2014高考化学步步高大一轮复习(苏教版)电解池金属的电化学腐蚀.ppt

1、第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护,重难点：电解的工作原理及其应用。,【考纲要求】,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。了解金属腐蚀 的危害、防止金属腐蚀的措施。,知识梳理题型构建,知识梳理题型构建,电解的原理,形成 。,1电解定义,在 作用下，电解质在两个电极上分别发生 和 的过程。,2能量转化形式,转化为 。,3电解池,(1)构成条件,(2)电极名称及电极反应式(如图),有与 相连的两个电极。, (或 )。,电流,氧化反应,还原反应,电能,化学能,电源,电解质溶液,熔融盐,闭合回路,阳极,氧化,2Cl2e-=Cl2,阴极,还原,C

2、u2+2e-=Cu,知识梳理题型构建,电解的原理,(3)电子和离子移动方向,电子：从电源 流向电解池的 ；从电解池的 流向电源的 。,离子：阳离子移向电解池的 ；阴离子移向电解池的 。,4分析电解过程的思维程序,(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。,(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。,(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序,阴极：阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。,阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。,负极,阴极,阳极,正极,阴极,阳极,知识梳理题型构建,电解的

3、原理,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。 最常用、最重要的放电顺序是：阳极，ClOH；阴极：AgCu2H。 电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。,(4)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。,注意,(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。,知识梳理题型构建,1用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解),知识梳理题型构建,知识梳理题型构建,知识梳理题型构建,2.电解过程中放H2生碱型和放O2生酸型的实

4、质是什么？ 3(1)上表中要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？ (2)上表中要使电解后的CuSO4溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？ 4在框图推断中若出现“AH2O BCD”的模式，则A一般可能为什么物质？,答案放H2生碱型的实质是水电离出的H放电，破坏了水的电离平衡，使OH浓度增大，放O2生酸型的实质是水电离出的OH放电，破坏了水的电离平衡，使H浓度增大。,答案电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。 (1)电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。

5、(2)同理，使CuSO4溶液复原应加入CuO，而加入Cu(OH)2也会使溶液的浓度降低。,答案CuSO4、NaCl(KCl)或AgNO3，要视其他条件而定。,【递进题组】,题组一,题组二,知识梳理题型构建,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,知识梳理题型构建,A,题组一电解原理和电解规律的考查,解析符合该题条件的电解质应为不活泼金属的含氧酸盐。,题组一,题组二,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,知识梳理题型构建,B,题组一电解原理和电解规律的考查,题组一,题组二,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,解析加适量水能使溶液恢复到电解前的浓度，则实际是电解水，故只有B项符合条件。,知识

6、梳理题型构建,D,题组一电解原理和电解规律的考查,题组一,题组二,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,知识梳理题型构建,4OH4e=O22H2O,4Ag4e=4Ag,2H2e=H2,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,Cu2e=Cu2,题组一,题组二,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,题组二电极反应式、电解总方程式的书写,知识梳理题型构建,题组二电极反应式、电解总方程式的书写,2Al6e3H2O=Al2O36H,题组一,题组二,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,知识梳理题型构建,题组二电极反应式、电解总方程式的书写,2Cu4I4e=2CuII2

7、,铜电极逐渐溶解，有白色沉淀产生，溶液变为蓝色,题组一,题组二,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,知识梳理题型构建,1.电解方程式的书写步骤,以写出用石墨作电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式为例。,知识梳理题型构建,2规避电解池中方程式书写的3个易失分点,题组三与酸、碱、盐的电解有关的实验设计,题组一,题组二,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,Mg22OH=Mg(OH)2,知识梳理题型构建,题组三与酸、碱、盐的电解有关的实验设计,题组一,题组二,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,用拇指按住管口，取出试管，管口靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰,用拇

8、指按住管口，取出试管正立，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃,知识梳理题型构建,题组三与酸、碱、盐的电解有关的实验设计,题组一,题组二,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,知识梳理题型构建,题组三与酸、碱、盐的电解有关的实验设计,题组一,题组二,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,知识梳理题型构建,题组三与酸、碱、盐的电解有关的实验设计,湿润的淀粉KI试纸,黄绿,阴极Cu2放电后，Cu2与Cl浓度比值减小,取此浅蓝色固体于试管中，加入硫酸，若溶解且溶液变蓝色，则为Cu(OH)2,因为阳极产生的氯气为有毒气体，,故后面连接装置可以用于检验与吸收,题组一,题组二,1,2,3,4,5

9、,6,7,8,题组三,知识梳理题型构建,题组三与酸、碱、盐的电解有关的实验设计,题组一,题组二,1,2,3,4,5,6,7,8,题组三,知识梳理题型构建,电解原理的应用,烧碱,氯气,氢气,知识梳理题型构建,电解原理的应用,知识梳理题型构建,答案粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失

10、去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。,1(1)电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？,答案阳极产物Cl2可以用淀粉KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。,(2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？,答案防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2与溶液中的NaOH反应。,2电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？,知识梳理题型构建,【题组训练】,1,2,3,知识梳理题型构建,题组训练电解原理的应用,B,1,2,3,知识梳理题型构建,0.1 molL1,B,Fe,1,2,3,题组训练电解原理的应用

11、,知识梳理题型构建,1,2,3,题组训练电解原理的应用,知识梳理题型构建,引起水的电离平衡向右移动，使c(OH)c(H),4OH4e=2H2OO2,小于,D,O22H2O4e=4OH,H在阴极附近放电，,1,2,3,题组训练电解原理的应用,知识梳理题型构建,题组训练电解原理的应用,1,2,3,知识梳理题型构建,应对电化学定量计算的三种方法,原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。,1计算类型,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。,2方法技巧,(1)根据电子守恒计算,用于

12、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出比例式计算。,(3)根据关系式计算,知识梳理题型构建,应对电化学定量计算的三种方法,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) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。,提示在电化学计算中，还常利用QIt和Qn(e)NA1.601019C来计算电路中通过的电量。,【递进题组】,题组一,题组二,知识梳理题型构建,1,2

13、,3,4,5,知识梳理题型构建,题组一电化学的有关基本计算,B,题组一,题组二,1,2,3,4,5,知识梳理题型构建,题组一电化学的有关基本计算,HNO3,4Ag4e=4Ag,0.025,正,4OH4e=2H2OO2,140,负,Cu22e=Cu,0.012 5,2Cl2e=Cl2,280,B,题组一,题组二,1,2,3,4,5,知识梳理题型构建,题组一电化学的有关基本计算,题组一,题组二,1,2,3,4,5,知识梳理题型构建,题组二分阶段电解的相关计算,A,题组一,题组二,1,2,3,4,5,知识梳理题型构建,C,题组一,题组二,1,2,3,4,5,题组二分阶段电解的相关计算,知识梳理题型构

14、建,0.6,0.2,0.4,题组一,题组二,1,2,3,4,5,题组二分阶段电解的相关计算,知识梳理题型构建,题组一,题组二,1,2,3,4,5,题组二分阶段电解的相关计算,知识梳理题型构建,金属的腐蚀和防护,(1)化学腐蚀与电化学腐蚀,1金属腐蚀的本质,金属原子 变为 ，金属发生 。,2金属腐蚀的类型,失去电子,金属阳离子,氧化反应,知识梳理题型构建,金属的腐蚀和防护,以钢铁的腐蚀为例进行分析：,(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀,铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3， 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。,知识梳理题型构建,金属的腐蚀和防护,(3)加防护

15、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。,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 ：惰性金属。,(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。,原电池,负极,正极,电解,阴极,阳极,知识梳理题型构建,1下列有关金属腐蚀的叙述正确的是 () A金属越纯越不易被腐蚀 B干燥环境下金属不被腐蚀 C铜一定比铁难腐蚀 D金属腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀,D,知识梳理题型构建,2下列对几种常见的金属防腐方法的描述错误的是 (),B,解析如果镀层金属比被

16、保护的金属活泼，破损后可构成原电池，仍然能在一定程度上保护金属，B错误。,【递进题组】,题组一,1,2,题组二,3,知识梳理题型构建,4,知识梳理题型构建,题组一,1,2,题组二,3,4,题组一对金属腐蚀快慢的考查,C,知识梳理题型构建,题组一,1,2,题组二,3,4,C,题组一对金属腐蚀快慢的考查,知识梳理题型构建,判断金属腐蚀快慢的规律,(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。,(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

17、电解质溶液中。,(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。,知识梳理题型构建,题组一,1,2,题组二,3,4,题组二对析氢腐蚀和吸氧腐蚀的考查,Fe2e=Fe2,吸氧,2H2OO24e=4OH,Fe2e=Fe2,氯化钠溶液,析氢,2H2e=H2,稀硫酸,知识梳理题型构建,题组一,1,2,题组二,3,4,C,题组二对析氢腐蚀和吸氧腐蚀的考查,铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错。,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,【考题训练】,6,7,8,9,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,

18、答案 D,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,C,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,解析A项，插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；,B,B项开关由M改置于N时，Zn作负极，CuZn合金作正极，合金受到保护；,C项，接通开关形成原电池, Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上 生成；,D项，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电。,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,答案 D

19、,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,7.2,B,2Cl2e=Cl2,CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl,不变,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,Fe以Fe2的形式进入电解液,c,Cu22e=Cu,Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,酚酞试液先变红后褪色,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,O22H2O4e=4OH,H2,探究高考明确考向,1,2,3,4,5,6,7,8,9,4,本讲内容结束 请完成练出高分

20、,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,练出高分,B,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,练出高分,B,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,答案 D,解析图一中若开始实验时开关K与a连接，则形成原电池，B极的电极反应式应为Fe2e=Fe2，A错误；,4下列有关电化学装置完全正确的是 (),练出高分,1,2,3,4,5,

21、6,7,8,9,10,11,12,13,14,C,15,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,B,15,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,B,15,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,A,15,解析从离子的放电顺序分析，分别电解Al(NO3)2、NH4NO3、Mg(NO3)2的溶液时，阴极都不会析出固体，只有电解Cu(NO3)2溶液时才会在阴极析出铜。,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,D,15,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,

22、8,9,10,11,12,13,14,15,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,答案 C,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,D,15,解析本题涉及的反应过程可分为两个阶段，第一个阶段是电解Cu(NO3)2溶液，第二个阶段是混合溶液与足量的铁粉反应，注意硝酸与足量铁粉反应是生成硝酸亚铁。电解后溶液中硝酸和硝酸铜分别为0.2 mol、0.3 mol，前者与足量的铁粉反应生成硝酸亚铁0.075 mol，后者与足量的铁粉反应生成0.3 mol硝酸亚铁。,练出高分,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,0.01,原电池,电解池,负,Zn2e=Zn2,正,Cu22e=Cu,阳,