高优指导（天津专用）高考化学一轮复习 3.2 电解池 金属的电化学腐蚀与防护课件.ppt

第2节电解池金属的电化学腐蚀与防护,-2-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,考点一电解原理及电极反应的书写,落实基础1.电解池将电能转化为化学能的装置叫做电解池。电解池是由直流电源、固体电极材料以及电解质溶液或熔融电解质组成的。2.原理图示,-3-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,考查角度一电解池两极的判断例1将下图所示实验装置的k闭合,下列判断正确的是()a.cu电极上发生还原反应b.电子沿znabcu路径流动c.片刻后甲池中c()增大d.片刻后可观察到滤纸b点变红色,答案,解析,-4-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,-5-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,(2)原电池和电解池电极的判断是解题的关键,为了方便记忆,我们可采取口诀或谐音的方法记忆。原电池,正负极;电解池,阴阳极;失去电子负(原电池)阳(电解池)极;发生氧化定无疑。还可以用谐音帮助记忆:阴得阳失;阳氧阴还。,-6-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,考查角度二电极反应的书写例2(2015四川理综)用下图所示装置除去含cn-、cl-废水中的cn-时,控制溶液ph为910,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(),答案,解析,-7-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,方法指导电解池电极反应的书写可总结为五步:一判、二看、三分、四写、五平。一判:判断阴、阳极。二看:阳极要看清电极材料。对于铁、铝、铜、银等活泼电极,则阳极金属电极失电子变成阳离子进入溶液(fe变成fe2+),阴离子不失电子;如果是惰性电极(pt、au、石墨等)材料,应是溶液中的阴离子失电子。三分:将离子分成阳离子组、阴离子组(注意:水溶液中一定不要漏掉h+、oh-),阳离子向阴极移动,在阴极得电子;阴离子向阳极移动,在阳极失电子。根据得失电子能力对离子排序,得电子能力:ag+fe3+cu2+h+;失电子能力:s2-i-br-cl-oh-含氧酸根。四写:由放电顺序及信息确定放电产物和电极反应。,-8-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,五平:配平方法与原电池电极反应相同:找化合价变化的物质、确定电极产物、配平除氢、氧之外的其他原子、依据电荷守恒配平电荷、依据氢守恒配平氢原子、用氧原子检查配平情况;如下图所示:,-9-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,-10-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,注意:(1)避免思维定式。“阴得阳失”的意义是阳离子在阴极发生得电子的反应,阴离子(或电极材料)在阳极发生失电子的反应,但也不要形成思维定式,有时依据题干信息,阴离子也可在阴极发生得电子的反应。(2)书写电极反应时,应看清电解的是水溶液还是熔融电解质,如果是水溶液应注意运用h+、oh-、h2o进行配平。电解池电极反应中,如果是h+、oh-放电,不论溶液酸碱性则写h+、oh-得、失电子,其他情况下酸性溶液中一定不能存在oh-,同理在碱性溶液中一定不能存在h+。(3)书写电解池的电极反应时,要以实际放电的离子表示,但书写电解总方程式时,弱电解质要写成分子式。(4)书写电解总方程式时必须在连接号上注明电解。,-11-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,考查角度三实验现象的分析例3以石墨为电极,电解ki溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()a.阴极附近溶液呈红色b.阴极逸出气体c.阳极附近溶液呈蓝色d.溶液的ph变小,答案,解析,-12-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,-13-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,考查角度四电解后电解质溶液的复原例4用铂电极电解一定浓度下列物质的水溶液,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,答案,解析,-14-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,方法指导电解后要恢复原电解质溶液的浓度,需加适量的某物质,该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如用惰性电极电解下列电解质溶液:,-15-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,电解cuso4溶液,要恢复原溶液的浓度,可向电解后的溶液中加入cuo,也可以加入cuco3,但不能加入cu(oh)2,因为cu(oh)2与生成的h2so4反应后使水量增加。,-16-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,考点二电解原理的应用,-17-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,-18-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,-19-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,考查角度一电极的连接例1下图为电解精炼银的示意图,(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体产生,则生成该气体的电极反应为。,答案,解析,-20-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,方法指导电解池应用时电极的连接判断要抓住氧化还原反应,发生得电子的一极应该与电源负极相连,失电子的一极应该与电源正极相连。,-21-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,考查角度二污水除杂及净化例2电解法处理含铬废水,该法用fe作电极电解含的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液ph升高,产生cr(oh)3沉淀。(1)用fe作电极的原因为。(2)在阴极附近溶液ph升高的原因是(用电极反应解释),溶液中同时生成的沉淀还有。,答案,解析,-22-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,1.(2015北京理综)利用下图所示装置从海水中提取co2,有利于减少环境温室气体含量。(1)结合方程式简述提取co2的原理:。(2)用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。处理至合格的方法是。,解析,-23-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,2.(2015山东理综)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(填化学式)溶液,阳极电极反应式为,电解过程中li+向(填“a”或“b”)电极迁移。,答案,解析,-24-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,考点三金属的腐蚀与防护,落实基础1.金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子,金属发生氧化反应。2.化学腐蚀与电化学腐蚀,-25-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,3.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀,-26-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,4.金属腐蚀由快到慢的规律(1)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)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)活动性不同的两金属,活动性差别越大,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。,-27-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,5.金属的防护一般有三条途径:(1)改变金属内部组成结构,可以增强金属耐腐蚀的能力,如不锈钢;(2)在金属表面覆盖一层保护层,如油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜,以断绝金属与外界物质接触,达到耐腐蚀的效果;(3)电化学保护法:牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法。,-28-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,考查角度一金属的腐蚀例1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(),答案,解析,-29-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,方法指导金属腐蚀大多数是吸氧腐蚀,所以我们不要忘记空气中的氧气参加反应。,-30-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,考查角度二金属的防护例2利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护。若x为石墨棒,为减缓铁的腐蚀,开关k应置于处。若x为锌,开关k置于m处,该电化学防护法称为。,答案,解析,-31-,电化学的定量计算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测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量的计算等。无论哪类计算,均可概括为下列三种方法: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、相同电荷量等类型的计算,其依据是阴、阳极得失电子数相等。,-32-,例1(2014北京理综)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:。,答案,解析,-33-,2.根据总反应计算先写出电极反应,再写出总反应式,最后根据总反应列比例式计算。,-34-,例2a、b、c三种强电解质,它们在水中电离出的离子为na+、ag+、cl-,在如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的a、b、c三种溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙烧杯中c电极质量增大了10.8g。常温下各烧杯中溶液的ph与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题:,-35-,(1)m为电源的(填“正”或“负”)极,甲、乙两个烧杯中的电解质分别为、(填写化学式)。(2)计算电极f上生成气体的物质的量为mol。(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式:。(4)若电解后甲溶液的体积为10l,则该溶液的ph为。,-36-,-37-,3.根据关系式计算根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。,例3如图为某蓄电系统的示意图。反应原理为:na2s4+3nabr2na2s2+nabr3。当蓄电池放电时,na+的移动方向是从到(填a、b)。电极b的电极反应为。用该电池作电源,用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,向所得溶液中加入0.1molcu2(oh)2co3后恰好恢复到电解前的状态(不考虑co2溶解),电解池的阳极反应为,整个过程中转移的电子数目为。,答案,解析,-38-,对点训练1.用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液,实验装置如图1所示。电解过程中的实验数据如图2所示,横坐标表示电解过程中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)。则下列说法中正确的是(),图1图2,-39-,答案,解析,-40-,甲乙,-41-,b.图乙中向惰性电极移动,与该极附近的oh-结合转化成cr(oh)3除去c.图乙电解池中,若有0.084g阳极材料参与反应,则阴极会有33.6ml的气体产生d.若图甲燃料电池消耗3.6g镁产生的电量用于图乙废水处理,理论上可产生10.7g氢氧化铁沉淀,答案,解析,-42-,3.用惰性电极电解硫酸酸化的硫酸锰溶液制备mno2的装置如下图所示:(1)a应与直流电源的(填“正”或“负”)极相连。(2)电解过程中氢离子的作用是和;若转移的电子数为6.021023个,左室溶液中n(h+)的变化量为。,答案,解析,-43-,2,1,3,4,9,8,6,7,5,考点一电解原理及电极反应的书写1.下图是co2电催化还原为ch4的工作原理示意图。下列说法不正确的是()a.该过程是电能转化为化学能的过程b.一段时间后,池中n(khco3)不变c.一段时间后,池中溶液的ph一定下降,答案,解析,-44-,2,1,3,4,9,8,6,7,5,2.利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收so2,并用阴极排出的溶液吸收no2。下列说法正确的是(),答案,解析,-45-,4,3,1,2,9,8,6,7,5,3.(1)kio3可用电解的方法制得,原理是:以石墨为阳极,以不锈钢为阴极,在一定温度和碱性条件下电解ki溶液。总反应方程式为ki+3h2okio3+3h2,则阳极的电极反应为;阴极附近ph(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)科学家p.tatapudi等人首先使用在酸性条件下用惰性电极电解水的方法制得臭氧。臭氧在阳极周围的水中产生,其电极反应为;阴极附近的氧气则生成过氧化氢,其电极反应为。(3)制取ti的新工艺是用二氧化钛作阴极,以石墨为阳极,以熔融cacl2作电解质(在熔融状态下能传导o2-),电解而得到ti,该工艺具有操作简单,成本低,无污染等优点,写出电解制备金属钛时阴极的电极反应:。,答案,解析,-46-,4,3,1,2,9,8,6,7,5,考点二电解原理的应用4.关于下列各图的说法中,正确的是(),-47-,4,3,1,2,9,8,6,7,5,a.中与电源负极相连的电极附近能产生使湿润淀粉ki试纸变蓝的气体b.中待镀铁制品应该与电源的正极相连接c.中的b极是电子流出的极,发生氧化反应d.中的离子交换膜可以避免生成的cl2与naoh溶液反应,答案,解析,-48-,6,7,5,3,1,2,4,9,8,5.工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质ni的原理如图所示。下列说法不正确的是()已知:ni2+在弱酸性溶液中发生水解;氧化性:ni2+(高浓度)h