2024屆高三化學(xué)高考備考一輪復(fù)習(xí)專題：電解池　金屬的腐蝕與防護課件(共43張PPT)

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電解池金屬的腐蝕與防護

導(dǎo)航課標(biāo)要求

1.了解電解池的工作原理，能設(shè)計簡單的電解池。

2.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害。

3.能利用電化學(xué)原理解釋金屬腐蝕現(xiàn)象，選擇設(shè)計防腐措施。

1.電解與電解池

得到

還原

失去

氧化

電能

化學(xué)能

2.電解池的構(gòu)成及工作原理

還原

陰極

陽極

氧化

3.電解池與原電池的比較

電解池原電池

能否自發(fā)使“不能”變?yōu)椤澳堋被蚴埂澳堋弊優(yōu)椤耙住蹦茏园l(fā)進行

能量轉(zhuǎn)化______轉(zhuǎn)化為______能______能轉(zhuǎn)化為______

裝置有外加電源無外加電源

電極由外加電源決定：陽極：連電源的______；陰極：連電源的______由電極或反應(yīng)物性質(zhì)決定，稱為正極或負極

電能

化學(xué)

化學(xué)

電能

正極

負極

反應(yīng)類型陽極：______反應(yīng)陰極：______反應(yīng)負極：______反應(yīng)

正極：______反應(yīng)

離子移動陽離子移向______陰離子移向______陽離子移向________

陰離子移向______

相同點都是電極上的氧化還原反應(yīng)，都必須有離子導(dǎo)體

氧化

還原

氧化

還原

陰極

陽極

正極

負極

4.電解產(chǎn)物的判斷

(1)陽極產(chǎn)物的判斷

①活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極)，電極材料失電子，生成金屬陽離子。

②惰性電極(Pt、Au、石墨)，要依據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。

陰離子的放電順序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子。

S2－、I－、Br－、Cl－放電，產(chǎn)物分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放電，則得到H2O和O2。

(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：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。

①若金屬陽離子(Fe3＋除外)放電，則得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若H＋放電，則得到H2。

②放電順序本質(zhì)遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即得(失)電子能力強的離子先放電。

【判一判】正誤判斷(正確打“√”，錯誤打“×”)。

(1)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電、金屬導(dǎo)電都是物理變化。()

(2)直流電源跟電解池連接后，電子從電源負極流向電解池陽極。()

(3)電解稀硫酸制H2、O2時銅作陽極。()

(4)電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{色。()

(5)某些不能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，通過電解可以實現(xiàn)。()

(6)電解過程中電子流動方向為負極→陰極→電解質(zhì)溶液→陽極→正極。()

答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×

題組一電解原理的理解

1.如圖所示，x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板

處有無色無味的氣體放出，符合這一情況的是()

A

選項a極板b極板x電極z溶液

A鋅石墨負極CuSO4

B石墨石墨負極NaOH

C銀鐵正極AgNO3

D銅石墨負極CuCl2

2.四個電解裝置都以Pt做電極，它們分別裝有如下電解質(zhì)溶液，電解一段時間后，測定其pH變化，所記錄的結(jié)果正確的是()

C

選項ABCD

電解質(zhì)溶液HClCuSO4KOHBaCl2

pH變化減小增大增大不變

題組二電解規(guī)律及其應(yīng)用

3.用惰性電極進行電解，下列說法正確的是()

A.電解稀硫酸，實質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變

B.電解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小

C.電解Na2SO4溶液，在陰極上和陽極上生成氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2

D.電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1

D

4.用如圖所示裝置(X、Y是直流電源的兩極)分別進行下列各組實驗，則下表中

各項所列對應(yīng)關(guān)系均正確的一項是()

C

選項X極實驗前U形管中液體通電后現(xiàn)象及結(jié)論

A正極Na2SO4溶液U形管兩端滴入酚酞后，

a管中呈紅色

B正極AgNO3溶液b管中電極反應(yīng)式是4OH－－

4e－===O2↑＋2H2O

C負極CuCl2溶液b管中有氣體逸出

D負極NaOH溶液溶液pH降低

5.如圖中X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞溶液的濾紙，濾紙上都滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y上都的紫紅色斑向d端擴散。下列判斷正確的是()

A

【課堂點撥】四大電解類型

題組三電極反應(yīng)式的書寫

6.按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。

(1)用惰性電極電解MgCl2溶液

陽極反應(yīng)式：_______________________________________________；

陰極反應(yīng)式：_______________________________________________；

總反應(yīng)離子方程式：_________________________________________。

(2)用Al作電極電解NaOH溶液

陽極反應(yīng)式：_________________________________________；

陰極反應(yīng)式：_______________________________________________；

總反應(yīng)離子方程式：__________________________________________。

(3)以鋁材為陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜

陽極反應(yīng)式：_________________________________________；

陰極反應(yīng)式：________________________________________________；

總反應(yīng)方程式：_____________________________________________。

7.按要求填空。

1.氯堿工業(yè)

(1)電極反應(yīng)

陽極：________________________________(______反應(yīng))；

陰極：_________________________________(______反應(yīng))。

(2)總反應(yīng)方程式：______________________________________。

2Cl－－2e－===Cl2↑

氧化

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

還原

(3)設(shè)備裝置

裝置離子交換膜電解槽

陽極鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)

陰極碳鋼網(wǎng)

陽離子交換膜①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過

②將電解槽隔成陽極室和陰極室

2.電鍍和電解精煉銅

電鍍(Fe表鍍Cu)電解精煉銅

陽極電極材料鍍層金屬銅______(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì))

電極反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、

Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋

陰極電極材料待鍍金屬鐵純銅

電極反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu

電解質(zhì)溶液含Cu2＋的鹽溶液

注：電解精煉銅時，粗銅中的Ag、Au等不反應(yīng)，沉積在電解池底部形成________

粗銅

陽極泥

3.電冶金

【判一判】正誤判斷(正確打“√”，錯誤打“×”)。

(1)在鍍件上電鍍銅時，也可以用惰性材料作陽極，用硫酸銅溶液作電解液。()

(2)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料。()

(3)電鍍銅和電解精煉銅時，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，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料。()

(6)用Zn作陽極，F(xiàn)e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)×

題組一電解原理的基本應(yīng)用

1.如圖為電解飽和食鹽水裝置，下列有關(guān)說法不正確的是()

B

2.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＋＜Cu2＋)()

A.陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－===Ni

B.電解過程中，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等

C.電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2＋和Zn2＋

D.電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt

D

3.用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一

般為H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是()

A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極

B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極

C.陰極的電極反應(yīng)式為Al3＋＋3e－===Al

D.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動

C

題組二電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.電解尿素[CO(NH2)2]是一種能耗很低的制氫方法，其工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是()

B

A.電源正極為A，電解過程中有氣體放出

B.電解時H＋從質(zhì)子交換膜左側(cè)向右側(cè)移動

C.電解過程中，右側(cè)電解液pH保持不變

D.電解池一側(cè)生成5.6gN2，另一側(cè)溶液質(zhì)

量減少18g

C

6.Na2FeO4是制造高鐵電池的重要原料，同時也是一種新型的高效凈水劑。在工業(yè)上通常利用如圖裝置生產(chǎn)Na2FeO4，下列有關(guān)說法不正確的是()

D

【課堂點撥】

分析電解過程的思維流程

1.金屬腐蝕的本質(zhì)

金屬原子失去電子變成____________，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。

2.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕

類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕

條件金屬跟________________________接觸不純金屬或合金跟

____________接觸

現(xiàn)象____電流產(chǎn)生________電流產(chǎn)生

本質(zhì)金屬被______較活潑金屬被______

聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，________腐蝕更普遍

金屬陽離子

干燥氣體或非電解質(zhì)液體

電解質(zhì)溶液

無

有微弱

氧化

氧化

電化學(xué)

3.析氫腐蝕與吸氧腐蝕

以鋼鐵的腐蝕為例進行分析：

類型析氫腐蝕吸氧腐蝕

條件

電極反應(yīng)負極Fe－2e－===Fe2＋

正極2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－

總反應(yīng)式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2

聯(lián)系__________更普遍

水膜酸性較強

水膜酸性很弱或呈中性

吸氧腐蝕

4.金屬的防護

(1)改變金屬材料的組成

如制成合金、不銹鋼等。

(2)在金屬表面覆蓋保護層

如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。

(3)電化學(xué)保護法

①犧牲陽極法——________原理

a.______：比被保護金屬活潑的金屬；

b.______：被保護的金屬設(shè)備。

②外加電流法——______原理

a.______：被保護的金屬設(shè)備；

b.______：惰性金屬。

原電池

負極

正極

電解

陰極

陽極

【判一判】正誤判斷(正確打“√”，錯誤打“×”)。

(1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。()

(2)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。()

(3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3＋。()

(4)在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用。()

(5)犧牲陽極法構(gòu)成了原電池，能有效地保護金屬不容易被腐蝕。()

答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√

1.港