电解原理应用及金属腐蚀ppt课件

1、电解的应用,氯碱工业等,1,电解原理的应用电镀,目的：增强抗腐蚀能力；增加美观；改善机械性能； 概念：应用电解原理在某些物体表面镀上一层其他金属或合金的方法 组成： 直流电源 阳极镀层金属 Mne-Mn 阴极镀件 Mnne-M 电解液：含镀层金属离子的盐溶液,2,电冶炼铜的电精炼,目的：火法冶炼得到的铜纯度不够高不能满足电气工业对铜的要求(含Cu量99.95%)。为了得到高纯度的铜常采用电解法精炼。 粗铜中的主要杂质：Zn、Fe、Ni、Pb、Au、Ag 、Cu2O 、CuS等 原理：阳极粗铜、阴极纯铜、CuSO4溶液为电解液 阴极(纯铜)：Cu2+2e-=Cu 阳极(粗铜)：Zn-2e-=Zn

2、2+ Fe-2e-=Fe2+ Ni-2e-=Ni2+ Cu-2e-=Cu2+ Ag、Au掉入阳极附近形成阳极泥,3,电冶炼铝的冶炼,原料：Al2O3 电极材料：石墨 电极反应： 阴极：4Al3+12e- 4Al 阳极：6O2-12e- 3O2,遇到的主要问题： 如何得到含有Al3+的熔融的电解质？,Al2O3的熔点2045 冰晶石Na3AlF6 将Al2O3的熔点降低到大约1000 ,电池反应： 2Al2O3 4Al+3O2,4,电冶炼镁的冶炼,原料：MgCl2 电极材料： 电极反应： 阴极：Mg2+2e-=Mg 阳极：2Cl-2e-=Cl2,遇到的主要问题：如何得到无水的MgCl2？,电池反

3、应： MgCl2 Mg+Cl2,5,电解原理的应用-电冶金,由于电解池中的反应是在外力强制下发生的，推动力与所施加的电压成比例。因此电解方法对于推进氧化还原反应而言，已经不存在任何禁区，广泛用于制备或生产活泼金属、非金属单质等。对于像钠、钙、镁、铝等活波金属，电解法几乎是唯一可行的实用方法。,6,德国人哈伯发明了合成氨技术而获得1918年诺贝尔化学奖，但该方法须在高温高压催化剂条件下，否则难以自发进行。2000年希腊化学家斯佳在科学杂志上公布了他的新发明在常压下把氢气与氮气通入一加热到570的电解池（如图）氢氮在电极上合成氨，而且转化率高于哈伯法的五倍，达到80%。,该电解池采用了能传导某种离

4、子（ H+、 Li+、F-、 O2- ）的固体复合氧化物为电解质（简称SCY），吸附在SCY内外侧表面的金属钯多孔多晶薄膜为电极。,固体复合氧化物,拓展：电解的应用,阴极：N2+6H+6e- 2NH3,阳极：3H2 6e- 6H+,教师要努力通过自己的教学将学生思维引向自由地创新！,7,【08天津卷】下列叙述正确的是（ ） A在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应 B用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2 C用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1 mol电子转移，则生成1 molNaOH D镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀,高考对电解的要求,8

5、,【08上海卷】取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是 A. b电极是阴极 Ba电极与电源的正极相连 C电解过程中水是氧化剂 Db电极附近溶液的pH变小,阳极,阴极,据反应现象判断电极及电极反应等,高考对电解的要求,9,【08全国卷】右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是 A逸出气体的体积：a电极的小于b电极的 B电极逸出无味气体，另一电极 逸出刺激性气味气体 Ca电极附近呈红色，b电极附近

6、呈蓝色 Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色,阴极,阳极,H2 OH-,O2 H+,高考对电解的要求,据反应现象判断电极及电极反应等,10,【09年安徽理综12】Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应：2Cu+H2O=Cu2O+H2。下列说法正确的是 A石墨电极上产生氢气 B铜电极发生还原反应 C铜电极接直流电源的负极 D当有0.1mol电子转移时， 有0.1molCu2O生成,阳极,阴极,-,+,新情境下，根据电解总反应， 判断电极材料、电极反应及计算。,高考对电解的要求,11,【2009北京卷6】 下列叙述不正确的是 A铁表面镀锌，铁作

7、阳极 B船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- D工业上电解饱和食盐水的阳极反应： 2Cl-2e- = C12,电解原理与原电池原理的简单综合 值得思考的是放电顺序！,高考对电解的要求,12,【05天津-12】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+） A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+ + 2e- = Ni B电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和Zn2

8、+ D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt,金属的电冶炼考查,高考对电解的要求,13,反思KIO3的制备,近年来，加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO3) ，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为： 判断电极材料和电极反应,KI3H2O KIO33H2。,石墨作阳极 不锈钢作阴极 阳极反应：I-6e-+3H2OIO3- +6H 阴极反应：6H2O+6e-=6OH-+3H2,深入思考是否合理? 做一名有理性的化学教师！,14,水的电解1,用电解水的实验来证明，水是由H、O元素组成的，通过比较产生的氢气和氧气的体积还可以定量证

9、明水中氢元素和氧元素的原子个数比为2:1。但是实际实验时通常并不是电解纯净的水，原因是_,水是极弱的电解质，纯水的导电能力差，产生足以观察到的气体需要很长的时间,15,水的电解2,4%的NaOH溶液 电压为6V、电流为0.1A，在阴阳两极产生的气体体积如下表（气体体积在相同状态下测定）,问题： 从第_min开始两极气体的体积比约为2:1；原因是 _,4,阴极电解产物H2的溶解度比阳极电解产物O2的溶解度小，4min后此时氧气在阳极附近溶解达到饱和,16,水的电解3,4%的H2SO4溶液 电压为6V、电流为0.1A，在阴阳两极产生的气体体积如下表（气体体积在相同状态下测定）,问题： 阴阳两极产生

10、气体的体积比_2:1，原因是 _,大于,（1）两极气体（H2、O2）溶解度有差异 （2）阳极有副反应发生(副反应产生气体的比OH-放电产生的气体少，生成H2O2、O3、H2S2O8),17,化学腐蚀和电化学腐蚀的比较,18,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较,19,实验4-3 铁的吸氧腐蚀-1,实验中注意以下几点： 多用几枚铁钉，增大铁钉腐蚀时的耗氧量，以使现象明显。 经过酸洗除锈的铁钉，要用清水洗（避免残留酸液干扰实验），然后用饱和食盐水浸洗一下，即可加入到具支试管中。 整个装置应保证密封性好，几分钟后就可以看到导管中水柱明显上升。原因是铁钉发生吸氧腐蚀时，使得具支试管中O2减少，压强降低，促使

11、导管中水柱上升。,20,实验4-3 铁的吸氧腐蚀-2,21,讨论：牺牲阳极的阴极保护法,某网上材料： 锌片和铁片构成原电池 阳极： Zn - 2e-=Zn2+ 阴极： 2H+ + 2e-=H2 为了加大水中H+的浓度，故将NaCl溶液酸化。 实验现象：电压计指针有偏移，铁片上有气泡产生，但在铁电极附近滴入铁氰化钾溶液，溶液不变蓝色。即溶液中无Fe2+，证明铁未被腐蚀。,读教材P.87科学探究，理解教材的编写意图,22,讨论：牺牲阳极的阴极保护法,根据自己的学生特点，应用该素材。,23,金属的腐蚀与防护,1. 原电池原理、电解原理看金属的腐蚀与防护 2. 从氧化还原反应看金属的腐蚀与防护 3. 从反应的自发性看金属腐蚀与防护 4. 从外界条件看金属的腐蚀与防护,24,【08海南卷】如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验：,回答以下问题： (1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序号) _; 在电化学腐 蚀中，负极反应是_; 正极反应是_； (2)由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素是_； (3)为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方