《备考指南一轮 化学 》课件-第6章 第3节

化学反应与能量第六章第三节电解池金属的腐蚀与防护2017版课程标准素养目标1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析电解池中发生的反应，并运用电解池原理解决实际问题2.科学态度与社会责任：肯定电解原理对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电解有关的社会热点问题做出正确的价值判断栏目导航01必备知识关键能力02真题体验领悟高考03配套训练必备知识关键能力1电解原理【基础整合】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。①与________相连的两个电极。②电解质溶液(或熔融电解质)。③形成__________。电流氧化反应还原反应电能化学能电源闭合回路(4)电解池中电子和离子的移动。①电子：从电源______流出后，流向电解池______；从电解池的______流向电源的正极。②离子：阳离子移向电解池的______，阴离子移向电解池的______。负极阴极阳极阴极阳极3．惰性电极电解电解质溶液的四种类型类型电极反应特点电解质溶液电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极：4H＋＋4e－===2H2↑；阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑强碱(如NaOH)水增大增大加水含氧酸(如H2SO4)水增大减小加水活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4)水增大不变加水类型电极反应特点电解质溶液电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电无氧酸(如HCl)电解质减小增大通HCl不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)电解质减小__加CuCl2放H2生碱型阴极：H2O放H2生成碱；阳极：电解质阴离子放电活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)电解质和水生成新电解质增大通HCl放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电；阳极：H2O放O2生成酸不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)电解质和水生成新电解质减小加CuO判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)任何化学反应都可以设计成电解池反应(

)(2)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(

)(3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(

)(4)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(

)(5)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH均逐渐增大(

)(6)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应(

)(7)用惰性电极电解饱和食盐水，溶液的pH不变(

)(8)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况(

)【答案】(1)×

(2)√

(3)√

(4)×

(5)×

(6)×

(7)×

(8)×【重难突破】【解析】由电解电解质溶液的四种类型可知：类型化学物质pH变化放O2生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生碱型KCl、CaCl2升高电解电解质型CuCl2升高HCl升高电解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不变KOH升高HNO3降低【答案】C

3．(2019·江西上饶一模)现代工业生产中常用电解氯化亚铁的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如右图所示。下列说法中不正确的是(

)A．H＋从电解池左槽迁移到右槽B．左槽中发生的反应是2Cl－－2e－===Cl2↑C．右槽的反应式：2H＋＋2e－===H2↑D．FeCl3溶液可以循环利用【答案】B

【解析】电解过程中阳离子向阴极移动，A正确；通过图示可知Fe2＋在电解池的左槽中转化为Fe3＋，

H＋在右槽转化为H2，因此左槽为阳极，右槽为阴极，因为还原性Fe2＋>Cl－

，因此电极反应式为Fe2＋

－e－===Fe3＋

，B错误；右槽为阴极，因此电极反应式为2H＋

＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)，C正确；

在反应池中FeCl3和H2S反应为2Fe3＋

＋

H2S===2Fe2＋

＋S↓＋

2H＋

，因此FeCl3溶液可以循环利用，D正确。分析电解过程的思维程序(1)判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。(2)分析电解质水溶液的组成，找全离子，并分成阴、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。(3)排出阴极、阳极离子的放电顺序。【解析】根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区产生H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，剩余OH－与Li＋结合生成LiOH，所以B极区电解液应为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极应为阳极，A正确；阳极区电解液应为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，电解过程中Li＋向B电极迁移C，D正确；每产生标况下2.24LH2，n(H2)＝0.1mol，n(H＋)＝0.2mol，就有0.2molLi＋通过交换膜进入阴极区，B错误。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。①用于串联电路中阴阳两极产物、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。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。【答案】B

①写出电解时阴极的电极反应式：______________。②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_______________________________。(2)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：____________________________________________。(3)(2018·全国卷Ⅰ)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为____________________________。电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。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(注意Fe生成Fe2＋)。(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，一般是金属的电解冶炼。电解原理的应用【基础整合】氧化还原烧碱氯气氢气2．电镀和电解精炼铜电镀(Fe上镀Cu)电解精炼铜阳极电极材料__________________(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu－2e－===Cu2＋

Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋阴极电极材料________________电极反应Cu2＋＋2e－===Cu电解质溶液____________________说明电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成________镀层金属铜粗铜待镀金属纯铜含Cu2＋的盐溶液阳极泥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。电冶金总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠___________________________________，___________________________________冶炼镁____________________________________，_____________________________________冶炼铝6O2－－12e－===3O2↑，____________________________2Cl－－2e－===Cl2↑

2Na＋＋2e－===2Na

2Cl－－2e－===Cl2↑

Mg2＋＋2e－===Mg

4Al3＋＋12e－===4Al

判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3(

)(2)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极(

)(3)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(

)(4)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极(

)(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(

)(6)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通过(

)【答案】(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√

(6)√【重难突破】【解析】电解质溶液呈碱性，则阴极上水得电子生成H2和OH－，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A错误；阳极上Cl－在碱性条件下失电子生成ClO－和H2O，电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，B错误；电解时a极为电源的正极，充电时a极为阳极，电极反应式为LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋，C正确；阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，两种气体为CO2和N2，该反应在碱性环境中发生，反应的离子方程式中不应出现H＋，D错误。金属的腐蚀与防护【基础整合】1．金属腐蚀的本质金属原子___________变为___________，金属发生____________。失去电子金属阳离子氧化反应2．金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀。类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的物质直接发生反应不纯金属或合金接触到电解质溶液发生______反应现象____电流产生______微弱电流产生本质金属被______较活泼金属被______联系两者往往同时发生，________腐蚀更普遍原电池无有氧化氧化电化学(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀。以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜性质___________________________水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe－2e－===Fe2＋___________________________正极2H＋＋2e－===H2↑___________________________总反应式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2联系________腐蚀更普遍水膜酸性较强(pH≤4.3)

Fe－2e－===Fe2＋

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

吸氧铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。3．金属的防护(1)电化学防护。①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。②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。(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。原电池负正电解池阴阳判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀(

)(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(

)(3)干燥环境下金属不被腐蚀(

)(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(

)(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋(

)(6)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(

)(7)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(

)(8)在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法(

)【答案】(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

(7)×

(8)×【重难突破】A．图1中，铁钉易被腐蚀B．图2中，滴加少量K3[Fe(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管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极【答案】C【解析】①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢；其电极反应式：负极2Fe－4e－===2Fe2＋，正极2H2O＋O2＋4e－===4OH－。②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④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Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀得较快。⑤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。⑥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由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。【答案】B

【解析】随pH变化，碳钢腐蚀速率先减慢后加快，A错误；pH为14时，溶液显碱性，电极反应式中不能生成H＋，C错误；pH＝7，时负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，D错误。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。A．生铁片发生吸氧腐蚀B．中心区的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋C．边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．交界处发生的反应为