新高考一轮复习 电解池 金属的腐蚀和防护 学案

1、第六单元 化学反应与能量变化第3节 电解池 金属的腐蚀和防护【核心素养】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。（宏观辨识与微观探析）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。（科学态度与社会责任）【考点解读】一、电解池及电解原理（）1.电解：使电流通过电解池溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。2.电解池概念：电解池是将电能转化为化学能的装置。电解池构成的条件有外接电源；有与电解质溶液或熔融电解质相接触的两个电极；形成闭合回路。3.工作原理(1)电极及电极反应阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。阴极：与电源

2、负极相连的电极，发生还原反应。(2)电子和离子的移动方向电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。(3)电极反应和对电极产物的判断(4)用惰性电极电解电解质溶液的规律类型实例阴、阳极电极反应总反应方程式pH电解质溶液复原电解水型NaOH2H2e=H2、4OH4e=2H2OO22H2O2H2O2增大加水H2SO4减小加水Na2SO4不变加水电解电解质型HCl2H2e=H2、2Cl2e=Cl22HClH2Cl2增大加氯化氢CuCl2Cu22e=Cu、2Cl2e=Cl2CuCl2CuCl2加氯化铜放H2生碱型NaCl2

3、H2e=H2、2Cl2e=Cl22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2增大加氯化氢放O2生酸型CuSO4Cu22e=Cu、4OH4e=O22H2O2CuSO42H2O2H2SO42CuO2减小加氧化铜【基础测评】1.易错易混辨析(正确的画“”，错误的画“”)。(1)电解池的阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应( )(2)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( )(3)电解池工作时,电流方向与阳离子移动方向相同( )(4)Fe3+在电解池阴极放电时的电极反应式为Fe3+3e-Fe( )(5)电解CuCl2溶液,阳极逸出的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝( )(6)用惰性电极电解饱和

4、食盐水,溶液的pH不变( )(7)用铜作电极电解CuSO4溶液的方程式为2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+( )(8)电解 NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况),理论上需要转移NA个电子( )答案： 2.写出下列相关的电极反应式和总反应方程式。阳极反应式阴极反应式总反应方程式(1)用惰性电极电解AgNO3溶液 (2)用惰性电极电解MgCl2溶液 (3)用铜作电极电解NaCl溶液 (4)用惰性电极电解Na2SO4溶液 答案：(1)4OH-4e-2H2O+O2；4Ag+4e-4Ag；4Ag+2H2O4Ag+O2+4H+(2)2Cl-2e-Cl2；2H+2e-H2；Mg2+2Cl-+2

5、H2OMg(OH)2+Cl2+H2(3)Cu-2e-Cu2+；2H+2e-H2；Cu+2H2OCu(OH)2+H2(4)4OH-4e-2H2O+O2；4H+4e-2H2；2H2O2H2+O23.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变小答案：D4.以甲醇燃料电池(KOH为电解质)为电源,在实验中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程。实验中,通电一段时间后可观察到铝电极逐渐失去光泽,并出现细小气泡,装置如图所示,下列说法正确的是( )A.燃料电池b电极上发生的反应为CH3OH-6e-+H2

6、O 6H+CO2B.电解池中石墨电极作阴极,发生的反应为2H+2e- H2C.电解池中Al电极上发生的反应为Al-3e-+3HC Al(OH)3+3CO2D.理论上每生成19.5 g沉淀,标准状况下a电极上消耗2.1 L O2 答案：C5.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),此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为( )A.410-3 molL-1 B.210-3 molL-1 C.110-3 molL-1 D.110-7 molL-1 答案：A二、电解原理的应用（）1.电解饱和食

7、盐水电极反应式阳极：2Cl2e=Cl2 (反应类型：氧化反应)阴极： (反应类型： 还原 反应)总反应化学方程式：离子方程式： 2.电镀和电解精练铜3.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。冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl2电极反应：阳极：；阴极：。冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应：阳极：；阴极：。冶炼Mg、Ca与钠相似都是电解氯化物，因AlCl3是共价化合物，故电解Al2O3制Al。【基础测评】1.易错易混辨析(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

8、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)阳离子交换膜能阻止阴离子和气体分子通过( )(6)电解饱和食盐水时,用淀粉-KI试纸检验阴极产物( ) 答案： 2.(1)电解过程中A中CuSO4溶液浓度逐渐,而B中CuSO4溶液浓度。 (2)图C电解过程中,阳离子交换膜的作用为。答案：减小 基本不变 只允许阳离子通过,阻止Cl2分子、阴离子通过3.下列关于铜电极的叙述不正确的是( )A.锌、铜和稀硫酸构成的原电池中铜作正极B.在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极C.用电解法精炼铜时粗铜发生氧

9、化反应D.用电解法精炼铜时纯铜作阳极 答案：D4.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是( )A.氯碱工业中,X电极反应式是4OH-4e-2H2O+O2B.电解精炼铜时,Z中的Cu2+浓度不变C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁答案：D用如图所示装置处理含N的酸性工业废水,某电极反应式为2N+12H+10e-N2+6H2O,则下列说法错误的是( ) A.A为电源正极,电解过程中有气体放出B.电解时,H+从质子交换膜左侧向右侧移动C.电解时,右侧电解溶液的pH保持不变D.电解池一侧生成5.6 gN2,另一侧溶液的质量减少18 g答案：C6.某同

10、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N的浓度不变C.若甲池中Ag电极质量增加5.4 g时,乙池某电极析出1.6 g金属,则乙中的某盐溶液可能是足量AgNO3溶液D.若用铜制U形物代替“盐桥”,工作一段时间后取出U型物称量,质量不变答案：D【题后感悟】多池串联装置常见类型类型1:图甲,无外接电源,二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置),为电解装置提供电能,其中两个电极活动性差异大者为原电池,即左侧为原电池,右侧为电解池。类型2:图乙,有外接电源,两装置均为电解池,且串联电解,通过电路的电子的物质的量

11、相等。三、金属的腐蚀与防护（）1.金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变成阳离子而损耗。2.金属腐蚀的类型化学腐蚀和电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质Mne=Mn现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别_无_电流产生有电流产生联系两者往往同时发生，_电化学_腐蚀更普遍析氢腐蚀和吸氧腐蚀3.金属的防护电化学防护a.牺牲阳极的阴极保护法原电池原理负极：比被保护金属活泼的金属。正极：被保护的金属设备。b.外加电流的阴极保护法电解原理阴极：被保护的金属设备。阳极：惰性金属。改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。加防护层，

12、如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。【基础测评】1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。(1)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍( )(2)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe-3e-Fe3+( )(3)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比镀铜前更容易生锈( )(4)在潮湿空气中,钢铁表面形成水膜,金属发生的一定是吸氧腐蚀( )(5)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极( )(6)在船体外嵌入锌块,可以减缓船体的腐蚀,这属于牺牲阴极的保护法( )答案： 2.下图用来研究钢铁制品的腐蚀,装置的气密性良好,且开始时U形管两端的红墨水液面相平。一段时间后能观察到铁

13、钉生锈。下列说法不正确的是( )A.铁钉表面发生的反应为Fe-3e- Fe3+B.若液体a为稀醋酸,则U形管液面右高左低C.若液体a为食盐水,则U形管液面左高右低D.若液体a为食用油,则铁钉生锈速率较慢答案：A3.深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示,下列与此原理有关的说法错误的是( )A.正极反应为S+5H2O+8e- HS-+9OH-B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3xH2OD.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀答案：C4.利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护,下列说法不正确的是( )A.若

14、X为锌棒,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒,开关K置于M处,铁电极发生的反应为:Fe-2e-Fe2+C.若X为碳棒,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀D.若X为碳棒,开关K置于N处,铁电极的反应:2H+2e-H2答案：B【真题演练】1（2022北京高考真题）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。装置示意图序号电解质溶液实验现象阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无元素下列说法不正确的是（ ）A.中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触B.中检测到，推测可能发

15、生反应：C.随阴极析出，推测中溶液减少，平衡逆移D.中生成，使得比中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密答案：C2.（2022广东高考真题）科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是A.充电时电极b是阴极B.放电时溶液的减小C.放电时溶液的浓度增大D.每生成，电极a质量理论上增加答案：C3.（2022浙江高考真题）通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是（ ）A.电极A为阴极，发生还原反应B.电极B的电极发应：C.电解一段时间后溶液中浓度保持不变D.电解结束，可通过调节除去，再加入溶液以获得答案：C4.（2020江苏高考真题）将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是（ ）A.阴极的电极反应式为B.金属M的活动性比F