铜制配件 在接触处易生铁锈d 银制奖牌 纯银制成 久置后表面变暗答案 d 3 如图装置中 小试管内为红墨水 具支试管内盛有ph 4久置的雨水和生铁片 实验时观察到 开始时导管内液面下降 一段时间后导管内液面回升 略高于小试管内液面 下列说法正确的是 a 生铁片中的碳是原电池的阳极 发生还原反应b 雨水酸性较强 生铁片仅发生析氢腐蚀c 墨水回升时 碳电极反应式为o2 2h2o 4e 4oh d 具支试管中溶液ph逐渐减小 解析 生铁片中的碳是原电池的正极 a错 雨水酸性较强 开始时铁片发生化学腐蚀和析氢腐蚀 产生氢气 导管内液面下降 一段时间后铁片发生吸氧腐蚀 吸收氧气 导管内液面回升 b错 墨水回升时 铁片发生吸氧腐蚀 碳极为正极 电极反应为o2 2h2o 4e 4oh c对 铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀 具支试管内溶液ph均增大 d错 答案 c 解析 金属腐蚀主要是吸氧腐蚀 不一定生成h2 答案 a 5 2014年邯郸模拟 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 a b c d 解析 在同一电解质溶液中 金属腐蚀的快慢规律如下 电解池的阳极 原电池的负极 两极材料的活泼性差别越大 氧化还原反应的速率越快 化学腐蚀 牺牲阳极的阴极保护法 外接电源的阴极保护法 答案 b 1 金属腐蚀的一般规律 1 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀 2 对同一种金属来说 腐蚀的快慢 强电解质溶液 弱电解质溶液 非电解质溶液 3 活泼性不同的两金属 活泼性差别越大 腐蚀越快 4 对同一种电解质溶液来说 电解质溶液浓度越大 腐蚀越快 故轮船在海水中比在河水中腐蚀的快 5 o2浓度越大 腐蚀越快 2 广泛存在的吸氧腐蚀 1 钢铁既能发生析氢腐蚀 又能发生吸氧腐蚀 但主要发生吸氧腐蚀 2 铜只能发生吸氧腐蚀 其铜绿产生的电化学原理为 负极 2cu 4e 2cu2 正极 o2 2h2o 4e 4oh 总反应 2cu o2 2h2o 2cu oh 22cu oh 2 co2 cu2 oh 2co3 h2o 污水处理 电浮选凝聚法 1 实验装置 2 化学反应 阳极 fe 2e fe2 2h2o 4e 4h o2 4fe2 10h2o o2 4fe oh 3 8h 阴极 2h 2e h2 3 原理及操作 接通直流电源后 与直流电源正极相连的阳极铁失去电子生成fe2 进一步被氧化 并生成fe oh 3沉淀 fe oh 3有吸附性 可吸附污物而沉积下来 具有净化的作用 与直流电源负极相连的阴极产生h2 气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层 积累到一定厚度时刮去 或撇掉 浮渣层 即起到了浮选净化的作用 典例电浮选凝聚法是工业上采用的一种处理污水的方法 实验过程中 污水的ph始终保持在5 0 6 0之间 如图是电解污水实验装置示意图 接通直流电源一段时间后 在a电极附近有深色物质产生 在b电极附近有气泡产生 试根据以上实验现象以及图示回答下列问题 1 电解池的电极a b分别为 极和 极 2 b电极材料的物质x的名称可以是 3 因深色物质具有 性 因而可以将水中的污物沉积下来 4 阳极的电极反应式为 2h2o 4e 4h o2 阳极区生成深色物质的离子方程式是 5 若污水导电性不良时 可以加入适量 溶液 写某盐的化学式 解析根据实验现象 a极附近产生了具有吸附作用的fe oh 3 所以a极与电源正极相连为阳极 fe失去电子变为fe2 同时a极附近的水电离产生的oh 也失去电子产生o2 2h2o 4e 4h o2 产生的o2将fe2 氧化为fe3 而形成fe oh 3胶体 4fe2 o2 10h2o 4fe oh 3 胶体