安徽省太和縣高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第10講 電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)課件

1、第10講 電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)化學(xué) 2018年高考一輪復(fù)習(xí)考試說明1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用， 能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、 防止金屬腐蝕的措施?？键c(diǎn)一電解的原理1.電解定義在電流作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。2.能量轉(zhuǎn)化形式電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。3.電解池(1)構(gòu)成條件有與電源相連的兩個(gè)電極。電解質(zhì)溶液(或熔融鹽)。形成閉合回路。知識(shí)梳理(2)電極名稱及電極反應(yīng)式(如圖)陽極氧化2Cl2e=Cl2Cu2+ 2e =Cu陰極還原(3)電子和離子的移動(dòng)方向4.陰陽兩極上放電順序陰離子失去電子或陽離子得到電

2、子的過程叫放電。離子的放電順序取決于離子本身的性質(zhì)即離子得失電子的能力，另外也與離子的濃度及電極材料有關(guān)。(1)陰極：陰極上放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關(guān)。氧化性強(qiáng)的先放電，放電順序：(2)陽極：若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。若是惰性電極作陽極，則僅是溶液中的陰離子放電，常見離子的放電順序是注意：一般情況下，離子按上述順序放電，但如果離子濃度相差十分懸殊，離子濃度大的也可以先放電。如理論上H的放電能力大于Fe2、Zn2，但在電解濃度大的硫酸亞鐵或硫酸鋅溶液中，由于溶液中c(Fe2)或c(Zn2)c(H)，則先在陰極上放電的是Fe2或Zn2，因此陰極上的主要產(chǎn)

3、物為Fe或Zn；但在水溶液中，Al3、Mg2、Na等是不會(huì)在陰極上放電的。5.四種基本電解類型 (用惰性電極電解)(1)電解水型電解質(zhì)(水溶液) 電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原含氧酸(如H2SO4)陽極：_陰極：_H2O_增大減小 加_強(qiáng)堿(如NaOH)增大 加_活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4)不變 加_4OH4e=O22H2O4H4e=2H2H2OH2OH2O例1.電解水型電解一段時(shí)間后，其電解質(zhì)的濃度一定增大嗎？舉例說明。不一定，如用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液，一段時(shí)間后會(huì)析出Na2SO410H2O晶體，剩余溶液仍為該溫度下的飽和溶液，此時(shí)濃度

4、保持不變。(2)電解電解質(zhì)型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原無氧酸(如HCl)，除HF外陽極：_陰極：_酸減小 增大 通入_氣體不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)，除氟化物外陽極：_陰極：_鹽 加_固體2Cl2e=Cl22H2e=H22Cl2e=Cl2Cu22e=CuHClCuCl2(3)放H2生堿型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)陽極：_陰極：_水和鹽生成新電解質(zhì)增大通入_氣體2Cl2e=Cl22H2e=H2HCl例2.要使電解后的NaCl溶液復(fù)原，滴加鹽酸可以嗎？為什么？不可以

5、，因?yàn)殡娊釴aCl溶液時(shí)析出的是等物質(zhì)的量的Cl2和H2，所以應(yīng)通入氯化氫氣體，加入鹽酸會(huì)引入過多的水。(4)放O2生酸型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)陽極：_陰極：_水和鹽_生成新電解質(zhì)減小加 或 4OH4e=2H2OO22Cu24e=2CuCuOCuCO3例3. .要使電解后的CuSO4溶液復(fù)原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？為什么？加入CuCO3為什么也可復(fù)原？不可以；因?yàn)殡娊釩uSO4溶液時(shí)，盡管Cu2和OH分別放電，按照電極反應(yīng)式Cu22e=Cu、4OH4e=2H2OO2，氫元素變成H2O仍然留在溶液中，只

6、有Cu析出和O2逸出，且物質(zhì)的量之比為21，所以要讓溶液復(fù)原，需要加CuO，而不能加Cu(OH)2。加入CuCO3時(shí)，CO2變?yōu)闅怏w逸出，相當(dāng)于加的是CuO。例3. .若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，需加入98 g Cu(OH)2固體，才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原，則這段時(shí)間，整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為多少？ 4NA方法一：98 g Cu(OH)2的物質(zhì)的量為1 mol，相當(dāng)于電解了1 mol的CuSO4后，又電解了1 mol的水，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA2NA4NA。方法二：可以認(rèn)為整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與Cu(OH)2的O2失電子數(shù)相等，共4NA。例4.通過以上分析，電解質(zhì)溶液復(fù)原應(yīng)遵循什

7、么原則？電解質(zhì)溶液的復(fù)原應(yīng)遵循“從溶液中析出什么補(bǔ)什么”的原則，即從溶液中析出哪種元素的原子，則應(yīng)按比例補(bǔ)入哪些原子。例5.根據(jù)金屬活動(dòng)順序表，Cu和稀H2SO4不反應(yīng)，怎樣根據(jù)電化學(xué)的原理實(shí)現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生H2？Cu作陽極，C作陰極，稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，通入直流電就可以實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)。電解反應(yīng)式為陽極：Cu2e=Cu2，陰極：2H2e=H2?？偡磻?yīng)式：Cu2H Cu2H2。6.做到“三看”，正確書寫電極反應(yīng)式(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe2)。(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。(3)三看是否有特殊信息。7.電化學(xué)綜合計(jì)

8、算的三種常用方法(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過4 mol e為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問題。提示在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用QIt和Qn(e)NA1.6010

9、19 C來計(jì)算電路中通過的電量?？键c(diǎn)二電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1.氯堿工業(yè)(1)電極反應(yīng)陽極反應(yīng)式： ( 反應(yīng))陰極反應(yīng)式： ( 反應(yīng))(2)總反應(yīng)方程式2Cl2e=Cl2 氧化2H2e=H2 還原(3)氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程圖2.電鍍下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(zhì)溶液是 。陽AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液陰(3)電極反應(yīng)：陽極： ；陰極： 。(4)特點(diǎn)： 極溶解， 極沉積，電鍍液的濃度 。Age=AgAge=Ag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(zhì)溶液：含Cu2的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)

10、：陽極： 、 、 、 ；陰極： 。粗銅純銅Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2Cu2e=Cu2Cu22e=Cu4.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)冶煉鈉電極反應(yīng)：陽極： ；陰極： 。2Cl2e=Cl22Na2e=2Na(2)冶煉鋁電極反應(yīng)：陽極： ；陰極： 。6O212e=3O24Al312e=4Al例1.正誤判斷，正確的打“”“”，錯(cuò)誤的打“”(1)電鍍銅和電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2)均保持不變()(2)電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料()(3)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3(

11、)(4)電解精煉時(shí)，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料()(5)用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，由于放電順序HZn2，不可能在鐵上鍍鋅()5.隔膜在電化學(xué)中的功能(1)常見的隔膜隔膜又叫離子交換膜，由高分子特殊材料制成。離子交換膜分三類：陽離子交換膜，簡(jiǎn)稱陽膜，只允許陽離子通過，即允許H和其他陽離子通過，不允許陰離子通過。陰離子交換膜，簡(jiǎn)稱陰膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過。質(zhì)子交換膜，只允許H通過，不允許其他陽離子和陰離子通過。(2)隔膜的作用能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。例題.2014

12、新課標(biāo)全國(guó)卷，27(4)H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B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)：解這類問題可以分三步：第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。第二步，寫出電極反應(yīng)式，判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)?？键c(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)1.金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子 變?yōu)?，金屬發(fā)生 。失去電子金屬陽離子氧化反應(yīng)類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件 金屬跟 接觸 不純金屬或

13、合金跟 接觸現(xiàn)象 電流產(chǎn)生 電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被_ 較活潑金屬被_聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生， 腐蝕更普遍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)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進(jìn)行分析：類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件 電極反應(yīng)負(fù)極 正極 _總反應(yīng)式 _聯(lián)系 更普遍水膜酸性較強(qiáng)(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性Fe2e=Fe22H2e=H2O22H2O4e=4OHFe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2吸氧腐蝕3.金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法 原理a. 極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b. 極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。外加電流

14、陰極保護(hù)法 原理a. 極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b. 極：惰性金屬或石墨。(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護(hù)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。原電池負(fù)正電解陰陽例1.正誤判斷，正確的打“”“”，錯(cuò)誤的打“”(1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣()(2)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物()(3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3()(4)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對(duì)金屬的保護(hù)作用()(5)外加電流的陰極保護(hù)法，構(gòu)成了電解池；犧牲陽極的陰極保護(hù)法構(gòu)成了原電池。二者均能有效地保護(hù)金屬不容易被腐

15、蝕()例2.寫出鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕生成鐵銹的原理。鐵銹的形成負(fù)極：2Fe4e=2Fe2正極：O24e2H2O=4OH2FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(鐵銹)(3x)H2O1.判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律(1)對(duì)同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕速率的快慢：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕。(2)對(duì)同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中弱電解質(zhì)溶液中非電解質(zhì)溶液中。(3)活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，腐蝕速率越快。(4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越

16、大，金屬腐蝕越快。2.兩種保護(hù)方法的比較外加電流的陰極保護(hù)法保護(hù)效果大于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。反思?xì)w納反思?xì)w納考點(diǎn)四 串聯(lián)電池的兩大模型原電池和電解池統(tǒng)稱為電池，將多個(gè)電池串聯(lián)在一起，綜合考查電化學(xué)知識(shí)是近年來高考命題的熱點(diǎn)，該類題目能夠考查學(xué)生對(duì)解題方法的掌握情況，需要學(xué)生具有縝密的思維能力及巧妙的處理數(shù)據(jù)的能力。1.串聯(lián)裝置圖比較圖甲中無外接電源，二者必有一個(gè)裝置是原電池(相當(dāng)于發(fā)電裝置)，為電解裝置提供電能，其中兩個(gè)電極活動(dòng)性差異大者為原電池裝置，即左圖為原電池裝置，右圖為電解裝置。圖乙中有外接電源，兩燒杯均作電解池，且串聯(lián)電解，通過的電流相等。2.“串聯(lián)”類電池的解題流程類型一外接電源與電解池的串聯(lián)類型二原電池與電解池的串聯(lián)多個(gè)電池“串聯(lián)”在一起，但沒有外接直流電源，其中一個(gè)裝置是原電池，裝置中兩個(gè)電極活潑性差異最大的裝置為原電池，較活潑的作負(fù)極，其余均為電解池。 例1.燒杯A中盛入0.1 molL1的H2SO4溶液，燒杯B中盛放0.1 molL1的CuC