2020高考总复习课件_化学（苏教版）_化学反应与能量变化_电解池、金属的腐蚀与防护

1、第3讲电解池、金属的腐蚀与防护,【2020备考】 最新考纲：1.理解电解池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程式。3.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。 核心素养：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.科学精神与社会责任：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。,考点一电解原理 （频数：难度：）,电解原理是电化学重要的理论基础，掌握好放电顺序，总结好电解,规

2、律，是解答好电解原理应用题的前提。另外对于设题方式多且灵活多变的实物图分析问题，应加以关注。,1.电解定义,电流,2.能量转化形式,3.电解池,（2）电极名称及电极的反应式（如图）,阳极,2Cl2e=Cl2,阴极,Cu22e=Cu,（3）电子和离子的移动方向（惰性电极）,4.电解过程,1.不要忘记水溶液中的H和OH，不要把H、OH误加到熔融电解质中。 2.最常用的放电顺序：阳极：活泼金属（一般指Pt、Au以外的金属）ClOH；阴极：AgFe3Cu2H，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大的也可以先放电，如理论上H的放电能力大于Zn2，由于溶液中c（Zn2）c（H），则先在阴极上放电的是Zn2

3、，例如铁上镀锌时，放电顺序：Zn2H。,5.惰性电极电解电解质溶液的产物判断（图示）,速查速测,1.（易混点排查）正确的打“”，错误的打“”,（1）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程（ ） （2）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（ ） （3）电解时，电子的移动方向为：电源负极阴极阳极电源正极（ ） （4）电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH逐渐增大（ ） （5）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（ ）,2.（教材知识拓展题）要实现反应：Cu2HCl=CuCl2H2，设计了下列四个实验，你认

4、为可行的是（）,解析铜与盐酸不能直接发生反应，由于不是能自发进行的氧化还原反应，故不能设计成原电池，即A、B选项不符合；由于铜失去电子，故铜作阳极，与电源的正极相连，选项C符合。 答案C,3.（探究思考题）用惰性电极电解2 molL1 NaCl和1 molL1 CuSO4的混合溶液，可看做两个电解阶段，试判断在两个阶段中阴、阳两极得到的产物是什么？并写出相应的电极反应式。,第一阶段：阳极产物，电极反应_； 阴极产物，电极反应_ 。 第二阶段：阳极产物，电极反应_。 阴极产物，电极反应_。,答案Cl22Cl2e=Cl2 CuCu22e=Cu O24OH4e=2H2OO2 H24H4e=2H2,A

5、组基础知识巩固,1.下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是（）,答案D,2.下图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（）,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，另一电极逸出刺激性气味气体 C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色,解析电解Na2SO4溶液时，a为阴极：4H4e=2H2，b为阳极：4OH4e=O22H2O；a极周围由于H放电溶液呈碱性，石蕊显蓝色，b极周围由于OH放电溶液呈酸性，石蕊显红色。 答案D,3.（2018河南豫南

6、九校质量考评）如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是（）,A.C1电极上的电极反应式为2H2O2e=2OHH2 B.C1电极处溶液首先变黄色 C.C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2e=Fe3、2Cl2e=Cl2 D.当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移 解析C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的H在阴极放电，电极反应式为2H2e=H2，A错误；C1电极上H放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，作阳极，Fe2的还原性强于Cl，则依

7、次发生的电极反应为Fe2e=Fe3、2Cl2e=Cl2，故C2电极处溶液首先变黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。 答案C,【原创总结】,以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律,说明：请同学们写出上述实例中的半反应和总反应的离子方程式，并分析电解后溶液的pH变化。,B组考试能力过关,4.（海南高考）以石墨为电极，电解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉）。下列说法错误的是（）,A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体 C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小,答案D,5.（北京高考）用石墨电极电解CuCl2溶液（见图）。下列分析正确的是（）,A.a端是直流电源的负

8、极 B.通电使CuCl2发生电离 C.阳极上发生的反应：Cu22e=Cu D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体,解析根据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，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,6.（1）（2017江苏高考）电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_， 阴极产生的物质A的化学式为_。,（2）（2015山东高考）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，

9、钴氧化物可通过处理钴渣获得。,利用如图所示装置电解制备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”）。,（2）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2H2O2e=H22OH，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，阳极区电解液应为LiCl溶液，电极反应式为2Cl2e=Cl2。电解过程中，阳离子向阴极迁移，则Li向B电极迁移。,考点二电解原理的应用 （频数：难度：）,电解原理的综合应用

10、是高考考查的重要内容，在掌握好电解原,理基本应用的基础上，要特别关注电解在物质制备、污水处理等方面的拓展应用，在分析电解装置时，应注意半透膜的作用。,1.电解饱和食盐水,（1）电极反应 阳极反应式：（反应） 阴极反应式：（ 反应）,2Cl2e=Cl2,氧化,2H2e=H2,还原,（3）应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气,2.电解精炼铜,粗铜,纯铜,3.电镀铜,铜,待镀金属,4.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,6O212e=3O2,4Al312e=4Al,由于AlCl3为共价化合物熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助

11、熔剂冰晶石（Na3AlF6）；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。,速查速测,1.（易混点排查）正确的打“”，错误的打“”,（1）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c（Cu2）均保持不变（ ） （2）电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料（ ） （3）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3（ ） （4）电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料（ ） （5）用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序HZn2，不可能在铁上镀锌（ ）,2.（教材改编题）（1）（LK选修4P183改编）电解精炼铜时，如果

12、转移0.04 mol电子，阴极材料的质量将增加g。,（2）（RJ选修4P834改编）电解饱和食盐水时，从阴极逸出2.24 L氢气，从阳极逸出Cl2气体，逸出气体的体积为 L（在标准状况下，不考虑气体溶解）。,1.28,2.24,3.（思维探究题）比较下列两种装置有哪些不同？,（1）请分析两装置中各电极的质量变化？ _。 （2）请分析两装置中电解质溶液浓度的变化？ _。 答案（1）甲图中铜片质量减小，铁制品质量增加；乙图中粗铜质量减小，精铜质量增加 （2）甲图中CuSO4溶液浓度几乎未变化，因为阳极溶解多少铜，阴极就析出多少铜；乙图中CuSO4溶液浓度逐渐变小，因为粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放

13、电后转化成Zn2、Fe2等离子，此时Cu2会转化为Cu，造成CuSO4溶液浓度减小,A组基础知识巩固,1.利用如图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电极上反应式是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,解析氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放电后转化为Zn2、Fe2，阴极Cu2放电析出Cu，溶液中Cu2浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。 答案D,2.（物质制备）（2018武汉市部分

14、学校调研）在电解液不参与反应的情况下，采用电化学法还原CO2可制备ZnC2O4，原理如图所示。下列说法正确的是（）,答案C,3.（废气处理）（2018湖南三湘名校教育联盟第三次大联考）Fe（CN）63可将气态废弃物中的硫化氢氧化为可利用的硫，自身被还原为Fe（CN）64。工业上常采用如图所示的电解装置，通电电解，然后通入H2S加以处理。下列说法不正确的是（）,答案D,【方法技巧】,电化学中定量计算方法 1.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。 2.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

15、出比例式计算。 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之间的桥梁，构建计算所需的关系式。,B组考试能力过关,4.（2018课标全国，13）最近我国科学家设计了一种CO2H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：,EDTA-Fe2e=EDTA-Fe3 2EDTA-Fe3H2S=2HS2EDTA-Fe2 该装置工作时，下列叙述错误的是（）,A.阴极的电极反应：CO22H2e=COH2O B.协同转化总反应：CO2H2S=COH2OS C.石墨烯上的电势比Zn

16、O石墨烯上的低 D.若采用Fe3/Fe2取代EDTA-Fe3/EDTA-Fe2，溶液需为酸性,解析阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO22e2H=COH2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2H2S=SCOH2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO石墨烯的，C项错误；Fe3、Fe2在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。 答案C,B,6.2018课标全国，27（3）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

17、解后，室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。,解析阳极发生氧化反应：2H2O4e=4HO2（或4OH4e=2H2OO2），阳极室H向a室迁移，a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。阴极发生还原反应，析出H2，OH增多，Na由a室向b室迁移，则b室中Na2SO3浓度增大。 答案2H2O4e=4HO2（或4OH4e=2H2OO2）a,考点三金属的腐蚀与防护 （频数：难度：）,金属的腐蚀与防护，是电化学的重要组成部分，虽然考查力度没,有新型电源和电解应用频率高，但作为考点知识轮换，在近几年的考题中时有出现，复习时应特别关注两种电化学防腐（牺牲阳极的阴极保护法外、外

18、加电流的阴极保护法）。,1.金属腐蚀的本质,2.金属腐蚀的类型,（1）化学腐蚀与电化学腐蚀,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：,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,O22H2O4e=4OH,吸氧腐蚀,1.电解质所处环境决定金属的腐蚀方式：若电解质酸性较强，如NH4Cl、H2SO4等，则发生析氢腐蚀，相当于金属与酸构成原电池；若电解质为弱酸、中性、弱碱，则发生吸氧腐蚀，相当于金属、氧气构成燃料电池。 2.两种腐蚀正极的现象不同：析氢腐蚀正极产生H2，气体压强变大，pH增大；吸氧腐蚀正极吸收O2，气体压强变小，pH增大。,3.金属的防护,我们通常把原电池的两极叫做正极和负极

19、，电解池的两极叫做阳极和阴极，但实际上，我们把失电子发生氧化反应的电极都统称为阳极，即原电池的负极也称为阳极，这种叫法在教材上也有所体现。,LK选修4P21铜锌原电池装置（2）示意图,RJ选修4P86牺牲阳极的阴极保护法示意图,速查速测,1.（易混点排查）正确的打“”，错误的打“”,（1）Al、Fe、Cu在潮湿空气中腐蚀均生成氧化物（ ） （2）钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe3e=Fe3（ ） （3）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（ ） （4）所有金属纯度越大，越不易被腐蚀（ ） （5）黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿（ ） （6）生铁比纯铁容易生锈（ ）

20、,2.（教材改编题）如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（）,A. B. C. D.,解析是铁发生化学腐蚀。均为构成原电池，由金属的活动性可知，中铁作正极，受到保护；、中铁作负极受到腐蚀，由于Fe和Cu的金属活泼性相差较Fe和Sn的大，故FeCu原电池中Fe被腐蚀更快。为电解池，中铁作阳极，加快了Fe的腐蚀，中铁作阴极受到保护。根据以上分析可知，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为。 答案C,3.（思维探究题）写出钢铁、铜制品在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铁锈、铜绿的原理。,（1）铁锈的形成 负极：_ _ 正极：_ _,（2）铜锈的形成 负极：_ _ 正极：_ _。,解析（1）

21、铁锈的形成 负极：2Fe4e=2Fe2 正极：O24e2H2O=4OH 2FeO22H2O=2Fe（OH）2 4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3 2Fe（OH）3=Fe2O3xH2O（铁锈）（3x）H2O,（2）铜锈的形成 负极：2Cu4e=2Cu2 正极：O22H2O4e=4OH 2Cu2H2OO2=2Cu（OH）2 2Cu（OH）2CO2=Cu2（OH）2CO3（铜绿）H2O,答案见解析,A组基础知识巩固,1.（2018郑州高三模拟）一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表：,下列说法错误的是（） A.当pH6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C.当pH14时，正极反应为O24H4e

22、=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C项正极反应为O24e2H2O=4OH。 答案C,2.钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是（）,A.a、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应 B.a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极的材料可能都含有Zn C.a、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门 D.a、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极的阴极保护法,解析a、b以导线连接，即为牺牲阳极的阴极保护法，则辅助电极要作负极，发生氧化反应，A项正确；a、b以导线连接或以电源连接，辅助电极都是发生氧化反应，Zn比较活泼，要失去

23、电子，B项正确；通电后，被保护的钢铁闸门作阴极，辅助电极作阳极，因此通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门，C项正确；由于有外加电源，故此方法为外加电流的阴极保护法，D项错误。 答案D,3.（2018河南罗山模拟）某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下列选项正确的是（）,A.一段时间后C棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色 B.一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生 C.Cu棒为正极，电极反应式：Cu2e=Cu2 D.C棒为正极，电极反应式：2H2e=H2,解析由于铜的金属活动性比氢弱，在电解质溶液中发生吸氧腐蚀，负极： Cu2e=Cu2，正极：O24e2H2O=4OH，溶液中，Cu22OH= Cu（OH）2，所以B选项正确。 答案B,【规律总结】 电化学腐蚀规律,1.对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中；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。 2.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。 3.从防腐措施方面分析，腐蚀的由慢到快的顺序为：外加电流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无防护条件的防腐。 4.不同类型腐蚀快慢：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护措施的腐蚀