廣東省版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六單元 第3節(jié) 電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)課件 新人教版-新人教版高三全冊(cè)化學(xué)課件

1、第第3 3節(jié)電解池金屬的腐蝕與防護(hù)節(jié)電解池金屬的腐蝕與防護(hù)-2-3-自主預(yù)診考向突破電解原理1.電解池(1)電解池:把轉(zhuǎn)化為的裝置。(2)構(gòu)成條件:與直流電源相連的兩個(gè)電極;電解質(zhì)溶液(或熔融鹽);形成閉合回路。電能化學(xué)能-4-自主預(yù)診考向突破(3)工作原理(以惰性電極電解CuCl2溶液為例)電極名稱及電極反應(yīng)式。電子和離子的移動(dòng)方向。電子:從電源流出后,流向電解池陰極;從電解池的流出后流向電源的正極。離子:陽(yáng)離子移向電解池的,陰離子移向電解池的。氧化還原負(fù)極陽(yáng)極陰極陽(yáng)極-5-自主預(yù)診考向突破2.電極反應(yīng)式的書寫步驟與方法 -6-自主預(yù)診考向突破微點(diǎn)撥(1)陰極不管是什么材料,電極本身都不反應(yīng)

2、,一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電。(2)Fe3+在陰極上放電時(shí)生成Fe2+而不是得到單質(zhì)Fe。-7-自主預(yù)診考向突破3.以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律 4H+4e-=2H2(堿性溶液:4OH-+4e-=4OH-+2H2)4OH-4e-=2H2O+O2(酸性溶液:2H2O-4e-=4H+O2)水水水-8-自主預(yù)診考向突破HClCuCl2增大HCl減小CuOCuCO3-9-自主預(yù)診考向突破自我診斷1.判斷正誤,正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”。(1)電解池的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),陰極發(fā)生還原反應(yīng)。 ()(2)直流電源跟電解池連接后,電子從電源負(fù)極流向電解池陽(yáng)極。 ()(3)電解CuCl2溶液,陰極

3、逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙最終變藍(lán)。 ()(4)用惰性電極電解飽和食鹽水,溶液的pH不變。 ()(5)某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),通過電解可以實(shí)現(xiàn)。 ()(6)電解NaCl溶液得到22.4LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),理論上需要轉(zhuǎn)移NA個(gè)電子。 ()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)-10-自主預(yù)診考向突破2.電解質(zhì)溶液通直流電時(shí),一定會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎?為什么? 提示:一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因?yàn)樵陔娊獬氐年帢O、陽(yáng)極分別發(fā)生了還原反應(yīng)和氧化反應(yīng),發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移,生成了新物質(zhì),所以一定有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。3.若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后,需加入98gCu(OH)2固體,才能使電解質(zhì)

4、溶液復(fù)原,則這段時(shí)間,整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為多少? 答案:4NA 解析:方法一:98gCu(OH)2的物質(zhì)的量為1mol,相當(dāng)于電解了1mol的CuSO4后,又電解了1mol的水,所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA+2NA=4NA。方法二:可以認(rèn)為整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與Cu(OH)2的O2-失電子數(shù)相等,共4NA。-11-自主預(yù)診考向突破考向1電解基本原理及規(guī)律典例(1)(2019全國(guó)3,28節(jié)選)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上,科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新的工藝方案,主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程,如下圖所示:負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有(寫反應(yīng)方程式)。電路中轉(zhuǎn)移1mol電子,需消耗氧氣L

5、(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。-12-自主預(yù)診考向突破(2)(2018全國(guó)3,27節(jié)選)KIO3是一種重要的無(wú)機(jī)化合物,可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑。KIO3也可采用“電解法”制備,裝置如圖所示。寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式。電解過程中通過陽(yáng)離子交換膜的離子主要為,其遷移方向是由。與“電解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之處有(寫出一點(diǎn))。-13-自主預(yù)診考向突破答案:(1)Fe3+e-=Fe2+,4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O5.6(2)2H2O+2e-=2OH-+H2K+a到b產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等解析:(1)電解過程中,負(fù)極區(qū)即陰極上發(fā)生的是得電子的反應(yīng),元素化合價(jià)降低,屬于還原反應(yīng),圖中左側(cè)

6、為負(fù)極區(qū),根據(jù)圖示信息知電極反應(yīng)為Fe3+e-=Fe2+,溶液中的反應(yīng)為4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O;電路中轉(zhuǎn)移1mol電子,根據(jù)電子得失守恒可知需消耗氧氣的物質(zhì)的量是1mol4=0.25mol,其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.25mol22.4Lmol-1=5.6L。(2)陰極為陽(yáng)離子放電,即為H+得電子生成H2,而H+來(lái)自于水,故電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=2OH-+H2。陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過,b處水電離產(chǎn)生的H+放電,右側(cè)溶液中的陰離子濃度增大,故K+從a移至b來(lái)平衡電荷?！癒ClO3氧化法”中生成Cl2,會(huì)污染環(huán)境。-14-自主預(yù)診考向突破易錯(cuò)警示(1)判斷電解產(chǎn)物、

7、書寫電極反應(yīng)式以及分析電解質(zhì)溶液的變化時(shí)首先要注意陽(yáng)極是活性材料還是惰性材料。(2)書寫電解反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí),應(yīng)看清是電解的水溶液還是熔融電解質(zhì)。Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+只有在電解熔融鹽時(shí)放電,在水溶液中Zn2+只有在電鍍條件下才放電。-15-自主預(yù)診考向突破對(duì)點(diǎn)演練1右圖裝置中X和Y均為石墨電極,電解質(zhì)溶液為500mL某藍(lán)色溶液,電解一段時(shí)間后,觀察到X電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成,Y電極有無(wú)色氣體生成;溶液中原有溶質(zhì)完全電解后,停止電解,取出X電極,洗滌、干燥、稱量,電極增重1.6g。下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是()A.X電極是陰極B.Y電極產(chǎn)生氣體的體積為0.224LC.電

8、解后溶液的pH=1D.要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài),需加入一定量的CuO或CuCO3 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-16-自主預(yù)診考向突破考向2電解的有關(guān)計(jì)算典例(2019江西師范大學(xué)附屬中學(xué)高三期末)在500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中,c(N)=6molL-1,用石墨電極電解此溶液,當(dāng)通電一段時(shí)間后,兩極均收集到22.4L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),假定電解后溶液體積仍為500mL,下列說法正確的是()A.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.5molB.向電解后的溶液中加入98g的Cu(OH)2可恢復(fù)為原溶液C.原混合溶液中c(K+)=4molL-1D.電解后溶液中c(H+)=2mol

9、L-1 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-17-自主預(yù)診考向突破對(duì)點(diǎn)演練2用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液時(shí),通電一段時(shí)間后,向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度和pH(不考慮二氧化碳的溶解)。則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為()A.0.4molB.0.5molC.0.6molD.0.8mol 答案解析解析關(guān)閉電解硫酸銅溶液時(shí),開始反應(yīng)生成銅、氧氣和硫酸,后來(lái)電解水生成氫氣與氧氣。如果只按照第一階段的電解,反應(yīng)后只需要加入氧化銅或碳酸銅即可恢復(fù)原電解質(zhì)溶液。而題目中加入的是堿式碳酸銅,相當(dāng)于加入了0.2mol氧化銅和0.1mol水,而0.1mo

10、l水應(yīng)是第二階段的反應(yīng)所消耗的,該階段轉(zhuǎn)移了0.2mol電子,第一階段轉(zhuǎn)移了0.4mol電子,則一共轉(zhuǎn)移了0.6mol電子,C項(xiàng)正確。 答案解析關(guān)閉C-18-自主預(yù)診考向突破深度指津電化學(xué)的計(jì)算技巧原電池和電解池的相關(guān)計(jì)算,主要包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算、阿伏加德羅常數(shù)測(cè)定的計(jì)算、溶液pH的計(jì)算,根據(jù)產(chǎn)物的量求轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量及根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量求產(chǎn)物的量等。在進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí),可運(yùn)用以下基本方法:(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)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)式列出比例式計(jì)算。(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算。用于串聯(lián)電路中陰、陽(yáng)兩極產(chǎn)物或正、負(fù)兩極產(chǎn)物在相同電量時(shí)的計(jì)算,

11、其依據(jù)是各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。-19-自主預(yù)診考向突破(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算。根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁,構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過4mole-為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式:(式中M為金屬,n為金屬離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用,熟記電極反應(yīng)式,靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問題。提示在電化學(xué)計(jì)算中,還常利用Q=It和Q=n(e-)NA1.6010-19C來(lái)計(jì)算電路中通過的電量。-20-自主預(yù)診考向突破電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1.電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)。陽(yáng)極:(反應(yīng)類型:氧化反應(yīng)),陰極:(反應(yīng)類型

12、:還原反應(yīng))。(2)總反應(yīng)式?？偡磻?yīng)方程式:?？偡磻?yīng)離子方程式:。2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H2-21-自主預(yù)診考向突破(3)應(yīng)用:氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣。陽(yáng)離子交換膜:只允許陽(yáng)離子通過,能阻止陰離子和氣體通過。將電解槽隔成陽(yáng)極室和陰極室。-22-自主預(yù)診考向突破2.電解精煉銅 粗銅精銅Cu-2e-=Cu2+Cu2+2e-=Cu-23-自主預(yù)診考向突破3.電鍍銅 待鍍金屬精銅Cu2+Cu-2e-=Cu2+Cu2+2e-=Cu-24-自主預(yù)診考向突破4.電冶金利用電解熔融鹽的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。2Cl-2e-=Cl22Na+2e-=2Na2Cl-2e-=Cl

13、2Mg2+2e-=Mg6O2-12e-=3O24Al3+12e-=4Al-25-自主預(yù)診考向突破自我診斷1.電鍍銅時(shí),電解質(zhì)溶液中Cu2+濃度如何改變?電解精煉銅時(shí),CuSO4溶液的濃度是否改變? 提示:電鍍銅時(shí),電解質(zhì)溶液中的Cu2+濃度不變;電解精煉銅時(shí),先是粗銅中的Zn、Fe、Ni等比Cu活潑的金屬在陽(yáng)極失去電子,然后才是Cu失電子,陰極上只有Cu2+得電子,所以CuSO4溶液的濃度會(huì)降低。-26-自主預(yù)診考向突破2.判斷正誤,正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”。(1)在鍍件上電鍍銅時(shí),也可以用惰性材料作陽(yáng)極,用硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液。 ()(2)電解飽和食鹽水時(shí),兩個(gè)電極均不能用金屬材料。 (

14、)(3)電鍍銅和電解精煉銅時(shí),電解質(zhì)溶液中c(Cu2+)均保持不變。 ()(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3,也可以電解MgO和AlCl3。 ()(5)電解精煉時(shí),陽(yáng)極泥可以作為提煉貴重金屬的原料。 ()(6)用Zn作陽(yáng)極,Fe作陰極,ZnCl2作電解質(zhì)溶液,由于放電順序H+Zn2+,不可能在鐵上鍍鋅。 ()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)-27-自主預(yù)診考向突破3.有下列兩種裝置。(1)請(qǐng)分析兩種裝置中各電極的質(zhì)量變化?。(2)請(qǐng)分析兩種裝置中電解質(zhì)溶液濃度的變化?。-28-自主預(yù)診考向突破 答案:(1)甲圖中銅片質(zhì)量減小,鐵制品質(zhì)量增加;乙圖中粗銅質(zhì)量減小,精銅質(zhì)

15、量增加(2)甲圖中CuSO4溶液濃度幾乎未變化,因?yàn)殛?yáng)極溶解多少銅,陰極就析出多少銅;乙圖中CuSO4溶液濃度變小,因?yàn)榇帚~中混有Zn、Fe等雜質(zhì),放電后轉(zhuǎn)化成Zn2+、Fe2+等離子,陰極上只有Cu2+轉(zhuǎn)化為Cu,從而造成CuSO4溶液濃度減小-29-自主預(yù)診考向突破考向1電解原理的常規(guī)應(yīng)用典例利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。下列說法正確的是 ()A.氯堿工業(yè)中,X電極上反應(yīng)式是4OH-4e-=2H2O+O2B.電解精煉銅時(shí),Z溶液中的Cu2+濃度不變C.在鐵片上鍍銅時(shí),Y是純銅D.制取金屬鎂時(shí),Z是熔融的氯化鎂 答案解析解析關(guān)閉氯堿工業(yè)中陽(yáng)極是Cl-放電生成Cl2;電解精煉

16、銅時(shí)陽(yáng)極粗銅溶解,粗銅中混有Zn、Fe等雜質(zhì),放電后轉(zhuǎn)化為Zn2+、Fe2+,陰極Cu2+放電析出Cu,溶液中Cu2+濃度變小;鐵片上鍍銅時(shí),陰極應(yīng)該是鐵片,陽(yáng)極是純銅。 答案解析關(guān)閉D-30-自主預(yù)診考向突破對(duì)點(diǎn)演練1金屬鎳有廣泛的用途,粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì),可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述中正確的是(已知:氧化性Fe2+Ni2+Fe2+Zn2+,故陰極反應(yīng)式為Ni2+2e-=Ni,可見,陽(yáng)極質(zhì)量減少是因?yàn)閆n、Fe、Ni溶解,而陰極質(zhì)量增加是因?yàn)镹i析出,B項(xiàng)錯(cuò)誤;電解后溶液中的陽(yáng)離子除Fe2+和Zn2+外,還有Ni2+和H+,C項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉D-31-自主預(yù)診

17、考向突破考向2應(yīng)用電解原理制備新物質(zhì)典例(1)(2019全國(guó)2,27節(jié)選)環(huán)戊二烯可用于制備二茂鐵Fe(C5H5)2,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,后者廣泛應(yīng)用于航天、化工等領(lǐng)域中。二茂鐵的電化學(xué)制備原理如下圖所示,其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質(zhì))和環(huán)戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機(jī)溶劑)。-32-自主預(yù)診考向突破該電解池的陽(yáng)極為,總反應(yīng)為。電解制備需要在無(wú)水條件下進(jìn)行,原因?yàn)椤?33-自主預(yù)診考向突破(2)(2018全國(guó)1,27節(jié)選)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}:制備Na2S2O5可采用三室膜電解技術(shù),裝置如圖所示,其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3

18、和Na2SO3。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為。電解后,室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水,可得到Na2S2O5。-34-自主預(yù)診考向突破解析:(1)根據(jù)Fe的化合價(jià)升高為+2價(jià)可知,Fe發(fā)生氧化反應(yīng),故Fe作陽(yáng)極;根據(jù)二茂鐵的分子式可知,兩個(gè)環(huán)戊二烯分子去掉2個(gè)氫原-35-自主預(yù)診考向突破(2)陽(yáng)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),陽(yáng)極區(qū)的溶液是稀硫酸,則電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=4H+O2。陽(yáng)極區(qū)H+濃度增大,通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入a室與Na2SO3結(jié)合生成NaHSO3。陰極是H+放電,OH-濃度增大,與NaHSO3反應(yīng)生成Na2SO3,所以電解后a室中亞硫酸氫鈉的濃度增大。-36-自主預(yù)診考向

19、突破易錯(cuò)警示電解原理應(yīng)用的四點(diǎn)注意事項(xiàng)1.陽(yáng)離子交換膜(以電解NaCl溶液為例),只允許陽(yáng)離子(Na+)通過,而阻止陰離子(Cl-、OH-)和氣體分子(Cl2)通過,這樣既能防止H2和Cl2混合發(fā)生爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液反應(yīng)生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。2.電解或電鍍時(shí),電極質(zhì)量減小的電極必為金屬電極陽(yáng)極;電極質(zhì)量增加的電極必為陰極,即溶液中的金屬陽(yáng)離子得電子變成金屬附著在陰極上。3.電解精煉銅,粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子,變成金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液,其他活潑性弱于銅的雜質(zhì)以陽(yáng)極泥的形式沉積。電解過程中電解質(zhì)溶液中的Cu2+濃度會(huì)逐漸減小。4.電鍍時(shí),陽(yáng)極(鍍層金

20、屬)失去電子的數(shù)目與陰極鍍層金屬離子得到電子的數(shù)目相等,因此電鍍液中電解質(zhì)的濃度保持不變。-37-自主預(yù)診考向突破對(duì)點(diǎn)演練2(2019河南高三期末)利用如圖所示裝置可制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iCl溶液和LiOH溶液。下列說法錯(cuò)誤的是()A.B極區(qū)的電極反應(yīng)式2H2O+2e-=H2+2OH-B.A極連接電源的負(fù)極C.實(shí)際電解過程中A極區(qū)pH減小D.若改為陰離子交換膜,則兩極氣體產(chǎn)物仍相同 答案解析解析關(guān)閉電解制備LiOH,兩電極區(qū)電極上電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液,由圖可知,右側(cè)生成氫氣,則B中氫離子放電,B為陰極,在B極區(qū)生成LiOH,Li+由A極區(qū)經(jīng)過陽(yáng)離子交換膜向B移動(dòng);

21、A中為L(zhǎng)iCl溶液,氯離子放電生成氯氣。通過以上分析知,B為陰極,水電離產(chǎn)生的氫離子得電子產(chǎn)生氫氣,電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2+2OH-,A項(xiàng)正確;根據(jù)以上分析,A極為陽(yáng)極,則A極連接電源的正極,B項(xiàng)錯(cuò)誤;實(shí)際電解過程中A極區(qū)氯離子放電生成氯氣,氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸,溶液顯酸性,pH減小,C項(xiàng)正確;若改為陰離子交換膜,則允許氫氧根離子移動(dòng)到A極區(qū),A極產(chǎn)生氯氣,B極產(chǎn)生氫氣,兩極氣體產(chǎn)物仍相同,只是兩極溶液的濃度有差異,D項(xiàng)正確。 答案解析關(guān)閉B-38-自主預(yù)診考向突破考向3應(yīng)用電解原理治理污染典例(2019四川成都七中高中高三二診模擬)電Fenton法是用于水體中有機(jī)污染物降

22、解的高級(jí)氧化技術(shù),反應(yīng)原理如圖所示。電解產(chǎn)生的H2O2與Fe2+發(fā)生Fenton反應(yīng)生成的羥基自由基(OH)能氧化降解有機(jī)污染物。下列說法正確的是()A.電源的A極為正極B.與電源B相連電極的電極反應(yīng)式為H2O+e-=H+OHC.Fenton反應(yīng)為:H2O2+Fe2+=Fe(OH)2+OHD.每消耗22.4LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),整個(gè)電解池中理論上可產(chǎn)生的OH為2mol 答案解析解析關(guān)閉左側(cè)電極上Fe3+Fe2+,發(fā)生了還原反應(yīng),該極為電解池的陰極,與之相連電源的A極為負(fù)極,A項(xiàng)錯(cuò)誤;與電源B相連電極為電解池的陽(yáng)極,失電子發(fā)生氧化反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;雙氧水能夠把Fe2+氧化為Fe(OH)2+,C項(xiàng)正確

23、;根據(jù)H2O2+Fe2+=Fe(OH)2+OH,并結(jié)合電解原理可知每消耗1molO2,應(yīng)當(dāng)生成4molOH,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉C-39-自主預(yù)診考向突破對(duì)點(diǎn)演練3(2019安徽黃山高三一模)電解絮凝凈水可用如圖裝置模擬探究,下列敘述正確的是()A.電子從X極經(jīng)電解液流入Y極D.電路每通過2mol電子,理論上電解池陰極上有22.4LH2生成 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-40-自主預(yù)診考向突破金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1.金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子變?yōu)?金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2.金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。失去電子金屬陽(yáng)離子電解質(zhì)溶液-41-自主預(yù)診考向突破(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以

24、鋼鐵的腐蝕為例)。2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-吸氧-42-自主預(yù)診考向突破注意鐵銹的形成:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(鐵銹)+(3-x)H2O。微點(diǎn)撥(1)電解質(zhì)所處環(huán)境決定金屬的腐蝕方式,若電解質(zhì)溶液酸性較強(qiáng),如溶液含NH4Cl、H2SO4等,則發(fā)生析氫腐蝕,相當(dāng)于金屬與酸構(gòu)成原電池;若電解質(zhì)溶液為弱酸性、中性或弱堿性,則發(fā)生吸氧腐蝕,相當(dāng)于金屬、氧氣電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池。(2)兩種腐蝕正極的現(xiàn)象不同,析氫腐蝕正極產(chǎn)生H2,氣體壓強(qiáng)變大,電解質(zhì)溶液pH增大;吸氧腐蝕正極吸收O2,氣體壓強(qiáng)變小,電解質(zhì)溶液pH增

25、大。-43-自主預(yù)診考向突破3.金屬腐蝕的防護(hù)措施(1)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?？筛鶕?jù)不同的用途選用不同的金屬或非金屬制成合金。(2)覆蓋保護(hù)層?？梢酝ㄟ^噴油漆、涂油脂、電鍍或表面鈍化等方法使金屬與介質(zhì)隔離。(3)電化學(xué)防護(hù)。-44-自主預(yù)診考向突破自我診斷1.判斷正誤,正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”。(1)純銀器在空氣中因化學(xué)腐蝕表面漸漸變暗。 ()(2)金屬的電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍。 ()(3)銅在酸性環(huán)境中易發(fā)生析氫腐蝕。 ()(4)當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí),鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用。 ()(5)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法是利用電解原理防腐蝕。 ()(6)將鋼閘門與浸入海水的鋅塊用導(dǎo)線相連,可防

26、止鋼閘門被腐蝕。 ()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6) -45-自主預(yù)診考向突破2.為什么要在輪船船體與水面接觸線以下的船殼上嵌入一定數(shù)量的鋅塊? 提示:Fe、Zn和海水構(gòu)成原電池,Zn作負(fù)極,Fe作正極,鋅被腐蝕,而船體受到保護(hù)。-46-自主預(yù)診考向突破3.如圖所示:(1)若棉團(tuán)浸有NH4Cl溶液,鐵釘發(fā)生腐蝕,正極反應(yīng)式為,右試管中現(xiàn)象是。(2)若棉團(tuán)浸有NaCl溶液,鐵釘發(fā)生腐蝕,正極反應(yīng)式為,右試管中現(xiàn)象是。 答案:(1)析氫2H+2e-=H2有氣泡冒出(2)吸氧O2+4e-+2H2O=4OH-導(dǎo)管內(nèi)液面上升-47-自主預(yù)診考向突破考向1金屬腐蝕典例(2019江蘇化學(xué),10)

27、將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤(rùn)后,置于如圖所示裝置中,進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說法正確的是()A.鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe-3e-=Fe3+B.鐵腐蝕過程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能C.活性炭的存在會(huì)加速鐵的腐蝕D.以水代替NaCl溶液,鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕 答案解析解析關(guān)閉題述條件下鐵粉發(fā)生了吸氧腐蝕,Fe失電子生成Fe2+,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在鐵的腐蝕過程中,化學(xué)能會(huì)轉(zhuǎn)換為電能和熱能,B項(xiàng)錯(cuò)誤;活性炭與Fe、NaCl溶液構(gòu)成原電池,可加快鐵的腐蝕速率,C項(xiàng)正確;以水代替NaCl溶液,水雖是一種弱電解質(zhì),但也能使鐵發(fā)生吸氧腐蝕,只是速率會(huì)變慢,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉C-48-自

28、主預(yù)診考向突破易錯(cuò)警示金屬越活潑,就越容易失去電子而被腐蝕,金屬活動(dòng)順序表中位于氫前面和氫后面的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕,但只有在金屬活動(dòng)順序表中氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕。-49-自主預(yù)診考向突破對(duì)點(diǎn)演練1(2019河北衡水安平中學(xué)高三期中)如圖是自來(lái)水表的常見安裝方式。下列有關(guān)說法不正確的是 ()A.該安裝方式的水表更容易被腐蝕B.發(fā)生腐蝕過程中,電子從接頭流向水表C.腐蝕時(shí)水表發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O+O2+4e-=4OH-D.腐蝕過程還涉及反應(yīng):4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 答案解析解析關(guān)閉這種安裝方式可形成原電池,鐵接頭作負(fù)極,銅質(zhì)水表作正極,自來(lái)水為電解質(zhì)溶液

29、。鐵接頭作負(fù)極更易被腐蝕,銅質(zhì)水表作正極被保護(hù),故A項(xiàng)錯(cuò)誤;鐵接頭與銅水表相連,則電子從負(fù)極移向正極,即從接頭流向水表,B項(xiàng)正確;自來(lái)水酸性較弱,發(fā)生吸氧腐蝕,銅水表作正極,腐蝕時(shí)水表上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O+O2+4e-=4OH-,C項(xiàng)正確;鐵單質(zhì)參與電化學(xué)反應(yīng)只生成亞鐵離子,腐蝕過程還涉及反應(yīng)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,D項(xiàng)正確。 答案解析關(guān)閉A-50-自主預(yù)診考向突破考向2金屬腐蝕的防護(hù)典例(2018北京理綜,12)驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。-51-自主預(yù)診考向突破下列說法不正確的是()A.對(duì)比,可以判定Zn保護(hù)

30、了FeB.對(duì)比,K3Fe(CN)6可能將Fe氧化C.驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用的方法D.將Zn換成Cu,用的方法可判斷Fe比Cu活潑-52-自主預(yù)診考向突破答案:D解析:A項(xiàng),對(duì)比可知,沒有連接鋅的Fe附近溶液在加入K3Fe(CN)6溶液后產(chǎn)生了藍(lán)色沉淀,說明Zn保護(hù)了Fe,正確;B項(xiàng),對(duì)比可知,鐵氰化鉀可能把Fe氧化為Fe2+,并進(jìn)一步與Fe2+反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀,正確;C項(xiàng),生成藍(lán)色沉淀,說明有Fe2+生成,因而不能用于驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe,正確;D項(xiàng),實(shí)驗(yàn)中無(wú)論Fe作正極還是負(fù)極,Fe附近均產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,故將Zn換成Cu,無(wú)法證明Fe比Cu活潑,錯(cuò)誤。-53-自主預(yù)診考向突破對(duì)點(diǎn)演練2近年來(lái),我

31、國(guó)多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象,在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕,下列說法正確的是()A.陽(yáng)極電極反應(yīng)為Zn-2e-=Zn2+B.陰極電極反應(yīng)為4OH-4e-=O2+2H2OC.該裝置為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法D.絕緣子表面產(chǎn)生的OH-向陰極移動(dòng) 答案解析解析關(guān)閉由題圖可知鐵帽的腐蝕屬于電化學(xué)防腐,而且有外加電源。加鋅環(huán)鐵帽為陽(yáng)極,濕潤(rùn)的絕緣子作陰極,水是電解質(zhì)。則陽(yáng)極應(yīng)是鋅放電,電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+,A項(xiàng)正確;陰極是水電離的氫離子放電生成氫氣,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法利用的是原電池原理,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;電解池中陰離子移向陽(yáng)極,即OH-向陽(yáng)極移動(dòng),故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

32、答案解析關(guān)閉A-54-自主預(yù)診考向突破深度指津判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律(1)純度越高的金屬,腐蝕速率越小。(2)不純的金屬或合金,在潮濕的空氣中腐蝕速率遠(yuǎn)大于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。(3)對(duì)于活動(dòng)性不同的兩種金屬的合金,活動(dòng)性差別越大,形成原電池時(shí)氧化還原反應(yīng)速率越大,活潑金屬腐蝕越快。(4)在同一電解質(zhì)溶液中,金屬腐蝕由快到慢的順序:電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕應(yīng)用原電池原理有保護(hù)措施的腐蝕應(yīng)用電解原理有保護(hù)措施的腐蝕。或電解池陽(yáng)極原電池負(fù)極化學(xué)腐蝕原電池正極電解池陰極。(5)其他條件相同時(shí),同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序:強(qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)

33、溶液。-55-自主預(yù)診考向突破網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建1.電解池2.金屬的腐蝕與保護(hù)-56-自主預(yù)診考向突破核心速記1.兩個(gè)定義(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(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。(2)電解池:把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。2.電極放電順序(2)陰極:Ag+Fe3+Cu2+H+(酸)Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+Na+3.電化學(xué)腐蝕兩種類型的正極反應(yīng)式(1)析氫腐蝕:2H+2e-=H2(2)吸氧腐蝕:O2+2H2O+4e-=4OH-57-素養(yǎng)解讀案例探究方法規(guī)律素養(yǎng)提升電化學(xué)裝置中的介質(zhì)與離子交換膜在近幾年高考中,涉及離子交換膜的應(yīng)用及電解質(zhì)溶液介質(zhì)對(duì)電極反應(yīng)的影響

34、的試題比較多,且常出常新,離子交換膜的功能在于選擇性地通過某些離子和阻止某些離子來(lái)隔離某些物質(zhì),電解質(zhì)溶液中的電解質(zhì)可能與電極反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行反應(yīng)。通過分析、推理等方法認(rèn)識(shí)原電池及電解池原理,明確電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向,兩電極發(fā)生的反應(yīng),根據(jù)離子交換膜的種類確定通過哪些離子,判斷交換膜的作用。建立認(rèn)知模型,并能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象,揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題,具有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念,提升科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)。-58-素養(yǎng)解讀案例探究方法規(guī)律素養(yǎng)提升典例(2019江西南昌第二中學(xué)高三檢測(cè))H3BO3(一元弱酸)可以通過電解NaB(OH)4溶液的方法制

35、備,其工作原理如圖,下列敘述錯(cuò)誤的是()A.M室發(fā)生的電極反應(yīng)式為:2H2O-4e-=O2+4H+B.N室中:a%b%C.b膜為陰膜,產(chǎn)品室發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)原理為強(qiáng)酸制弱酸D.理論上每生成1mol產(chǎn)品,陰極室可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6L氣體-59-素養(yǎng)解讀案例探究方法規(guī)律素養(yǎng)提升解析:M室為陽(yáng)極室,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2+4H+,故A項(xiàng)正確;N室為陰極室,溶液中水電離的H+得電子發(fā)生還原反應(yīng),生成H2,促進(jìn)水的電離,溶液中OH-濃度增大,即a%b%,故B項(xiàng)正確;陽(yáng)極室的H+穿過陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,原料室的B(OH穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3BO3,則b膜為陰膜,故C

36、項(xiàng)正確;每生成1mol產(chǎn)品,轉(zhuǎn)移1mol電子,陰極室生成0.5mol氫氣,其標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:D-60-素養(yǎng)解讀案例探究方法規(guī)律素養(yǎng)提升典例(2019黑龍江哈爾濱高三月考)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。有關(guān)該電池的說法正確的是()-61-素養(yǎng)解讀案例探究方法規(guī)律素養(yǎng)提升答案:B-62-素養(yǎng)解讀案例探究方法規(guī)律素養(yǎng)提升1.電化學(xué)中的交換膜(1)交換膜的功能。使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷)。(2)交換膜在中學(xué)電化學(xué)中的作用。防止副反應(yīng)的發(fā)生,避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量;防止引發(fā)不安全因素。如在電解飽和食鹽水中,利用陽(yáng)離子交換膜,防止陽(yáng)極產(chǎn)生的氯氣進(jìn)入陰極室與氫氧化鈉反應(yīng),導(dǎo)致所制產(chǎn)品不純;防止氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氣混合發(fā)生爆炸。用于物質(zhì)的制備、分離、提純等。-63-素養(yǎng)解讀案例探究方法規(guī)律素養(yǎng)提升(3)離子交換膜的類型。常見的離子交換膜有陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜及特殊離子交換膜等。陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)