2019版高考化学一轮复习第六章化学反应与能量变化第22讲电解池金属的电化学腐蚀与防护课件.ppt

1、第22讲电解池金属的电化学腐蚀与防护,第六章化学反应与能量,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、防止金属腐蚀的措施,考点二电解原理的应用,探究高考明确考向,微专题21隔膜在电化学中的功能,微专题22串联电池的两大模型,内容索引,考点一电解的原理,课时作业,考点三金属的腐蚀与防护,电解的原理,考点一,知识梳理,1.电解和电解池 (1)电解：在 作用下，电解质在两个电极上分别发生 和 的过程。 (2)电解池： 转化为 的装置。 (3)电解池的构成 有与 相连的两个电极。 (或 )。 形成,电流,氧化反应,

2、还原反应,电能,化学能,电源,电解质溶液,熔融电解质,闭合回路,2.电解池的工作原理 (1)电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例,阳极,阴极,氧化,还原,2Cl2e=Cl2,Cu22e=Cu,2)电子和离子的移动方向 电子：从电源 流出后，流向电解池阴极；从电解池的 流出后流向电源的正极。 离子：阳离子移向电解池的 ，阴离子移向电解池的,负极,阳极,阴极,阳极,3.阴阳两极上放电顺序 (1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序,2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。 若是惰性电极作阳极，放电顺序为,注意阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一

3、定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。最常用、最重要的放电顺序为阳极：ClOH；阴极：AgCu2H。电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属,4.用惰性电极电解电解质溶液的规律,4OH4e=2H2OO2 4H4e=2H2,减小,增大,不变,水,2Cl2e=Cl2 2H2e=H2,HCl,增大,HCl,2Cl2e=Cl2 Cu22e=Cu,CuCl2,CuCl2,2Cl2e=Cl2 2H2e=H2,Cl22NaOH,NaCl 和H2O,增大,HCl,4OH4e=2H2OO2 4Ag4e=4Ag,4AgO24HNO3,AgNO3 和H

4、2O,减小,Ag2O,正误判断 辨析易错易混,电解基础知识 (1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程( ) (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)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应( ) (4)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极( ) (5)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极(,答案,6)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( ) (7)电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH逐渐增大( ) (8)电解NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的pH减小(,答案,深度思考 提升思维能力,1.根据金属活动顺

5、序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2,答案,2.若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少,答案,答案4NA,解析方法一：98 g Cu(OH)2的物质的量为1 mol，相当于电解了1 mol的CuSO4后，又电解了1 mol的水，所以转移的电子数为2NA2NA4NA。 方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O2失电子数相等，共4NA,解析,解题探究,题组一电解规律及电极产物的判断 1.(2017天津市实验中学高三模拟)以石墨为电

6、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,解析以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI2H2O 2KOHH2I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确； 由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误,2.如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH

7、变色范围：6.88.0，酸色红色，碱色黄色，Mg(OH)2沉淀的pH9)，接通电源一段时间后A管产生白色沉淀，回答下列问题,答案,解析,1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是_(填编号)。 A管溶液由红变黄B管溶液由红变黄A管溶液不变色B管溶液不变色,解析电解时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，导致阳极附近溶液呈酸性；阴极上氢离子放电生成氢气，同时有氢氧根离子生成，氢氧根离子和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，溶液呈弱碱性,答案,2)写出A管中发生的反应：_ _。 (3)写出B管中发生的反应：_ _,2H2e=H2、Mg22OH= Mg(OH)2(或2H2O2eMg2=H2Mg(OH

8、)2,4OH4e=2H2OO2(或2H2O4e=O24H,答案,4)检验b管中气体的方法是_ _。 (5)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_,用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将 带有火星的木条伸入试管内，木条复燃,溶液呈红色，白色沉淀溶解,题组二电极反应式的书写与判断 3.按要求书写电极反应式和总反应方程式： (1)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式：_； 阴极反应式：_； 总反应离子方程式：_,答案,2Cl2e=Cl2 Mg22H2O2e=H2Mg(OH)2,2)用Al作电极电解NaOH溶液 阳极反应式：_； 阴极反应式：_； 总反应离子方程式：_,答案,

9、6H2O6e=3H26OH(或6H6e=3H2,4.锰、硫、氮的化合物在人类生产、生活中有重要作用。 (1)MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是_。MnO2是碱性锌锰电池的正极材料，已知碱性锌锰电池的总反应为Zn2MnO22H2O=2MnO(OH)Zn(OH)2，碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是_,答案,Mn22H2O2e=MnO24H,MnO2H2Oe=MnO(OH)OH,解析Mn的化合价从2价升到4价，失电子发生氧化反应，则阳极电极反应式为Mn22H2O2e=MnO24H。碱性锌锰干电池中，MnO2作为正极，发生还原反应，其电极

10、反应式为MnO2H2Oe=MnO(OH)OH,解析,2)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。 由硫化氢获得硫单质有多种方法。 将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图所示的电解 池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应： S22e=S(n1)SS2= 写出电解时阴极的电极反应式：_,答案,解析,2H2O2e=H22OH,解析电解时，阴极区溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H放电生成H2,电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成_,答案,解析,3)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由：

11、_ _,答案,解析,NH3,根据总反应：8NO,做到“三看”，正确书写电极反应式 (1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2而不是生成Fe3)。 (2)二看介质，介质是否参与电极反应。 (3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼,题组三有关电解的计算 5.(2018兰州质检)将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为 A.4103 molL1 B.2103 molL1 C.1103 molL1 D.11

12、07 molL1,答案,解析,6.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中 0.6 molL1，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2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是 A.原混合溶液中c(K)为0.2 molL1 B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子 C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol D.电解后溶液中c(H)为0.2 molL1,答案,解析,电化学综合计算的三种常用方法 (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 用于串联电

13、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。 用于混合溶液中电解的分阶段计算,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4 mol e为桥梁可构建如下关系式,阳极产物阴极产物 (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,电解原理的应用,考点二,知识梳理,1.氯碱工业 (1)电极反应 阳极反应式：2Cl2e=Cl2( 反应) 阴极反应式：2H2e=H2( 反应) (2)总反应方程式,氧化,还原

14、,3)氯碱工业生产流程图,2.电镀 右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列 问题,1)镀件作 极，镀层金属银作 极。 (2)电解质溶液是 。 (3)电极反应： 阳极： ； 阴极： 。 (4)特点： 极溶解， 极沉积，电镀液的浓度,阴,阳,AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液,Age=Ag,Age=Ag,阳,阴,不变,3.电解精炼铜 (1)电极材料：阳极为 ；阴极为 。 (2)电解质溶液：含Cu2的盐溶液。 (3)电极反应： 阳极： 、 、 、_ ； 阴极：,粗铜,纯铜,Zn2e=Zn2,Fe2e=Fe2,Ni2e=Ni2,Cu2e,Cu2,Cu22e=Cu,4.电冶金 利用电解熔融盐

15、的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 (1)冶炼钠,电极反应： 阳极： ；阴极：,2Cl2e=Cl2,2Na2e=2Na,2)冶炼铝,电极反应： 阳极： ； 阴极：,6O212e=3O2,4Al312e=4Al,正误判断 辨析易错易混,有关电解原理的应用 (1)在镀件上电镀铜时，镀件与电源的正极连接( ) (2)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液( ) (3)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料( ) (4)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2)均保持不变( ) (5)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3

16、 (,答案,6)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料( ) (7)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序HZn2，不可能在铁上镀锌(,答案,深度思考 提升思维能力,1)电解过程中，阳离子交换膜的作用为_,答案,只允许阳离子通过，阻碍Cl2分,子、阴离子通过,2)电解过程中A中CuSO4溶液浓度逐渐 ，而B中CuSO4溶液浓度_,答案,减小,基本,不变,3)下图电解的目的是在铝表面形成一层致密的氧化膜,答案,阳极反应式：_ ； 阴极反应式：,6H2O6e=3H26OH,解题探究,题组一应用电解原理制备物质 1.下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛

17、的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是 A.阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2 B.阴极的电极反应式为TiO24e=Ti2O2 C.通电后，O2、Cl均向阴极移动 D.石墨电极的质量不发生变化,答案,解析,解析电解质中的阴离子O2、Cl向阳极移动，由图示可知阳极生成O2、CO、CO2，所以电极反应为2O24e=O2，O2与石墨反应生成CO、CO2，A、C、D项错误，只有B项正确,2.(2017山西质检)采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下

18、列说法中正确的是 A.Zn与电源的负极相连 B.ZnC2O4在交换膜右侧生成 D.通入11.2 L CO2时，转移0.5 mol电子,答案,解析,解析电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A错误； Zn2透过阳离子交换膜到达左侧与生成的 没有给出气体所处的温度和压强，D错误,题组二精练和电镀 3.电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是 A.电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极 B.粗铜与电源负极相连，发生氧化反应 C.阴极上发生的反应是 Cu22e=Cu D.电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥,答案,解析,解析根据电解池原理，粗铜

19、作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，比Cu不活泼的金属单质，如Ag、Au等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生Cu22e=Cu,4.离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、 组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_,答案,解析,负,H2,题组三应用电解原理治理污染 5.(2018包头模拟)电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是 A.

20、可以用铝片或铜片代替铁片 B.阳极产生的气体可能是O2 C.电解过程中H向阳极移动 D.若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸,答案,解析,解析电解原理是铁作阳极发生氧化反应生成Fe2，阴极水中H放电生成H2，阳极区生成胶体吸附水中悬浮杂质沉降而净水。A项，铜盐无净水作用，错误； B项，阳极可能有少量OH放电，正确； C项，H在阴极放电，错误； D项，加入的硫酸会与胶体反应，错误,6.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，CN与阳极产生的ClO反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是 A.用石墨作阳极，铁作阴极 B.阳极的电极反应式为Cl2OH2e=ClO H2O C

21、.阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH D.除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O,答案,解析,解析阳极产生ClO，发生的反应为Cl2OH2e=ClOH2O，所以阳极一定是石墨电极而不是铁电极，A、B两项正确； 阴极是H得电子产生H2，C项正确； 溶液的pH为910，显碱性，因而除去CN的反应为2CN5ClO2OH=N2,题组四应用金属材料表面处理 7.以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式：_； 阴极反应式：_； 总反应方程式：_,答案,2Al6e3H2O=Al2O36H 6H6e=3H2,8.(2017全国卷，11)用电解氧化法可以在铝

22、制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是 A.待加工铝质工件为阳极 B.可选用不锈钢网作为阴极 C.阴极的电极反应式：Al33e=Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动,答案,解析,解析A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确； B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确； C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误； D项，电解时，阴离子移向阳极，正确,隔膜在电化学中的功能,微专题21,1.常见的隔膜 隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类

23、： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 2.隔膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用,专题训练 1.(提高电流效率)已知：电流效率电路中通过的电子数与消耗负极材料失去电子总数之比。现有两个电池、，装置如图所示。 下列说法正确的是 A.和的电池反应不相同 B.能量转化形式不同 C.的电流效率低于的电流效率 D.5

24、 min后，、中都只含1种溶质,答案,解析,1,2,3,解析装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失(或部分电子没有通过电路)，导致电流效率降低。而装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，电流效率高于装置。放电一段时间后，装置中生成氯化铜和氯化亚铁，装置中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁,1,2,3,2.(提高产品纯度)(2017太原市第五中学高三检测)工业上用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)HNi2(低浓度)。 A.碳棒上发生的电极

25、反应：4OH4e=O2 2H2O B.电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小 C.为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH D.若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生 改变,答案,解析,1,2,3,解析电极反应式为 阳极：4OH4e=2H2OO2 阴极：Ni22e=Ni、2H2e=H2 A项正确； B项，由于C室中Ni2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH不断减少，Na通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误； C项，由于H的氧化性大于Ni2(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解

26、过程中需要控制废水的pH，正确； D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl首先放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确,1,2,3,1)当电路中转移a mol e时，交换膜左侧溶液中约减少_mol离子。交换膜右侧溶液中c(HCl)_(填“”“”或“”)1 molL1(忽略溶液体积变化,3.(限制离子迁移)某原电池装置如下图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl,答案,1,2,3,2a,解析,解析正极的电极反应式为Cl22e=2Cl，负极的电极反应式为AgeCl=AgCl，隔膜只允许氢离子通过，转移a mol电子，必有a mol Cl沉淀。为了维持电荷平衡，交换膜左侧溶液中必有a mol H向交换

27、膜右侧迁移，故交换膜左侧共减少2a mol离子(a mol Cla mol H)。交换膜右侧溶液中氯化氢浓度增大,1,2,3,2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有11.2 L氯气(标准状况)参与反应，则必有_mol_(填离子符号)由交换膜_侧通过交换膜向_侧迁移。交换膜右侧溶液中c(HCl)_(填“”“”或“”)1 molL1(忽略溶液体积变化,答案,1,2,3,解析,1,Cl,右,左,解析n(Cl2)0.5 mol，n(Cl)1 mol。正极的电极反应式为Cl22e=2Cl，n(e)1 mol，AgeCl=AgCl，交换膜右侧溶液中增加了1 mol负电荷(或增加了1 mol Cl

28、)，左侧减少了1 mol负电荷(或减少了1 mol Cl)。如果质子交换膜换成阴离子交换膜，只允许阴离子(Cl)通过交换膜，不允许H通过。为了维持电荷平衡，必有1 mol Cl从交换膜右侧溶液中通过交换膜向左侧迁移，氯离子迁移之后，两侧溶液中盐酸浓度保持不变,1,2,3,解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。充当盐桥的作用，除起导电作用外，还能起到隔离作用，避免电极与电解质溶液或产物之间发生反应，避免产物因发

29、生反应而造成危险等,金属的腐蚀与防护,考点三,知识梳理,1.金属腐蚀的本质 金属原子 变为 ，金属发生 。 2.金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀,失去电子,金属阳离子,氧化反应,非金属单质直接,电解质溶液,无,有微弱,氧化,氧化,电化学,2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析,水膜酸性较强(pH4.3,水膜酸性很弱或呈中性,Fe2e=Fe2,吸氧腐蚀,2H2e=H2,O22H2O4e=4OH,Fe2H=Fe2H2,2FeO22H2O=2Fe(OH)2,3.金属的防护 (1)电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 原理 a. 极：比被保护金属活泼的金属； b. 极：被保护的金属设备

30、。 外加电流的阴极保护法 原理 a. 极：被保护的金属设备； b. 极：惰性金属或石墨。 (2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。 (3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法,原电池,负,正,电解,阴,阳,正误判断 辨析易错易混,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( ) (5)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀( ) (6)钢铁水闸可

31、用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀( ) (7)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性( ) (8)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致(,答案,深度思考 提升思维能力,1)A、B两装置长时间露置于空气中，A发生 腐蚀，B发生 腐蚀,答案,析氢,吸氧,2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护,答案,为减缓铁的腐蚀 若开关K置于N处，则X应为 ，该电化学防护法为 。 若开关K置于M处，则X应为 ，该电化学防护法称为,碳棒或Pt等惰性电极,外加电流的阴极保护法,比铁活泼的金属Zn等,牺牲阳极的阴极保护法,解题探究,题组一腐蚀快慢与防护方法的比较 1.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到

32、慢的顺序为 A. B. C. D,答案,解析,解析 均为原电池，中Fe为正极，被保护； 中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故FeCu原电池中Fe被腐蚀的较快。 是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。 是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为,A.图1中，铁钉易被腐蚀 B.图2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，没有蓝色沉淀出现 C.图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀 D.图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁

33、管道的腐蚀，镁块相当于原 电池的正极,2.(2017长沙质检)下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是,答案,解析,解析 A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀； B项，负极反应为Fe2e=Fe2，Fe2与K3Fe(CN)6反应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀； D项为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极,1.判断金属腐蚀快慢的规律 (1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：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腐措施的腐蚀。 (2)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。 (3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速

34、率越快。 (4)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,3.根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀 正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀,题组二金属腐蚀与防护 3.(2015上海，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是 A.d为石墨，铁片腐蚀加快 B.d为石墨，石墨上电极反应为O22H2O4e 4OH C.d为锌块，铁片不易被腐蚀 D.d为锌块，铁片上电极反应为2H2

35、eH2,答案,解析,解析A项，由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，正确； B项，d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O22H2O4e4OH，正确； C项，若d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确； D项，d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O22H2O4e4OH，错误,4.(2017全国卷

36、，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢 管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整,答案,解析,解析钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确； C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误,串联电池的两大模型,微专题22,1.常见串联装置图 模型一外接电源与

37、电解池的串联(如图,A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等,模型二原电池与电解池的串联(如图,显然两图中，A均为原电池，B均为电解池,图乙,2.“串联”类电池的解题流程,专题训练 1.某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则 A.电流方向：电极 电极 B.电极发生还原反应 C.电极逐渐溶解 D.电极的电极反应：Cu22e=Cu,答案,解析,1,2,3,解析当多个电化学装置串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A项，电子移动方向：电极 电极，电流方向与电子移动方向相反，正确； B项，原电池

38、负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，错误； C项，原电池正极为得电子一极，铜离子在电极上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误； D项，电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极为正极，因此电极为电解池的阳极，其电极反应式为Cu2e=Cu2，错误,1,2,3,2.(2018牡丹江一中月考)下图装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重bd。符合上述实验结果的盐溶液是,答案,解析,1,2,3,解析A项，当X为MgSO4时，b极上生成H2，电极质量不增加，错误； C项，X为FeSO4，Y为Al2(SO4)3

39、，b、d极上均产生气体，错误； D项，b极上析出Cu，d极上析出Ag，其中d极增加的质量大于b极增加的质量，错误,1,2,3,3.某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转,答案,请回答下列问题： (1)甲池为_(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为_,解析,1,2,3,原电池,解析甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH6e8OH,1,2,3,2)乙池中A(石墨)电极的名称为_(填“正极”“负极”“阴极”或 “阳极”)，总反应式为_,答案,解析乙池中电解AgNO3溶液，其中C

40、作阳极，Ag作阴极，总反应式为 4AgNO32H2O,解析,阳极,1,2,3,3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_mL(标准状况下)，丙池中_极析出_g铜,答案,解析,D,280,1,2,3,1.60,4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将_(填“增大”“减小”或“不变”,答案,解析,增大,1,2,3,减小,1,2,3,探究高考明确考向,1.(2016全国卷，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场

41、的作用下，两膜中间的Na和 可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。 下列叙述正确的是 A.通电后中间隔室的 离子向正极迁移， 正极区溶液pH增大 B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C.负极反应为2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低 D.当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成,答案,解析,1,2,3,4,解析电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即 离子向正极区移动，Na 向负极区移动，正极区水电离的OH发生氧化反应生成氧气，H留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H发生还原反应

42、生成氢气，OH留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C错误，B正确； 该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过 1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，D错误,1,2,3,4,2.(2015福建理综，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1 mol O2，有44 g CO2被还原 D.a 电极的反应为3CO218H18e=C3H8O5H2O,答案,解析,1,2,3,4

43、,解析A项，该装置是电解池，在电解和光的作用下H2O在光催化剂的表面转化为O2和H，故该装置是将电能和光能转化为化学能，错误； B项，该装置工作时，H从阳极b极区向阴极a极区迁移，正确,1,2,3,4,D项，a电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为3CO218H18e=C3H8O5H2O，错误,1,2,3,4,答案,解析,1,2,3,4,电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”,阳极室,解析根据题意，镍电极有气泡产生是H得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH被消耗且无补充，溶液中的OH减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室,答案,解析,1,2,3

44、,4,电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为_ _,防止Na2FeO4,解析H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低,与H2反应使产率降低,1,2,3,4,c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_ _,M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢或N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使 Na2FeO4产率降低,解析根据题意Na2FeO4只在强碱性

45、条件下稳定，在M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3或Fe2O3生成，使Na2FeO4产率降低,答案,解析,4.2014全国新课标卷，24(4)H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过,答案,解析,1,2,3,4,1)写出阳极的电极反应式：_,2H2O4e=O24H,解析阳极发生氧化反应，在反应中OH失去电子，电极反应式为2H2O4e=O24H,2)分析产品室可得到H3PO2的原因_ _,答案,解析,1,2,3,4,阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室,原料室的,3)早期采用

46、“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_杂质。该杂质产生的原因是_,答案,解析,1,2,3,4,课时作业,1.(2018合肥调研)下列做法有利于金属防护的是 A.钢铁零件表面进行烤蓝处理 B.将钢铁制成的闸门与直流电源正极相连 C.菜刀切菜后不洗净就放回刀架 D.埋在地下的钢管与铜块相连,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析一般钢铁容易生锈，如果将钢铁零件的

47、表面进行烤蓝处理，就能大大增强抗腐蚀能力，延长使用寿命，A项正确； 钢铁制成的闸门与直流电源的正极相连，闸门成为电解池的阳极，能加快腐蚀，B项错误； 菜刀切菜后不洗净，容易发生吸氧腐蚀，C项错误； 铁比铜活泼，当埋在地下的钢管与铜块相连时，钢管成为原电池的负极，加快了腐蚀，应该使钢管与锌块相连，D项错误,A.a、b接电流表，该装置为原电池 B.a、b接直流电源，该装置为电解池 C.a、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀 D.a、b接电流表或接直流电源，铁都可能是负极,2.(2017盘锦高三一模)观察如图装置，下列说法正确的是,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,

48、14,解析A项，a、b接电流表，若液体c为非电解质溶液，不满足原电池的构成条件，不能形成原电池，错误； B项，若液体c为非电解质溶液，溶液不导电，所以不能电解，即不是电解池，错误； C项，若该装置是电解池，Fe与负极相连作阴极时被保护，即铁可能不易被腐蚀，正确； D项，接直流电源时，该装置可能为电解池没有正负极，Fe作阴极或阳极，错误,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,3.(2017南宁市第三中学高三模拟)电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示，电极为惰性电极。已知海水中含Na、Cl、Ca2、Mg2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1

49、0,11,12,13,14,答案,解析,A.A膜是阳离子交换膜 B.通电后，海水中阴离子往b电极处移动 C.通电后，b电极上产生无色气体，溶液中出现白色沉淀 D.通电后，a电极的电极反应式为4OH4e=O22H2O,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析A项，A膜是阴离子交换膜，错误； B项，通电后，海水中阴离子往阳极(a电极)处移动，错误； C项，通电后，由于放电能力：HMg2Ca2，所以H在阴极(b电极)上放电：2H2e=H2，产生无色气体，由于破坏了附近的水的电离平衡，在该区域c(OH)增大，会发生反应：Mg22OH=Mg(OH)2，所以溶液中还会出现白色

50、沉淀，正确； D项，通电后，由于在溶液中的放电能力：ClOH，所以在阳极发生反应：2Cl2e=Cl2，错误,4.(2018太原模拟)下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显下降的是,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析A项，该装置是原电池装置，H放电生成氢气，溶液的pH增大，错误,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,C项，电解食盐水，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，错误； D项，电解硫酸铜实质是电解水和硫酸铜，水中的氢氧根离子放电使溶液中的氢离子浓度增大，溶液的pH减小，正确,5.关于如图装置说法正确的是,答案

51、,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,A.装置中电子移动的途径是：负极FeM溶液石墨正极 B.若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO C.若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁 D.若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析装置中电子移动的途径：负极Fe电极，然后是溶液中的阴离子在阳极(石墨)放电电源的正极，A错误； 若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生Cl2，溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO，所以溶液中可

52、能有NaClO，B正确； 若M为FeCl2溶液，在阳极，溶液中的Fe2失去电子变为Fe3，所以不可能实现石墨上镀铁，C错误； 若M是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”，D错误,6.利用下图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,A.a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B.一段时间后，a管液面高于b管液面 C.a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2,解析根据装置图

53、判断，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为 左边负极：Fe2e=Fe2 正极：O24e2H2O=4OH 右边负极：Fe2e=Fe2 正极：2H2e=H2 a、b处的pH均增大，C错误,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,7.(2017长沙市明德中学高三月考)工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极)。下列说法正确的是 A.A电极接电源的正极 B.A极区溶液的碱性逐渐增强 C.本装置中使用的是阴离子交换膜 D.B极的电极反应式为SO22e2H2O,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14

54、,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,D项，B为阳极，错误,8.(2017太原模拟)如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2Pb4H 下列有关说 法正确的是 A.K与N相接时，能量由电能转化为化学能 B.K与N相接时，H向负极区迁移 C.K与M相接时，所用电源的a极为负极 D.K与M相接时，阳极附近的pH逐渐增大,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析,解析A项，K与N相接时形成原电池，化学能转化为电能； B项，原电池工作时，H向正极迁移； D项，K与M相接时，为充电过程，阳极反应式为PbSO42H2

55、O2e=PbO24H,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,A.阳极电极反应式为2Al6e6OH=Al2O33H2O B.随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大 C.当阴极生成气体3.36 L(标准状况)时，阳极增重2.4 g D.电解过程中H移向铝电极,9.铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析A项，硫酸溶液为酸性，阳极反应式为2Al6e3H2O=Al2O36H； B项，阴极

56、反应式为6H6e=3H2，电解过程中H2O减少，pH减小； D项，电解过程中H移向阴极(石墨极,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,10.如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是 A.X极是电源负极，Y极是电源正极 B.a极的电极反应是2Cl2e=Cl2 C.电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大 D.Pt极上有6.4 g Cu析出时，b极产生2.24 L (标准状况)气体,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，依据电解质溶液为氯化钠的酚酞溶液，判断b电极是阴极，Y为电源负极，X为电源正极，故A错误；