高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第09章 第2講 電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)課件.ppt

第九章電化學(xué)基礎(chǔ) 第二講電解池金屬的腐蝕與防護(hù) 一氣貫通的課堂學(xué)案 一卷沖關(guān)的課后練案 考點(diǎn)一一突破 一舉雙得的課前預(yù)案 10分鐘識記 5分鐘體會 要點(diǎn)一網(wǎng)打盡 一 電解原理1 電解使電流通過電解質(zhì)溶液 或熔融的電解質(zhì) 而在陰 陽兩極引起反應(yīng)的過程 2 電解池 也叫電解槽 把轉(zhuǎn)變?yōu)榈难b置 化學(xué)能 氧化還原 電能 3 電解池的工作原理以電解cucl2溶液為例 cu2 2e cu2cl 2e cl2 還原反應(yīng)氧化反應(yīng) 負(fù) 陰 陽 正 思考 感悟 1 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時 一定會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎 金屬導(dǎo)電呢 提示 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電一定有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生 因為在電解池的兩極發(fā)生了氧化還原反應(yīng) 生成了新物質(zhì) 而金屬導(dǎo)電 是物理變化 不會有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生 二 電解原理的應(yīng)用1 電解飽和食鹽水陽極 c 陰極 fe 總反應(yīng) 應(yīng)用 氯堿工業(yè)制naoh h2 cl2 2cl 2e cl2 2h 2e h2 2 電鍍電鍍時 用作陽極 作陰極 用含的溶液作電解質(zhì)溶液 理論上講 電鍍時 電解質(zhì)溶液的成分及濃度是不變的 如往鐵制品上鍍銅 陽極材料 陰極材料 電解質(zhì)溶液 鍍層金屬 待鍍金屬 鍍層金屬離子 銅 鐵制品 cuso4溶液或cucl2溶液 3 銅的精煉 粗銅中通常含有zn fe ni ag au等雜質(zhì) cu 2e cu2 cu2 2e cu 粗銅中比較活潑的金屬雜質(zhì)形成陽離子進(jìn)入溶液 金屬活動性弱于銅的金屬 ag和au 沉淀在電解槽底部 形成 陽極泥 4 電冶金 鈉的冶煉 陰極 2na 2e 2na 陽極 總反應(yīng) 2cl 2e cl2 思考 感悟 2 電解精煉銅時 cuso4溶液的濃度是否是不變的 提示 電解精煉銅時 粗銅中的zn fe ni等比cu活潑的金屬失去電子 陰極上只有cu2 得電子 所以cuso4溶液的濃度略有降低 三 金屬的腐蝕與防護(hù)1 化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕 原電池 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 2 鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕 酸性較強(qiáng) 酸性很弱或呈中性 fe 2e fe2 2h 2e h2 2h2o o2 4e 4oh fe 2h fe2 h2 2fe o2 2h2o 2fe oh 2 吸氧腐蝕 3 金屬的防護(hù) 1 電化學(xué)防護(hù)法 2 其他 思考 感悟 3 為什么要在輪船水線以下的船殼上嵌入一定數(shù)量的鋅塊 提示 fe zn 海水構(gòu)成原電池 其中zn作負(fù)極 fe作正極 鋅被腐蝕 而船體受到保護(hù) 1 鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時 發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式是 a fe 2e fe2 b 2h 2e h2 c 4oh 4e 2h2o o2 d 2h2o o2 4e 4oh 答案 d 解析 還原反應(yīng)發(fā)生在正極上 是o2得電子生成oh 的反應(yīng) 2 2010 北京高考 下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說法正確的是 a 鋼管與電源正極連接 鋼管可被保護(hù)b 鐵遇冷濃硝酸表現(xiàn)鈍化 可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕c 鋼管與銅管露天堆放在一起時 鋼管不易被腐蝕d 鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時 負(fù)極反應(yīng)是fe 3e fe3 解析 本題考查金屬的腐蝕和防護(hù) 意在考查考生對金屬腐蝕原理的理解和防護(hù)措施的應(yīng)用 鋼管與電源正極相連 則鋼管作陽極 發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕 a項錯誤 鐵遇冷濃硝酸表面鈍化 在表面生成一層致密的氧化膜保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕 b項正確 鋼管與銅管露天堆放在一起 形成原電池時鋼管作負(fù)極 發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕 c項錯誤 鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時 負(fù)極反應(yīng)為 fe 2e fe2 d項錯誤 答案 b 3 如圖為用惰性電極電解cucl2溶液 并驗證其產(chǎn)物的實(shí)驗裝置 則下列說法不正確的是 a 電源a極為負(fù)極b ki 淀粉溶液會變藍(lán)c 可以將惰性電極 換為銅棒d 惰性電極 上發(fā)生的電極反應(yīng)為 cu 2e cu2 答案 d 解析 根據(jù)實(shí)驗裝置 可以判斷 電極產(chǎn)生氯氣 即a極是負(fù)極 電極 處產(chǎn)生氯氣 ki 淀粉溶液會變藍(lán) 電極 是陰極 用銅棒不會影響電解 4 判斷下列描述的正誤 1 與原電池不同 電解池放電時 電極本身不會參加反應(yīng) 2 用惰性電極電解稀硫酸的過程中 溶液的ph保持不變 3 在原電池的正極和電解池的陽極上發(fā)生的都是氧化反應(yīng) 4 工業(yè)上常用電解nacl mgcl2溶液的方法來制取na mg等金屬 5 黃銅 銅鋅合金 制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 解析 1 若金屬材料 除au pt外 作陽極時 電極本身也會參加反應(yīng) 2 用惰性電極電解稀h2so4即是電解水 硫酸的濃度增大 溶液ph減小 3 原電池的正極上發(fā)生的是還原反應(yīng) 電解池的陽極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) 4 非?；顫姷慕饘?如na mg等 常采用電解熔融鹽的方法來制取 5 銅 鋅 膜形成的原電池中 銅作正極 受到保護(hù) 不易產(chǎn)生銅綠 答案 1 2 3 4 5 5 用惰性電極電解下列物質(zhì)的水溶液 寫出電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式 1 電解cuso4溶液 陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)的離子方程式 2 電解agno3溶液 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)的化學(xué)方程式 3 電解食鹽水總反應(yīng)的離子方程式 4 電解naoh溶液總反應(yīng)的化學(xué)方程式 解析 1 電解cuso4溶液時 cu2 在陰極上獲得電子生成單質(zhì)cu oh 在陽極上失去電子放出o2 2 電解agno3溶液時 ag 在陰極上獲得電子生成ag oh 在陽極上失去電子生成o2 3 電解食鹽水生成naoh h2和cl2 4 電解naoh溶液實(shí)際上是電解水 1 電解池電極的判斷 2 電解時電極產(chǎn)物的判斷 1 陽極產(chǎn)物的判斷 活性陽極 fe cu ag等金屬 電極材料失電子 電極被溶解 溶液中陰離子不能失電子 如fe作陽極 fe 2e fe2 惰性陽極 pe au 石墨 溶液中陰離子放電順序為 2 陰極產(chǎn)物的判斷 溶液陽離子放電順序為 ag fe3 cu2 oh 含氧酸根生成o2 特別提醒 1 k ca2 na mg2 al3 只有在熔化狀態(tài)下放電 2 在水溶液中 含氧酸根和活潑金屬離子一般不放電 而是oh 和h 放電 3 fe3 放電時生成fe2 而不是fe 其電極反應(yīng)式為 fe3 e fe2 例1 2010 全國卷 如圖是一個用鉑絲作電極 電解稀的mgso4溶液的裝置 電解液中加有中性紅指示劑 此時溶液呈紅色 指示劑的ph變色范圍 6 8 8 0 酸色 紅色 堿色 黃色 回答下列問題 1 下列關(guān)于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是 填編號 a管溶液由紅變黃 b管溶液由紅變黃 a管溶液不變色 b管溶液不變色 2 寫出a管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式 3 寫出b管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式 4 檢驗a管中氣體的方法是 5 檢驗b管中氣體的方法是 解析 a與電源負(fù)極相連 為陰極 b與電源正極相連 為陽極 溶液中h oh 分別在a b兩極上放電 反應(yīng)式為 a極 2h 2e h2 b極 4oh 4e o2 2h2o 則a極附近會產(chǎn)生oh 水電離出來的 b極附近會產(chǎn)生h 水電離出來的 所以a處溶液由紅變黃 b處溶液不變色 答案 1 2 2h 2e h2 寫2h2o 2e 2oh h2 同樣正確 mg2 2oh mg oh 2 3 4oh 4e 2h2o o2 寫2h2o 4e 4h o2 同樣正確 4 用拇指按住管口 取出試管 靠近火焰 放開拇指 有爆鳴聲 管口有藍(lán)色火焰 5 用拇指按住管口 取出試管 放開拇指 將帶有火星的木條伸入試管內(nèi)會復(fù)燃 1 1 按右圖裝置進(jìn)行實(shí)驗 1 若濾紙用ki淀粉溶液浸濕 將a b連接上直流電源后 鉛筆芯c點(diǎn)處出現(xiàn)藍(lán)色 則b連接的是電源的 2 若濾紙用硫酸鈉和酚酞的混合溶液浸濕 將b與直流電源負(fù)極相連 請預(yù)測鉛筆芯c點(diǎn)處出現(xiàn)的現(xiàn)象是什么 答案 1 正極 2 b為陰極 電極反應(yīng)式為2h 2e h2 此處破壞水的電離平衡 使c oh c h 故鉛筆芯c點(diǎn)處出現(xiàn)紅色 解析 鉛筆芯c點(diǎn)出現(xiàn)藍(lán)色 說明此處有i2生成 即電極反應(yīng)式為 2i 2e i2 故b應(yīng)連接電源的正極 解析 設(shè)cuso4和nacl的物質(zhì)的量分別為1mol和3mol 根據(jù)離子的放電規(guī)律和電子守恒可知電解過程應(yīng)分為如下階段 電解cucl2 陽極 2cl 2e cl2 2mol2mol陰極 cu2 2e cu 1mol2mol 答案 c 1 電解規(guī)律 惰性電極 2 電解的有關(guān)計算電解池中有關(guān)量的計算或判斷主要包括以下幾方面 根據(jù)直流電源提供的電量求產(chǎn)物的量 析出固體的質(zhì)量 產(chǎn)生氣體的體積等 溶液的ph 相對原子質(zhì)量或某元素的化合價 化學(xué)式等 解題依據(jù)是得失電子守恒 有如下解題方法 1 根據(jù)電子守恒法計算 用于串聯(lián)電路 陰陽兩極產(chǎn)物 正負(fù)兩極產(chǎn)物 相同電量等類型的計算 其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等 2 根據(jù)總反應(yīng)式計算 先寫出電極反應(yīng)式 再寫出總反應(yīng)式 最后根據(jù)總反應(yīng)式計算 3 根據(jù)關(guān)系式計算 根據(jù)得失電子守恒關(guān)系 在已知量與未知量之間 建立計算所需的關(guān)系式 如 4e 4ag 2cu 2cl2 2h2 o2 4h 4oh 例2 2011 全國卷 用石墨電極電解cuso4溶液 通電一段時間后 欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài) 應(yīng)向溶液中加入適量的 a cuso4b h2oc cuod cuso4 5h2o 答案 c 解析 本題考查電化學(xué)知識 意在考查考生的思維能力 石墨電極電解硫酸銅溶液一段時間 陽極發(fā)生氧化反應(yīng)得到氧氣 陰極發(fā)生還原反應(yīng)得到銅 因此補(bǔ)充氧化銅即可使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài) 2 1 例2中要達(dá)到目的還可以加入什么物質(zhì) cu oh 2可以嗎 答案 可以加入cuco3不可以加入cu oh 2 解析 加入cuco3 與h2so4反應(yīng)生成cuso4和co2氣體 相當(dāng)于加入cuo 也可以使溶液恢復(fù)原狀態(tài) 加入cu oh 2或cu2 oh 2co3 相當(dāng)于加入cuo和h2o 不能達(dá)到目的 2 2 用惰性電極電解100ml含c h 0 30mol l的下列溶液 當(dāng)電路中通過0 04mol電子時 理論上析出金屬質(zhì)量最大的是 a 0 20mol lag b 0 02mol lzn2 c 0 20mol lcu2 d 0 20mol lpb2 答案 a 解析 用惰性電解含zn2 或pb2 的酸性溶液時 h 放電 而無金屬單質(zhì)析出 選項b d錯誤 選項a中析出0 02molag 質(zhì)量為2 16g 選項c中析出0 02molcu 質(zhì)量為1 28g 1 金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件金屬電化學(xué)腐蝕是原電池原理 條件有 1 金屬不純 相當(dāng)于原電池兩極 2 在潮濕空氣中或與水接觸 相當(dāng)于電解質(zhì)溶液 3 與空氣接觸 2 金屬防護(hù)的原理及措施 1 改變內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如不銹鋼 2 隔離空氣 水 如表面涂漆 鈍化等 3 電化學(xué)原理 原電池 使被保護(hù)金屬作正極 電解池 使被保護(hù)金屬作陰極 特別提醒 由于金屬表面一般不會遇到酸性較強(qiáng)的溶液 故吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式 另外 只有在金屬活動性順序中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕 而位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕 如銅綠的形成就屬吸氧腐蝕 例3 2011 浙江高考 將nacl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上 一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū) a 已被腐蝕而變暗 在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán) b 如圖所示 導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少 下列說法正確的是 a 液滴中的cl 由a區(qū)向b區(qū)遷移b 液滴邊緣是正極區(qū) 發(fā)生的電極反應(yīng)為 o2 2h2o 4e 4oh c 液滴下的fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕 生成的fe2 由a區(qū)向b區(qū)遷移 與b區(qū)的oh 形成fe oh 2 進(jìn)一步氧化 脫水形成鐵銹d 若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板 在銅鐵接觸處滴加nacl溶液 則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為 cu 2e cu2 答案 b 解析 本題考查金屬的腐蝕 意在考查考生運(yùn)用電化學(xué)原理分析金屬腐蝕過程的能力 鐵板為鐵和碳的合金 滴入nacl溶液 形成原電池 顯然a區(qū)為負(fù)極 溶液中cl 由b區(qū)向a區(qū)遷移 a錯 液滴邊緣為正極區(qū) 溶解在溶液中的o2放電 電極反應(yīng)為 o2 2h2o 4e 4oh b對 液滴下的fe因發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕 c錯 改用嵌有銅螺絲釘?shù)蔫F板 則鐵為負(fù)極 d錯 3 1 將碳粉和鐵粉均勻混合 撒入內(nèi)壁分別用氯化鈉溶液和稀醋酸潤濕過的兩支試管中 并按下圖連接好儀器 試推測裝置a b水中的導(dǎo)管內(nèi)含出現(xiàn)什么現(xiàn)象 答案 a中導(dǎo)管口有氣泡冒出 b中導(dǎo)管內(nèi)水面上升 解析 裝置a中發(fā)生析氫腐蝕 導(dǎo)管中有氣泡冒出 裝置b中發(fā)生吸氧腐蝕 導(dǎo)管中水面上升 3 2 如圖所示 各燒杯中盛有海水 鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為 答案 解析 為化學(xué)腐蝕 腐蝕較慢 實(shí)質(zhì)上