_高考化学第一轮考点突破复习课件18.ppt

第3节 电解池,金属的电化学腐蚀与防护,1了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方,程式。,2理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害及防,止金属腐蚀的措施。, 回归教材 一、电解池 1概念 在_的作用下，在两电极上分别发生_和 _的过程叫电解。通过电解使不能自发进行的反应顺 利进行。电解过程中电能转化为_。将电能转化为化 学能的装置称为_。,直流电,氧化反应,还原反应,化学能,电解池,2电解原理,电子从外接电源的_ 流出，经导线到达电解池的 _。电解质溶液中的_移向阴极，氧化性强的离子 在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；与此同时，电解质溶 液中的_移向阳极，其中还原性强的离子在_上失 去电子(也可能是阳极很活泼，本身失去电子)而被氧化，发生氧 化反应。这样电子又从电解池的_流出，沿导线流回外接 直流电源的_。,负极,阴极,阳离子,阴离子,阳极,阳极,正极,3电极的判断及电极反应,正极,氧化反应,阳极与电源_相连，溶液中阴离子移向此极，失 去电子，发生_；阴极与电源_相连，溶液 中阳离子移向此极，得到电子，发生_。,负极,还原反应,二、金属的腐蚀与保护 1金属腐蚀的实质：金属原子_电子被氧化而消,耗的过程。,化学反应,原电池,2金属腐蚀的分类,同时,电化学,化学,(1)化学腐蚀：金属与接触的物质直接发生_而引 起的腐蚀。 (2) 电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触，发生,_反应，较活泼的金属被氧化的腐蚀。,电化学,(3)两种腐蚀往往_发生，但_腐蚀更普遍， 速度快，危害更重。_腐蚀无电流产生，_腐蚀 有电流产生。,失去,3电化学腐蚀的常见类型,较强,很弱(或呈中性),O24e2H2O = 4OH,2H2e=H2,4.金属的防护,内部,表现,阴极,正极,(1)改变金属的_组织结构。 (2)在金属_覆盖保护层。常见方式：涂油脂、油漆 或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层 有自我保护作用的另一种金属。 (3)电化学保护法：外加电源的阴极保护法接上外加直 流电源构成电解池，被保护的金属作_；牺牲阳极的阴 极保护法外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作 _。,5金属腐蚀快慢的规律 (1)电解原理引起的阳极腐蚀原电池原理引起的负极腐 蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。 (2)对同一种金属，强电解质溶液弱电解质溶液非电解 质溶液。活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 (3)对同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,三、电解的应用 1精炼与电镀,减小,阳,阴,不变,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,Cu2,阳,阴,钠的冶炼：2NaCl=2NaCl2,Mg的冶炼：MgCl2=MgCl2,Al的冶炼：2Al2O3=4Al3O2,2.冶炼活泼金属,Na、Mg、Al 等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化,物的方法制得。,电解,电解,电解, 自主测评 1(2013 年北京高考)用石墨电极电解 CuCl2 溶液(如下图)。,下列分析正确的是(,)。,Aa 端是直流电源的负极 B通电使 CuCl2 发生电离 C阳极上发生的反应：Cu22e=Cu D通电一段时间后，在阴极附近观察到 黄绿色气体,解析：由溶液中离子移动方向可知，U 型管左侧电极是阴 极，连接电源的负极，a端是电源的负极，A正确；通电使CuCl2 发生电解，不是电离，B 错误；阳极发生氧化反应，Cl在阳极 放电：2Cl2e=C12，C 错误；Cl发生氧化反应，在阳 极放电生成Cl2，D 错误。,答案：A,2电渗析法将海水进行淡化，其原理如下图。已知海水中,下列叙述中正确的是(,)。,A通电后，海水中阴离子往 b 电极处运动 BA 膜是阳离子交换膜 C通电后，a 电极的电极反应式为：4OH4e=O2 2H2O D通电后，b 电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色 沉淀,答案：D,解析：a极为阳极，海水淡化时阴离子向a极移动，故A膜为阴离子交换膜，A、B错误；因为Cl的失电子能力比OH强，故a阳极上的反应式为：2Cl2e=Cl2，C错误；b阴极的电极反应式为：2H2e=H2，剩余的OH与Mg2生成白色沉淀，D正确。,答案：B,4(2014 年广东广州一模)某小组设计电解饱和食盐水的装 置如下图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是,(,)。 A铜电极附近观察到黄绿色气体 B石墨电极附近溶液呈红色 C溶液中的 Na向石墨电极移动 D铜电极上发生还原反应,解析：通电后两极都有气泡产生，说明铜作阴极，发生还原反应：2H2e =H2，石墨作阳极，发生氧化反应：2Cl2e=Cl2，故A、B、C项错误，D项正确。 答案：D,5(2013 年北京高考)下列金属防腐的措施中，使用外加电,流的阴极保护法的是(,)。,A水中的钢闸门连接电源的负极 B金属护栏表面涂漆 C汽车底盘喷涂高分子膜 D地下钢管连接镁块 解析：钢闸门连接电源的负极，为电解池的阴极，被保护， 属于外加电流的阴极保护法，A正确；涂漆、喷涂高分子膜是 在金属表面覆盖保护层，B、C错误；镁比铁活泼，构成原电池， 铁为正极，被保护，是牺牲阳极的阴极保护法，D错误。 答案：A,重点一 惰性电极电解的一般规律 1放电顺序 (1)阴极放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。放 电顺序是：,得电子由难到易 (2)若为活性电极作阳极，则电极本身失去电子，发生氧化 反应；若是惰性电极作阳极，则溶液中的阴离子放电，放电顺 序是：,K、Ca2、Na、Mg2、Al3、Zn2、Fe2(H)、Cu2、Hg2、Ag、Au3,2放电规律,3.电极反应式和电解方程式的书写 (1)必须在连接号上标明通电或电解。,(2)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表 示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。,(3)要确保两极电子转移数目相同。,(4)电解水溶液时，应注意放电顺序中 H、OH之后的离子,一般不参与放电。,(5)电极反应式与电解方程式。,电解,电解,电解,(续表),【例1】下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气,和氧气的是(,)。,AHCl、CuCl2、Ba(OH)2 BNaOH、CuSO4、H2SO4 CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2 DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2,中OH之后；电解HCl 的方程式为：2HCl,解析：电解时只生成氢气和氧气，则电解质所含的阳离子 在金属活动性顺序表中铜之前，阴离子失电子能力在放电顺序,Cl2H2，,A错误；电解CuSO4溶液的方程式为：2CuSO42H2O,2Cu,2H2SO4 O2，B 错误；电解NaBr 的方程式为：2NaBr,2H2O,2NaOHH2Br2，D错误。,答案：C,重点二,原电池和电解池的比较,1原电池、电解池、电镀池判定 若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条 件判定；若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电 解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则 为电镀池；若为无明显外接电源的串联电路，则利用题中信息 找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。放电时相当于 原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时相当 于电解池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源正极相 连，负极变为阴极，与外电源负极相连。,2原电池和电解池的比较,(续表),【例2】将如下图所示实验装置的 K 闭合，下列判断正确,的是(,)。,ACu 电极上发生还原反应 B电子沿 ZnabCu 路径流动 D片刻后可观察到滤纸 b 点变红色,解析：K 闭合时，Zn 和Cu 构成原电池，Cu 作正极，发生 还原反应，A 正确；在电解Na2SO4溶液时，电子不能流入电解 质溶液中，即ab 电子不能通过，B 错误；甲池中硫酸根离 子没有放电，所以浓度不变，C 错误；b 为阳极，OH放电，使 得b 附近溶液显酸性，不能使酚酞变红，D 错误。,答案：A,电化学题型解题策略,电化学考查的重点是原电池和电解池的工作原理、电极方程 式的书写与判断、电解产物的判断、电子转移的数目和方向、电 解质溶液中离子的移动方向、电极附近溶液 pH 的变化、电子得 失守恒规律在计算中的运用、金属的腐蚀与防护等。,1电极的判断：在原电池中，元素化合价升高的物质，是 负极材料或是在负极上发生氧化反应的物质；元素化合价降低的 物质，是正极材料或是在正极上发生还原反应的物质。在电解池 中，元素化合价升高的物质，是阳极材料或是在阳极上发生氧化 反应的物质；元素化合价降低的物质，是阴极材料或是在阴极上 发生还原反应的物质，即 “负氧正还、阳氧阴还”。,电极反应发生后是否有H或OH生成，若有，则电极附近溶,2电极反应式的书写和判断：电化学试题的分析一般是从 化合价着手，对于原电池，化合价升高的作为负极，化合价降 低的作为正极，两极方程式相加即可得总反应。对于电解池， 化合价升高的作为阳极，降低的作为阴极。两者之间的关系是： 正极反应式颠倒即为阳极反应式，负极反应式颠倒即为阴极反 应式。,3电极附近溶液酸碱性的变化：写出电池的电极反应，看,液中的酸性或碱性会增强，pH 会减小或增大。但整个电解质溶 液的酸碱性变化要根据电池总反应来判断。,4电解质溶液中离子的移动方向判断：先分清是原电池还 是电解池，再判断出正、负极或阴、阳极，确定电极得失电子 情况，得电子的电极吸引电解质溶液中的阳离子，失电子的电 极吸引电解质溶液中的阴离子。,【例3】(1)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对应的 氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如 下图所示：,电时若转移的电子数为3.011023个，左槽溶液中n(H)的变化,当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为：_,_。,充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由_ 色变为,_色。,放电过程中氢离子的作用是_和_；充,量为_。,(2)以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如下图所,示：,电解前，先将一定量的精制碘 溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发 生反应：3I26KOH=5KIKIO3 3H2O，将该溶液加入阳极区。另 将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解 槽用水冷却。电解时，阳极上发,生反应的电极反应式为：_；阴极上观察到的实 验现象是_。,(3)以铝材为阳极，在 H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧 化膜，阳极电极反应式为：_。取少量废电 解液，加入 NaHCO3 溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的 原因是_。镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而 不用石墨作阳极的原因是_。,解析：(1)左槽中，黄变蓝即为VO 生成VO2，V的化合价从5降低为4，由此写出电极反应式。作为原电池，左槽得电子，而右槽失电子；充电作为电解池处理，右槽中则为得电子，对应化合价降低，即为V3生成V2，颜色由绿生成紫。由电极反应式知，H参与了反应。溶液中离子的定向移动可形成电流。nN/NA3.011023/(6.021023)0.5 mol。,考点一,电解池工作原理,1(2013 年海南高考)下图所示的电解池和中，a、b、 c 和 d 均为 Pt 电极。电解过程中，电极 b 和 d 上没有气体逸出， 但质量均增大，且增重 bd 。符合上述实验结果的盐溶液是,(,)。,解析：题意表明b、d 没有气体逸出，所电解的盐溶液中金 属元素，应该在金属活动顺序表中氢以后，只有D 符合题意。,答案：D,2Cu2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制 取Cu2O 的电解池示意图如下图，电解总反应为 ： 2Cu H2O,=Cu2OH2。下列说法正确的是(,)。,A石墨电极上产生氢气 B铜电极发生还原反应 C铜电极接直流电源的负极 D当有 0.1 mol 电子转移时， 有 0.1 mol Cu2O 生成 解析：根据反应方程式及原图可知，铜极发生氧化反应， 连接电源正极，当有0.1 mol 电子转移时，有0.05 mol Cu2O 生 成，石墨极发生还原反应。 答案：A,321世纪是钛的世纪。在800 1000 时电解熔融 TiO2,可制得钛，装置如下图所示。下列叙述正确的是(,)。,Aa 为电源的正极 B石墨电极上发生还原反应 C阴极发生的反应为： TiO24e=Ti2O2 D每生成 0.1 mol 钛，转移电子 0.2 mol 解析：由O2移动方向可知b为电源正极，A错误；b 为电 源正极，石墨电极上发生氧化反应，B 错误；每生成0.1 mol 钛，转移电子0.4 mol，D 错误。 答案：C,考点二,金属腐蚀与保护,4(2013 年上海高考)糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性 铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下,列分析正确的是(,)。,A脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期 C脱氧过程中碳做原电池负极，电极反应为：2H2OO2 4e=4OH D含有 1.12 g 铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气 336 mL(标准状况),B脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe3e=Fe3,答案：D,解析：脱氧过程是放热反应，铁作为电池负极(Fe2e= Fe2)，碳作为原电池正极(2H2OO24e=4OH)，生成的Fe2会继续被O2氧化。,5下列叙述正确的是(,)。,A装置在反应过程中自始至终只生成红棕色气体 B装置开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀 C装置在反应过程中能产生氢气 D装置在反应结束时溶液中的金属阳离子只有 Cu2,解析：装置形成原电池，铁被浓硝酸钝化，铜作负极， 铁作正极，反应的实质是铜与浓硝酸发生氧化还原反应，开始 生成二氧化氮，硝酸变稀后生成一氧化氮；浓硝酸变稀后，铁 和铜两个电极转换，溶液中会有亚铁离子生成；装置开始发 生的是化学腐蚀不是电化学腐蚀，铁、氧气和水反应生成铁锈， 氧气消耗后压强变小左边液面上升，接触后发生析氢腐蚀，有 氢气放出。,答案：C,