高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 第18講 電解池 金屬的腐蝕與防護課件.ppt
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化學(xué)反應(yīng)與能量,第六章,第18講 電解池 金屬的腐蝕與防護,1.電解定義 在_____作用下,電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生_________ 和____________的過程。 2.能量轉(zhuǎn)化形式 ________轉(zhuǎn)化為________。,電解原理,電流,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),電能,化學(xué)能,3.電解池 (1)構(gòu)成條件 ①有與________相連的兩個電極。 ②________________(或____________)。 ③形成____________。,電源,電解質(zhì)溶液,熔融鹽,閉合回路,(2)工作原理 ①電極名稱及電極反應(yīng),,②電子和離子移動方向 Ⅰ.電子:從電源________流向電解池的________;從電解池的________流向電源的________。 Ⅱ.離子:陽離子移向電解池的________;陰離子移向電解池的________。 特別提醒:原電池只說正負極不說陰陽極,電解池只說陰陽極不說正負極。在電解池中,與電源正極相連的為陽極,與電源負極相連的為陰極。,負極,陰極,陽極,正極,陰極,陽極,1.判斷下列說法是否正確(對的畫“√”,錯的畫“×”)。 (1)電解池的內(nèi)電路中,陽離子向陰極移動( ) (2)電解稀硫酸實質(zhì)上是電解水,故溶液pH不變( ) (3)電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,用鐵作陽極( ) (4)電解時,陽極材料本身一定不反應(yīng)( ),(5)電解裝置中,連接電源負極的是陰極,該電極上發(fā)生的反應(yīng)是氧化反應(yīng)( ) (6)電解時,電子通過電解質(zhì)溶液( ) (7)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時,一定會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)( ) (8)鉛蓄電池放電時的負極和充電時的陽極均發(fā)生還原反應(yīng)( ) 【答案】(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)×,1.氯堿工業(yè) (1)概念:用電解飽和NaCl溶液的方法來制取______、______和______,并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品的工業(yè),稱為氯堿工業(yè)。 (2)原理:陽極反應(yīng):__________________, 陰極反應(yīng):___________________; 總反應(yīng)式:____________________________________。,電解原理的應(yīng)用,NaOH,H2,Cl2,2Cl--2e-===Cl2↑,2H++2e-===H2↑,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方法。 (2)電極材料、電鍍液 鍍件作________,鍍層金屬作______,電解質(zhì)溶液含__________________。,陰極,陽極,鍍層金屬陽離子,3.銅的電解精煉 (1)電極材料、電解質(zhì)溶液 粗銅板與直流電源正極相連作______,純銅片與直流電源負極相連作______,用________________________作電解液。 (2)電極反應(yīng) 陽極:____________________________。 陰極:____________________________。 (3)溶液中各離子濃度的變化 陰離子濃度________;陽離子中Cu2+濃度______,Zn2+、Fe2+、Ni2+等濃度________。,陽極,陰極,硫酸酸化的硫酸銅溶液,Cu-2e-===Cu2+,Cu2++2e-===Cu,不變,變小,變大,4.電冶金 冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等金屬,必須用電解法。如電解熔融氯化鈉得到金屬鈉: 陽極:____________________。 陰極:____________________。 總反應(yīng)方程式:___________________________。,2Cl--2e-===Cl2↑ 2Na++2e-===2Na,2.判斷下列說法是否正確(對的畫“√”,錯的畫“×”) (1)電解法精煉銅時,以粗銅作陰極,純銅作陽極( ) (2013江蘇卷—11B) (2)工業(yè)上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣( ) (2013安徽卷—12B) (3)電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液時陰極依次析出Cu、Fe、Al( ) (2011山東卷—10D),(4)電解58.5 g熔融的NaCl,能產(chǎn)生標準狀況下 22.4 L 氯氣,23.0 g金屬鈉( ) (2011新課標Ⅱ卷—10D) (5)電解NaCl溶液得到22.4 L H2(標準狀況),理論上需要轉(zhuǎn)移NA個電子(NA表示阿伏加德羅常數(shù))( ) (2012山東卷—8D) 【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×,3.將左欄的電極與右欄的反應(yīng)類型用線連接。 原電池負極 原電池正極 氧化反應(yīng) 電解池陽極 電鍍池鍍件 氯堿工業(yè)生成H2的電極 還原反應(yīng) 電解精煉的粗銅,,,,,,,4.某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計如下圖裝置,下列敘述正確的是( ),,A.若a和b為石墨,通電后a電極上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2++2e- ===Cu B.若a和b為石墨,通電后滴入酚酞,a電極附近溶液呈紅色 C.若a為銅,b為鐵,通電后Cu2+向a電極移動 D.若a為粗銅,b為純銅,通電后b電極質(zhì)量增加 【答案】D,【答案】Co2+-e-===Co3+ 6Co3++CH3OH+H2O===6Co2++CO2↑+6H+,1.金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬原子____________變?yōu)開___________,金屬發(fā)生____________。,金屬的腐蝕與防護,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,非金屬單質(zhì)或,化合物直接,電解質(zhì)溶液,無,有微弱,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) 鐵銹的形成:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3 ===Fe2O3·xH2O(鐵銹)+(3-x)H2O。,水膜酸性很弱或呈中性,Fe-2e-===Fe2+,2H++2e-===H2↑,O2+2H2O+4e- ===4OH-,Fe+2H+=== Fe2++H2↑,2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2,吸氧腐蝕,水膜酸性較強,3.金屬的防護 (1)加防護層。如在金屬表面加上耐腐蝕的油漆、搪瓷、陶瓷、瀝青、塑料、橡膠及電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。 (2)電化學(xué)防護 ①_______________________——原電池原理 正極:_________________________; 負極:____________________________。 ②_______________________——電解原理 陰極:_____________________; 陽極:______________________。 (3)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如制成不銹鋼等。,犧牲陽極的陰極保護法,被保護的金屬設(shè)備,比被保護的金屬更活潑的金屬,外加電流的陰極保護法,被保護的金屬設(shè)備,惰性電極,金屬腐蝕快慢的判斷方法 (1)根據(jù)構(gòu)成原電池的電極材料判斷。兩極材料的活潑性相差越大,氧化還原反應(yīng)的速率就越快,金屬被腐蝕的速率就越快。 (2)根據(jù)金屬所接觸的電解質(zhì)強弱判斷?;顫娊饘僭陔娊赓|(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。 (3)不同類型的腐蝕規(guī)律 相同條件下,電解池的陽極(活性電極)原電池的負極化學(xué)腐蝕原電池的正極電解池的陰極。,6.下列陳述Ⅰ、Ⅱ正確并且有因果關(guān)系的是( ) 【答案】D,7.下面各容器中盛有海水,鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是( ) A.④②①③ B.②①③④ C.④②③① D.③②④① 【答案】A,【解析】金屬腐蝕的快慢規(guī)律:(1)電解池的陽極>原電池的負極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極。(2)活動性不同的兩金屬,活潑性差別越大,負極金屬腐蝕越快。(3)對同一電解質(zhì)溶液來說,電解質(zhì)溶液濃度越大,腐蝕越快。,【答案】C,一、電解池中電極反應(yīng)式的書寫和電解類型與規(guī)律 1.電極反應(yīng)式的書寫 電解池中電極反應(yīng)式書寫的關(guān)鍵是掌握離子的放電順序。 (1)陰極與電源負極相連,得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。其規(guī)律有兩個:一是電極本身不參加反應(yīng);二是電解質(zhì)溶液中氧化性強的陽離子先得電子,如Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+,其還原產(chǎn)物依次對應(yīng)為Ag、Fe2+、Cu、H2、Pb、Sn、Fe、Zn。要注意金屬活動性順序表中Al及Al前面的金屬離子在溶液中不放電。,(2)陽極與電源正極相連,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。其規(guī)律有兩個:一是若陽極為非惰性電極(除Pt、Au之外的金屬作電極),電極本身失去電子被氧化,電解質(zhì)溶液中的陰離子不參與電極反應(yīng);二是若陽極為惰性電極(Pt、Au或非金屬作電極),電解質(zhì)溶液中還原性強的陰離子失去電子被氧化,如S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根離子,其氧化產(chǎn)物依次對應(yīng)為S、I2、Br2、Cl2和O2。同時要注意書寫電解池中電極反應(yīng)式時,要用實際放電的離子表示。,2.以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型,【答案】B,用如下圖裝置(X、Y是直流電源的兩極)分別進行下列各組實驗,則表中所列各項對應(yīng)關(guān)系均正確的一組是( ),,【答案】C,【解析】若X為正極,電解Na2SO4溶液時,實質(zhì)是電解水,a管中電極為陽極,OH-放電,a管中c(H+)c(OH-),滴加酚酞試液不變色,A錯。若X為正極,電解AgNO3溶液時,b管中電極為陰極,電極反應(yīng)式為Ag++e-===Ag,B錯。C項電解過程可分成三個階段,第一階段電解CuCl2溶液,陽極產(chǎn)生Cl2,陰極無氣體;第二階段電解KCl溶液,陽極產(chǎn)生Cl2,陰極產(chǎn)生H2,且此階段兩極產(chǎn)生氣體體積相等;第三階段電解H2O,陽極產(chǎn)生O2,陰極產(chǎn)生H2,陰極氣體體積大于陽極。由電解方程式可知,若第三階段電解H2O的物質(zhì)的量為第一階段電解CuCl2的物質(zhì)的量的2倍時,兩極產(chǎn)生的氣體總體積相等。Fe(OH)3膠體粒子帶有正電荷,若X為負極時,F(xiàn)e(OH)3膠體粒子向a管移動,a管中液體顏色加深,D錯。,【答案】C,2.電鍍(如鐵件鍍鋅) 電鍍液:含Zn2+的鹽溶液(如ZnCl2溶液); 陽極(Zn)反應(yīng):Zn-2e-===Zn2+; 陰極(鐵件)反應(yīng):Zn2++2e-===Zn。 電鍍過程中電鍍液濃度不發(fā)生變化。鍍層金屬作陽極,鍍件作陰極,電鍍液中必須含有鍍層金屬陽離子。,,【答案】D,下列敘述正確的是( ) A.工業(yè)上電解熔融的Al2O3冶煉鋁用鐵作陽極 B.用惰性電極電解Na2SO4溶液,陰、陽兩極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2 C.用惰性電極電解飽和NaCl溶液,若有 1 mol電子轉(zhuǎn)移,則生成2 mol NaOH D.用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后,加入CuO固體可以使CuSO4溶液恢復(fù)到原來濃度 【答案】D,電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。下圖表示兩個串聯(lián)的電解池。圖中B裝置中盛有 1 L 2 mol·L-1Na2SO4溶液,A裝置中盛有1 L 2 mol·L-1AgNO3溶液。通電后,鉑片上有氣體生成。,,電化學(xué)知識的考查 電化學(xué)知識是化學(xué)基本理論部分的一個重要內(nèi)容,也是歷年高考考查的一個重點。電化學(xué)知識既可以綜合學(xué)科內(nèi)的知識,如聯(lián)系到化學(xué)實驗現(xiàn)象的判斷和分析、定量實驗的操作要求、離子方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)問題分析、化學(xué)計算等;也可以涉及到學(xué)科間的知識的運用,如聯(lián)系到物理學(xué)的“有關(guān)電流強度的計算、有關(guān)電量和阿伏加德羅常數(shù)的計算”等,還可以與生產(chǎn)生活(如金屬的腐蝕和防護、電鍍廢液的危害與環(huán)保)、新科技及新技術(shù)(新型電池)等問題相聯(lián)系。,從近幾年來各地高考命題來看,試題常以選擇題居多,也可能以填空、簡答、實驗、計算等形式命題。在第Ⅱ卷中主要是結(jié)合題目設(shè)置與原電池或電解池相關(guān)的問題,例如原理考查,電極反應(yīng)式書寫,現(xiàn)象描述,計算等問題。,A、B、C、D是常見不同主族的短周期元素,它們的原子序數(shù)逐漸增大,A元素原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍;其中只有C是金屬元素且C元素原子最外層電子數(shù)是D元素原子最外層電子數(shù)的一半;B元素原子的最外層電子數(shù)比D元素原子最外層電子數(shù)少1個;E與D同主族且E元素的非金屬性比D強。 (1)寫出A、B、E 3種元素的元素符號: A________,B________,E________。,(2)如下圖所示,以C和A的單質(zhì)為電極材料,兩池內(nèi)的電解質(zhì)溶液均為D的最高價氧化物對應(yīng)的水化物。a中A為______極,電池總反應(yīng)的離子方程式為___________________;b中A上的電極反應(yīng)式為__________________________,一段時間后b中的pH________(填“變大”、“變小”或“不變”)。 考查要點:本題以元素推斷為入手點,進而考查了原電池和電解池原理,電極方程式書寫和pH的變化。,,思路指導(dǎo):元素推斷是基礎(chǔ),進而分析原電池和電解池反應(yīng)。 【解析】根據(jù)周期表中原子結(jié)構(gòu)特點推斷A為C,B為N,C為Al,D為S,E為O。a中構(gòu)成C—硫酸—Al原電池,活潑金屬鋁作負極,總反應(yīng)是鋁與稀硫酸的反應(yīng);b是電解池裝置,其中Al與負極相連不參加反應(yīng),陰極H+放電,陽極OH-放電,電解過程實質(zhì)是電解水,但在酸性環(huán)境中陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-===O2↑+4H+,所以一段時間后硫酸溶液濃度變大,pH變小。 【答案】(1)C N O (2)正 2Al+6H+===2Al3++3H2↑ 2H2O-4e-===O2↑+4H+ 變小,(2015廣州一模)某同學(xué)組裝了如下圖所示的電化學(xué)裝置,電極材料Ⅰ~Ⅳ均為石墨,閉合K后,下列敘述正確的是 ( ) A.電子流動方向:電極Ⅳ→Ⅰ B.電極Ⅱ電極反應(yīng):O2+2H2O+4e-===4OH- C.電極Ⅲ發(fā)生還原反應(yīng) D.電極Ⅳ附近觀察到黃綠色氣體,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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