《備考指南一輪 化學(xué) 》課件-第6章 第3節(jié)

化學(xué)反應(yīng)與能量第六章第三節(jié)電解池金屬的腐蝕與防護2017版課程標準素養(yǎng)目標1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式2.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施1.變化觀念與平衡思想：認識化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，并伴有能量的轉(zhuǎn)化；能多角度、動態(tài)地分析電解池中發(fā)生的反應(yīng)，并運用電解池原理解決實際問題2.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：肯定電解原理對社會發(fā)展的重大貢獻，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念，能對與電解有關(guān)的社會熱點問題做出正確的價值判斷欄目導(dǎo)航01必備知識關(guān)鍵能力02真題體驗領(lǐng)悟高考03配套訓(xùn)練必備知識關(guān)鍵能力1電解原理【基礎(chǔ)整合】1．電解和電解池(1)電解：在________作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生____________和____________的過程。(2)電解池：______轉(zhuǎn)化為________的裝置。(3)電解池的構(gòu)成。①與________相連的兩個電極。②電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))。③形成__________。電流氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電能化學(xué)能電源閉合回路(4)電解池中電子和離子的移動。①電子：從電源______流出后，流向電解池______；從電解池的______流向電源的正極。②離子：陽離子移向電解池的______，陰離子移向電解池的______。負極陰極陽極陰極陽極3．惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型類型電極反應(yīng)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(fù)原電解水型陰極：4H＋＋4e－===2H2↑；陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑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)水增大不變加水類型電極反應(yīng)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(fù)原電解電解質(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HCl不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)電解質(zhì)減小__加CuCl2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HCl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CuO判斷正誤(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)任何化學(xué)反應(yīng)都可以設(shè)計成電解池反應(yīng)(

)(2)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液被電解的過程(

)(3)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)(

)(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{(

)(5)電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH均逐漸增大(

)(6)電解時，電解液中陽離子移向陽極，發(fā)生還原反應(yīng)(

)(7)用惰性電極電解飽和食鹽水，溶液的pH不變(

)(8)用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后，加入Cu(OH)2可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的情況(

)【答案】(1)×

(2)√

(3)√

(4)×

(5)×

(6)×

(7)×

(8)×【重難突破】【解析】由電解電解質(zhì)溶液的四種類型可知：類型化學(xué)物質(zhì)pH變化放O2生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生堿型KCl、CaCl2升高電解電解質(zhì)型CuCl2升高HCl升高電解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不變KOH升高HNO3降低【答案】C

3．(2019·江西上饒一模)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中常用電解氯化亞鐵的方法制得氯化鐵溶液吸收有毒的硫化氫氣體。工藝原理如右圖所示。下列說法中不正確的是(

)A．H＋從電解池左槽遷移到右槽B．左槽中發(fā)生的反應(yīng)是2Cl－－2e－===Cl2↑C．右槽的反應(yīng)式：2H＋＋2e－===H2↑D．FeCl3溶液可以循環(huán)利用【答案】B

【解析】電解過程中陽離子向陰極移動，A正確；通過圖示可知Fe2＋在電解池的左槽中轉(zhuǎn)化為Fe3＋，

H＋在右槽轉(zhuǎn)化為H2，因此左槽為陽極，右槽為陰極，因為還原性Fe2＋>Cl－

，因此電極反應(yīng)式為Fe2＋

－e－===Fe3＋

，B錯誤；右槽為陰極，因此電極反應(yīng)式為2H＋

＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)，C正確；

在反應(yīng)池中FeCl3和H2S反應(yīng)為2Fe3＋

＋

H2S===2Fe2＋

＋S↓＋

2H＋

，因此FeCl3溶液可以循環(huán)利用，D正確。分析電解過程的思維程序(1)判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活性電極。(2)分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子，并分成陰、陽離子兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。(3)排出陰極、陽極離子的放電順序?！窘馕觥扛鶕?jù)電解裝置圖，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，B極區(qū)產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，剩余OH－與Li＋結(jié)合生成LiOH，所以B極區(qū)電解液應(yīng)為LiOH溶液，B電極為陰極，則A電極應(yīng)為陽極，A正確；陽極區(qū)電解液應(yīng)為LiCl溶液，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑，電解過程中Li＋向B電極遷移C，D正確；每產(chǎn)生標況下2.24LH2，n(H2)＝0.1mol，n(H＋)＝0.2mol，就有0.2molLi＋通過交換膜進入陰極區(qū)，B錯誤。電化學(xué)綜合計算的三種常用方法(1)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)式列出比例式計算。(2)根據(jù)電子守恒計算。①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。②用于混合溶液中電解的分階段計算。【答案】B

①寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式：______________。②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成_______________________________。(2)電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補充物質(zhì)A，A是________，說明理由：____________________________________________。(3)(2018·全國卷Ⅰ)制備Na2S2O5也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和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為____________________________。電解后，________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。做到“三看”，正確書寫電極反應(yīng)式(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注意Fe生成Fe2＋)。(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。(3)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，一般是金屬的電解冶煉。電解原理的應(yīng)用【基礎(chǔ)整合】氧化還原燒堿氯氣氫氣2．電鍍和電解精煉銅電鍍(Fe上鍍Cu)電解精煉銅陽極電極材料__________________(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì))電極反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋

Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋陰極電極材料________________電極反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu電解質(zhì)溶液____________________說明電解精煉銅時，粗銅中的Ag、Au等不反應(yīng)，沉積在電解池底部形成________鍍層金屬銅粗銅待鍍金屬純銅含Cu2＋的鹽溶液陽極泥3．電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。電冶金總方程式陽極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉___________________________________，___________________________________冶煉鎂____________________________________，_____________________________________冶煉鋁6O2－－12e－===3O2↑，____________________________2Cl－－2e－===Cl2↑

2Na＋＋2e－===2Na

2Cl－－2e－===Cl2↑

Mg2＋＋2e－===Mg

4Al3＋＋12e－===4Al

判斷正誤(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可電解MgO和AlCl3(

)(2)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑設(shè)計成電解池，應(yīng)用Cu作陽極(

)(3)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料(

)(4)在鍍件上電鍍銅時，鍍件應(yīng)連接電源的正極(

)(5)電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料(

)(6)陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)只允許陽離子(Na＋)通過，而阻止陰離子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通過(

)【答案】(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√

(6)√【重難突破】【解析】電解質(zhì)溶液呈堿性，則陰極上水得電子生成H2和OH－，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A錯誤；陽極上Cl－在堿性條件下失電子生成ClO－和H2O，電極反應(yīng)式為Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，B錯誤；電解時a極為電源的正極，充電時a極為陽極，電極反應(yīng)式為LixV2O5－xe－===V2O5＋xLi＋，C正確；陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，兩種氣體為CO2和N2，該反應(yīng)在堿性環(huán)境中發(fā)生，反應(yīng)的離子方程式中不應(yīng)出現(xiàn)H＋，D錯誤。金屬的腐蝕與防護【基礎(chǔ)整合】1．金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子___________變?yōu)開__________，金屬發(fā)生____________。失去電子金屬陽離子氧化反應(yīng)2．金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生反應(yīng)不純金屬或合金接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生______反應(yīng)現(xiàn)象____電流產(chǎn)生______微弱電流產(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，________腐蝕更普遍原電池?zé)o有氧化氧化電化學(xué)(2)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水膜性質(zhì)___________________________水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負極Fe－2e－===Fe2＋___________________________正極2H＋＋2e－===H2↑___________________________總反應(yīng)式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2聯(lián)系________腐蝕更普遍水膜酸性較強(pH≤4.3)

Fe－2e－===Fe2＋

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

吸氧鐵銹的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。3．金屬的防護(1)電化學(xué)防護。①犧牲陽極的陰極保護法——________原理。a．____極：比被保護金屬活潑的金屬；b．____極：被保護的金屬設(shè)備。②外加電流的陰極保護法——________原理。a．____極：被保護的金屬設(shè)備；b．____極：惰性金屬。(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。原電池負正電解池陰陽判斷正誤(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)所有金屬純度越大，越不易被腐蝕(

)(2)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣(

)(3)干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕(

)(4)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物(

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

)(6)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(

)(7)在潮濕空氣中，鋼鐵表面形成水膜，金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕(

)(8)在船體外嵌入鋅塊，可以減緩船體的腐蝕，屬于犧牲陰極的保護法(

)【答案】(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

(7)×

(8)×【重難突破】A．圖1中，鐵釘易被腐蝕B．圖2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍色沉淀出現(xiàn)C．圖3中，燃氣灶的中心部位容易生銹，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕D．圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當于原電池的正極【答案】C【解析】①是Fe為負極，雜質(zhì)碳為正極的原電池腐蝕，是鐵的吸氧腐蝕，腐蝕較慢；其電極反應(yīng)式：負極2Fe－4e－===2Fe2＋，正極2H2O＋O2＋4e－===4OH－。②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護；②④中Fe為負極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動性差別大于Fe和Sn的，故Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕得較快。⑤是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負極作陰極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，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?！敬鸢浮緽

【解析】隨pH變化，碳鋼腐蝕速率先減慢后加快，A錯誤；pH為14時，溶液顯堿性，電極反應(yīng)式中不能生成H＋，C錯誤；pH＝7，時負極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，D錯誤。判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律(1)對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕速率的快慢：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防腐措施的腐蝕。(2)對同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中>非電解質(zhì)溶液中。(3)活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，腐蝕速率越快。(4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快。A．生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕B．中心區(qū)的電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋C．邊緣處的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．交界處發(fā)生的反應(yīng)為