化學(xué)一輪復(fù)習(xí)配套課件 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護

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課時作業(yè)單元綜合測試堂課探究解讀考綱

一、電解原理1．電解(1)定義使________通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在________引起________反應(yīng)的過程。(2)特點①電解過程是非自發(fā)的。②電解質(zhì)導(dǎo)電一定發(fā)生________變化。2．電解池(1)概念把________轉(zhuǎn)化為________的裝置。(2)形成條件①與________相連的兩個電極。②電解質(zhì)溶液(或________電解質(zhì))。③形成________。(3)工作原理(以電解CuCl2溶液為例)如圖所示：3．電解原理的應(yīng)用(1)氯堿工業(yè)電極反應(yīng)式陰極：_______________________________；陽極：______________________________；總反應(yīng)式：______________________________。(2)電鍍①概念應(yīng)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。②形成條件a．待鍍金屬作________極；b．鍍層金屬作________極；c．含有________離子的溶液作電鍍液；d．外加直流電源。③特點電鍍前后電鍍液濃度不變。(3)銅的電解精煉①陽極材料：含雜質(zhì)Fe、Zn、Ni的粗銅；②陰極材料：________；③電解質(zhì)溶液：________。(4)電冶金①金屬冶煉的實質(zhì)金屬冶煉的實質(zhì)是使礦石中的________得到電子，從它們的化合物中________出來。二、金屬的腐蝕及其防護1．金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子在反應(yīng)中________電子被________：____________________。2．金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕金屬跟接觸到的________或________等直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。(2)電化學(xué)腐蝕________的金屬跟________接觸，因發(fā)生________反應(yīng)而引起的腐蝕。電化學(xué)腐蝕包括________和________兩類。3．電化學(xué)腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕)4.金屬防護(1)改變金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如制成________、________等。(2)金屬表面加保護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍或表面鈍化等方法。(3)電化學(xué)保護①犧牲陽極的陰極保護法——________原理被保護的金屬上連接一種更________的金屬，被保護的金屬作原電池的________極。②外加電流的陰極保護法——________原理被保護的金屬與電源的________極相連，作電解池的________極。自主檢查

1．下列敘述中不正確的是()A．電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)B．原電池跟電解池連接后，電子從原電池負(fù)極流向電解池陽極C．電鍍時，電鍍池里的陽極材料發(fā)生氧化反應(yīng)D．電解飽和食鹽水時，陰極得到氫氧化鈉溶液和氫氣[答案]B[解析]原電池與電解池相連時，原電池的正極與電解池的陽極相連，負(fù)極與電解池的陰極相連，因此電子從原電池的負(fù)極流向電解池的陰極，B錯。2．下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護的說法正確的是()A．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護B．鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護內(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＋[答案]B[解析]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。3．用惰性電極電解下列物質(zhì)的稀溶液，經(jīng)過一段時間后，溶液的pH減小的是()A．Na2SO4B．NaOHC．NaClD．AgNO3[答案]D[解析]根據(jù)電解規(guī)律，電解Na2SO4和NaOH的稀溶液實質(zhì)是電解水，Na2SO4溶液pH不變，NaOH溶液pH變大；電解NaCl溶液生成NaOH，pH變大，電解AgNO3溶液生成HNO3，pH變小。4．下列四種裝置中，①盛200mL硫酸銅溶液②盛200mL0.01mol·L－1硫酸③盛200mL氯化鋅溶液④盛200mL氯化鉀溶液(1)上述四種裝置中，為電解池的是________(用編號回答)。裝置①中兩電極的電極反應(yīng)式分別是____________(注明電極名稱)。(2)用離子方程式回答：通電時裝置④中的總反應(yīng)是____________________________溶液中可能發(fā)生的副反應(yīng)是_____________________。(3)若將裝置④中的外加電源拆去，用導(dǎo)線將兩個電極連接，則Fe極上發(fā)生的反應(yīng)是_____________________，C極上發(fā)生的反應(yīng)是__________________________。[解析](1)電解池的標(biāo)志是有外加電源，①③④中都有直流電源，但是③中陽極為活性電極Zn，溶液為氯化鋅溶液，看出③是電鍍池。①④是電解池。(2)裝置④中就是用惰性電極電解氯化鉀溶液，生成氫氣、氯氣、KOH，其中Cl2與KOH會發(fā)生氧化還原反應(yīng)。(3)若將裝置④中的外加電源拆去，用導(dǎo)線將兩個電極連接，因為氯化鉀溶液是中性溶液，所以裝置④就成了電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕。點考突破2．電解時電極產(chǎn)物的判斷(1)陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極(金屬活動性順序表Ag以前)，則電極材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失電子；如是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則要看溶液中離子的失電子能力，此時根據(jù)陰離子放電順序加以判斷，陰離子放電順序S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－。(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽離子放電順序進行判斷，陽離子放電順序與金屬活動性順序相反，其中Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋。特別提醒(1)陽極放電順序一定要先看電極。(2)陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，與電極材料無關(guān)，是溶液中的陽離子得電子，其順序基本上與金屬活動性順序一致，即越活潑的金屬，其陽離子越不易得電子；若溶液中H＋濃度比較小時，則H＋放電順序處于Zn2＋和Al3＋之間。二、用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律[規(guī)律方法]①若陰極為H＋放電，則陽極區(qū)c(OH－)增大；若陽極為OH－放電，則陰極區(qū)c(H＋)增大；若陰極、陽極同時有H＋、OH－放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大。②當(dāng)電解過程中電解的是水和電解質(zhì)時，電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的是H＋或OH－放電，但在書寫總反應(yīng)式時要將反應(yīng)物中的H＋或OH－均換成水，在生成物中出現(xiàn)的是堿或酸，同時使陰極、陽極反應(yīng)式得失電子數(shù)目相同，將兩個電極反應(yīng)式相加，即得到總反應(yīng)的化學(xué)方程式。③用惰性電極電解時，若要使電解后的溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，應(yīng)遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原則，一般加入析出陰極產(chǎn)物與陽極產(chǎn)物的化合物。[解析]由電解總反應(yīng)可知，Cu參加了反應(yīng)，所以Cu作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B選項錯誤；石墨作陰極，陰極上是溶液中的H＋反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－===H2↑，A選項正確；陽極與電源的正極相連，C選項錯誤；陽極反應(yīng)為2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.05molCu2O生成，D選項錯誤。[答案]A[規(guī)律方法]分析電解原理時應(yīng)注意以下幾個問題：(1)首先要判定是否為電解池，若有外接電源，則為電解池。(2)電解池的陽極反應(yīng)首先要考慮陽極材料，若為惰性電極，溶液中的陰離子被氧化；若為金屬活潑電極，則被氧化的是電極本身，陰極是溶液中的陽離子放電，不必考慮電極材料。(3)若溶液中的陰陽離子有多種，一定要根據(jù)離子放電順序判定哪種離子先放電，如果給出離子的物質(zhì)的量限制數(shù)據(jù)，還要依據(jù)電子守恒判斷電極反應(yīng)的始終。變式訓(xùn)練1．如右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液，下列實驗現(xiàn)象中正確的是()A．逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體C．a(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色D．a(chǎn)電極附近呈藍色，b電極附近呈紅色[答案]D[解析]a與電源負(fù)極相連，是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，Na2SO4溶液中的H＋放電：4H＋＋4e－===2H2↑，b為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，所以A、B不正確；a極周圍由于H＋放電呈堿性，石蕊顯藍色，b極周圍由于OH－放電呈酸性，石蕊顯紅色。2．用惰性電極電解CuSO4溶液，下列說法正確的是()A．陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－===CuB．陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．若有6.4g金屬銅析出，則放出的氧氣為0.05molD．電解過程中，陽極附近溶液的pH增大[答案]C[解析]用惰性電極電解CuSO4溶液時，陽極發(fā)生的反應(yīng)是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，隨著反應(yīng)的進行，OH－的濃度逐漸降低，所以陽極附近溶液的pH應(yīng)該減小，故選項A、D錯誤；陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，故選項B錯誤；1mol銅離子變成銅單質(zhì)，需要得到2mol電子，而反應(yīng)生成1mol氧氣，則OH－需要失去4mol電子，故選項C正確。3．(2011·全國，10)用石墨作電極電解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．CuO D．CuSO4·5H2O[答案]C[解析]本題考查了電解規(guī)律以及電解質(zhì)溶液的復(fù)原。用石墨作電極電解硫酸銅溶液，陽極反應(yīng)式為：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，陰極反應(yīng)式為：Cu2＋＋2e－===Cu，即陽極冒出氧氣，陰極析出銅，通電一段時間后要想使電解液恢復(fù)原狀，應(yīng)加入氧化銅固體。電化學(xué)計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液pH計算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)測定的計算、電量與產(chǎn)物量的互算等。不論哪類計算，均可概括為下列三種方法：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)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。2．根據(jù)總反應(yīng)式計算：凡是總反應(yīng)式中反映出的物質(zhì)的量的關(guān)系都可以列比例式計算。3．根據(jù)關(guān)系式計算，由得失電子守恒關(guān)系建立各量間的關(guān)系，如串聯(lián)電池各電極產(chǎn)物的關(guān)系：[例2]用鉑電極電解CuSO4和KNO3的混合溶液500mL，經(jīng)過一段時間后，兩極均得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的氣體，則原混合溶液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度為()A．0.5mol/L B．0.8mol/LC．1.0mol/L D．1.5mol/L[答案]C溫馨提示①要注意電解的階段性。如含Cl－的溶液中Cl－電解完后繼續(xù)通電會使OH－放電，Cu2＋在陰極上被電解完后H＋又會放電等。②串聯(lián)電解池中陰極、陽極交叉排列，相同時間內(nèi)各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等。變式訓(xùn)練4．在水中加入等物質(zhì)的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SO、NO、Cl－，該溶液放在用惰性材料作電極的電解槽中，通電片刻后氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物質(zhì)量比為()A．35.5∶108 B．16∶207C．8∶1 D．108∶35.5[答案]C5．用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時間后，向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH。則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為()A．0.1mol B．0.2molC．0.3mol D．0.4mol[答案]D[答案](1)負(fù)極(2)增大減小不變(3)0.025mol/L(4)131．金屬腐蝕的比較2.金屬腐蝕的快慢規(guī)律(1)不同類型的腐蝕規(guī)律電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護措施的腐蝕。(2)電化學(xué)腐蝕規(guī)律①對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。②活動性不同的兩金屬：活潑性差別越大，活潑金屬腐蝕越快。③對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高，腐蝕越快。④對于不同氧化劑來說，氧化性越強，金屬腐蝕越快。[例3]鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發(fā)生的原電池反應(yīng)為2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下說法正確的是()A．負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋B．正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋O2＋2e－===4OH－C．原電池是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置D．鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕[解析]由給出的原電池反應(yīng)可知，此腐蝕為吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋(或表示為Fe―→Fe2＋＋2e－)，正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故A正確、B錯；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，C錯；由于吸氧腐蝕與氧氣、水有關(guān)，所以鋼柱在空氣與水交界處比水下部分更容易腐蝕，故D錯。[答案]A變式訓(xùn)練7．(雙選)下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是()A．純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗B．當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用C．在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕[答案]AC[解析]本題考查了金屬的腐蝕與防護。純銀器表面在空氣中易形成氧化銀而使銀器表面變黑，所以是化學(xué)腐蝕，A正確；鐵與錫構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，加快了鐵的腐蝕，B錯；海輪外殼中的金屬與連接的鋅塊構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極，可以保護海輪，C正確；外加直流電源保護器件時，必須連接電源負(fù)極，D錯。8．如下圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為()A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥[答案]C[解析]①中Fe為負(fù)極，雜質(zhì)C為正極的原電池腐蝕，是鋼鐵的吸氧腐蝕，腐蝕較慢。②、③、④實質(zhì)均為原電池裝置。③中Fe為正極，被保護；②、④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕。但相對來說Fe和Cu的金屬活潑性差別較Fe和Sn的大，故Fe—Cu原電池中Fe被腐蝕更快。⑤是Fe作陽極，Cu作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe作陰極，Cu作陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知：鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為⑤>④>②>①>③>⑥。9．下圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是()A．生鐵塊中的碳是原電池的正極B．紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：Fe－2e―→Fe2＋D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕[答案]B[解析]a為中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，氣體壓強減小；b中酸性較強，發(fā)生析氫腐蝕，有氫氣放出，氣體壓強增大，所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业?，故B項錯。堂課反饋1．下圖是電解飽和NaCl溶液的實驗裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)判斷中正確的是()A．a(chǎn)為正極、b為負(fù)極B．c為陰極、d為陽極C．電解過程中，d電極質(zhì)量增加D．電解過程中，氯離子濃度不變[答案]A[解析]從電流方向可以判斷電源中a為正極，b為負(fù)極；因此電解池中c為陽極，d為陰極。電解過程中，陰極上H＋放電，電極質(zhì)量不變，陽極上Cl－放電，氯離子濃度減小。[答案]C[解析]這是一個電解裝置，其中A、D選項中是惰性電極，且電解液都含有氯離子，所以b電極應(yīng)該放出黃綠色的氣體(氯氣)；B選項中的a電極質(zhì)量不變；C選項中所組成的電解池相當(dāng)于電鍍池，其中b電極的銅溶解，質(zhì)量減少，而a電極上析出銅，質(zhì)量增加。3．氯堿工業(yè)的基本原理就是電解飽和食鹽水。下列關(guān)于實驗室電解飽和食鹽水的說法中正確的是()A．可以選用石墨棒作為陰、陽極材料，但陽極材料也可以用鐵棒B．用濕潤的淀粉－KI試紙靠近陰極區(qū)域，試紙變藍C．電解過程中，在陽極區(qū)域溶液中滴加品紅，品紅褪色D．實驗結(jié)束后，將溶液攪拌，然后用pH試紙檢驗，溶液呈中性[答案]C[解析]電解時陽極不能選用活潑的金屬材料，故A錯；電解時陰極產(chǎn)物為還原產(chǎn)物，故B錯；電解時陽極產(chǎn)物為氧化產(chǎn)物，電解飽和食鹽水的陽極產(chǎn)物為氯氣，故C正確；電解飽和食鹽水除生成氫氣和氯氣外，在陰極還有NaOH產(chǎn)生，所以電解實驗結(jié)束后，攪拌溶液，溶液中有NaOH，顯堿性，故D錯。4．下列描述中，不符合生產(chǎn)實際的是()A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作為陽極B．電解法精煉粗銅，用純銅作為陰極C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作為陰極D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作為陽極[答案]A[解析]鐵作為陽極會失電子，導(dǎo)致熔融的氧化鋁中陽離子除鋁離子外，還多了亞鐵離子，所以選項A不符合實際；電解精煉銅時，粗銅為陽極，銅失電子進入溶液，然后在陰極析出銅，故選項B正確；電解飽和食鹽水的目的是制備氫氣、氯氣和氫氧化鈉，所以不需要電極發(fā)生反應(yīng)，故用涂鎳碳鋼網(wǎng)作為陰極；電鍍鋅是讓溶液中的鋅在鍍件上析出，為了保證電鍍液中鋅離子的相對穩(wěn)定，所以用鋅作為陽極。5．下圖水槽中盛裝的是海水，其中鐵被腐蝕最慢的是()[答案]B[解析]選項B中Zn失電子，所以保護了鐵電極；選項C中鐵失電子，所以腐蝕較快；選項D為鐵連接外接電源正極的電解池，鐵直接發(fā)生氧化反應(yīng)。腐蝕快慢順序是D>C>A>B。6．將含有0.400molCu(NO3)2和0.400molKCl的水溶液1L，用惰性電極電解一段時間后，在一個電極上析出0.300molCu，此時在另一電極上放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為()A．3.36LB．6.72LC．小于5.60L D．大于5.60L[答案]C[解析]根據(jù)電子守恒規(guī)律，當(dāng)在陰極析出0.3molCu時，電子轉(zhuǎn)移為0.6mol。此時在陰極上0.4molCl－已全部反應(yīng)，除生成0.2molCl2外，還有0.2molOH－失電子生成O2：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。0.2molOH－失e－生成0.05molO2，放出氣體最多為：0.25mol×22.4L/mol＝5.6L，考慮Cl2的溶解應(yīng)小于5.60L。7．用石墨作為電極電解下列溶液，電解完成之后，向剩余的溶液中加入適量蒸餾水，能使溶液和電解前相同的是()A．NaCl B．H2SO4C．HCl(鹽酸) D．AgNO3[答案]B[解析]電解硫酸溶液相當(dāng)于電解水。8．(雙選)三氧化二鎳(Ni2O3)可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調(diào)NiCl2溶液pH至7.5，加入適量硫酸鈉后進行電解。電解過程中產(chǎn)生的Cl2在弱堿性條件下生成ClO－，把二價鎳氧化為三價鎳。以下說法正確的是()A．可用鐵作為陽極材料B．電解過程中陽極附近溶液的pH升高C．陽極反應(yīng)方程式為：2Cl－－2e－===Cl2↑D．1mol二價鎳全部轉(zhuǎn)化為三價鎳時，外電路中通過了1mol電子[答案]CD[解析]本題考查電解的知識。由題意知陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極：2H＋＋2e－===H2↑，陰極溶液呈堿性，pH升高，故A、B