化学一轮复习导学案学案33电解池金属的电化学腐蚀与防护

1、学案 33电解池金属的电化学腐蚀与防护 考纲要求 1.明白电解池的工作原理，写出电极反应和电池反应方程式；2.懂得金属发生电化学腐蚀的缘由、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施；学问点一电解池、电解原理1 电解原理(1) 电 解 ： 使 通 过 电 解 质 溶 液 或 熔 融 的 电 解 质 而 在 引 起 的过程；2电解池 也叫电解槽 ：把 能转化为 能的装置； 3电极名称与电极反应：与电源正极相连的为 ，发生 反应；与电源负极相连的为 ，发生 反应；2 电解 cucl 2 溶液 如右图所示 1阳极反应： 2阴极反应： 3总方程式： 问题摸索1电解质的电离和溶液的导电有什么联系？2 电解池的阴

2、、阳极与电极材料有什么关系？学问点二电解原理的应用1 电解饱和食盐水1电极反应阳极反应式： 反应 阴极反应式： 反应 电解2总反应方程式：2nacl 2h 2o=2naoh h2 cl 2离子反应方程式：2cl电解 2h 2o=2oh h 2 cl 23应用：氯碱工业制 、 和 ；2 电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答以下问题：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 ；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：阳极为 ； 阴极为 ；4 电冶金利用电解熔

3、融盐的方法来冶炼活泼金属na、ca、mg 、al 等；1冶炼钠电解2nacl 熔融 =2na cl 2电极反应：阳极： ，阴极： ；2冶炼铝电解2al 2o3熔融 =4al 3o2电极反应：阳极： ，阴极： ；问题摸索3如何设计试验验证电解饱和食盐水的各种产物？4 电解过程中放 h 2 生碱型和放 o2 生酸型的实质是什么？5 用惰性电极电解，如要使电解后的溶液复原，应怎样操作？学问点三 金属的腐蚀和防护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化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟 接触不纯金属或合金跟 接触现象 电流产生 电流产生本质金属被 较活泼金属被

4、 联系两者往往同时发生， 腐蚀更普遍2析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：条件电负极极反正极应析氢腐蚀吸氧腐蚀问题摸索总反应式联系 更普遍6铁锈是怎样形成的？3 金属的防护1电化学防护牺牲阴极的阳极爱护法 原理 a ：比被爱护金属活泼的金属； b ：被爱护的金属设备；外加电流的阴极爱护法 原理a ：被爱护的金属设备； b ：惰性金属；2转变金属的内部结构，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；一、电解池的电极及电极产物的判定1 如何分析电解池中的两极变化？2 如何判定电解池的电极产物及书写电极反应式和总反应式？典例导悟1将含有 kcl

5、 、cucl 2、na 2so4 三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长；有以下结论：4溶液中几乎没有cl电解质溶液为无色最终溶液显碱性 k、na 、so2的浓度几乎没有变化正确选项 设全部气体从溶液中出a b仅cd均正确听课记录：二、电解类型及有关运算1用惰性电极电解电解质溶液的类型如下表所示：电极反应特电解类型实例点对象电解质浓度ph电解质溶液复原阴： 4h 4e电解=2h 2naoh h 2so4阳： 4oh水型4e =2h2o o2na2so4电解质电离电解出的阴、阳离电解子分别在两质型极放电2放 h阴极：h2o 放生碱h2 生碱hcl cucl 2nacl型放 o2生酸型

6、阳极：电解质阴离子放电 阴极：电解质阳离子 放 电 阳极：h2o 放o2 生酸cuso42.电解池中有关量的运算或判定电解池中有关量的运算或判定主要包括以下方面：依据直流电源供应的电量求产物的量析出固体的质量、产愤怒体的体积等、溶液的ph、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等；解题依据是得失电子守恒；典例导悟 2 1用惰性电极电解 400 ml 肯定浓度的硫酸铜溶液 不考虑电解过程中溶液体积的变化 ，通电一段时间后， 向所得的溶液中加入 0.1 mol cuo 后， 使溶液恰好复原到电解前的浓度和 ph，电解过程中转移的电子为 mol ；2假如向所得的溶液中加入0.1 molcuoh 2 后

7、，使溶液恰好复原到电解前的浓度和ph ，电解过程中转移的电子为 mol ；3假如向所得的溶液中加入0.1 mol cu 2oh 2co 3 后，使溶液恰好复原到电解前的浓度和 ph 不考虑 co 2 的溶解 ，电解过程中转移的电子为 mol ；3比较金属腐蚀快慢 判定金属腐蚀快慢的规律1电解池原理引起的腐蚀> 引起的腐蚀 > 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，活泼性强的金属腐蚀越 ；4对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度 ，腐蚀越快；典例导悟3下面各容器中盛有

8、海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的次序是a > >>b > > >c > >>d > > >题组一电解原理及其应用1 2021 上·海， 16用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确选项a 用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 b用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片c用氢氧化钠溶液吸取阴极产物d用带火星的木条检验阳极产物22021 ·海南， 9利用电解法可将含有fe、zn 、ag 、pt 等杂质的粗铜提纯，以下表达正确选项 2a 电解时以精铜作阳极b电解时阴极发生仍原反应c粗铜连接电源负极，其电极反应是cu

9、2e =cud电解后，电解槽底部会形成含少量ag 、pt 等金属的阳极泥3.2021 全·国理综 ， 29右图是一个用铂丝作电极，电解稀的mgso 4 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 变色范畴： 6.88.0，酸色 红色，碱色 黄色 回答以下问题：1以下关于电解过程中电极邻近溶液颜色变化的表达正确选项 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2写出 a 管中发生反应的反应式： ；3写出 b 管中发生反应的反应式： ；4检验 a 管中气体的方法是 ；5检验 b 管中气体的方法是 ；6电解一段时间后，切断电

10、源，将电解液倒入烧杯内观看到的现象是 ；题组二金属的电化学腐蚀和防护4 2021 北·京理综， 8结合下图判定，以下表达正确选项a 和中正极均被爱护2 b和中负极反应均是fe 2e=fec和中正极反应均是o2 2h2o 4e=4ohd和中分别加入少量k 3fecn 6溶液，均有蓝色沉淀5 2021山·东理综， 15 以 kcl 和 zncl 2 混合液为电镀液在铁制品上镀锌，以下说法正确的是 a 未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 b因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系c电镀时保持电流恒定，上升温度不转变电解反应速率d镀锌

11、层破旧后即对铁制品失去爱护作用6 2021 浙·江理综， 10 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掩盖的圆圈中心区a已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环b ，如右图所示；导致该现象的主要缘由是液滴之下氧气含量比边缘处少；以下说法正确选项由 a 区向 b 区迁移a 液滴中的clb液滴边缘是正极区，发生的电极反应为o2 2h2o 4e=4ohc液滴下的fe 因发生仍原反应而被腐蚀，生成的fe2 由 a 区向 b 区迁移，与b 区的oh形成 feoh 2，进一步氧化、脱水形成铁锈d如改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加nacl 溶液，就负极发生的电极

12、=cu反应为 cu 2e23e7 2021 ·北京理综， 6以下有关钢铁腐蚀与防护的说法正确选项 a 钢 管 与 电 源 正 极 连 接 ， 钢 管 可 被 保 护b铁遇冷浓硝酸表面钝化，可爱护内部不被腐蚀 c钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀d钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是fe =fe3题组三电解的规律及有关运算82021 ·全国理综 ，28 下图所示装置中， 甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的 naoh 溶液、足量的cuso4 溶液和 100 g 10.00% 的 k 2so4 溶液，电极均为石墨电极；1接通电源，经过一段时间后，测得丙中k

13、2so4 质量分数为10.47% ，乙中 c 电极质量增加；据此回答疑题：电源的 n 端为 极；电极 b 上发生的电极反应为 ；列式运算电极b 上生成的气体在标准状况下的体积；电极 c 的质量变化是 g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其缘由：甲溶液 ； 乙溶液 ；丙溶液 ；2假如电解过程中铜全部析出，此时电解能否连续进行，为什么？题组一电解原理及其应用1 2021 大·同质检 如图 a、 b、c、d 均为石墨电极，通电进行电解电解液足量 ；以下说法正确选项 a 甲中 a 的电极反应式为4oh 4e=o2 2h 2ob电解时向乙中滴入酚酞溶液，d 电极邻近变红c向乙中加

14、入适量盐酸，溶液组成可以复原l·d当 b 极有 64 g cu 析出时， c 电极产生2 g 气体题组二电解的规律及有关运算2500 ml nano3 和 cuno32的混合溶液中cno 3 6 mol 1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体22.4 l 标准状况下 ，假定电解后溶液体积仍为 500 ml ，以下说法正确选项a 原混合溶液中cna1 6 mol l·b电解后溶液中ch 1 4 mol l·c上述电解过程中共转移8 mol 电子d电解后得到的cu 的物质的量为2 mol3用石墨电极电解cuso4 溶液一段时间后，向所得溶液中加

15、入0.2 mol cuoh 2 后， 恰好使溶液复原到电解前的浓度；就电解过程中转移的电子的物质的量为a 0.4 molb0.5 molc0.6 mold 0.8 mol题组三金属的电化学腐蚀与防护4铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如下列图，以下有关说法中，不正确的是 a 正极的电极反应式为：2h 2e=h2b此过程中仍涉及到反应：4feoh 2 2h2o o2=4feoh 3c此过程中铜并不被腐蚀d此过程中电子从cu 移向 fe 5.如图水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观看；1如试管内液面上升，就原溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应： 负极： ；正极： ；2如试管内液面下降，就原溶液呈 性，发生

16、腐蚀，电极反应： 负极： ；正极： ； 题组四试验探究6以下四种装置中，盛200 ml 0.005 mol 1 硫酸铜溶液盛 200 ml 0.01 mol ·l l ·1 硫酸盛 200 ml 氯化锌溶液盛 200 ml 氯化钾溶液1上述四种装置中，为电解池的是 用编号回答 ，装置中两电极的电极反应式分别是 注明电极名称； 2用离子方程式回答：通电时装置中的总反应式是 ，溶液中可能发生的副反应是 ；3工作一段时间后，测得导线上均通过0.002 mol 电子，就上述四种装置中溶液ph 最小的是 用编号回答，溶液体积变化忽视不计；4 如将装置中的外加电源拆去，用导线将两个电极

17、连接，就fe 极上发生的反应是 ，c 极上发生的反应是 ；学案 33电解池金属的电化学腐蚀与防护【课前预备区】学问点一1 1 电流阴、阳两极氧化仍原反应2电化学3阳极氧化阴极仍原2 12cl 2e =cl 22cu 2 2e =cu电解3cucl 2=cu cl 2学问点二1 12cl 2e=cl 2氧化2h 2e=h2仍原3烧碱氯气氢气2 1 阴阳(2) agno 3 溶液等含镀层金属阳离子的溶液(3) ag e =agage=ag4阳阴不变3 1 粗铜纯铜(3) cu 2e =cu2cu2 2e =cu4 12cl 2e=cl 22na2e=2na2 12e26o 12e =3o24al

18、3=4al学问点三1失去电子金属阳离子氧化反应2 1化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有柔弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍23.1原电池a负极b正极电解a阴极b阳极问题摸索1溶液的导电，第一要有电解质的电离，大家知道，非电解质的水溶液并不导电，就是由于溶液中没有自由离子；因此，电解质溶于水就发生电离，产生了自由离子，该溶液就可以导电；电解质的导电过程就是其电解过程；2电解池的阴、阳极取决于外接电源的正负极，与电极材料的金属活动性无关；3向饱和食盐水中滴加几滴酚酞，电解后阴极区域溶液变红，证明有

19、naoh 生成；用两支试管分别收集两极气体，阳极产物用潮湿的淀粉ki试纸验证，阴极产物用爆鸣试验 验证；4放 h 2 生碱型的实质是水电离出的h放电， 破坏了水的电离平稳，使 oh浓度增大，放 o2 生酸型的实质是水电离出的oh放电，破坏了水的电离平稳，使h浓度增大；5用惰性电极电解时，如要使电解后的溶液复原到原状态，应遵循“缺什么加什么， 缺多少加多少”的原就，一般加入阴极产物与阳极产物形成的化合物；6铁被腐蚀后，一般会生成铁锈，其缘由是：随着析氢腐蚀进行，溶液中ch肯定浓度后，就发生吸氧腐蚀，发生的反应为，2 4e2fe 4e =2fe降到2h2o o2，=4ohfe2 2oh =feoh

20、 2，4feoh 2 o2 2h 2o=4feoh 3 ，2feoh 3=fe2o3·xh 2o 铁锈 3 xh 2o；【课堂活动区】一、 1.分析电解池中两极的变化，第一要看清晰电解池的电极，一般pt、 au 、石墨为惰性电极， 其他的金属电极均为非惰性电极；与电源正极相连的是电解池的阳极，金属电极或电解质供应的自由移动的阴离子将在该极上失电子发生氧化反应；与电源负极相连的是电解池的阴极，电解质供应的自由移动的阳离子在该极上得电子发生仍原反应；2第一要看清晰电解池的电极；在阳极：假如阳极是活泼金属除金、铂外 形成的活性电极，就电解时，阳极是电极放电，即电极溶解变为金属阳离子；假如是

21、惰性电极，可以按以下步骤分析电极反应：1分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组；2分别对阴、阳离子排出放电次序，写出各电极的电极反应式；阳极电极式的书写：>i溶液中，阴离子放电次序为s2>br>cl>oh>含氧酸根 >f；按此次序依次放电，如溶液中有cl和 oh，就 cl先放电，反应为2cl2e=cl 2，只有当cl反应完了才22o；发生反应： 4oh 4e =o 2h阴极电极式的书写：直接依据阳离子放电次序进行判定，阳离子放电次序与金属活动性次序相反，其中ag >fe3>cu2 >h>fe2>zn2>al3&g

22、t;mg2>na；其电极反应式为m n ne=m ；3分析各电极反应，找出放电物质或离子 的来源，写出总反应方程式；二、 1.3.1原电池原理化学3快4越大典例导悟1 a2 10.220.430.6电解解析1电解硫酸铜溶液的反应方程式为2cuso42h 2o=2cu 2h 2so4 o2 ，从方程式可以看出，电解硫酸铜过程中只析出铜和释放出氧气，加入0.1 mol cuo 可以使溶液复原至原先状态，说明参加反应的硫酸铜只有0.1 mol ，转移的电子为0.2 mol ；2 加入 0.1 mol cuoh 2 可以使溶液复原至原先状态，说明电解过程中不仅硫酸铜被电解，而且有水被电解； 0.

23、1 mol cuoh 2 可以看作是0.1 mol cuo 和 0.1 mol h 2o，就转移的电子为0.4 mol ；3 加入 0.1 mol cu 2oh 2 co3 可以看作0.2 mol cuo 、0.1 mol h 2o 和 0.1 mol co 2，相当于有0.2 mol 的硫酸铜和0.1 mol 的水被电解，因此转移的电子为0.6 mol ；3 a 在原电池中，活泼金属为负极，该金属被氧化，不活泼金属便被爱护起来，其被腐蚀的速率大大减小，所以装置 中的铁被腐蚀的速率比 中的慢； 反之， 当铁与比它不活泼的金属，如sn、cu 等连接起来，就被腐蚀的速率增大，所以在容器中铁比容器

24、中的铁腐蚀得快；容器是一个电镀池，在这里铁是阳极，不断以fe2 的形式进入容器中，从而加速了铁的腐蚀，在上述四种容器中，容器 中的铁被腐蚀速率是最快的；综上分析，铁被腐蚀的快慢次序为 > > > ；【课后练习区】高考集训通电1 b 电解氯化铜溶液的总反应式为cucl 2=cu cl 2 ，阴极产物为cu，阳极产物为 cl 2，所以c、d 错误；如将铜片连接到电源正极上，就发生反应cu2e =cu2 ，明显与从废液中提取铜的主旨是相违反的，故a 错， b 正确； 2 bd电解时粗铜作阳极，与电源正极相连，失电子发生氧化反应；精铜作阴极，与电源负极相连， 得电子发生仍原反应，a

25、、c 错，b 正确； 由于在金属活动性次序表中ag 、pt 排在 cu 的后面，所以电解时ag 、pt 不会失电子，d 正确； 3 1 2e22h=h 或 2h o h mg 2 2oh 222e =2oh2=mgoh 234oh 4e =2h 2o o2 写 2h 2o 4e=4h o2同样给分 4用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰5用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃6溶液呈红色，白色沉淀溶解或大部分溶解 解析该电解池a 为阴极，反应式为2h 2e =h2 ，b 为阳极， 电极反应式为4oh 4e =o2 2h 2o，a

26、管邻近产生oh ，故溶液由红变黄，b 管邻近产生h 溶液仍呈红色，a 管邻近产生的oh 与 mg 2 结合生成 mgoh 2 沉淀；但停止电解后， 生成的 mgoh 2与 h 反应，白色沉淀溶解，溶液仍呈红色；检验a 管中产生的h 2 的方法是：用拇指按住 管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰，证明是h 2；检测b 管中产生的o2 的方法是：用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带火星的木条伸入试管内复燃，证明是o2；4 aa 项两个装置都是原电池，负极都是活泼金属，依据原电池原理可知，原电池对正极起到了爱护作用，故a 正确； b 项 中的负极反应为zn 2e =zn2

27、 ，故 b 错误；c 项 中的正极反应为2h 2e =h 2，故 c 错误； d 项 中不能生成蓝色沉淀； 5 ca 项，未通电时是原电池，但电镀过程并不是原电池的充电过程，故a 错误；b 项，消耗锌时转移的电子与通过的电量有确定的关系，故锌的析出量与通过的电量有确定关系，故b 错误； c 项，电镀时保持电流恒定，有利于保证电镀的质量，温度不影响电解的速率，故c 正确； d 项，镀锌层破旧后与铁构成了原电池，锌作负极被腐蚀，爱护了铁，故 d 错误； 6bcl 由 b 区向 a 区迁移， a 错；正极反应为o2 2h 2o4e =4oh ，b 正确；由题干知铁板发生吸氧腐蚀，铁作负极，发生氧化反

28、应，因此c 项错；铜镙丝钉作正极， 因此 d 错； 7 b 钢管与电源正极连接，作电解池的阳极，被氧化而腐蚀，a 项错；铁在冷浓硝酸中表面生成一层致密的氧化物爱护膜，从而爱护内部不被腐蚀，b 项正确； 钢管与铜管堆放在一起时，构成原电池，钢管作负极而易被腐蚀，c 项错；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反 应： fe 2e =fe2 ， d 项错； 8 1 正 4oh 4e=2h 2o o210.00%4.5 g1水削减的质量：100 g× 1 10.47% 4.5 g，生成o2 的体积： 2.8 l 1l·mol18 gm·ol1 ×× 22.42 1

29、6碱性增大， 由于相当于电解水酸性增大， 因 oh变，相当于电解水放电，h增多酸碱性不2能连续进行，由于cuso4 溶液已转变为h 2so4 溶液，反应也就变为水的电解反应； 解析1 乙中 c 电极质量增加，就c 处发生的反应为cu2 2e =cu，即 c 处为阴极，由此可推出 b 为阳极， a 为阴极， m 为负极， n 为正极；丙中为 k 2so4，相当于电解水， 设电解的水的质量为 x g ；由电解前后溶质质量相等有， 100× 10% 100 x× 10.47%，得x4.5 g，故为 0.25 mol ；由方程式 2h2 o2=2h2o 可知，生成 2 mol h

30、2o，转移 4 mol 电子，所以整个反应中转化 0.5 mol 电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数是相等的； 甲中为 naoh ，相当于电解 h 2o，阳极 b 处为阴离子 oh 放电，即 4oh 4e =2h 2o o2 ； 转移 0.5 mol 电子，就生成 o2 为 0.5/4 0.125 mol ，标况下的体积为 0.125 mol×22.4 lm·ol 1 2.8 l ； cu2 2e =cu，转移 0.5 mol 电子，就生成的 mcu0.5/2 mol × 64 g ·mol 1 16 g；甲中相当于电解水，故naoh 的浓度增大， ph 变大；乙中阴极为cu2 放电，阳极为oh 放电，所以h 增多，故ph 减小；丙中为电解水，对于 k 2so4 而言，其 ph 几乎不变； 2 铜全部析出，可以连续电解h 2so4，有电解液即可电解；考点集训1 ab 此题易误选 c，在电解液足量的情形下，电解过程中只逸出 h2 和 cl 2，只需补充氢