高考化学一轮 课件 电解池 金属的电化学腐蚀与防护.ppt

第二节电解池金属的电化学腐蚀与防护,一、电解原理及应用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_的过程。在此过程中，_能转化为_能。,氧化还原反应,电,化学,2电解池(1)概念：电解池是_的装置。(2)电解池的构成条件有外接电源；有与_相连的两个电极；形成闭合回路。,把电能转化为化学能,电解质溶液,(3)电解池中电子和离子的移动电子：从电源_流出后，流向电解池_，从电解池的_流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的_，阴离子移向电解池的_。,负极,阴极,阳极,阴极,阳极,(4)举例(电解CuCl2溶液)总反应方程式：_。,3电解的应用(1)氯碱工业概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取_、H2和_，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,Cl2,NaOH,(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。下图为金属钥匙表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：,镀层金属,待镀金属,镀层金属离子,镀件作_极，镀层金属银作_极。电解质溶液是_。电极反应阳极：_；阴极：_。特点：_极溶解，_极沉积，电镀液的浓度_。,阴,阳,AgNO3溶液,Age=Ag,Age=Ag,阳,阴,不变,(3)铜的精炼(粗铜中通常含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)粗铜中比较活泼的金属杂质形成_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_。,Cu2e=Cu2,阳离子,阳极泥,(4)电冶金由于_是最强有力的氧化还原手段，因此，冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属时，只能采用电解法，而且上述金属元素的化合物必须是_状态。钠的冶炼：总反应：_，阴极：_；阳极：2Cl2e=Cl2。Mg的冶炼：总反应：_。Al的冶炼：总反应：_。,2Na2e=2Na,电解,熔融,二、金属的腐蚀与防护1化学腐蚀和电化学腐蚀,原电池,无,有,2钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀,酸性,2H2OO24e=4OH,2FeO22H2O=,2Fe(OH)2,吸氧,3金属的防护(1)原电池原理_的阴极保护法(2)电解池原理_的阴极保护法(3)改变金属内部结构如不锈钢(4)加保护层如涂防锈油漆、电镀等,牺牲阳极,外加电流,判断下列说法的正误1(2012广东高考)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致。()2(2012江苏高考)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈。()3根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。()4(2010天津高考)在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀。(),1电解池中电极的判断,电解池中电极及电极产物的判断,4阴极产物(看阳离子得电子能力，与电极材料无关),5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。,(1)书写电解化学方程式时，首先看清是电解的是水溶液还是熔融电解质。(2)当电解过程中被电解的是水和电解质时，电极反应式中出现的是H或OH放电，但在书写总反应式时要将反应物中的H或OH均换成水。,(3)Al3、Mg2、Na、Ca2、K只有在熔融状态下放电。(4)电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程，是化学变化。(5)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。,(2013浙江高考)电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。,AB膜是阴离子交换膜B通电后，海水中阳离子往a电极处运动C通电后，a电极的电极反应式为4OH4e=O22H2OD通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀,解析：选DA选项错误，B膜应是阳离子交换膜；B选项错误，通电后，海水中阳离子往阴极(b电极)处运动；C选项错误，在阳极(a电极)上优先放电的应是氯离子，即2Cl2e=Cl2；D选项正确，通电后，阴极(b电极)上是由水电离所得的氢离子放电：2H2O2e=H22OH，产生无色的氢气，同时生成的OH与Mg2作用，产生少量白色沉淀Mg(OH)2。,1金属腐蚀规律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。,金属的腐蚀与防护,(2)在不同溶液中：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金属在非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。,2金属的防护措施图示,(2012山东高考)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(),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，CuZn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，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的,解析：选B图a中，烧杯底端的海水中含氧量比较少，故铁棒发生吸氧腐蚀的速率应该减小，A项错误；图b中，当开关置于N时，左边的锌与合金形成了原电池，并且合金作正极，合金的腐蚀速率减小，B项正确；图c中，接通开关后，形成原电池，生成氢气的速率增大，但是氢气是在Pt电极上放出的，C项错误；图d中，在放电时主要是由Zn与NH4Cl水解产生的H发生电极反应引起，MnO2主要是吸收H2，D项错误。,【题后总结】金属的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀，常见的电化学腐蚀有两类：(1)形成原电池时，金属作负极，大多数是吸氧腐蚀；(2)形成电解池时，金属作阳极。根据上述的腐蚀类型采取的电化学防护方法有：(1)牺牲阳极的阴极保护法，被保护的金属与较活泼的金属相连，较活泼的金属作负极时被腐蚀，被保护的金属作正极；(2)外加电流的阴极保护法，被保护的金属与外接电源的负极相连，作阴极。,2.(2013北京高考)下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()A水中的钢闸门连接电源的负极B金属护栏表面涂漆C汽车底盘喷涂高分子膜D地下钢管连接镁块,解析：选A水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，A项正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B项错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，C项错误；地下钢管连接镁块，形成了原电池，属于牺牲阳极的阴极保护法，D项错误。,电解规律及电解的相关计算1以惰性电极电解电解质溶液的类型,2电解池中有关量的计算或判断解题依据是得失电子守恒，其解题方法有守恒法、总反应式法、关系式法。(1)根据守恒法计算：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。(4)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)电解后要恢复原电解质溶液的浓度，可以按：“析出什么，加上什么”的思路，加上适量某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液时，若要恢复原溶液，可加入CuO、CuCO3，而不是Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。,(2)判断两极产物时，先看电极是活性电极还是惰性电极，若是活性电极，电极反应首先表现电极溶解而不是电解质溶液中阴离子放电。(3)Fe3的放电能力大于Cu2，其第一阶段放电反应为Fe3e=Fe2，而不是Fe33e=Fe。,(2014潮州模拟)如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答：(1)若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是_、_(依次填电极材料和电极名称)，电极反应式是_；B(要求同A)是_、_，电极反应式是_，应选用的电解质溶液是_。,(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈_色，C极附近呈_色。(3)若甲槽阴极增重43.2g，则乙槽中阳极上放出的气体在标况下的体积是_mL。(4)若乙槽中剩余溶液仍为400mL，则电解后所得溶液的物质的量浓度为_molL1，pH等于_。思路点拨解答本题应注意以下两点：(1)注意两个电解池的连接方式及阴阳极；(2)注意电镀池的电极材料。,答案：(1)铁阴极Age=Ag银阳极Age=AgAgNO3溶液(2)红无(3)4480(4)114,【跟踪训练】3.(2014山东省实验中学模拟)如图，四种装置中所盛的溶液体积均为200