【人教创新设计】高考化学一轮复习 第三节 电解池 金属的电化学腐蚀和防护课件 新人教

1．理解电解池的工作原理，能正确书写电极反应式。2．能进行有关电解产物的判断和计算。3．了解电镀池、电解精炼池及应用。4．了解金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。第三节电解池金属的电化学腐蚀和防护电解使

通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起

的过程电极名称阳极和电源

相连的电极，发生

反应阴极和电源

相连的电极，发生

.电极材料惰性电极Pt、Au、石墨金属电极除Pt、Au外的金属材料(如Fe、Cu、Zn、Ag等)电子流向电源活波

→导线→电解池

→电解池

→导线→电源

.离子移动方向电解质溶液中阳离子移向电解质溶液中阴离子移向离子放电顺序阳极金属活泼电极>

>

>

>

>含氧酸根阴极Ag＋>Fe3＋>

>H＋>

>

>Zn2＋应用电解精炼、电镀、氯碱工业、电解制铝电流氧化还原反应正极氧化负极还原反应负极阴极阳极S2－I－Cl－OH－Cu2＋Pb2＋Fe2＋正极阴极阳极1．电解时电子通过电解质溶液吗？ 提示：电解质溶液通电电解时，在外电路中有电流(电子)通过，而溶液中是依靠离子定向移动，形成了闭合电路。2．电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？ 提示：一定有化学反应发生，因为在电解池的两极发生了氧化还原反应，有电子转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。1．氯碱工业

概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取

、

和

，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为

。NaOHH2Cl2氯碱工业2．电镀

电镀时，镀件接电源

极，镀层金属接电源

极。溶液中必须含有一定浓度的

，当通电时，阳极

。在阴极

。负正镀层金属离子逐渐溶解析出镀层金属3．铜的电解精炼 (1)电极材料：粗铜板与直流电源正极相连作

，纯铜片与直流电源负极相连作

。 (2)电解质溶液：用

作电解液。 (3)反应原理：阳极粗铜(以及比铜活泼的锌、铁、镍等)被

，阴极Cu2＋被

；其他Zn2＋、Fe2＋留在溶液中，而比铜活泼性弱的银、金等金属沉积在阳极下面，形成

。阳极阴极硫酸酸化的硫酸铜溶液氧化还原阳极泥思考：Na、Mg、Al等活泼金属如何炼制？提示：Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得2NaCl

2Na＋Cl2↑(制Na)MgCl2

Mg＋Cl2↑(制Mg)2Al2O3

4Al＋3O2↑(制Al)1．金属腐蚀是指金属与周围接触到的空气或液体发生

反应而引起损耗的现象。2．金属腐蚀可以分为

和

。化学腐蚀是金属跟接触到的氧化性气 体或氧化性液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀。而电化学腐蚀是指不纯的金属跟

溶液接触时，因发生

反应而发生的腐蚀。3．金属发生电化学腐蚀时，可分为

腐蚀和

腐蚀。两者的本质相同，但正极 反应不同，即析氢腐蚀的正极反应为

，而吸氧腐蚀的正极反应为

。氧化还原电化学腐蚀化学腐蚀电解质原电池析氢吸氧2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－4．金属防护的措施有：(1)制成

，(2)涂盖

，(3)牺牲阳极的阴极保护法——

，(4)外加电流的阴极保护法——

原理。合金防护层原电池原理电解金属发生化学腐蚀和电化学腐蚀的最主要区别是什么？提示：电化学腐蚀过程中有电流产生，而化学腐蚀过程中无电流产生。延伸：影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属的腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。1．电解时电极产物的判断 (1)阳极产物的判断

首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag及其以前)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。

阴离子放电顺序： S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根(等)＞F－

(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋2．以惰惰性电极极电解的的几种类类型类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度变化pH电解质溶液复原电解水型

阴：4H＋＋4e－===2H2↑阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑NaOHH2SO4Na2SO4水增大增大加水水增大减小加水水增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大加氯化氢CuCl2电解质减小加氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大加氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜用惰性电电极电解解时，若若要使电电解后的的溶液恢恢复到原原状态，，应遵循循“缺什么加加什么，，缺多少少加多少少”的原则，，一般加加入从电电解液中中析出的的阴极产产物与阳【例1】用惰性电电极实实现电电解，，下列列说法法正确确的是是()A．电电解稀稀硫酸酸溶液液，实实质上上是电电解水水，故故溶液液pH不变变B．电电解稀稀氢氧氧化钠钠溶液液，要要消耗耗OH－，故溶溶液pH减减小C．电电解硫硫酸钠钠溶液液，在在阴极极上和和阳极极上析析出产产物的的物质质的量量之比比为1∶2D．电电解氯氯化铜铜溶液液，在在阴极极上和和阳极极上析析出产产物的的物质质的量量之比比为1∶1解析：：电解稀稀H2SO4溶液，，实质质上是是电解解水，，硫酸酸的物物质的的量不不变，，但溶溶液体体积减减少，，浓度度增大大，故故溶液液pH减小小。电电解稀稀NaOH溶液液，阳阳极消消耗OH－，阴极极消耗耗H＋，实质质也是是电解解水，，NaOH溶液液浓度度增大大，故故溶液液的pH增增大。。电解解Na2SO4溶液时时，在在阳极极发生生反应应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在阴极发发生反应：：2H＋＋2e－===H2↑，由于两电电极通过电电量相等，，故放出H2与O2的物质的量量之比为2∶1。电解CuCl2溶液时，阴阴极反应为为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，两极通过过电量相等等时，Cu和Cl2的物质的量量之比为1∶1。答案：D延伸：电解解时电极附附近溶液pH的变化化(惰性电电极)(1)电极区域①阴极H＋放电产生H2，阴极区域域pH变大大。②阳极OH－放电产生O2，阳极区域域pH变小小。(2)电解解质溶液中中①电解过程中中，既产生生H2，又产生O2，则原溶液液呈酸性的的pH变小小，原溶液液呈碱性的的pH变大大，原溶液液呈中性的的pH不变变(浓度变变大)。②电解过程中中，无H2和O2产生，pH几乎不变变。③电解过程中中，只产生生H2，pH变大大。④电解过程中中，只产生生O2，pH变小小。1．(2010·模拟精精选，山东东枣庄3月月)右图为直流电电源电解稀稀Na2SO4水溶液的装装置。通电电后在石墨墨电极a和b附近分分别滴加一一滴石蕊溶溶液。下列列实验现象象中正确的的是()A．逸出气气体的体积积，a电极极的小于b电极的B．一电极极逸出无味味气体，另另一电极逸逸出刺激性性气味气体体C．a电极极附近呈红红色，b电电极附近呈呈蓝色D．a电极极附近呈蓝蓝色，b电电极附近呈呈红色解析析：：以石石墨墨为为电电极极电电解解Na2SO4溶液液时时，，答案：D电化化学学计计算算包包括括两两极极产产物物的的定定量量计计算算、、溶溶液液pH计计算算、、相相对对原原子子质质量量和和阿阿伏伏加加德德罗罗常常数测测定定的的计计算算、、电电量量与与产产物物量量的的互互算算等等。。不不论论哪哪类类计计算算，，均均可可概概括括为为下下列列三三种种方方法法：：1．．根根据据电电子子守守恒恒法法计计算算：：用用于于串串联联电电路路、、阴阴阳阳两两极极产产物物、、正正负负两两极极产产物物、、相相同同电电量量等类类型型的的计计算算，，其其依依据据是是电电路路上上转转移移的的电电子子数数目目相相等等。。2．．根根据据总总反反应应式式计计算算：：凡凡是是总总反反应应式式中中反反映映出出的的物物质质的的量量的的关关系系都都可可以以列列比比例例式式计计算算。。3．．根根据据关关系系式式计计算算，，由由得得失失电电子子守守恒恒关关系系建建立立各各量量间间的的关关系系，，如如串串联联电电池池各各电电极极产产物的的关关系系：：【例例2】】(2010··试试题题调调研研，， A．0.5mol/LB．0.8mol/LC．1.0mol/LD．1.5mol/L 解析：阳极电极反应4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，失去电子的物质的量n(O2)×4＝×4＝2mol；阴极电极反应应：首先发生生的是Cu2＋＋2e－===Cu，其次发发生的是2H＋＋2e－===H2↑，阴极被还原原物质得到电电子的总量n(Cu2＋)×2＋n(H2)×2＝n(Cu2＋)×2＋×2，两电极物物质得失电子子数相等，即2mol＝n(Cu2＋)×2＋×2。解得n(Cu2＋)＝0.5moln(CuSO4)＝n(Cu2＋)＝0.5mol，所所以其物质的的量浓度＝＝＝1.0mo答案：C①要注意电解的的阶段性。如如含Cl－的溶液中Cl－电解完后继续续通电会使OH－放电，Cu2＋在阴极上被电电解完后H＋又会放电等。。②串联电解池中中阴极、阳极极交叉排列，，相同时间内内各电极转移移电子数相等等。2．在水中加加入等物质的的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、，，该溶液放在在用惰性材料作作电极的电解解槽中，通电电片刻后氧化化产物与还原原产物质量比比为()A．35.5∶108B．16∶207C．8∶1D．108∶35.5解析：因Pb2＋＋===PbSO4↓，Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所得溶液为为NaNO3的水溶溶液，，通电电后实实质是是电解解水，，2H2O2H2↑＋O2↑，氧化产产物为为O2，还原原产物物为H2，其质质量之之比为为32∶2×2＝8∶1。答案：C1．影响金属属腐蚀蚀的因因素包包括金金属的的本性性和介介质两两个方方面。。就金金属本本性来来说，，金属属越活活泼，，就越越容易易失去去电子子而被被腐蚀蚀。介介质对对金属属的腐腐蚀的的影响响也很很大，，如果果金属属在潮潮湿的的空气气中，，接触触腐蚀蚀性气气体或或电解解质溶溶液，，都容容易被被腐蚀蚀。2．金属的的腐蚀蚀主要要是电电化学学腐蚀蚀。3．判断金金属腐腐蚀快快慢的的规律律(1)电解原理理引起起的腐腐蚀>原电电池原原理引引起的的腐蚀蚀>化化学腐腐蚀>有防防护腐腐蚀措措施的的腐蚀蚀(2)对同同一种种金属属来说说，腐腐蚀的的快慢慢：强电解解质溶溶液>弱电电解质质溶液液>非非电解解质溶溶液(3)活泼泼性不不同的的两金金属，，活泼泼性差差别越越大，，腐蚀蚀越快快。(4)对同同一种种电解解质溶溶液来来说，，电解解质溶溶液浓浓度越越大，，腐蚀蚀越快快。【例3】(2009··上海海化学学，13)右图装置置中，，U型型管内内为红红墨水水，a、b试管管内分分别盛盛有食食盐水水和氯氯化铵铵溶液液，各各加入入生铁铁块，，放置置一段段时间间。下下列有有关描描述错错误的的是()A．．生生铁铁块块中中的的碳碳是是原原电电池池的的正正极极B．．红红墨墨水水柱柱两两边边的的液液面面变变为为左左低低右右高高C．．两两试试管管中中相相同同的的电电极极反反应应式式是是：：Fe－－2e－===Fe2＋＋D．．a试试管管中中发发生生了了吸吸氧氧腐腐蚀蚀，，b试试管管中中发发生生了了析析氢氢腐腐蚀蚀解析析：：Fe与与C及及电电解解质质溶溶液液形形成成原原电电池池，，Fe是是负负极极：：Fe－－2e－答案：B3．．(2010··原原创创)下列列各各装装置置中中都都盛盛有有0.1mol··L－1的NaCl溶溶液液，，放放置置一一定定时时间间后后，，装装置置中中的的四四块块相相同同锌锌片片，，腐腐蚀蚀速速率率由由快快到到慢慢的的正正确确顺顺序序是是()A．．③①①④④②②B．．①②②④④③③C．．①②②③③④④D．．②①①④④③③解析析：：金属属腐腐蚀蚀速速率率一一般般为为：：作作电电解解池池的的阳阳极极>作作原原电电池池的的负负极极>化化学学腐腐蚀蚀>作作原原电电池池的的正正极极>作作电电解解池池的的阴阴极极，，所所以以②最快快，，因因为为Zn作作阳阳极极；；③最慢慢，，因因为为Zn作作阴阴极极。。答案案：：D【例例1】】铅蓄电电池池的的充充放放电电反反应应方方程程式式为为：：Pb＋＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。。关关于于铅铅蓄蓄电电池池的的说说法法正正确确的的是是()A．．在在放放电电时时，，正正极极发发生生的的反反应应是是Pb(s)＋＋SO(aq)===PbSO4(s)＋＋2e－B．．在在放放电电时时，，该该电电池池的的负负极极材材料料是是铅铅板板C．在充充电时，，电池中中硫酸的的浓度不不断变小小D．在充充电时，，阳极发发生的反反应是PbSO4(s)＋＋2e－===Pb(s)＋(aq)解析：电池放电电时，Pb作负负极：Pb－2e－＋===PbSO4，正极发发生反应应：PbO2＋2e－＋4H＋＋===PbSO4＋2H2O；充电电时，H2SO4的浓度不不断增大大，阳极上发发生的是是氧化反反应，是是失去电电子而不不是得到到电子。。答案：B高分策略略本题考查查了原电电池和电电解池的的双重原原理，考考生往往往对电池池反应观观察不仔仔细，导导致判断断错误。。易错选选C，没没有注意意到充电电时硫酸酸是生【例2】】(2009·全国国Ⅰ理综，28)右图所示装装置中，，甲、乙乙、丙三三个烧杯杯依次分分别盛放放100g5.00%的的NaOH溶液液、足量量的CuSO4溶液和100g10.00%的的K2SO4溶液，电电极均为为石墨电电极。(1)接接通电源源，经过过一段时时间后，，测得丙丙中K2SO4浓度为10.47%，，乙中c电极质质量增加加。据此此回答问问题：①电源的N端为________极；；②电极b上上发生的的电极反反应为_____________________________________________________________________；；③列式计算算电极b上生成成的气体体在标准准状况下下的体积积：______________________________________________________________________；④电极c的质量量变化是________g；⑤电解前后各溶溶液的酸、碱碱性强弱是否否发生变化，，简述其原因因：甲溶液_________________________________________________________________；乙溶液_________________________________________________________________；丙溶液_________________________________________________________________；(2)如果电电解过程中铜铜全部析出，，此时电解能能否继续进行行，为什么？？_____________________________________解析：(1)①乙中c电极质质量增加，说说明c处发生生的反应为：：Cu2＋＋2e－===Cu，c电极极应为阴极，，则M为负极极，N为正极极。②甲中放的是NaOH溶液液，电解时实实质上是电解解水，b电极极上发生的电电极反应为：：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。而要求算出出b电极上产产生的气体体体积，就必须须先根据丙中中K2SO4浓度的变化计计算出转移电电子的数目。。设丙中电