[原創(chuàng)]2017年《南方新課堂·高考總復習》化學第三單元第3講電解池金屬的電化學腐蝕與防護[配套課件]

1、第3節(jié) 電解池金屬的電化學腐蝕與防護1了解電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。2理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害及防止金屬腐蝕的措施。 回歸教材 一、電解池直流電氧化反應還原反應1概念。在_的作用下，在兩電極上分別發(fā)生_和_的過程叫電解。通過電解使不能自發(fā)進行的反應順利進行。電解過程中電能轉(zhuǎn)化為_。將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置稱為_?；瘜W能電解池2電解原理。負極陰極陽離子電子從外接電源的_ 流出，經(jīng)導線到達電解池的_。電解質(zhì)溶液中的_移向陰極，氧化性強的離子在陰極獲得電子而被還原，發(fā)生還原反應；與此同時，電解質(zhì)溶液中的 _ 移向陽極，其中還原性強的離子在_上失去電子(也可

2、能是陽極很活潑，本身失去電子)而被氧化，發(fā)生氧化反應。這樣電子又從電解池的_流出，沿導線流回外接直流電源的_。3電極的判斷及電極反應。陽極陽極正極陽極與電源_相連，溶液中陰離子移向此極，失去電子，發(fā)生_；陰極與電源_相連，溶液中陽離子移向此極，得到電子，發(fā)生_。正極氧化反應負極還原反應陰離子二、金屬的腐蝕與保護1金屬腐蝕的實質(zhì)。失去金屬原子_電子被氧化而消耗的過程。2金屬腐蝕的分類。化學反應原電池(1)化學腐蝕：金屬與接觸的物質(zhì)直接發(fā)生_而引起的腐蝕。同時電化學化學電化學(2) 電化學腐蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生_反應，較活潑的金屬被氧化的腐蝕。(3)兩種腐蝕往往_發(fā)生，但_腐蝕更普

3、遍，速度快，危害更嚴重。_腐蝕無電流產(chǎn)生，_腐蝕有電流產(chǎn)生。很弱(或呈中性)較強3電化學腐蝕的常見類型。電化學腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性_水膜酸性_正極反應_ _負極反應Fe2e=Fe2O24e2H2O = 4OH2H2e=H2內(nèi)部表面陰極正極4.金屬的防護。(1)改變金屬的_組成結構。(2)在金屬_覆蓋保護層。常見方式：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護作用的另一種金屬。(3)電化學保護法：外加電流的陰極保護法接上外加直流電源構成電解池，被保護的金屬作_；犧牲陽極的陰極保護法外加負極材料，構成原電池，被保護的金屬作_。5金屬腐蝕快慢的規(guī)律。

4、(1)電解原理引起的陽極腐蝕原電池原理引起的負極腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕。(2)對同一種金屬，強電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。(3)對同一種電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。三、電解的應用1精煉與電鍍。陽陰應用(1)精煉銅(2)電鍍銅形成條件粗銅金屬作_極，精銅作_極，CuSO4溶液作電解液鍍層金屬作_極，鍍件作_極，電鍍液必須含有_電極反應式陽極：_Cu2e=Cu2陰極：_Cu22e=Cu溶液變化電解液的濃度_溶液中溶質(zhì)濃度_說明粗銅中Zn、Fe、Ni等雜質(zhì)，同時失去電子形成陽離子，銀、金等雜質(zhì)以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底，形

5、成陽極泥電鍍是應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程Cu2e=Cu2Cu22e=Cu減小陽陰Cu2不變 自主測評 1(2013 年北京卷)用石墨電極電解 CuCl2 溶液(如下圖)。下列分析正確的是()。Aa 端是直流電源的負極B通電使 CuCl2 發(fā)生電離C陽極上發(fā)生的反應：Cu22e=CuD通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體解析：由溶液中離子移動方向可知，U 型管左側電極是陰極，連接電源的負極，故 a 端是電源的負極，A 正確；通電使CuCl2 發(fā)生電解，不是電離，B 錯誤；陽極發(fā)生氧化反應，Cl在陽極放電：2Cl2e=Cl2，C 錯誤；Cl發(fā)生氧化反應，在陽極放

6、電生成Cl2，D 錯誤。答案：A基本原理如圖所示。下列說法不正確的是(2(2015 年浙江卷)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解 H2O-CO2 混合氣體制備 H2 和 CO 是一種新的能源利用方式，)。AX 是電源的負極B陰極的反應式是：H2O2e=H2O2，CO22e=COO2C總反應可表示為：H2OCO2 H2COO2D陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是 1 1. . .答案：D答案：B答案：D解析：陽極要產(chǎn)生ClO，則鐵只能作陰極，不能作陽極,否則就是鐵失電子,A項正確；陽極是Cl失電子產(chǎn)生ClO，電極反應式為：Cl2OH2e=ClOH2O，B項正確；陰極是H產(chǎn)生H2，堿性溶液，故

7、陰極的電極反應式為：2H2O2e=H22OH，C項正確；溶液為堿性，方程式應為2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH。5(2013 年北京卷)下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護法的是()。A水中的鋼閘門連接電源的負極B金屬護欄表面涂漆C汽車底盤噴涂高分子膜D地下鋼管連接鎂塊解析：鋼閘門連接電源的負極，為電解池的陰極，被保護，屬于外加電流的陰極保護法，A 正確；涂漆、噴涂高分子膜是在金屬表面覆蓋保護層，B、C 錯誤；鎂比鐵活潑，構成原電池，鐵為正極，被保護，是犧牲陽極的陰極保護法，D 錯誤。答案：A考點一考向考向1電解池原理電解產(chǎn)物的判斷以及電解質(zhì)溶液的變化分析電解產(chǎn)物的判斷以

8、及電解質(zhì)溶液的變化分析例1下列各組中，每種電解質(zhì)溶液電解時只生成氫氣和氧氣的是()。AHCl、CuCl2、Ba(OH)2 BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2 DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：電解時只生成氫氣和氧氣，則電解質(zhì)所含的陽離子在金屬活動性順序表中銅之前，陰離子失電子能力在放電順序中OH之后；電解HCl的方程式為：2HClCl2H2，A錯誤；電解CuSO4溶液的方程式為：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4 O2，B 錯誤；電解NaBr 的方程式為：2NaBr2H2O2NaOHH2Br2，D 錯誤。答案：C方法技巧惰性電極電解的一般規(guī)律

9、。(1)放電順序。陰極放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關。放電順序是：若為活性電極作陽極，則電極本身失去電子，發(fā)生氧化反應；若是惰性電極作陽極，則溶液中的陰離子放電，放電順序是：(2)惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型。類型電極反應特點電解質(zhì)溶液電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復原電解水型陰極:4H4e=2H2陽極:4OH4e=2H2OO2強堿(如NaOH)水增大增大加水含氧酸(如H2SO4)水增大減小加水活潑金屬的含氧酸鹽(如Na2SO4)水增大不變加水電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電無氧酸(如HCl)電解質(zhì)減小增大通入氯化氫氣體不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)電解

10、質(zhì)減小加氯化銅（續(xù)表）類型電極反應特點電解質(zhì)溶液電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復原放H2生堿型陰極：H2O放H2生成堿陽極：電解質(zhì)陰離子放電活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大通入氯化氫氣體放O2生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽極：H2O放O2生成酸不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小 加氧化銅考向考向2 2電解方程式的書寫電解方程式的書寫例 2(1)以鋁材為陽極，在 H2SO4 溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為_。(2)用 Al 單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，NaHCO3 溶液作電解液進行電解，生成難溶物 R，R 受熱分解生成化合物

11、Q。寫出陽極生成 R 的電極反應式：_。方法技巧(1)電解方程式書寫的具體步驟。判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組(勿忘水溶液中的H和OH)，然后排出陰、陽兩極的放電順序。分析電極反應，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式。(2)書寫的注意問題：必須在連接號上標明通電或電解。書寫電解池中電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質(zhì)要寫成分子式。要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同。電解水溶液時，應注意放電順序中H、OH之后的離子一般不參與放電?！究键c練透

12、】1. (2013年海南卷)下圖所示的電解池和中，a、b、c和d 均為 Pt 電極。電解過程中，電極b和d 上沒有氣體逸出，但質(zhì)量均增大，且增重 bd。符合上述實驗結果的鹽溶液是()。解析：題意表明b、d 沒有氣體逸出，所電解的鹽溶液中金屬元素，應該在金屬活動性順序表中氫以后，只有D 符合題意。答案：B選項XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2 (SO4)3DCuSO4AgNO32Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設計的制取Cu2O 的電解池示意圖如下圖，電解總反應為 ： 2Cu H2O=Cu2OH2。下列說法正確的是()。A石墨電極上產(chǎn)生氫氣B銅電極

13、發(fā)生還原反應C銅電極接直流電源的負極D當有 0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時，有 0.1 mol Cu2O 生成解析：根據(jù)反應方程式及題圖可知，銅極發(fā)生氧化反應，連接電源正極，當有0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時，有0.05 mol Cu2O 生成，石墨極發(fā)生還原反應。答案：A3(2015 年云南昆明模擬)如圖是模擬電化學反應裝置圖。下列說法正確的是()。A. 開關 K 置于 N 處，則鐵電極的電極反應式為：Fe2e=Fe2+B開關 K 置于 N 處，可以減緩鐵的腐蝕C.開關K置于M處，則鐵電極的電極反應式為：2Cl2e=Cl2D.開關 K 置于 M 處，電子從碳棒經(jīng)開關 K 流向鐵棒解析：開關K 置于N

14、 處，構成電解池，鐵電極為陰極，電極反應式為2H2O2e=H22OH，鐵的腐蝕減緩；開關K 置于M 處，構成原電池，鐵電極為負極，電極反應式為：Fe2e=Fe2，電子從鐵棒經(jīng)開關 K 流向碳棒。答案：B考點二考向考向1電解原理的應用電解原理在工業(yè)中的應用電解原理在工業(yè)中的應用例3利用如圖所示裝置，當 X、Y 選用不同材料時，可將電解原理廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)。下列說法中正確的是()。A氯堿工業(yè)中，X、Y 均為石墨，X 附近能得到氫氧化鈉B銅的精煉中，X 是純銅，Y 是粗銅，Z 是 CuSO4C電鍍工業(yè)中，X 是待鍍金屬，Y 是鍍層金屬D外加電流的陰極保護法中，Y 是待保護金屬解析：電解飽和食鹽水時

15、，陰極區(qū)得到H2 和NaOH。銅的電解精煉時，應用粗銅作陽極、純銅作陰極；電鍍時，應以鍍層金屬作陽極、待鍍金屬作陰極。答案：D考向考向2 2電解原理在計算中的應用電解原理在計算中的應用例4(2015年貴州六盤水質(zhì)檢)用惰性電極電解 400 mL 一定濃度的硫酸銅溶液(不考慮電解過程中溶液體積的變化)，通電一段時間后進行如下操作。(1)如果向所得的溶液中加入 0.1 mol CuO 后，使溶液恰好恢復到電解前的濃度和pH， 電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為_mol。(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2 后，使溶液恰好恢復到電解前的濃度和pH ，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為_mol。解析：(

16、1)電解硫酸銅溶液的反應方程式為2CuSO4 2H2O2Cu2H2SO4O2，從方程式可以看出，電解硫酸銅過程中只析出銅和釋放出氧氣，加入0.1 mol CuO 可以使溶液恢復至原來狀態(tài)，說明參與反應的硫酸銅只有0.1 mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.2 mol。(2)加入0.1 mol Cu(OH)2 可以使溶液恢復至原來狀態(tài)，說明電解過程中不僅硫酸銅被電解，而且有水被電解。 0.1 molCu(OH)2 可以看做是0.1 mol 的CuO 和0.1 mol 的H2O，因此電解過程中有0.1 mol 的硫酸銅和0.1 mol 的水被電解。答案：(1)0.2 (2)0.4方法技巧電化學定量計算的三種方

17、法。(1)根據(jù)總反應式計算：先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列出比例式計算。(2)根據(jù)電子守恒計算：用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(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。用于混合溶液中電解的分階段計算。(3)根據(jù)關系式計算：根據(jù)得失電子守恒定律關系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。如以通過4 mol e為橋梁可構建如下關系式：(式中M 為金屬，n 為其離子的化合價數(shù)值)【考點練透】4(2015年山東濰坊模擬)1 L 某溶液中含有的離子如下表：用惰性電極電解該溶液，當電路中有 3 mol e通過時(忽略電解時溶液體積的變化及電極產(chǎn)物

18、可能存在的溶解現(xiàn)象)，下列說法正確的是()。A電解后溶液呈酸性C陽極生成 1.5 mol Cl2Ba3D陰極析出的金屬是銅與鋁離子Cu2Al3NOCl物質(zhì)的量濃度/(molL1)11a1解析：1 mol Cu2放電的過程中，另一極Cl和OH各放電1 mol，故溶液顯酸性，A項正確；根據(jù)電荷守恒可推知a4，B不正確；Cl的物質(zhì)的量為1 mol，陽極不會產(chǎn)生1.5 mol Cl2，C不正確；鋁較活潑，在溶液中Al3不會放電，D不正確。答案：A5(1)電鍍時，鍍件與電源的_極連接。(2)化學鍍的原理是利用化學反應生成金屬單質(zhì)沉積在鍍件表面形成的鍍層。若用銅鹽進行化學鍍銅，應選用_(填“氧化劑”或“還

19、原劑”)與之反應。(3)粗銅的電解精煉如圖所示。在粗銅的電解過程中，粗銅板應是圖中電極_(填圖中的字母)；在電極 d 上發(fā)生的電極反應式為_；若粗銅中還含有 Au、Ag、Fe，它們在電解槽中的存在形式和位置為_。(4)以 CuSO4 溶液為電解質(zhì)溶液進行粗銅(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等雜質(zhì))的電解精煉，下列說法正確的是_。a電能全部轉(zhuǎn)化為化學能b粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應c溶液中 Cu2向陽極移動d利用陽極泥可回收 Ag、Pt、Au 等金屬答案：(1)負(2)還原劑(3)c Cu22e=CuAu、Ag 以單質(zhì)的形式沉積在 c(陽極)下方，F(xiàn)e 以 Fe2的形式進入電解質(zhì)溶液中(4)

20、bd6(2015年山東卷)利用如圖裝置電解制備 LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為 LiOH 和 LiCl 溶液。B 極區(qū)電解液為_溶液(填化學式)，陽極電極反應式為_，電解過程中Li向_電極遷移(填“A”或“B”)。解析：根據(jù)示意圖，B極區(qū)產(chǎn)生H2，同時生成LiOH，則B極區(qū)電解液不能是LiCl溶液；電極A為陽極，陽極區(qū)電解液為LiCl溶液，根據(jù)放電順序，陽極上Cl失去電子，則陽極電極反應式為：2Cl2e=Cl2；根據(jù)電流方向,電解過程中Li向B電極遷移。答案：LiOH2Cl2e=Cl2B正確的是(考點三考向考向 1金屬的腐蝕與防護析氫腐蝕與吸氧腐蝕的分析判斷析氫腐蝕與吸氧腐蝕的分析判斷例5(2

21、015 年山東濰坊模擬)利用下圖裝置進行實驗，開始時，a、b 兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不)。. .Aa 管發(fā)生吸氧腐蝕，b 管發(fā)生析氫腐蝕B一段時間后，a 管液面高于 b 管液面Ca 處溶液的 pH 增大，b 處溶液的 pH 減小Da、b 兩處具有相同的電極反應式：Fe2e=Fe2解析：a 管發(fā)生吸氧腐蝕，a 處溶液的pH 增大，b 管發(fā)生析氫腐蝕，b 處溶液的H減小pH 增大，故C項錯。答案：C考向考向2 2金屬腐蝕快慢的比較金屬腐蝕快慢的比較 例6 相同材質(zhì)的鐵在下列各情形下最不易被腐蝕的是()。ACBD解析：A 中，食醋作電解質(zhì)溶液，鐵勺和銅盆是相互接觸的兩個金屬極，

22、形成原電池，鐵是活潑金屬作負極；B 中，食鹽水作電解質(zhì)溶液，鐵炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成條件，鐵是活潑金屬作負極，碳作正極；C 中，銅鍍層將鐵球覆蓋，使鐵被保護，所以鐵不易被腐蝕；D 中，酸雨作電解質(zhì)溶液，鐵鉚釘和銅板分別作負極、正極，形成原電池。答案：C方法技巧金屬腐蝕的快慢與下面兩種因素有關：(1)與構成原電池的材料有關，兩極材料的活潑性差別越大，氧化還原反應的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速度就越快。(2)與金屬所接觸電解質(zhì)的強弱有關，活潑金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕，在強電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕。一般來說，可用下列原則判斷：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕。例7下列有關金屬腐蝕與防護的說法不正確的是(考向考向3 3金屬的防護