高考化学一轮总复习 8第3讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护课件 新课标.ppt
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1、2021/8/11 星期三1 课课 堂堂 反反 馈馈课课 堂堂 探探 究究考考 点点 突突 破破 课课 时时 作作 业业 单单元元综综合合测试测试2021/8/11 星期三2堂堂课课探探 究究2021/8/11 星期三3解读考纲 考点考纲解读1电解池原理及其应用1.了解电解池的工作原理,能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解电镀池与精炼池的原理,能分析常见的电镀池和精炼池。3.能够进行有关电解产物的判断和计算。2金属的腐蚀与防护认识金属腐蚀的危害,理解金属发生电化学腐蚀的原因,能选用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。2021/8/11 星期三4一、电解原理1电解(1)定义使_通过电解质溶液(
2、或熔融的电解质)而在_引起_反应的过程。(2)特点电解过程是非自发的。电解质导电一定发生_变化。2021/8/11 星期三52电解池(1)概念把_转化为_的装置。(2)形成条件与_相连的两个电极。电解质溶液(或_电解质)。形成_。2021/8/11 星期三6(3)工作原理(以电解CuCl2溶液为例)如图所示:2021/8/11 星期三73电解原理的应用(1)氯碱工业电极反应式阴极:_;阳极:_;总反应式:_。2021/8/11 星期三8(2)电镀概念应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。形成条件a待镀金属作_极;b镀层金属作_极;c含有_离子的溶液作电镀液;d外加直流电源。
3、2021/8/11 星期三9特点电镀前后电镀液浓度不变。(3)铜的电解精炼阳极材料:含杂质Fe、Zn、Ni的粗铜;阴极材料:_;电解质溶液:_。(4)电冶金金属冶炼的实质金属冶炼的实质是使矿石中的_得到电子,从它们的化合物中_出来。2021/8/11 星期三102021/8/11 星期三11二、金属的腐蚀及其防护1金属腐蚀的本质金属原子在反应中_电子被_:_。2021/8/11 星期三122金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀金属跟接触到的_或_等直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀_的 金 属 跟 _接 触,因 发 生_反应而引起的腐蚀。电化学腐蚀包括_和_两类。2021/8/11 星
4、期三133电化学腐蚀的分类(钢铁腐蚀)类型析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜性质水膜呈_水膜呈弱酸性或中性负极反应Fe2e=Fe22Fe4e=2Fe2正极反应_其他反应及产物Fe2H2O=Fe(OH)2H2_4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O联系普遍性:吸氧腐蚀更普遍2021/8/11 星期三144.金属防护(1)改变金属内部组织结构:如制成_、_等。(2)金属表面加保护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法。2021/8/11 星期三15(3)电化学保护牺牲阳极的阴极保护法_原理被保护的金属上连接一种更_的金属,被保护的金属作原电
5、池的_极。外加电流的阴极保护法_原理被保护的金属与电源的_极相连,作电解池的_极。2021/8/11 星期三162021/8/11 星期三172021/8/11 星期三18自主检查 1下列叙述中不正确的是()A电解池的阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应B原电池跟电解池连接后,电子从原电池负极流向电解池阳极C电镀时,电镀池里的阳极材料发生氧化反应D电解饱和食盐水时,阴极得到氢氧化钠溶液和氢气答案B2021/8/11 星期三19解析原电池与电解池相连时,原电池的正极与电解池的阳极相连,负极与电解池的阴极相连,因此电子从原电池的负极流向电解池的阴极,B错。2021/8/11 星期三202下列有关钢铁
6、腐蚀与防护的说法正确的是()A钢管与电源正极连接,钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe3e=Fe3答案B2021/8/11 星期三21解析钢管与电源正极相连,则钢管作阳极,发生氧化反应而被腐蚀,A项错误;铁遇冷浓硝酸表面钝化,在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀,B项正确;钢管与铜管露天堆放在一起,形成原电池时钢管作负极,发生氧化反应而被腐蚀,C项错误;钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应为:Fe2e=Fe2,D项错误。2021/8/11 星期三223用惰性电极电解下列物质的稀溶液,经过一段时间后,
7、溶液的pH减小的是()ANa2SO4BNaOHCNaCl DAgNO3答案D解析根据电解规律,电解Na2SO4和NaOH的稀溶液实质是电解水,Na2SO4溶液pH不变,NaOH溶液pH变大;电解NaCl溶液生成NaOH,pH变大,电解AgNO3溶液生成HNO3,pH变小。2021/8/11 星期三234下列四种装置中,盛200 mL硫酸铜溶液盛200 mL 0.01 molL1硫酸盛200 mL氯化锌溶液盛200 mL氯化钾溶液2021/8/11 星期三24(1)上述四种装置中,为电解池的是_(用编号回答)。装置中两电极的电极反应式分别是_(注明电极名称)。(2)用 离 子 方 程 式 回 答
8、:通 电 时 装 置 中 的 总 反 应 是_溶液中可能发生的副反应是_。(3)若将装置中的外加电源拆去,用导线将两个电极连接,则Fe极上发生的反应是_,C极上发生的反应是_。2021/8/11 星期三252021/8/11 星期三26解析(1)电解池的标志是有外加电源,中都有直流电源,但是中阳极为活性电极Zn,溶液为氯化锌溶液,看出是电镀池。是电解池。(2)装置中就是用惰性电极电解氯化钾溶液,生成氢气、氯气、KOH,其中Cl2与KOH会发生氧化还原反应。(3)若将装置中的外加电源拆去,用导线将两个电极连接,因为氯化钾溶液是中性溶液,所以装置就成了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。2021/8/11 星
9、期三27点点考考突突 破破2021/8/11 星期三282021/8/11 星期三292电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断首先看电极,如果是活性电极(金属活动性顺序表Ag以前),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子;如是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要看溶液中离子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序加以判断,阴离子放电顺序S2IBrClOH含氧酸根F。2021/8/11 星期三30(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反,其中AgFe3Cu2HFe2Zn2Al3Mg2Na。2021/8/11 星期三31特别提醒(1)阳极放
10、电顺序一定要先看电极。(2)阴极发生得电子的还原反应,与电极材料无关,是溶液中的阳离子得电子,其顺序基本上与金属活动性顺序一致,即越活泼的金属,其阳离子越不易得电子;若溶液中H浓度比较小时,则H放电顺序处于Zn2和Al3之间。2021/8/11 星期三32二、用惰性电极电解电解质溶液的规律2021/8/11 星期三33类型电极反应特点物质类型及实例电解的对象电解质浓度的变化溶液pH变化恢复原浓度的方法电解电解质型电解质电离出的阴离子在阳极上失电子,阳离子在阴极上得电子无氧酸(HCl)电解质减小升高加电解质本身不活泼金属无氧酸盐(CuCl2)2021/8/11 星期三34类型电极反应特点物质类型
11、及实例电解的对象电解质浓度的变化溶液pH变化恢复原浓度的方法放H2生碱型阴极:水电离出的H放电2H2e=H2阳极:电解质电离出的阴离子在阳极上失电子活泼金属的无氧酸盐(NaCl、MgCl2)电解质和水生成新电解质,原电解质浓度减小升高加对应的无氧酸2021/8/11 星期三35类型电极反应特点物质类型及实例电解的对象电解质浓度的变化溶液pH变化恢复原浓度的方法放O2生酸型阴极:电解质电离出的阳离子在阴极上得电子阳极:水电离出的OH放电4OH4e=2H2OO2不活泼金属含氧酸盐(CuSO4、AgNO3)电解质和水生成新电解质,原电解质浓度减小降低加对应的氧化物2021/8/11 星期三36规律方
12、法若阴极为H放电,则阳极区c(OH)增大;若阳极为OH放电,则阴极区c(H)增大;若阴极、阳极同时有H、OH放电,相当于电解水,电解质溶液浓度增大。当电解过程中电解的是水和电解质时,电极反应式中出现的是H或OH放电,但在书写总反应式时要将反应物中的H或OH均换成水,在生成物中出现的是碱或酸,同时使阴极、阳极反应式得失电子数目相同,将两个电极反应式相加,即得到总反应的化学方程式。2021/8/11 星期三37用惰性电极电解时,若要使电解后的溶液恢复到原状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加入析出阴极产物与阳极产物的化合物。2021/8/11 星期三382021/8/11 星期三
13、39解析由电解总反应可知,Cu参加了反应,所以Cu作电解池的阳极,发生氧化反应,B选项错误;石墨作阴极,阴极上是溶液中的H反应,电极反应为:2H2e=H2,A选项正确;阳极与电源的正极相连,C选项错误;阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O,当有0.1 mol电子转移时,有0.05 mol Cu2O生成,D选项错误。答案A2021/8/11 星期三40规律方法分析电解原理时应注意以下几个问题:(1)首先要判定是否为电解池,若有外接电源,则为电解池。(2)电解池的阳极反应首先要考虑阳极材料,若为惰性电极,溶液中的阴离子被氧化;若为金属活泼电极,则被氧化的是电极本身,阴极是溶液中的阳离子放电,
14、不必考虑电极材料。(3)若溶液中的阴阳离子有多种,一定要根据离子放电顺序判定哪种离子先放电,如果给出离子的物质的量限制数据,还要依据电子守恒判断电极反应的始终。2021/8/11 星期三41变式训练1如右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液,下列实验现象中正确的是()A逸出气体的体积,a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色2021/8/11 星期三42答案D解析a与电源负极相连,是阴极,发生还原反应,Na2SO4溶 液 中 的 H放 电:4
15、H 4e=2H2,b为阳极,发生氧化反应:4OH4e=O22H2O,所以A、B不正确;a极周围由于H放电呈碱性,石蕊显蓝色,b极周围由于OH放电呈酸性,石蕊显红色。2021/8/11 星期三432用惰性电极电解CuSO4溶液,下列说法正确的是()A阳极发生的电极反应为:Cu22e=CuB 阴 极 发 生 的 电 极 反 应 为:4OH 4e=2H2OO2C若有6.4 g金属铜析出,则放出的氧气为0.05 molD电解过程中,阳极附近溶液的pH增大答案C2021/8/11 星期三44解析用惰性电极电解CuSO4溶液时,阳极发生的反应是4OH4e=2H2OO2,随着反应的进行,OH的浓度逐渐降低,
16、所以阳极附近溶液的pH应该减小,故选项A、D错误;阴极反应为Cu22e=Cu,故选项B错误;1 mol 铜离子变成铜单质,需要得到2 mol电子,而反应生成1 mol氧气,则OH需要失去4 mol电子,故选项C正确。2021/8/11 星期三453(2011全国,10)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后,欲使电解液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的()ACuSO4BH2OCCuO DCuSO45H2O答案C2021/8/11 星期三46解析本题考查了电解规律以及电解质溶液的复原。用石墨作电极电解硫酸铜溶液,阳极反应式为:4OH4e=O22H2O,阴极反应式为:Cu22e=Cu,即
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