化学-第三单元-第3讲-电解池-金属的电化学腐蚀与防护[配套课件]

1、第3节 电解池,金属的电化学腐蚀与防护,1了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方,程式。,2理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害及防,止金属腐蚀的措施。, 回归教材 ,一、电解池,直流电,氧化反应,还原反应,1概念。 在_的作用下，在两电极上分别发生_和 _的过程叫电解。通过电解使不能自发进行的反应顺 利进行。电解过程中电能转化为_。将电能转化为化 学能的装置称为_。,化学能,电解池,2电解原理。,负极,阴极,阳离子,电子从外接电源的_ 流出，经导线到达电解池的 _。电解质溶液中的_移向阴极，氧化性强的离 子在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；与此同时，电解,质溶液中的 _

2、 移向阳极，其中还原性强的离子在 _上失去电子(也可能是阳极很活泼，本身失去电子)而 被氧化，发生氧化反应。这样电子又从电解池的_流出， 沿导线流回外接直流电源的_。,3电极的判断及电极反应。,阳极,阳极,正极,阳极与电源_相连，溶液中阴离子移向此极，失 去电子，发生_；阴极与电源_相连，溶液 中阳离子移向此极，得到电子，发生_。,正极,氧化反应,负极,还原反应,阴离子,二、金属的腐蚀与保护,1金属腐蚀的实质。,失去,金属原子_电子被氧化而消耗的过程。,2金属腐蚀的分类。,化学反应,原电池,(1)化学腐蚀：金属与接触的物质直接发生_而引,起的腐蚀。,同时,电化学,化学,电化学,(2) 电化学腐

3、蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触，发生 _反应，较活泼的金属被氧化的腐蚀。 (3)两种腐蚀往往_发生，但_腐蚀更普遍， 速度快，危害更严重。_腐蚀无电流产生，_腐 蚀有电流产生。,很弱(或呈中性),较强,3电化学腐蚀的常见类型。,O24e2H2O = 4OH,2H2e=H2,内部,表面,阴极,正极,4.金属的防护。 (1)改变金属的_组成结构。 (2)在金属_覆盖保护层。常见方式：涂油脂、油漆 或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层 有自我保护作用的另一种金属。 (3)电化学保护法：外加电流的阴极保护法接上外加直 流电源构成电解池，被保护的金属作_；牺牲阳极的阴 极保护法外加负极

4、材料，构成原电池，被保护的金属作 _。,5金属腐蚀快慢的规律。,(1)电解原理引起的阳极腐蚀原电池原理引起的负极腐,蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。,(2)对同一种金属，强电解质溶液弱电解质溶液非电解 质溶液。活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 (3)对同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,三、电解的应用,1精炼与电镀。,阳,阴,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,减小,阳,阴,Cu2,不变, 自主测评 1(2013 年北京卷)用石墨电极电解 CuCl2 溶液(如下图)。,下列分析正确的是(,)。,Aa 端是直流电源的负极 B通电使 CuCl2 发生电离 C阳极上发生的反应

5、： Cu22e=Cu D通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体,解析：由溶液中离子移动方向可知，U 型管左侧电极是阴 极，连接电源的负极，故 a 端是电源的负极，A 正确；通电使,CuCl2 发生电解，不是电离，B 错误；阳极发生氧化反应，Cl,在阳极放电：2Cl2e=Cl2，C 错误；Cl发生氧化反应， 在阳极放电生成Cl2，D 错误。 答案：A,基本原理如图所示。下列说法不正确的是(,2(2015 年浙江卷)在固态金属氧化物电解池中，高温共电 解 H2O-CO2 混合气体制备 H2 和 CO 是一种新的能源利用方式，,)。,AX 是电源的负极,B阴极的反应式是：H2O2e,=H2O2，

6、CO22e=COO2 C总反应可表示为：H2OCO2 H2COO2 D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是 11,. . .,答案：D,答案：B,答案：D,解析：阳极要产生ClO，则铁只能作阴极，不能作阳极,否则就是铁失电子,A项正确；阳极是Cl失电子产生ClO，电极反应式为：Cl2OH2e=ClOH2O，B项正确；阴极是H产生H2，碱性溶液，故阴极的电极反应式为：2H2O2e=H22OH，C项正确；溶液为碱性，方程式应为2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH。,5(2013 年北京卷)下列金属防腐的措施中，使用外加电流,的阴极保护法的是(,)。,A水中的钢闸门连接电源的负极 B金属护

7、栏表面涂漆 C汽车底盘喷涂高分子膜 D地下钢管连接镁块 解析：钢闸门连接电源的负极，为电解池的阴极，被保护， 属于外加电流的阴极保护法，A 正确；涂漆、喷涂高分子膜是 在金属表面覆盖保护层，B、C 错误；镁比铁活泼，构成原电池， 铁为正极，被保护，是牺牲阳极的阴极保护法，D 错误。 答案：A,考点一 考向1,电解池原理 电解产物的判断以及电解质溶液的变化分析,例1下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧,气的是(,)。,AHCl、CuCl2、Ba(OH)2 BNaOH、CuSO4、H2SO4 CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2 DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2,解析：电解时只生

8、成氢气和氧气，则电解质所含的阳离子 在金属活动性顺序表中铜之前，阴离子失电子能力在放电顺序,中OH之后；电解HCl的方程式为：2HCl,Cl2H2，,A错误；电解CuSO4溶液的方程式为：2CuSO42H2O,2Cu,2H2SO4 O2，B 错误；电解NaBr 的方程式为：2NaBr,2H2O,2NaOHH2Br2，D 错误。,答案：C,方法技巧惰性电极电解的一般规律。 (1)放电顺序。,阴极放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。放,电顺序是：,若为活性电极作阳极，则电极本身失去电子，发生氧化 反应；若是惰性电极作阳极，则溶液中的阴离子放电，放电顺 序是：,(2)惰性电极电解电解质溶液的四

9、种类型。,（续表）,考向2,电解方程式的书写,例 2(1)以铝材为阳极，在 H2SO4 溶液中电解，铝材表面形 成氧化膜，阳极电极反应式为_ _。 (2)用 Al 单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3 溶液作电解液 进行电解，生成难溶物 R，R 受热分解生成化合物 Q。写出阳 极生成 R 的电极反应式：_。,方法技巧,(1)电解方程式书写的具体步骤。,判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(勿 忘水溶液中的H和OH)，然后排出阴、阳两极的放电顺序。,分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注,意遵循原子守恒和电荷守恒。,写出电解

10、反应的总化学方程式或离子方程式。,(2)书写的注意问题：,必须在连接号上标明通电或电解。,书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示， 但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。,要确保两极电子转移数目相同。,电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子,一般不参与放电。,【考点练透】 1. (2013年海南卷)下图所示的电解池和中，a、b、c和 d 均为 Pt 电极。电解过程中，电极b和d 上没有气体逸出，但质,量均增大，且增重 bd。符合上述实验结果的盐溶液是(,)。,解析：题意表明b、d 没有气体逸出，所电解的盐溶液中金 属元素，应该在金属活动性顺序表中氢以后，只有D 符

11、合题意。 答案：B,2Cu2O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图，电解总反应为 ： 2Cu H2O,=Cu2OH2。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 0.1 mol 电子转移时，有 0.1 mol Cu2O 生成 解析：根据反应方程式及题图可知，铜极发生氧化反应， 连接电源正极，当有0.1 mol 电子转移时，有0.05 mol Cu2O 生 成，石墨极发生还原反应。 答案：A,3(2015 年云南昆明模拟)如图是模拟电化学反应装置图。,下列说法正确的是(,)。,A. 开关 K 置于

12、 N 处，则铁电极的电极反应式为：Fe2e,=Fe2+,B开关 K 置于 N 处，可以减缓铁的腐蚀,C.开关K置于M处，则铁电极的电极反应式为：2Cl,2e=Cl2,D.开关 K 置于 M 处，电子从碳棒经开关 K 流向铁棒 解析：开关K 置于N 处，构成电解池，铁电极为阴极，电 极反应式为2H2O2e=H22OH，铁的腐蚀减缓；开关 K 置于M 处，构成原电池，铁电极为负极，电极反应式为：Fe 2e=Fe2，电子从铁棒经开关 K 流向碳棒。,答案：B,考点二 考向1,电解原理的应用 电解原理在工业中的应用,例3利用如图所示装置，当 X、Y 选用不同材料时，可将,电解原理广泛应用于工业生产。下

13、列说法中正确的是(,)。,A氯碱工业中，X、Y 均为石墨，X 附近能得到氢氧化钠 B铜的精炼中，X 是纯铜，Y 是粗铜，Z 是 CuSO4 C电镀工业中，X 是待镀金属，Y 是镀层金属 D外加电流的阴极保护法中，Y 是待保护金属,解析：电解饱和食盐水时，阴极区得到H2 和NaOH。铜的 电解精炼时，应用粗铜作阳极、纯铜作阴极；电镀时，应以镀 层金属作阳极、待镀金属作阴极。,答案：D,考向2,电解原理在计算中的应用,例4(2015年贵州六盘水质检)用惰性电极电解 400 mL 一 定浓度的硫酸铜溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变化)，通 电一段时间后进行如下操作。 (1)如果向所得的溶液中加入

14、0.1 mol CuO 后，使溶液恰好 恢复到电解前的浓度和pH， 电解过程中转移的电子为_ mol。 (2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2 后，使溶液恰 好恢复到电解前的浓度和pH ，电解过程中转移的电子为_ mol。,解析：(1)电解硫酸铜溶液的反应方程式为2CuSO4,2H2O,2Cu2H2SO4O2，从方程式可以看出，电解硫酸,铜过程中只析出铜和释放出氧气，加入0.1 mol CuO 可以使溶 液恢复至原来状态，说明参与反应的硫酸铜只有0.1 mol，转移 的电子为0.2 mol。 (2)加入0.1 mol Cu(OH)2 可以使溶液恢复至原来状态，说明 电解过程

15、中不仅硫酸铜被电解，而且有水被电解。 0.1 mol Cu(OH)2 可以看做是0.1 mol 的CuO 和0.1 mol 的H2O，因此电 解过程中有0.1 mol 的硫酸铜和0.1 mol 的水被电解。,答案：(1)0.2 (2)0.4,方法技巧电化学定量计算的三种方法。,(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：,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。,用于混合溶液中电解的分阶段计算。,(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒定律关系建立起已 知量与未知量

16、之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过,4 mol e为桥梁可构建如下关系式：(式中M 为金属，n 为其离 子的化合价数值),【考点练透】 4(2015年山东潍坊模拟)1 L 某溶液中含有的离子如下表： 用惰性电极电解该溶液，当电路中有 3 mol e通过时(忽略 电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列,说法正确的是(,)。,A电解后溶液呈酸性 C阳极生成 1.5 mol Cl2,Ba3 D阴极析出的金属是铜与铝,解析：1 mol Cu2放电的过程中，另一极Cl和OH各放电1 mol，故溶液显酸性，A项正确；根据电荷守恒可推知a4，B不正确；Cl的物质的量为1 mol，阳

17、极不会产生1.5 mol Cl2，C不正确；铝较活泼，在溶液中Al3不会放电，D不正确。 答案：A,5(1)电镀时，镀件与电源的_极连接。,(2)化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀 件表面形成的镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用 _(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。,(3)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜,板应是图中电极_(填图中的字母)； 在电极 d 上发生的电极反应式为_； 若粗铜中还含有 Au、Ag、Fe，它们在电解 槽中的存在形式和位置为_。,(4)以 CuSO4 溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、 Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列说法

18、正确的是_。 a电能全部转化为化学能 b粗铜接电源正极，发生氧化反应 c溶液中 Cu2向阳极移动 d利用阳极泥可回收 Ag、Pt、Au 等金属,答案：(1)负,(2)还原剂,(3)c Cu22e=Cu,Au、Ag 以单质的形式沉积在 c(阳,极)下方，Fe 以 Fe2的形式进入电解质溶液中 (4)bd,6(2015年山东卷)利用如图装置电解制备 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”)。,解析：根据示意图，B极区产生H2，同时生成LiOH，则B极区电解液不能是LiC

19、l溶液；电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，根据放电顺序，阳极上Cl失去电子，则阳极电极反应式为：2Cl2e=Cl2；根据电流方向,电解过程中Li向B电极迁移。 答案：LiOH2Cl2e=Cl2B,正确的是(,考点三 考向 1,金属的腐蚀与防护 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的分析判断,例5(2015 年山东潍坊模拟)利用下图装置进行实验，开始 时，a、b 两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不,)。,. .,.,Aa 管发生吸氧腐蚀，b 管发生析氢腐蚀 B一段时间后，a 管液面高于 b 管液面,Ca 处溶液的 pH 增大，b 处溶液的 pH 减小,Da、b 两处具有相同的电极反应式：Fe2

20、e=Fe2 解析：a 管发生吸氧腐蚀，a 处溶液的pH 增大，b 管发生 析氢腐蚀，b 处溶液的H减小pH 增大，故C项错。,答案：C,考向2,金属腐蚀快慢的比较, 例6 相同材质的铁在下列各情形下最不易被腐蚀的是,(,)。,A C,B D,解析：A 中，食醋作电解质溶液，铁勺和铜盆是相互接触 的两个金属极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B 中，食 盐水作电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池 形成条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；C 中，铜镀层将 铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D 中，酸雨作电 解质溶液，铁铆钉和铜板分别作负极、正极，形成原电池。,答案：C,方法技巧金

21、属腐蚀的快慢与下面两种因素有关：,(1)与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性差别越 大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。 (2)与金属所接触电解质的强弱有关，活泼金属在电解质溶 液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中 的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。,一般来说，可用下列原则判断：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。,例7下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是(,考向3,金属的防护,)。,A钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是： O22H2O4e=4OH B当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保 护作用 C在海轮外