第3講電解池金屬的腐蝕與防護 考點突破題型透析 學科素養(yǎng)技能提升 考點二電解原理的應用 電解原理的實驗綜合探究 考綱要求 第六章化學反應與能量 考點三應對電化學計算的三大技巧 備選素材 考點四金屬的腐蝕及防護 考綱要求 1 了解電解池的工作原理 能寫出電極反應式和電解反應方程式 2 理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因 金屬腐蝕的危害 防止金屬腐蝕的措施 考點一電解的原理 知識梳理思維深化 1 電解定義在 作用下 電解質在兩個電極上分別發(fā)生 和 的過程 2 能量轉化形式 轉化為 3 電解池 1 構成條件 有與 相連的兩個電極 或 形成 電流 氧化反應 還原 電能 化學能 電源 電解質溶液 熔融鹽 閉合回路 反應 2 電極名稱及電極反應式 如圖 3 電子和離子移動方向 電子 從電源 流向電解池的 從電解池的 流向電源的 離子 陽離子移向電解池的 陰離子移向電解池的 知識梳理思維深化 考點一電解的原理 負極 陰極 陽極 正極 陰極 陽極 4 分析電解過程的思維程序 1 首先判斷陰 陽極 分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極 2 再分析電解質水溶液的組成 找全離子并分陰 陽兩組 不要忘記水溶液中的H 和OH 3 然后排出陰 陽兩極的放電順序陰極 陽離子放電順序 Ag Fe3 Cu2 H 酸 Fe2 Zn2 H 水 Al3 Mg2 Na Ca2 K 陽極 活潑電極 S2 I Br Cl OH 含氧酸根離子 知識梳理思維深化 考點一電解的原理 注意 陰極不管是什么材料 電極本身都不反應 一定是溶液 或熔融電解質 中的陽離子放電 最常用 最重要的放電順序是 陽極 Cl OH 陰極 Ag Cu2 H 電解水溶液時 K Al3 不可能在陰極放電 即不可能用電解水溶液的方法得到K Ca Na Mg Al等金屬 4 分析電極反應 判斷電極產物 寫出電極反應式 要注意遵循原子守恒和電荷守恒 5 最后寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式 知識梳理思維深化 考點一電解的原理 正誤判斷 1 電解是將電能轉化為化學能 2 電解質溶液導電是化學變化 金屬導電是物理變化 3 電解池的陽極和原電池的正極都發(fā)生氧化反應 4 使用惰性電極電解后的NaCl溶液復原 可以滴加鹽酸 5 使用惰性電極電解后的CuSO4溶液復原 可以加入Cu OH 2固體 6 電解NaCl溶液的陽極反應一定是2Cl 2e Cl2 提示 1 2 3 4 5 6 知識梳理思維深化 考點一電解的原理 知識梳理思維深化 考點一電解的原理 1 2015 東城模擬 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附近分別滴加幾滴石蕊溶液 下列實驗現(xiàn)象描述正確的是 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體C a電極附近呈紅色 b電極附近呈藍色D a電極附近呈藍色 b電極附近呈紅色 題組設計思維建模 題組一電解原理和電解規(guī)律的考查 解析 答案 圖顯 隱 D 2 用鉑電極電解一定濃度的下列物質的水溶液 在電解后的電解液中加適量水 能使溶液濃度恢復到電解前濃度的是 A NaClB Na2CO3C CuSO4D K2S 加適量水能使溶液恢復到電解前的濃度 則實際是電解水 故只有B項符合條件 解析 答案 題組設計思維建模 題組一電解原理和電解規(guī)律的考查 B A 石墨電極上產生氫氣B 銅電極發(fā)生還原反應C 銅電極接直流電源的負極D 當有0 1mol電子轉移時 有0 1molCu2O生成 從反應中得知Cu在通電時失電子在陽極放電 發(fā)生氧化反應 另一電極 石墨 作陰極 發(fā)生還原反應 2H2O 2e H2 2OH 相應的2Cu 2OH 2e Cu2O H2O 轉移0 1mol電子生成0 05molCu2O 故B C D項錯 解析 答案 圖顯 隱 題組設計思維建模 題組一電解原理和電解規(guī)律的考查 A 4 按要求書寫有關的電極反應式及總反應式 1 用惰性電極電解AgNO3溶液陽極反應式 陰極反應式 總反應離子方程式 2 用惰性電極電解MgCl2溶液陽極反應式 陰極反應式 總反應離子方程式 題組二電極反應式 電解總方程式的書寫 題組設計思維建模 3 用銅作電極電解NaCl溶液陽極反應式 陰極反應式 總化學方程式 4 用銅作電極電解鹽酸溶液陽極反應式 陰極反應式 總反應離子方程式 答案 題組設計思維建模 題組二電極反應式 電解總方程式的書寫 5 用惰性電極電解NaCl和CuSO4的混合溶液 電解過程中兩極均有兩種產物產生 判斷陰 陽兩極的產物并寫出電極反應方程式 1 陽極產物 電極反應 2 陰極產物 電極反應 1 Cl2 O22Cl 2e Cl2 4OH 4e 2H2O O2 2 Cu H2Cu2 2e Cu 2H 2e H2 答案 題組設計思維建模 題組二電極反應式 電解總方程式的書寫 電解池中方程式書寫四個常見失分點的規(guī)避 1 書寫電解池中電極反應式時 要以實際放電的離子表示 但書寫總電解反應方程式時 弱電解質要寫成分子式 2 陰極不管是什么材料 電極本身都不反應 一定是溶液 或熔融電解質 中的陽離子放電 3 要確保兩極電子轉移數(shù)目相同 且注明條件 電解 4 電解水溶液時 應注意放電順序中H OH 之后的離子一般不參與放電 題組設計思維建模 1 2014 高考廣東卷 某同學組裝了如圖所示的電化學裝置 電極 為Al 其它電極均為Cu 則 A 電流方向 電極 A 電極 B 電極 發(fā)生還原反應C 電極 逐漸溶解D 電極 的電極反應 Cu2 2e Cu 左側兩燒杯構成原電池裝置 Al為負極 右側燒杯為電解池裝置 電流方向與電子流動方向相反 電極 A 電極 A正確 負極反應式為Al 3e Al3 發(fā)生氧化反應 B錯誤 電極 的電極反應式 Cu2 2e Cu C錯誤 根據(jù)電解原理 電極 的電極反應式 Cu 2e Cu2 D錯誤 解析 答案 圖顯 隱 高考真題明確考向 A 2 2012 高考海南卷 下列各組中 每種電解質溶液電解時只生成氫氣和氧氣的是 A HCl CuCl2 Ba OH 2B NaOH CuSO4 H2SO4C NaOH H2SO4 Ba OH 2D NaBr H2SO4 Ba OH 2 解析 答案 高考真題明確考向 C 3 2013 高考北京卷 用石墨電極電解CuCl2溶液 見圖 下列分析正確的是 A a端是直流電源的負極B 通電使CuCl2發(fā)生電離C 陽極上發(fā)生的反應 Cu2 2e CuD 通電一段時間后 在陰極附近觀察到黃綠色氣體 解析 答案 圖顯 隱 高考真題明確考向 A 本題考查電解原理及其應用 意在考查考生對裝置圖的分析能力及對電解原理的理解能力 通過圖中離子的運動狀態(tài)可判斷連接a的為陰極 連接b的為陽極 故a端為直流電源的負極 b端為直流電源的正極 A正確 CuCl2在水溶液中就能發(fā)生電離 而不是通電的結果 B錯誤 陽極發(fā)生氧化反應 即2Cl 2e Cl2 C錯誤 陰極發(fā)生還原反應 析出Cu 陽極發(fā)生氧化反應 在陽極附近可觀察到黃綠色氣體 D錯誤 考點二電解原理的應用 知識梳理思維深化 1 電解飽和食鹽水 1 電極反應陽極反應式 2Cl 2e Cl2 反應 陰極反應式 2H 2e H2 反應 2 總反應方程式 3 應用 氯堿工業(yè)制 和 氧化 還原 燒堿 氯氣 氫氣 2 電鍍右圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖 據(jù)此回答下列問題 1 鍍件作 極 鍍層金屬銀作 極 2 電解質溶液是 3 電極反應 陽極 Ag e Ag 陰極 Ag e Ag 4 特點 極溶解 極沉積 電鍍液的濃度 知識梳理思維深化 考點二電解原理的應用 AgNO3溶液等含鍍層 金屬陽離子的鹽溶液 陰 陽 陽 陰 不變 3 電解精煉銅 1 電極材料 陽極為 陰極為 2 電解質溶液 含Cu2 的鹽溶液 3 電極反應 陽極 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 Cu 2e Cu2 陰極 Cu2 2e Cu 4 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 1 冶煉鈉 知識梳理思維深化 考點二電解原理的應用 粗銅 純銅 電極反應 陽極 2Cl 2e Cl2 陰極 2Na 2e 2Na 2 冶煉鋁電極反應 陽極 6O2 12e 3O2 陰極 4Al3 12e 4Al 知識梳理思維深化 考點二電解原理的應用 1 判斷正誤 1 Cu H2SO4 CuSO4 H2 可以設計成電解池 但不能設計成原電池 2 電解飽和食鹽水時 兩個電極均不能用金屬材料 3 根據(jù)得失電子守恒可知電解精煉銅時 陽極減少的質量和陰極增加的質量相等 4 任何水溶液電解時 必將導致氧化還原反應 提示 1 2 3 4 2 如何檢驗電解NaCl溶液的產物 提示 陽極產物Cl2可以用濕潤的淀粉 KI試紙檢驗 陰極產物H2可以通過點燃檢驗 NaOH可以用酚酞試劑檢驗 知識梳理思維深化 考點二電解原理的應用 3 Cu的還原性比H2弱 能否采取一定措施使Cu將酸中的H 置換出來 采用什么措施 知識梳理思維深化 考點二電解原理的應用 1 利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產上的應用 下列說法正確的是 A 氯堿工業(yè)中 X電極上反應式是4OH 4e 2H2O O2 B 電解精煉銅時 Z溶液中的Cu2 濃度不變C 在鐵片上鍍銅時 Y是純銅D 制取金屬鎂時 Z是熔融的氯化鎂 氯堿工業(yè)中陽極是Cl 放電生成Cl2 電解精煉銅時陽極粗銅溶解 陰極Cu2 放電析出Cu 溶液中Cu2 濃度變小 鐵片上鍍銅時 陰極應該是鐵片 陽極是純銅 題組設計思維建模 解析 答案 圖顯 隱 D 2 2014 金考卷 使用氯化鈉作原料可以得到多種產品 1 實驗室用惰性電極電解100mL0 1mol L 1NaCl溶液 若陰陽兩極均得到112mL氣體 標準狀況 則所得溶液的物質的量濃度是 忽略反應前后溶液體積的變化 2 某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器 用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液 通電時 為使Cl2被完全吸收 制得有較強殺菌能力的消毒液 設計了如圖的裝置 對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是 圖顯 隱 題組設計思維建模 A a為正極 b為負極 NaClO和NaClB a為負極 b為正極 NaClO和NaClC a為陽極 b為陰極 HClO和NaClD a為陰極 b為陽極 HClO和NaCl 3 實驗室中很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應制得白色純凈的Fe OH 2沉淀 某同學利用上圖裝置 只更換一個電極 通過電解法制取較純凈的Fe OH 2沉淀 且較長時間不變色 該同學換上的電解材料是 用元素符號表示 總的反應式是 1 n H2 n Cl2 0 005mol 參加反應的n NaCl 0 01mol 說明NaCl恰好電解完畢 溶液變?yōu)镹aOH溶液 n NaOH n NaCl 0 01mol c NaOH 0 1mol L 1 解析 題組設計思維建模 解析 答案 題組設計思維建模 電解原理應用中的注意要點1 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 這樣既能防止H2和Cl2混合爆炸 又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影響燒堿質量 2 電解或電鍍時 電極質量減少的電極必為金屬電極 陽極 電極質量增加的電極必為陰極 即溶液中的金屬陽離子得電子變成金屬吸附在陰極上 題組設計思維建模 3 電解精煉銅 粗銅中含有的Zn Fe Ni等活潑金屬失去電子 變成金屬陽離子進入溶液 其活潑性小于銅的雜質以陽極泥的形式沉積 電解過程中電解質溶液中的Cu2 濃度會逐漸減小 4 電鍍時 陽極 鍍層金屬 失去電子的數(shù)目跟陰極鍍層金屬離子得到電子的數(shù)目相等 因此電鍍液的濃度保持不變 題組設計思維建模 1 2012 高考浙江卷 以鉻酸鉀為原料 電化學法制備重鉻酸鉀的實驗裝置示意圖如下 下列說法不正確的是 A 在陰極室 發(fā)生的電極反應為 2H2O 2e 2OH H2 高考真題明確考向 答案 D 解析 2 2011 高考四川卷節(jié)選 按如圖電解NaCl的飽和溶液 寫出該電解池中發(fā)生反應的總反應方程式 將充分電解后所得溶液逐滴加入到酚酞試液中 觀察到得現(xiàn)象是 解析 答案 高考真題明確考向 用石墨作陽極電解飽和濃鹽水 陽極 C 2Cl 2e Cl2 陰極 Fe 2H 2e H2 陽極產生的Cl2與NaOH溶液發(fā)生反應 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 3 2014 高考新課標 卷節(jié)選 H3PO2也可用電滲析法制備 四室電滲析法 工作原理如圖所示 陽膜和陰膜分別只允許陽離子 陰離子通過 寫出陽極的電極反應式 分析產品室可得到H3PO2的原因 早期采用 三室電滲析法 制備H3PO2 將 四室電滲析法 中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替 并撤去陽極室與產品室之間的陽膜 從而合并了陽極室與產品室 其缺點是產品中混有 雜質 該雜質產生的原因是 解析 答案 圖顯 隱 高考真題明確考向 1 鋼制品應接電源的 極 已知電鍍過程中不產生其它離子且有機陽離子不參與電極反應 陰極電極反應式為 若改用AlCl3水溶液作電解液 則陰極產物為 2 為測定鍍層厚度 用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層 當反應轉移6mol電子時 所得還原產物的物質的量為 mol 解析 答案 高考真題明確考向 5 2013 高考福建卷節(jié)選 利用化石燃料開采 加工過程產生的H2S廢氣制取氫氣 既價廉又環(huán)保 利用H2S廢氣制取氫氣的方法有多種 電化學法制氫氣過程的示意圖如下 反應池中反應物的流向采用氣 液逆流方式 其目的是 反應池中發(fā)生反應的化學方程式為 反應后的溶液進入電解池 電解總反應的離子方程式為 解析 答案 圖顯 隱 高考真題明確考向 1 增大反應物接觸面積 使反應更充分H2S 2FeCl3 2FeCl2 S 2HCl 6 2012 高考福建卷節(jié)選 1 電鍍時 鍍件與電源的 極連接 2 化學鍍的原理是利用化學反應生成金屬單質沉積在鍍件表面形成的鍍層 若用銅鹽進行化學鍍銅 應選用 填 氧化劑 或 還原劑 與之反應 2012 高考新課標卷節(jié)選 粗銅的電解精煉如圖所示 在粗銅的電解過程中 粗銅板是圖中電極 填圖中的字母 在電極d上發(fā)生的電極反應為 若粗銅中還含有Au Ag Fe 它們在電解槽中的存在形式和位置為 圖顯 隱 高考真題明確考向 2012 高考山東卷節(jié)選 以CuSO4溶液為電解質溶液進行粗銅 含Al Zn Ag Pt Au等雜質 的電解精煉 下列說法正確的是 a 電能全部轉化為化學能b 粗銅接電源正極 發(fā)生氧化反應c 溶液中Cu2 向陽極移動d 利用陽極泥可回收Ag Pt Au等金屬 1 電鍍池中 鍍件就是待鍍金屬 作陰極 與電源的負極相連 鍍層金屬為陽極 與電源正極相連 2 要把銅從銅鹽中置換出來 比如用鐵就可以 鐵是作還原劑的 所以應加入還原劑 粗銅的電解精煉時 粗銅作陽極與電源正極相連 所以粗銅板是圖中電極c d是陰極 發(fā)生的反應是Cu2 2e Cu Au Ag不如銅活潑 以單質的形式沉積在c 陽極 下方 Fe比銅活潑 以Fe2 的形式進入電解質溶液中 粗銅的電解精煉時 電能不可能全部轉化為化學能 a錯誤 粗銅作陽極與電源正極相連 發(fā)生氧化反應 b正確 溶液中Cu2 向陰極移動 c錯誤 不活潑金屬Ag Pt Au等金屬在陽極沉積 可以回收 解析 答案 高考真題明確考向 1 負 2 還原劑 cCu2 2e CuAu Ag以單質的形式沉積在c 陽極 下方 Fe以Fe2 的形式進入電解液中 b d 考點三應對電化學計算的三大技巧 知識梳理思維深化 原電池和電解池的定量計算包括兩極產物的定量計算 溶液pH的計算 相對原子質量和阿伏加德羅常數(shù)的計算 以及與轉移電子關系的定量計算等 1 根據(jù)電子守恒計算用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產物 正負兩極產物 相同電量等類型的計算 其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等 2 根據(jù)總反應式計算先寫出電極反應式 再寫出總反應式 最后根據(jù)總反應式列出比例式計算 3 根據(jù)關系式計算根據(jù)得失電子守恒定律關系建立起已知量與未知量之間的橋梁 構建計算所需的關系式 如以通過4mole 為橋梁可構建如下關系式 知識梳理思維深化 考點三應對電化學計算的三大技巧 式中M為金屬 n為其離子的化合價數(shù)值 該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值 熟記電極反應式 靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題 提示 在電化學計算中 還常利用Q I t和Q n e NA 1 60 10 19C來計算電路中通過的電量 知識梳理思維深化 考點三應對電化學計算的三大技巧 1 2015 開封模擬 用兩支惰性電極插入CuSO4溶液中 通電電解 當有1 10 3mol的OH 放電時 溶液顯淺藍色 則下列敘述正確的是 A 陽極上析出3 6mLO2 標準狀況 B 陰極上析出32mgCuC 陰極上析出11 2mLH2 標準狀況 D 陽極和陰極質量都無變化 用惰性電極電解CuSO4溶液時 電極反應為 陰極 2Cu2 4e 2Cu 陽極 4OH 4e O2 2H2O 當有1 10 3mol的OH 放電時 生成標準狀況下的O2為5 6mL 此時轉移電子為1 0 10 3mol 則在陰極上析出32mgCu 題組設計思維建模 解析 答案 B A 原混合溶液中c K 為0 2mol L 1B 上述電解過程中共轉移0 2mol電子C 電解得到的Cu的物質的量為0 05molD 電解后溶液中c H 為0 2mol L 1 解析 答案 題組設計思維建模 A 3 在如圖中 甲燒杯中盛有100mL0 50mol LAgNO3溶液 乙燒杯中盛有100mL0 25mol LCuCl2溶液 A B C D均為質量相同的石墨電極 如果電解一段時間后 發(fā)現(xiàn)A極比C極重1 9g 則 1 電源E為 極 F為 極 2 A極的電極反應式為 析出物質 mol 題組設計思維建模 3 B極的電極反應式為 析出氣體 mL 標準狀況 4 C極的電極反應式為 析出的物質 mol 5 D極的電極反應式為 析出氣體 mL 標準狀況 6 甲燒杯中滴入石蕊試液 極附近變紅 如果繼續(xù)電解 在甲燒杯中最終得到 溶液 解析 答案 題組設計思維建模 1 負正 2 4Ag 4e 4Ag0 025 3 4OH 4e 2H2O O2 140 4 Cu2 2e Cu0 0125 5 2Cl 2e Cl2 280 6 BHNO3 1 2013 高考山東卷 圖為電解精煉銀的示意圖 填a或b 極為含有雜質的粗銀 若b極有少量紅棕色氣體生成 則生成該氣體的電極反應式為 高考真題明確考向 解析 答案 解析 答案 圖顯 隱 高考真題明確考向 3 2012 高考重慶卷 人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素 原理如圖 電源的負極為 填 A 或 B 陽極室中發(fā)生的反應依次為 電解結束后 陰極室溶液的pH與電解前相比將 若兩極共收集到氣體13 44L 標準狀況 則除去的尿素為 g 忽略氣體的溶解 解析 答案 圖顯 隱 高考真題明確考向 由圖像電解產生產物知 生成氫氣的極為陰極 則B為負極 陽極室中Cl 失電子產生Cl2 陰極減少的H 可通過質子交換膜補充 而使pH不變 氣體物質的量為13 44L 22 4L mol 0 6mol 由電子守恒及其原子個數(shù)守恒CO NH2 2 3Cl2 N2 CO2 3H2 則CO NH2 2的物質的量為0 6mol 5 0 12mol 質量為0 12mol 60g mol 7 2g B 2Cl 2e Cl2 CO NH2 2 3Cl2 H2O N2 CO2 6HCl 不變7 2 考點四金屬的腐蝕及防護 知識梳理思維深化 1 金屬腐蝕的本質金屬原子 變?yōu)?金屬發(fā)生 2 金屬腐蝕的類型 1 化學腐蝕與電化學腐蝕 失去電子 金屬陽離子 氧化反應 非金屬單質直接 電解質 無 有微弱 氧化 氧化 電化學 溶液 考點四金屬的腐蝕及防護 知識梳理思維深化 2 析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進行分析 水膜酸性較強 pH 4 3 水膜酸性很弱或呈中性 吸氧腐蝕 考點四金屬的腐蝕及防護 知識梳理思維深化 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 電化學防護 犧牲陽極的陰極保護法 原理a 比被保護金屬活潑的金屬 b 被保護的金屬設備 外加電流的陰極保護法 原理a 被保護的金屬設備 B 惰性電極 原電池 負極 正極 電解 陰極 陽極 考點四金屬的腐蝕及防護 知識梳理思維深化 2 改變金屬的內部結構 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 微點撥 1 影響金屬腐蝕的因素包括金屬本身的性質和介質兩個方面 就金屬本身的性質來說 金屬越活潑 就越容易失去電子而被腐蝕 介質對金屬腐蝕的影響也很大 如果金屬在潮濕的空氣中 接觸腐蝕性氣體或電解質溶液 都容易被腐蝕 2 由于在通常情況下 金屬表面不會遇到酸性較強的溶液 所以吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式 而且析氫腐蝕最終也會被吸氧腐蝕所代替 3 電化學腐蝕中吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍 在金屬活動性順序表中位于氫前面和氫之后的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕 但只有在金屬活動性順序表中位于氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕 考點四金屬的腐蝕及防護 知識梳理思維深化 如圖所示 甲 乙兩試管中各放一枚鐵釘 甲試管中為NH4Cl溶液 乙試管中為NaCl溶液 數(shù)天后導管中觀察到的現(xiàn)象是導管中液面 甲中正極反應為 乙中正極反應為 提示 左低右高4H 4e 2H2 2H2O O2 4e 4OH 知識梳理思維深化 考點四金屬的腐蝕及防護 1 2015 浙江名校聯(lián)考 如圖所示 各燒杯中盛有海水 鐵在其中被腐蝕的速度由快到慢的順序為 A B C D 題組設計思維建模 題組一金屬腐蝕快慢的比較 解析 答案 C 是Fe為負極 雜質碳為正極的原電池腐蝕 是鐵的吸氧腐蝕 腐蝕較慢 其電極反應式 負極Fe 2e Fe2 正極2H2O O2 4e 4OH 均為原電池 中Fe為正極 被保護 中Fe為負極 均被腐蝕 但Fe和Cu的金屬活潑性差別大于Fe和Sn的 故Fe Cu原電池中Fe被腐蝕的較快 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 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 2 相同材質的鐵在下圖中各情形下最不易被腐蝕的是 題組設計思維建模 題組一電解原理和電解規(guī)律的考查 解析 答案 C A中 食醋作電解質溶液 鐵勺和銅盆是相互接觸的兩個金屬極 形成原電池 鐵是活潑金屬作負極 B中 食鹽水作電解質溶液 鐵炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金 符合原電池形成的條件 鐵是活潑金屬作負極 碳作正極 C中 銅鍍層將鐵球覆蓋 使鐵被保護 所以鐵不易被腐蝕 D中 酸雨作電解質溶液 鐵鉚釘和銅板分別作負極 正極 形成原電池 金屬腐蝕既受到其組成的影響 又受到外界因素的影響 通常金屬腐蝕遵循以下規(guī)律 1 在同一電解質溶液中 金屬腐蝕的速率是 電解池的陽極 原電池的負極 化學腐蝕 原電池的正極 電解池的陰極 2 在不同溶液中 金屬在電解質溶液中的腐蝕 金屬在非電解質溶液中的腐蝕 金屬在強電解質溶液中的腐蝕 金屬在弱電解質溶液中的腐蝕 3 對同一種電解質溶液來說 電解質溶液濃度越大 腐蝕越快 4 由于金屬表面一般不會遇到酸性較強的溶液 故吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式 只有在金屬活動性順序表中排在氫以前的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕 而位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕 題組設計思維建模 3 結合下圖判斷 下列敘述正確的是 A 和 中正極均被保護B 和 中負極反應均是Fe 2e Fe2 C 和 中正極反應均是O2 2H2O 4e 4OH D 和 中分別加入少量K3 Fe CN 6 溶液 均有藍色沉淀 A項 電子從負極流向正極 抑制正極失電子 所以正極均被保護 B項 中的負極反應為Zn 2e Zn2 C項 中的正極反應為2H 2e H2 D項 由于 中負極反應產生Zn2 不會與K3 Fe CN 6 溶液作用產生藍色沉淀 題組設計思維建模 題組二對析氫腐蝕和吸氧腐蝕的考查 解析 答案 圖顯 隱 A 4 某課外活動小組 為研究金屬的腐蝕和防護的原理 做了以下實驗 將剪下的一塊鍍鋅鐵片 放入錐形瓶中 并滴入少量食鹽水將其浸濕 再加數(shù)滴酚酞試液 按如圖所示的裝置進行實驗 過一段時間后觀察 下列現(xiàn)象不可能出現(xiàn)的是 A B中導氣管產生氣泡B B中導氣管里形成一段水柱C 金屬片剪口變紅D 鋅被腐蝕 題組設計思維建模 解析 答案 圖顯 隱 題組二對析氫腐蝕和吸氧腐蝕的考查 A 該題思考的切入點是鐵 鋅 NaCl溶液構成原電池 由于溶液顯中性 鋅又比鐵活潑 只能是鋅作負極 鐵作正極 在負極上發(fā)生Zn 2e Zn2 正極 O2 2H2O 4e 4OH 所以在A中由于其中的氧氣作氧化劑而使錐形瓶內氣體的量減小 導致B中的水沿導氣管進入而使導氣管里形成一段水柱 同時鋅被腐蝕 金屬片上由于O2得到電子 使金屬片剪口處溶液c OH 增大 使得溶液顯堿性 遇到酚酞試液而變紅 故綜合以上選A 1 下列說法正確的打 錯誤的打 1 2014 天津高考 1A 鐵表面鍍鋅可增強其抗腐蝕性 2 2013 江蘇高考 11B 電解法精煉銅時 以粗銅作陰極 純銅作陽極 3 2012 江蘇高考 10B 鍍銅鐵制品鍍層受損后 鐵制品比受損前更容易生銹 4 2011 江蘇高考 3D 銅的金屬活潑性比鐵的弱 可在海輪外殼上裝若干銅塊以減緩其腐蝕 5 2011 江蘇高考 12C 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 1 2 3 4 5 答案 高考真題明確考向 2 2012 高考海南卷 下列敘述錯誤的是 A 生鐵中含有碳 抗腐蝕能力比純鐵弱B 用錫焊接的鐵質器件 焊接處易生銹C 在鐵制品上鍍銅時 鍍件為陽極 銅鹽為電鍍液D 鐵管上鑲嵌鋅塊 鐵管不易被腐蝕 生鐵中含有碳 構成原電池加快了腐蝕速率 A項正確 用錫焊接的鐵質器件 焊接處易生銹 因為構成的原電池中Fe作負極 加快了腐蝕速率 B項正確 在鐵制品上鍍銅時 鍍件應為陰極 鍍層金屬銅作陽極 C項錯誤 鐵管上鑲嵌鋅塊 構成的原電池中Fe作正極 受到保護 D項正確 解析 答案 高考真題明確考向 C 3 2013 高考北京卷 下列金屬防腐的措施中 使用外加電流的陰極保護法的是 A 水中的鋼閘門連接電源的負極B 金屬護欄表面涂漆C 汽車底盤噴涂高分子膜D 地下鋼管連接鎂塊 水中的鋼閘門連接電源的負極之后 作電解池的陰極 被保護起來 所以采用的是外加電流的陰極保護法 金屬護欄表面涂漆 汽車底盤噴涂高分子膜均使用的是覆蓋保護層法的保護措施 地下鋼管連接鎂塊 鎂作負極被腐蝕 從而起到保護鋼管的作用 所以使用的是犧牲陽極的陰極保護法 解析 答案 高考真題明確考向 A 4 2012 高考山東卷 下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是 A 圖a中 插入海水中的鐵棒 越靠近底端腐蝕越嚴重B 圖b中 開關由M改置于N時 Cu Zn合金的腐蝕速率減小C 圖c中 接通開關時 Zn腐蝕速率增大 Zn上放出氣體的速率也增大D 圖d中 Zn MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 圖a中 鐵棒發(fā)生電化學腐蝕 靠近底端的部分與氧氣接觸少 腐蝕程度較輕 A項錯誤 圖b中開關由M改置于N Cu Zn作正極 腐蝕速率減小 B項正確 圖c中接通開關時Zn作負極 腐蝕速率增大 但氫氣在Pt上放出 C項錯誤 圖d中干電池自放電腐蝕是Zn與C活動性不同形成原電池 與MnO2性質無關 MnO2的作用是原電池放電過程中吸收H元素防止電池溶脹 D項錯誤 解析 答案 圖顯 隱 高考真題明確考向 B 常見考點 電解池的工作原理及應用是電化學的重要內容 有關電解時電解質溶液的變化 電極產物的判斷 溶液pH的變化等內容都是每年高考命題的熱點內容 涉及電解原理與工業(yè)生產密切聯(lián)系的氯堿工業(yè) 電解精煉 電解法處理污水等內容成為高考考查的重點 探究方向 1 電解原理及產物判斷的實驗探究 2 電浮選凝聚法處理污水的實驗探究 3 工農業(yè)生產方面的實驗探究 電解原理的實驗綜合探究 典例 工業(yè)上采用的一種污水處理方法如下 保持污水的pH在5 0 6 0 通過電解生成Fe OH 3沉淀 Fe OH 3有吸附性 可吸附污物而沉積下來 具有凈化水的作用 陰極產生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層 刮去 或撇掉 浮渣層 即起到了浮選凈化的作用 某科研小組用該原理處理污水 設計裝置示意圖如圖所示 電解原理的實驗綜合探究 1 實驗時若污水中離子濃度較小 導電能力較差 產生氣泡速率緩慢 無法使懸浮物形成浮渣 此時應向污水中加入適量的 a H2SO4b CH3CH2OHc Na2SO4d NaOHe BaSO4 2 電解池陽極實際發(fā)生了兩個電極反應 其中一個反應生成一種無色氣體 則陽極的電極反應式分別是 電解原理的實驗綜合探究 3 該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質 CH4為燃料 空氣為氧化劑 稀土金屬材料作電極 為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行 電池的電解質組成應保持穩(wěn)定 電池工作時必須有部分A物質參加循環(huán) 見上圖 A物質的化學式是 4 已知燃料電池中有1 6gCH4參加反應 則C電極理論上生成氣體 L 標準狀況 解析 答案 1 c 2 Fe 2e Fe2 4OH 4e O2 2H2O 3 CO2 4 8 96 電解原理的實驗綜合探究