高考化学一轮复习 第六章 第三节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护学案课件 新人教版-新人教版高三全册化学课件

1、第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护一、电解原理一、电解原理1.1.电解定义电解定义在直流电作用下在直流电作用下, ,电解质在两个电极上分别发生电解质在两个电极上分别发生_和和_的过程。的过程。2.2.能量转化形式能量转化形式电能转化为电能转化为_氧化氧化反应反应还原反应还原反应化学能化学能3.3.电解池电解池(1)(1)构成条件构成条件有与有与_相连的两个电极相连的两个电极; ;_(_(或熔融盐或熔融盐););形成形成_。直流电源直流电源电解质溶液电解质溶液闭合回路闭合回路(2)(2)电极名称及电极反应式电极名称及电极反应式( (如图如图) )(3)(3)电子和离子的移动方向电子和离子的移动方

2、向【微点拨微点拨】 电解是在电解质电离的基础上完成的。电解需要外加电解是在电解质电离的基础上完成的。电解需要外加直流电源直流电源, ,是化学过程是化学过程, ,电离一般在水溶液或熔融状态电离一般在水溶液或熔融状态下完成下完成, ,为物理过程。为物理过程。二、电解的应用二、电解的应用1.1.电解饱和食盐水电解饱和食盐水(1)(1)电极反应电极反应阳极反应式阳极反应式:2Cl:2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2(_(_反应反应) )阴极反应式阴极反应式:2H:2H+ +2e+2e- -=H=H2 2(_(_反应反应) )氧化氧化还原还原(2)(2)总反应方程式总反应方程式2NaCl+2

3、H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+HO 2NaOH+H2 2+Cl+Cl2 2离子反应方程式离子反应方程式:2Cl:2Cl- -+2H+2H2 2O 2OHO 2OH- -+H+H2 2+Cl+Cl2 2(3)(3)应用应用: :氯碱工业制氯碱工业制_、_和和_。烧碱烧碱氯气氯气氢气氢气【微点拨微点拨】 在实际的氯碱工业中在实际的氯碱工业中, ,需要加阳离子交换膜需要加阳离子交换膜, ,既能防止既能防止氢气和氯气混合爆炸氢气和氯气混合爆炸, ,又能避免氯气和又能避免氯气和NaOHNaOH溶液作用溶液作用生成生成NaClONaClO影响烧碱质量。影响烧碱质量。2.2.电镀电镀如图为金属表面

4、镀银的工作示意图如图为金属表面镀银的工作示意图, ,据此回答下列问据此回答下列问题题: :(1)(1)镀件作镀件作_极极, ,镀层金属银作镀层金属银作_极。极。(2)(2)电解质溶液是电解质溶液是_。(3)(3)电极反应电极反应: :阳极阳极:Ag-e:Ag-e- -=Ag=Ag+ +; ;阴极阴极:Ag:Ag+ +e+e- -=Ag=Ag。(4)(4)特点特点:_:_极溶解极溶解,_,_极沉积极沉积, ,电镀液的浓度电镀液的浓度_。阴阴阳阳AgNOAgNO3 3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液溶液阳阳阴阴不变不变3.3.电解精炼铜电解精炼铜(1)(1)电极材料电极材料

5、: :阳极为阳极为_;_;阴极为阴极为_。(2)(2)电解质溶液电解质溶液: :含含CuCu2+2+的盐溶液。的盐溶液。(3)(3)电极反应电极反应: :阳极阳极:Zn-2e:Zn-2e- -=Zn=Zn2+2+、Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+、Ni-2eNi-2e- -=NiNi2+2+、Cu-2eCu-2e- -=Cu=Cu2+2+; ;阴极阴极:Cu:Cu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu。粗铜粗铜纯铜纯铜4.4.电解冶炼活泼金属电解冶炼活泼金属利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属NaNa、CaCa、MgMg、AlAl等。等。(1)(1)

6、冶炼钠冶炼钠2NaCl(2NaCl(熔融熔融) 2Na+Cl) 2Na+Cl2 2电极反应电极反应: :阳极阳极:2Cl:2Cl- -2e-2e- -= Cl= Cl2 2;阴极阴极:2Na:2Na+ +2e+2e- -=2Na=2Na。(2)(2)冶炼铝冶炼铝2Al2Al2 2O O3 3( (熔融熔融) 4Al+3O) 4Al+3O2 2电极反应电极反应: :阳极阳极:6O:6O2-2-12e-12e- -=3O=3O2 2;阴极阴极:4Al:4Al3+3+12e+12e- -=4Al=4Al。(3)(3)冶炼镁冶炼镁MgClMgCl2 2( (熔融熔融) Mg+Cl) Mg+Cl2 2电

7、极反应电极反应: :阳极阳极:_;:_;阴极阴极:_:_。2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2MgMg2+2+2e+2e- -=Mg=Mg【微点拨微点拨】 (1)(1)工业上冶炼铝用电解熔融氧化铝而不用熔融氯化工业上冶炼铝用电解熔融氧化铝而不用熔融氯化铝的原因铝的原因: AlCl: AlCl3 3是共价化合物是共价化合物, ,熔融状态下以分子形熔融状态下以分子形式存在式存在, ,不导电不导电, ,也就无法进行电解。也就无法进行电解。(2)(2)工业上冶炼镁用电解熔融氯化镁工业上冶炼镁用电解熔融氯化镁( (熔点熔点714 )714 )而而不用熔融氧化镁的原因不用熔融氧化镁的原因:

8、 :氧化镁熔点太高氧化镁熔点太高(2852 ),(2852 ),消耗能量太大。消耗能量太大。三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护1.1.金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质金属原子金属原子_变为变为_,_,金属发生金属发生_。失去电子失去电子金属阳离子金属阳离子氧化氧化反应反应2.2.金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型(1)(1)化学腐蚀与电化学腐蚀。化学腐蚀与电化学腐蚀。类型类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件金属跟金属跟_接触接触不纯金属或合金跟不纯金属或合金跟_接触接触现象现象_电流产生电流产生_电流产生电流产生本质本质金属被金属被_较活泼金属被较活泼金属被_联系联系 两者往往同时发生

9、两者往往同时发生,_,_腐蚀更普遍腐蚀更普遍非金属单质非金属单质直接直接电解质溶液电解质溶液无无有微弱有微弱氧化氧化氧化氧化电化学电化学(2)(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀。析氢腐蚀与吸氧腐蚀。以钢铁的腐蚀为例进行分析以钢铁的腐蚀为例进行分析: :类型类型析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件_电电极极反反应应负极负极Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+正极正极 2H2H+ +2e+2e- -= H= H2 2O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -水膜酸性较强水膜酸性较强(pH4.3)(pH4.3)水膜酸性很弱或呈水膜酸性很弱或呈中性中性类型类型析氢腐

10、蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀总反应式总反应式Fe+2HFe+2H+ +=Fe=Fe2+2+ +H H2 22Fe+O2Fe+O2 2+2H+2H2 2O=O=2Fe(OH)2Fe(OH)2 2联系联系吸氧腐蚀更普遍吸氧腐蚀更普遍【微点拨微点拨】 (1)(1)铁锈的成分为铁锈的成分为FeFe2 2O O3 3xHxH2 2O,O,其形成过程还涉及如下其形成过程还涉及如下反应反应:4Fe(OH):4Fe(OH)2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)3 3; ;2Fe(OH)2Fe(OH)3 3=Fe=Fe2 2O O3 3xHxH2 2O(O(铁锈铁锈)+(3-x

11、)H)+(3-x)H2 2O O。(2)(2)牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池的负极。的负极。3.3.金属的防护金属的防护(1)(1)电化学防护电化学防护牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法_原理。原理。a._a._极极: :比被保护金属活泼的金属比被保护金属活泼的金属; ;b._b._极极: :被保护的金属设备。被保护的金属设备。原电池原电池负负正正外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法_原理。原理。a._a._极极: :被保护的金属设备被保护的金属设备; ;b._b._极极: :惰性金属或石墨。惰性金属或石墨。(2)(2)改变金属的

12、内部结构改变金属的内部结构, ,如制成合金、不锈钢等。如制成合金、不锈钢等。(3)(3)加防护层加防护层, ,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。喷镀或表面钝化等方法。电解电解阴阴阳阳1.(RJ1.(RJ必修必修2P832P83改编题改编题) )下列叙述中下列叙述中, ,正确的是正确的是( () )电解池是既能将化学能转变成电能又能将电能转变电解池是既能将化学能转变成电能又能将电能转变成化学能的装置成化学能的装置金属和石墨导电均为物理变化金属和石墨导电均为物理变化, ,电解液导电是化学电解液导电是化学变化变化不能自发进行的氧化还原反应不能自

13、发进行的氧化还原反应, ,通过电解有可能实通过电解有可能实现现A.A.B.B.C.C.D.D.只有只有【解析解析】选选B B。电解池是能将电能转化为化学能的装。电解池是能将电能转化为化学能的装置置, ,错错; ;金属和石墨导电是自由电子在电场作用下定金属和石墨导电是自由电子在电场作用下定向移动向移动, ,电解质溶液导电时两极上均有离子放电电解质溶液导电时两极上均有离子放电, ,是化是化学变化学变化, ,对对; ;电解可强制氧化还原反应发生电解可强制氧化还原反应发生, ,对。对。2.(RJ2.(RJ必修必修2P832P83改编题改编题) )下列选项的描述中下列选项的描述中, ,不符合不符合生产实

14、际的是生产实际的是( () )A.A.电解熔融的氧化铝制取金属铝电解熔融的氧化铝制取金属铝, ,用铁作阳极用铁作阳极B.B.电解法精炼粗铜电解法精炼粗铜, ,用纯铜作阴极用纯铜作阴极C.C.电解饱和食盐水制烧碱电解饱和食盐水制烧碱, ,用涂镍碳钢网作阴极用涂镍碳钢网作阴极D.D.在镀件上电镀锌在镀件上电镀锌, ,用锌作阳极用锌作阳极【解析解析】选选A A。电解熔融的氧化铝制取金属铝。电解熔融的氧化铝制取金属铝, ,是用石是用石墨作阳极。墨作阳极。B B、C C、D D中的描述都是正确的。中的描述都是正确的。3.(RJ3.(RJ选修选修4P794P79改编改编) )如图所示如图所示, ,用石墨电

15、极电解用石墨电极电解CuClCuCl2 2溶液。下列分析正确的是溶液。下列分析正确的是( () )A.bA.b为阳极、为阳极、a a为阴极为阴极B.B.通电一段时间后通电一段时间后,d,d极附近观察到黄绿色气体极附近观察到黄绿色气体C.C.阳极上发生的反应阳极上发生的反应:Cu:Cu2+2+2e+2e- -=Cu=CuD.D.若电路中转移若电路中转移0.2 mol e0.2 mol e- -, ,则则d d极增重极增重6.4 g6.4 g【解析解析】选选B B。如图所示。如图所示, ,根据电流方向可判断根据电流方向可判断:b:b为正为正极、极、a a为负极、为负极、c c为阴极、为阴极、d d

16、为阳极为阳极; ;用石墨电极电解用石墨电极电解CuClCuCl2 2溶液溶液, ,阳极发生氧化反应阳极发生氧化反应:2Cl:2Cl2e2e- -=Cl=Cl2 2;阴极发生还原反应阴极发生还原反应:Cu:Cu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu。A.A.由上述分析知由上述分析知b b为正极、为正极、a a为负极为负极, ,故故A A错误错误;B.d;B.d为阳极为阳极, ,生成氯气为生成氯气为黄绿色黄绿色, ,故故B B正确正确;C.;C.阳极发生氧化反应阳极发生氧化反应:2Cl:2Cl2e2e- -=Cl=Cl2 2,故故C C错误错误;D.d;D.d极产生氯气极产生氯气, ,电极质量不变电

17、极质量不变, ,故故D D错误。错误。4.(RJ4.(RJ必修必修2P832P83改编题改编题) )下列叙述正确的是下列叙述正确的是( () )A.A.在原电池的负极和电解池的阴极上都发生氧化反应在原电池的负极和电解池的阴极上都发生氧化反应B.B.用惰性电极电解用惰性电极电解CuSOCuSO4 4溶液溶液, ,阴阳两极产物的物质的阴阳两极产物的物质的量之比为量之比为1212C.C.依据导电能力的大小依据导电能力的大小, ,把电解质分为强电解质和弱把电解质分为强电解质和弱电解质电解质D.D.水溶液导电的过程就是电解过程水溶液导电的过程就是电解过程, ,是化学变化是化学变化【解析解析】选选D D。

18、电解池阴极上发生还原反应。电解池阴极上发生还原反应, ,故故A A错误错误; ;阴、阳极产物的物质的量之比是阴、阳极产物的物质的量之比是21,21,故故B B错误错误; ;依据依据电离程度的大小电离程度的大小, ,把电解质分为强电解质和弱电解质把电解质分为强电解质和弱电解质, ,故故C C错误。错误。5.(RJ5.(RJ选修选修4P794P79改编改编) )下图所示装置中下图所示装置中,a,a、b b、c c、d d、e e、f f均为惰性电极均为惰性电极, ,电解质溶液均足量。接通电源电解质溶液均足量。接通电源后后,d,d极附近显红色。下列说法正确的是极附近显红色。下列说法正确的是( () )A.A.电源电源B B端是正极端是正极B.aB.a、c c电极均有单质生成电极均有单质生成, ,