第3讲 电解池 金属的腐蚀与防护PPT课件

第3讲电解池金属的腐蚀与防护,【考纲要求】1.理解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。,知识整合核心主干系统全面,1.电解,考点一电解原理,2.电解池(1)构成条件有与相连的两个电极。(或熔融盐等)。形成。,电源,电解质溶液,闭合回路,还原,氧化,电,化学,(2)电极名称及电极反应式(如图),(3)电子和离子的移动方向,阳极,氧化,阴极,还原,3.电极反应式的书写步骤与方法,阴阳,惰性,活性,活性,【多维思考】1.判断下列说法是否正确,正确的画“”,错误的画“”。(1)电解时,电解液中阳离子移向阳极,发生还原反应。()(2)某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现。()(3)电解CuCl2溶液,阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。()(4)电解盐酸、硫酸等溶液,H+放电,溶液的pH逐渐增大。()(5)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况。(),提示:(1)(2)(3)(4)(5)2.电解质溶液通电时,一定会发生化学反应吗?为什么?提示:一定发生化学反应。因为在电解池的阴极、阳极分别发生了还原反应和氧化反应,发生了电子的转移,生成了新物质,所以一定有化学反应发生。,典例示范审题答题规范训练,答案:B,练后归纳,电解过程中离子浓度的变化规律(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,溶质离子的浓度增大。,题组一,电解规律的考查,1.(2014海南卷,3)以石墨为电极,电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。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,D,题组演练精挑细选练透练全,解析:电解盐酸,溶质HCl的量会减小,溶剂量不变,所以酸性减弱,pH增大,故A错误;电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气,溶液酸性增强,pH减小,故B错误;电解氢氧化钾溶液的实质是电解水,溶质的量不变,溶剂减小,碱性增强,pH增大,故C正确;电解氯化钡溶液得到的是氢氧化钡、氢气和氯气,溶液碱性增强,pH增大,故D错误。,2.(2016山东济南模拟)四个电解装置都以Pt作电极,它们分别装着如下电解质溶液进行电解,电解一段时间后,测定其pH变化,所记录的结果正确的是(),C,练后归纳,以惰性电极电解电解质溶液的规律,题组二,电极、电池反应式的书写,3.Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净水的水处理剂,其电解制法如图所示,请根据图示分析:Fe电极的电极反应为,与铁电极相连的为电源的极。,4.(2015山东卷,29节选)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”)。,解析:产生H2的极为阴极,同时产生OH-,Li+通过阳离子交换膜进入阴极,阴极区电解液为LiOH溶液。阳极区电解液为LiCl溶液,Cl-发生失电子的氧化反应生成Cl2。,练后归纳,规避电解池中化学方程式书写的四个易失分点,(1)书写电解池中电极反应式时,要以实际放电的离子表示,但书写总电解反应方程式时,弱电解质要写成化学式。(2)电极反应的书写首先根据题干要求及信息大胆写出反应物和生成物,然后根据“阴得阳失”加上得失电子数目,最后根据电解质溶液酸碱性补上H+、OH-或H2O,依据电荷守恒配平。(3)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,不论溶液酸碱性则一定写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+。(4)要确保两极得失电子数目相等,且注明条件“电解”。,知识整合核心主干系统全面,1.电解饱和食盐水,考点二电解原理的应用,总反应方程式:。,还原,氧化,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,ZnSO4,3.电解精炼铜,粗铜,纯铜,CuSO4,4.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。,【多维思考】1.判断下列说法是否正确,正确的画“”,错误的画“”。(1)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料。()(2)电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小。()(3)在镀件上电镀铜时,镀件应连接电源的正极。()(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3,也可电解MgO和AlCl3。()(5)Cu+H2SO4CuSO4+H2可以设计成电解池,但不能设计成原电池。()提示:(1)(2)(3)(4)(5)2.电解精炼铜时,阳极泥中为什么没有Zn、Fe、Ni等金属杂质?提示:金属活动性Zn、Fe、Ni等金属大于Cu,Ag、Au等金属小于Cu,故粗铜在阳极溶解时,Zn、Fe、Ni等同时失电子形成Zn2+、Fe2+、Ni2+进入电解液里,而Ag、Au等形成阳极泥。,题组一,电解原理的“常规”应用,1.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知:氧化性Fe2+化学腐蚀有防腐措施的腐蚀。对同一金属来说,在不同溶液中腐蚀速率的快慢:强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀速率越快。对同一种电解质溶液来说,电解质浓度越大,金属腐蚀越快。(2)两种保护方法的比较外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。,题组二,析氢腐蚀和吸氧腐蚀,A,3.(2016山东潍坊期末)利用如图装置进行实验,开始时,左右两管液面相平,密封好,放置一段时间。下列说法正确的是()A.左管中O2得到电子,右管中H+得到电子B.一段时间后,左管液面低于右管液面C.a、b两处具有相同的电极反应式:Fe-3e-Fe3+D.a处溶液的pH增大,b处溶液的pH减小,B,4.导学号16972154铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如图所示。下列说法不正确的是()A.因铁的金属性比铜强,所以铁铆钉被氧化而腐蚀B.若水膜中溶解了SO2,则铁铆钉腐蚀的速率变小C.铜极上的反应是2H+2e-H2、O2+4e-+4H+2H2OD.在金属表面涂一层油脂,能防止铁铆钉被腐蚀,知识整合核心主干系统全面,1.根据总反应式计算先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。2.根据电子守恒计算(1)用于串联电路中阴阳两极产物、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)用于混合溶液中电解的分阶段计算。,考点四与电化学有关的定量计算,3.根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式:,(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应式,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。注意:在电化学计算中,还常利用Q=It和Q=n(e-)NA1.6010-19C来计算电路中通过的电量。,【多维思考】,用石墨作电极电解1L0.1molL-1的CuSO4溶液(假定电解前后溶液体积不变)。(1)电路通过0.1mol电子时,溶液的pH为,欲恢复电解前状态应加入的质量是g。(2)当电路中通过0.3mol电子时,欲恢复电解前状态,可加入下列的。a.Cub.CuOc.Cu(OH)2d.Cu2(OH)2CO3(3)电路中通过0.4mol电子时,欲恢复原状态,可加入,质量是。,提示:(1)1CuO4(2)d(3)Cu(OH)29.8g,题组一,根据电子守恒计算,B,题组演练精挑细选练透练全,1.(2015福建卷,11)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A.该装置将化学能转化为光能和电能B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移C.每生成1molO2,有44gCO2被还原D.a电极的反应为:3CO2+18H+-18e-C3H8O+5H2O,2.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c()=6.0mol/L,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是()A.原混合溶液中n(K+)为2molB.上述电解过程中共转移4mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.5molD.电解后溶液中c(OH-)为2mol/L,B,3.(2016山东菏泽模拟)如图装置电解一段时间,当某极析出0.32gCu时,、中溶液pH分别为(常温下,溶液足量,体积均为100mL且电解前后溶液的体积变化忽略不计)()A.13、7、1B.12、7、2C.1、7、13D.7、13、1,题组二,多池串联的计算,A,4.导学号16972155某同学组装了如图所示的电化学装置,则下列说法正确的是()A.图中甲池为原电池装置,Cu电极发生还原反应B.实验过程中,甲池左侧烧杯中的浓度不变C.若甲池中Ag电极质量增加5.4g时,乙