18第十八单元电解池金属的腐蚀与防护 （共71张PPT）

1、1电解 (1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起_的过程。 (2)能量转化形式：在此过程中，将_能转化为_能。 2电解池的构成条件 (1)有与_相连的两个电极。 (2)两个电极插入_ (或_)中。 (3)形成_。,知识梳理,考点一电解原理及规律,氧化还原反应,电,化学,电源,电解质溶液,熔融电解质,闭合回路,3电解池中电子和离子的移动方向,4. 电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)： 总反应方程式：_。,阴极,还原反应,阳极,氧化反应,5电解时两极粒子放电顺序,Fe2e=Fe2,Cu2e=Cu2,Age=Ag,对点自测 1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)

2、 (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)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色() (4)电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH逐渐增大() (5)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应() (6)电解硫酸铜溶液一段时间，为复原可加适量Cu(OH)2() (7)电解质溶液导电过程是电解的过程，电离也必须通电才能实现(),答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7),解析 (1)只有氧化还原反应才能设计成电解池。(3)Cl2在阳极生成。(4)电解盐酸，pH变大；电解硫酸，实际是电解水，

3、pH变小。(5)阴离子向阳极移动，阳极发生氧化反应。(7)电离不需要通电。,2写出下列相关的电极反应方程式和总反应方程式：,题组训练,题组一电极反应式、电解总方程式的书写,1电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢气的装置示意图如图6183： 电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极。 (1)A极为_，电极反应式为_。 (2)B极为_，电极反应式为_。,答案 (1)阳极CO(NH2)28OH6e=N2CO32-6H2O (2)阴极6H2O6e=3H26OH,解析 H2产生是因为H2O电离的H在阴极上得电子，即6H2O6e=3H26OH，所以B极为阴极，A极为阳极，电极反应式为CO(NH2

4、)26e8OH=N2 CO32- 6H2O，阳极反应式容易错写成4OH4e=2H2OO2。,22016北京卷用石墨电极完成下列电解实验。 下列对实验现象的解释或推测不合理的是() Aa、d处：2H2O2e=H22OH Bb处：2Cl2e=Cl2 Cc处发生了反应：Fe2e=Fe2 D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜,答案 B,解析 a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，故A项正确；b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氢氧根和氯离子同时放电，故B项错误；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，故C项正确；实验一中ac形成电解池，db形成电解池，

5、所以实验二中也相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极)，m为电解池的阴极，另一球朝m的一面为阳极(n的背面)，故相当于电镀，即m上有铜析出，故D项正确。,3用如图6184所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时， 控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污 染的气体，下列说法不正确的是() A用石墨作阳极，铁作阴极 B阳极的电极反应式：Cl2OH2e=ClOH2O C阴极的电极反应式：2H2O2e=H22OH D除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO2 5ClH2O,答案 D,解析 若铁作阳极，则铁失电子生成Fe2，则CN无法除去，故铁只能作阴极，A项正确；Cl要生

6、成ClO，氯元素的化合价要升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液为碱性条件，B项正确；阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，碱性条件下，H2O提供阳离子H，故C项正确；由于溶液是碱性条件，方程式中不能出现H，D项错误。,规律小结规避电解池中方程式书写的四个易错点 1书写电解池中电极反应式时，如果氢离子来自于水，那电极反应式写水或氢离子都可以，但书写电解总反应方程式时，要写水分子。 2阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。 3要确保两极电子转移数目相同，且总反应方程式中注明条件“电解”。 4电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放

7、电。,题组二电解原理和电解规律的考查,12016广东珠海月考某 小组设计电解饱和食盐水置如 图6185，通电后两极均 有气泡产生，下列叙述正确 的是() A铜电极附近观察到黄绿色气体 B石墨电极附近溶液先变红 C溶液中的Na向石墨电极移动 D铜电极上发生还原反应,答案 D,解析 电解饱和食盐水时，若电极为惰性电极，则两极分别产生氯气和氢气，而现在Cu作电极时仍产生两种气体，说明Cu为阴极，所以石墨为阳极，则石墨电极附近有氯气产生，A错误；石墨为阳极，氯离子放电生成氯气，Cu为阴极，氢离子放电生成氢气，则铜电极附近溶液先变红，B错误；电解池中的阳离子向阴极移动，所以钠离子向Cu极移动，C错误；铜

8、电极为阴极，发生还原反应，D正确。,2用惰性电极实现电解，下列说法正确的是() A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液pH减小 C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12 D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为11,答案 D,3.2016陕西西安曲江一中期中将物质的量浓度相等的 CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后，用石墨电极进 行电解，电解过程中，溶液的pH随时间t变化的曲线 如图6186所示，则下列说法中不正确的是() AA点pH小于7是因为Cu2 水解使溶液显酸性 B整个过程中阳极先产生Cl2

9、，后产生O2 CBC段阳极产物是Cl2 DCD段电解的物质是水,图6186,答案 C,解析 根据图像，AB段阳极产物为氯气、阴极产物为铜；BC段阳极产物为氧气、阴极产物为铜；CD段阳极产物为氧气、阴极产物为氢气。CuSO4水解，溶液呈酸性，A点pH小于7，故A正确；根据阳极放电顺序，整个过程中阴极先产生Cl2，后产生O2，故B正确；阳极先产生Cl2，后产生O2，BC段阳极产物是O2，故C错误；CD段阳极产物为氧气、阴极产物为氢气，所以CD段电解的物质是水，故D正确。,规律小结以惰性电极电解电解质溶液的规律,考点二电解原理的应用,知识梳理,1氯碱工业,2Cl2e=Cl2,氧化,2H2e=H2,还

10、原,烧碱,氯气,氢气,2.电镀与电解精炼,镀层,粗铜,待镀,纯铜,镀层,Cu2e=Cu2,阳离子,阳极泥,Cu22e=Cu,Cu22e=Cu,不变,减小,3电冶金,2Cl2e=Cl2,2Na2e=2Na,6O212e=3O2,4Al312e=4Al,对点自测 1判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3() (2)若把CuH2SO4=CuSO4H2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

11、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),解析 (1)MgO熔点很高，一般不用来冶炼Mg，而AlCl3 为共价化合物，无离子，无法电解。(3)阳极也可用Pt等惰性金属材料，阴极不参与反应，可用金属材料。(4)镀件作阴极，应与电源负极相连。,2电解原理在化学工业中有广泛 的应用。如图6187所示为一 电解池装置，U形管内装有电解液c ，A、B都是惰性电极，电解质溶液 c是饱和NaCl溶液，实验开始时， 同时在U形管两边各滴入几滴酚酞 试剂，试判断： (

12、1)a电极是_(填“正”或“ 负”)极，B电极是_ (填“阴”或“阳”)极。 (2)A电极上的电极反应式为_， B电极上的电极反应式为_。,答案 (1)正阴 (2)2Cl2e=Cl22H2e=H2,图6187,题组 一电解原理的应用,12016河北冀州中学月考利用如图6188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电极的电极反应式是4OH4e=2H2OO2 B电解精炼铜时，Z溶液中的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,题组训练,答案 D,解析 Y为电解池的阴极，X为电解池的阳极。氯碱工业中阳极上Cl放电生成Cl2

13、，A项错误。电解精炼铜时，阳极上比铜活泼的金属也会溶解，而阴极上只有Cu2 放电，故溶液中Cu2 浓度变小，B项错误。铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极应该是纯铜，C项错误。采用电解法制取金属镁时，电解熔融的氯化镁，D项正确。,2. 2016山东济南期末用电解法处理含硝(NO3-) 废水的原理如图6189所示。下列说法错误 的是() A铅蓄电池的A极为正极，电极材料为PbO2 B铅蓄电池放电时负极质量增加 C该电解池的阴极反应为2 NO3-12H10e =N26H2O D若电路中流过 2 mol 电子，则阳极室溶液 质量减少 32 g(忽略气体的溶解),图6189,答案 D,解析 B为负极，A

14、为正极，铅蓄电池的正极材料为PbO2，故A正确；铅蓄电池的负极为铅失电子生成硫酸铅，硫酸铅是难溶电解质，所以负极质量增加，故B正确； NO3- 在阴极得电子生成氮气，阴极电极反应式为2 NO3- 12H10e=N26H2O，故C正确；阳极氢氧根离子失电子生成氧气，阳极电极反应式为4OH4e=O22H2O，电路中流过 2 mol 电子，阳极生成 0.5 mol 氧气，同时有2 mol H通过质子交换膜移向阴极，所以阳极室溶液质量减少 32 g/mol0.5 mol1 g/mol2 mol18 g，故D错误。,32016安徽淮南一模工业上常用电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱，生产装置如图61810

15、所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为12，以下说法中正确的是() Aa极与电源的负极相连 B产物丙为硫酸溶液 C离子交换膜d为阴离子交换膜 Db电极反应式：4OH4e=O22H2O,答案 B,解析 装置图分析可知是电解装置，电解硫酸钠溶液，实质是电解水，气体甲与气体乙的体积比约为12，气体甲为氧气，气体乙为氢气，阳极生成氧气，电极反应4OH4e=2H2OO2，阴极生成氢气，2H2e=H2，气体体积比为12，所以判断a电极是阳极，b电极是阴极，在阳极室得到硫酸，在阴极室得到氢氧化钠，则c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜。分析可知a电极为阳极，与电源正极相连

16、，A项错误；阳极a生成氧气，电极反应4OH4e=2H2OO2，阳极室水的电离平衡被破坏生成氢离子，生成产物丙为硫酸溶液，阴极生成氢气，2H2e=H2，生成产物丁为氢氧化钠溶液，B项正确；阳极a生成氧气，电极反应4OH4e=2H2OO2，阳极室水的电离平衡被破坏生成氢离子，生成产物丙为硫酸溶液，阴极生成氢气，2H2e=H2，生成产物丁为氢氧化钠溶液，则c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜，C项错误；阳极a生成氧气，电极反应4OH4e=2H2OO2，b电极是阴极，该电极上发生得电子的还原反应，D项错误。,规律小结电解原理应用中的注意点 1阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na)通

17、过，而阻止阴离子(Cl、OH)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。 2电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。 3电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2 浓度会逐渐减小。 4电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。,题组 二与电解有关的计算,12016湖北

18、外国语学院期末如图61811 所示，A池用石墨电极电解pH13的NaOH溶液 100 mL，B池为模拟电解精炼铜的装置，其中c 电极为纯铜，d电极为粗铜(含有杂质Fe、Ag)， 溶液是足量CuSO4溶液，通电一段时间后停止 电解，A池a极上产生的气体在标准状况下的 体积为 2.24 L，则下列说法正确的是() Ad电极质量一定减少 6.4 g Bc电极质量一定增加 6.4 g CA池pH不变 DA池溶液质量减少 3.6 g,答案 B,解析 电解精炼铜时粗铜作阳极，纯铜作阴极，即d为阳极，c为阴极，则a、b分别为阴极和阳极。a极产生的气体为 0.1 mol H2，根据电子守恒，流经各电极的电子均

19、为 0.2 mol，在d极，比铜活泼的铁优先失去电子，故共有 0.1 mol 的铁和铜失电子，其质量减少不等于 6.4 g，A项错误；c极只有Cu2 得电子，故其质量增加一定为 6.4 g，B项正确；A池实质上是电解水，根据电子守恒，消耗 0.1 mol 水，NaOH的浓度变大，pH变大，溶液质量减少 1.8 g，故C、D项错误。,答案 D,22016河北衡水月考用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图61812所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，向溶液中加入() A0.1 mol CuO B0.1 mol CuCO3 C0.075

20、 mol Cu(OH)2D0.05 mol Cu2(OH)2CO3,图61812,答案 C,32016四川成都龙泉一中模拟250 mL K2SO4和CuSO4的混合溶液中c(SO)0.5 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到 1.12 L 气体(标准状况下)。假定电解后溶液体积仍为 250 mL，下列说法不正确的是() A电解得到Cu的质量为 3.2 g B上述电解过程中共转移电子 0.2 mol C电解后的溶液中c(H)0.2 molL1 D原混合溶液中c(K)0.6 molL1,方法技巧 与电化学有关的计算方法,1化学腐蚀和电化学腐蚀的比较,知识梳理,考点三金

21、属的腐蚀与防护,原电池,无,有,金属原子,电化学腐蚀,2.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀,酸性,酸性很弱或者呈中性,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,2H2OO24e=4OH,Fe2H=Fe2H2,2FeO22H2O=2Fe(OH)2,吸氧腐蚀,3.金属的防护 (1)电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法_原理 a. _：比被保护金属活泼的金属； b_：被保护的金属设备。 外加电流的阴极保护法_原理 a_：被保护的金属设备； b. _：惰性电极。 (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,负极,正极,电解,阴极,阳极

22、,对点自测 1判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)干燥环境下金属不被腐蚀() (2)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍() (3)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe3e=Fe3() (4)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜前更容易生锈() (5)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() (6)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() (7)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),解析 (1)金属钠与O2 反应无需潮湿环境。 (5)若水膜酸性较强，可发生析氢腐蚀。 (6)被保护

23、金属应与电源负极相连。 (7)应是牺牲阳极的阴极保护法。,2如图61813所示，甲、乙 两支试管中各放一枚铁钉，甲试 管中为NH4Cl溶液，乙试管中为 NaCl溶液，数天后导管中观察到 的现象是_， 甲中正极反应为_， 乙中正极反应为_。,答案导管中液面左低右高2H2e=H22H2OO24e=4OH,题组训练,题组一金属的腐蚀,12016临汾一中期末下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是() A图1中，铁钉易被腐蚀 B图2中，滴加少量K3Fe(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

24、蚀，镁块相当于原电池的正极,解析 A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe2e=Fe2，Fe2 与Fe(CN)63 反应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。,答案C,22016河南鹤壁中学阶段测试一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下： 下列说法不正确的是() A在pH6的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C在pH14的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O24H4e=2H2O D在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓,解析 pH6的溶液，氧气得电子，发生吸氧腐蚀，B项正确；pH14的溶液，正极反应为O22H2O4e=

25、4OH，C项错误；煮沸后除去了氧气，碳钢的腐蚀速率会减小，D项正确。,答案C,规律小结电化学腐蚀规律 1对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。 2活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 3对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。 4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护措施的腐蚀。,题组二金属腐蚀的防护,1下列防腐措施中，利用原电池反应使主要金属得到保护的是() A用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜 B在金属中加入一些铬或镍制成合金 C在轮船的壳体水线以下部分装上

26、锌锭 D金属表面喷漆,解析 如用氧化剂浓硝酸、浓硫酸可以在金属铁、铝表面形成致密稳定的氧化物保护膜，但是与原电池反应无关，A错误；在金属中加入一些铬或镍制成合金是由于改变了金属内部的结构，增强其抗腐蚀性能，与原电池反应无关，B错误；在轮船的壳体水线以下部分装上锌锭，由于Zn活动性比Fe强，构成了原电池，Zn作原电池的负极，从而保护了轮船不被腐蚀，与原电池反应有关，C正确；金属表面喷漆是增加保护层，与原电池反应无关，D错误。,答案C,22016龙岩高三期末全世界每年 钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城 市拟用如图61815所示方法保 护埋在酸性土壤中的钢质管道，使 其免受腐蚀。关于此方法，下列说 法

27、不正确的是 () A土壤中的钢铁易被腐蚀是因为 在潮湿的土壤中形成了原电池 B金属棒M的材料应该是比镁活泼的金属 C金属棒M上发生反应MneMn D这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法,图61815,解析 钢铁中的铁、碳(原电池的两极)在潮湿的环境(电解质溶液)中构成原电池，铁作负极，易被腐蚀，A项正确；利用原电池原理保护钢质管道，说明管道作正极，金属棒M作负极，要比铁活泼，不一定比镁活泼，发生反应Mne= Mn，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法，B错误，C、D正确。,答案B,规律小结 金属防护效果比较：外接电源的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐有一般防护条件的防腐。,12015福建卷某模拟

28、“人工树叶”电化学实验装置如图61816所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料 (C3H8O)。下列说法正确的是() A该装置将化学能转化为光能和电能 B该装置工作时，H从b极区向a极区迁移 C每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原 Da 电极的反应为3CO218H18e= C3H8O5H2O,图61816,答案B,图61817,答案D,图61818,答案 (1)阳极室 (2)防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 (3)M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低,42015

29、山东卷节选利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。 利用如图61819 装置电解制备LiOH， 两电极区电解液分别 为LiOH和LiCl溶液 。 B极区电解液为_ 溶液(填化学式)，阳极 电极反应式为 _， 电解过程中Li向_电极迁移(填“A”或“B”)。,答案 LiOH2Cl2e=Cl2B,解析 B极产生H2，根据反应2H2e=H2，说明B极为阴极，随着电解进行，溶液中c(H)减小、c(OH)增大，B极区生成LiOH，则B极溶质为LiOH。A极为阳极，电解质溶液为LiCl溶液，电极反应为2Cl2e=Cl2，在电解过程中Li向阴极附近

30、移动，即向B极迁移。,图61819,1.2016东城模拟下图为用直流 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 滴加几滴石蕊试液。下列实验现 象描述正确的是() A逸出气体的体积，a电极的 小于b电极的 B一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味的气体 Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色,答案 D,解析 SO42-、OH移向b极，在b极OH放电，产生O2，b极附近c(H)c(OH)，石蕊试液变红。Na、H移向a极，在a极H放电产生H2，a极附近c(OH)c(H)，石蕊试液变蓝。所以产生的气体体积，a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体。,22016浙江温州十校联考在H2O中加入等物质的量的Ag、Na、Ba2、NO3-、SO42-、Cl，该溶液在惰性电极的电解槽中通电片刻后，氧化产物和还原产物的质量比是 () A18 B81 C35.5108D10835.5,答案 B,答案 A,解析 从反应中得知Cu在通电时失电