新高考一轮复习 电解池 金属的腐蚀和防护 学案.docx

第六单元化学反响与能量变化第3节电解池 金属的腐蚀和防护【核心素养】L理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反响和总反响方程式。（宏观辨识与微观探析）.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。（科学态度 与社会责任）【考点解读】一、电解池及电解原理（）L电解：使电流通过电解池溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反响的过 程。2 .电解池概念：电解池是将电能转化为化学能的装置。电解池构成的条件 有外接电源;有与电解质溶液或熔融电解质相接触的两个电极;形成闭合回路。r-石墨电极名称：阴极、反响类型： 还原反响电极反响式：Cu" + 2e -=Cu3 .工作原理一电极名称：阳极反响类型：氧化反响、电极反响式:2CL 2e-=ClJ电解Ciici2溶液 总反响方程式: CuCb-Cu+Cl2 f电极及电极反响阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反响。阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反响。电子和离子的移动方向«二-三海水三三二一 一三L- rA.假设X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀B.假设X为锌棒，开关K置于M处，铁电极发生的反响为:Fe-2e-=Fe2+C.假设X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀D.假设X为碳棒，开关K置于N处,铁电极的反响：2H+2e=H2 T 答案：B【真题演练】(2022北京高考真题)利用以下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。装置ZF意图序号电解质溶液JCu-71-Fe0.1mol/LCuSO4 +少量H2sO40.1mol/LCuSO4 +过量氨水1-1实验现象阴极外表有无色气体，一段时间后阴极外表有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2+阴极外表未观察到气体，一段时间后阴极外表有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素F列说法不正确的选项是() A.中气体减少，推测是由于溶液中c(M)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触B.中检测到Fe?一 推测可能发生反响：Fe+2H+=Fe2+H2、Fe+Cu2+=Fe2+-i-CuC.随阴极析出Cu,推测中溶液c(Cu?+)减少，Q12+4NH3Cu(NH3)4平衡逆移D.中+生成Cu(NH3)4，使得c(Cr+)比中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 答案：C1. (2022.广东.高考真题)科学家基于C%易溶于Cd4的性质，开展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反响为:NaTi2(PO4)3+2Na+2e-= Na3Ti2 (POj o 以下说法正确的选项是QJ NaCl gCC14 1溶液（多孔炭f了 泵电极b泵A.充电时电极b是阴极B.放电时NaCl溶液的pH减小C.放电时NaCl溶液的浓度增大D.每生成ImolC* 电极a质量理论上增加23g 答案：C（2022浙江高考真题）通过电解废旧锂电池中的LiM%。,可获得难溶性的乩83和MM）2,电解示意图如下（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的 体积变化忽略不计）。以下说法不正确的选项是（） A.电极A为阴极，发生还原反响B.电极 B 的电极发应：2H2O+Mn2+ -2e =MnO2 +4H+C.电解一段时间后溶液中MY+浓度保持不变D.电解结束，可通过调节pH除去Mr?+,再加入Na2cO3溶液以获得Li2co3答案：C（2020.江苏.高考真题）将金属M连接在钢铁设施外表，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。 在题图所示的情境中，以下有关说法正确的选项是（）A.阴极的电极反响式为Fe-2e.=Fe2+B.金属M的活动性比Fe的活动性弱C.钢铁设施外表因积累大量电子而被保护D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快答案：C（2022.山东.高考真题）设计如图装置回收金属钻。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoC）2（s）转化为c02+,工作时保持厌氧 环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下 列说法正确的选项是乙酸盐阳膜CoCl2 乙酸盐阳膜盐酸溶液 溶液 溶液A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C.乙室电极反响式为LiCoO2 +2H2O+e =Li+ +Co2+ +4OHD.假设甲室C02+减少200mg,乙室C02+增力口 300mg,那么此时已进行过溶液转移 答案:BD电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。电极反响和对电极产物的判断一 J判断电解池的阴阳极,与直流电源负极相连的为阴极, 判与直流电源正极相连的为阳极 二J看清电解池的阳极材料是惰性电极还是活性电极（除 看Au, Pt外的金属为活性电极）T活性电极:电极材料失电子,生成相应的金属阳离子;惰性电极:阴离子失电子,生成相应的单质或高价： 二化合物（阴离子放电顺序:S2->r>BQC>0H->含：氧酸根离子,F-）： 沙阳恭丽学:至赢扇赢赢林淳而谪'，子放 feMJT：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(M)>Fe2+>Zn2+> 田+(水)>Al3+> Mg2+>Na+>Ca2+> K+（4）用惰性电极电解电解质溶液的规律类型实例阴、阳极电极反响总反响方程式PH电解质溶 液复原电解 水型NaOHH2SO42H+2e町4OH -4e2H2O+O2T通电2H2O 2H2T+O2T增大减小加水加水Na2sO4不变加水电解 电解 质型HC12H+2e H2tv 2C1 2e C12T通电2HC1H2T + CI2T增大加氯化氢CuCl2Cu2 +2e Cu2C1 -2e Cl2T通电CuCI2Cu+ChT加氯化铜放H2 生碱型NaCl2H+2e町 2C1 -2e Cl2T2NaCl +通电 2H2O2NaOH+H2T + CI2T增大加氯化氢放。2 生酸型C11SO4Cu2 +2e Cu、4OH 4e 02T+ 2H2O2C11SO4+通电 2H2O2H2SO4+2Cu+02T减小加氧化铜【基础测评】.易错易混辨析（正确的画“小，错误的画“义”）。电解池的阳极发生氧化反响，阴极发生还原反响()直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极()电解池工作时，电流方向与阳离子移动方向相同()(4)Fe3+在电解池阴极放电时的电极反响式为Fe3+-f-3e-Fe()(5)电解CuCL溶液，阳极逸出的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝()(6)用惰性电极电解饱和食盐水，溶液的pH不变()电解用铜作电极电解CuSCU溶液的方程式为2Cu2+2H2O=2Cu+O21 +4H+()电解NaCl溶液得到22.4 L比(标准状况)，理论上需要转移Na个电子()答案：xvxxxxx1 .写出以下相关的电极反响式和总反响方程式。阳极反响式阴极反响式总反响方程式(1)用惰性电极电解AgNO3溶液(2)用惰性电极电解MgCl2溶液(3)用铜作电极电解NaCl溶液(4)用惰性电极电解Na2so4溶液答案：(1 )4OH-4e- =2H2O+O2T ； 4Ag+4e =4Ag; 4Ag+2H2。%4Ag+02T+4H+ (2)2Cl-2e =C12T; 2H+4-2e =H2T; Mg2+2CT+2H2O=Mg(OH)21+CLT+H2T (3)Cu-2e =Cu2+； 2H+2e =H2T; Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2T(4)4OH -4e =2H2O+O2T; 4H+4e =2H2T; 2H2。=2七产02T3以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酉太和淀粉)。以下说法错误的选项是()A.阴极附近溶液呈红色B.阴极逸出气体C.阳极附近溶液呈蓝色D.溶液的pH变小答案：D4以甲醇燃料电池(KOH为电解质)为电源，在实验中模拟铝制品外表“钝化”处理的过程。实验 中，通电一段时间后可观察到铝电极逐渐失去光泽，并出现细小气泡,装置如下图，以下说法 正确的选项是()a b燃料电池AlhNaHCO掩液6H+CO2T6H+CO2TA.燃料电池b电极上发生的反响为CH3OH-6e +H2OB.电解池中石墨电极作阴极,发生的反响为2H+2e-= H2fC.电解池中Al电极上发生的反响为Al-3e +3HCO-= A1（OH）3+3CO2TD.理论上每生成19.5 g沉淀，标准状况下a电极上消耗2.1 LO2 答案：C5.将两个伯电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后,某一电极增重0.064 g（设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化），此时溶液中氢离子的物质的 量浓度约为（）A.4xl0-3 mol-L_| B.2xl0-3 mol-L-1 C.lxlO-3 mol-L-1 D.lxlO-7 mol-L1 答案：A 二、电解原理的应用（）淡盐水鼻1 .电解饱和食盐水NaOH r溶液铲一二:h2o：（含少量NaOH）电极反响式阳极：2C一2屋=。21 （反响类型:氧化反响） 阴极：2H.+2e一H# （反响类型: 还原 反响） 总反响化学方程式：2NaCl+2H2OA2NaOH+氏7 + Cl2f 离子方程式：2C+ 2H?O迪堡20H-+H?T + CbT2 ,电镀和电解精练铜电镀（Fe上镀Cu）电解精炼铜阳 极电极材料Cu粗铜（含 Zn、Fe、Ni、 Agx Au等杂质）电极反响Cu 2e一=Cu2+Cu -2e-=Cu"（主） Zn-2e"Zn2+ Fe-2e-Fe2+ Ni-2e-Ni2+阴 极电极材料Fe纯铜电极反响Cu2 + +-=Cu电解质溶液C11SO4溶液电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反响，沉积在电解池底 部形成阳极泥3 .电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Cas Mg、Al等。冶炼钠电解2NaCl（熔融）=2Na+CLT电极反响：阳极：2C-2e=Cb t ；阴极：2Na+2e=2Na。冶炼铝电解2Al2。3（熔融）4A1 + 302?电极反响：阳极：6O2-12e=3O2 t ；阴极：4 Al3+12/-4A1。冶炼Mg、Ca与钠相似都是电解氯化物，因AlCb是共价化合物，故电解AI2O3制A1。【基础测评】L易错易混辨析（正确的画“杷错误的画“X”）。电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料（）电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小（）在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极（）电解冶炼镁、铝通常电解MgCL和AI2O3,也可电解MgO和A1C13（）阳离子交换膜能阻止阴离子和气体分子通过（）（6）电解饱和食盐水时,用淀粉-KI试纸检验阴极产物（）答案：X V X X V X2 .（1）电解过程中A中CuSCU溶液浓度逐渐，而B中CuS04溶液浓度饱和阳离子食盐水 交换膜C饱和阳离子食盐水 交换膜C图C电解过程中，阳离子交换膜的作用为答案：减小基本不变 只允许阳离子通过，阻止CL分子、阴离子通过3 .以下关于铜电极的表达不正确的选项是（）A.锌、铜和稀硫酸构成的原电池中铜作正极B.在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极C.用电解法精炼铜时粗铜发生氧化反响D.用电解法精炼铜时纯铜作阳极答案：D4 .利用如下图装置模拟电解原理在工业生产上的应用。以下说法正确的选项是（）直流电源A.氯碱工业中,X电极反响式是4OH -4e-2H2O+O2TB.电解精炼铜时,Z中的CF+浓度不变C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁答案：D.用如下图装置处理含N 0；的酸性工业废水，某电极反响式为2NO；+12H+10e-N2T+6H20,那么以下说法错误的选项是（）A.A为电源正极，电解过程中有气体放出B.电解时,H+从质子交换膜左侧向右侧移动C.电解时，右侧电解溶液的pH保持不变D.电解池一侧生成5.6 gN2,另一侧溶液的质量减少18g答案:C5 .某同学组装了如下图的电化学装置,那么以下说法正确的选项是（）A.图中甲池为原电池装置,Cu电极发生还原反响B.实验过程中，甲池左侧烧杯中NO；的浓度不变C假设甲池中Ag电极质量增加5.4 g时，乙池某电极析出1.6 g金属，那么乙中的某盐溶液可能是 足量AgNCh溶液D.假设用铜制U形物代替“盐桥”，工作一段时间后取出U型物称量，质量不变溶液甲池乙池答案：D【题后感悟】多池串联装置常见类型稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸图甲困乙类型1:图甲，无外接电源，二者必有一个装置是原电池（相当于发电装置），为电解装置提供电能, 其中两个电极活动性差异大者为原电池，即左侧为原电池,右侧为电解池。类型2:图乙，有外接电源，两装置均为电解池，且串联电解，通过电路的电子的物质的量相等。三、金属的腐蚀与防护（）.金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变成阻离子而损耗。1 .金属腐蚀的类型化学腐蚀和电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的干燥气体或非电解质液体直接反响不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反响本质M-/ie-=M,?+现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别五电流产生有电流产生联系两者往往同时发生，.电化学.腐蚀更普遍析氢腐蚀和吸氧腐蚀类型析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜酸性较强较弱或中性负极反响Fe-2e=Fe2+正极反响2H+ + 2e-=H2T02 4- 2Hg+4e-=4OH -总反响Fe+2H+Fe2+H2T2Fe+O2 + 2H2O =2Fe(OH)/其他反响4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 、Fe(OHb - Fe2O3，H2O(铁锈)普遍性吸氧腐蚀更普遍2 .金属的防护电化学防护a.牺牲阳极的阴极保护法一原电池原理负极:比被保护金属活泼的金属。正极:被保护的金属设备。b.外加电流的阴极保护法电解原理阴极:被保护的金属设备。阳极:惰性金属。改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。加防护层，如在金属外表喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或外表钝化等方法。【基础测评】L易错易混辨析（正确的画“，'，错误的画“X” ）o金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍（）钢铁发生电化学腐蚀的负极反响式为Fe-3e-=Fe3+ （）镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比镀铜前更容易生锈（）在潮湿空气中，钢铁外表形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀（）（5）外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极（）（6）在船体外嵌入锌块,可以减缓船体的腐蚀，这属于牺牲阴极的保护法（）答案：V X V X X X.以下图用来研究钢铁制品的腐蚀，装置的气密性良好，且开始时U形管两端的红墨水液面相 平。一段时间后能观察到铁钉生锈。以下说法不正确的选项是（）A.铁钉外表发生的反响为Fe-3e-= Fe3+B.假设液体a为稀醋酸，那么U形管液面右高左低C.假设液体a为食盐水，那么U形管液面左高右低D.假设液体a为食用油厕铁钉生锈速率较慢胃胃 ®空气一-Ta，：三-铁钉红墨水答案：A2 .深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀,其电化学腐蚀原理如 图所示，以下与此原理有关的说法错误的选项是（）A.正极反响为 SO j+5H2（3+8e-HS +90HB.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3 xH2OD.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀答案：C3 .利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护,以下说法不正确的选项是（