2025版高考化學全程一輪復習第37講電解池金屬的腐蝕與防護課件

第37講電解池金屬的腐蝕與防護1.理解電解池的構成、工作原理及應用，能書寫電極反應和總反應方程式。2．掌握氯堿工業(yè)、電解精煉、電鍍、電冶金等的反應原理。3．了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。考點一考點二考點三考點一考點一電解原理1.電解和電解池(1)電解：在電流作用下，電解質在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程。(2)電解池：電能轉化為化學能的裝置。(3)電解池的構成①有與直流電源相連的兩個電極。②有電解質溶液(或熔融電解質)。③形成閉合回路。2．電解池的工作原理(以惰性電極電解CuCl2溶液為例)總反應離子方程式：_______________________。【師說·助學】

“電子不下水，離子不上線”。氧化還原

【易錯診斷】判斷正誤，錯誤的說明理由。1．電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{色：_________________________________________________________。2．電解質溶液的導電過程就是電解質溶液被電解的過程：_________________________________________________________。3．電解鹽酸、硫酸溶液等，H＋放電，溶液的pH逐漸增大：_________________________________________________________。4．某些不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過電解可以實現(xiàn)：_________________________________________________________。錯誤。電解CuCl2溶液，陰極反應為Cu2＋＋2e－===Cu。正確。正確?！窘炭笺暯印康淅?[2023·遼寧卷，7]某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產生。下列說法正確的是(

)A．b端電勢高于a端電勢B．理論上轉移2mole－生成4gH2C．電解后海水pH下降D．陽極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋答案：D典例2[2023·浙江1月，11]在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說法正確的是(

)A．石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應B．電極A的電極反應：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2OC．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應D．電解時，陽離子向石墨電極移動答案：C解析：石墨電極為陽極，A項錯誤；該電解池的電解質為熔融鹽，不存在H＋，B項錯誤；根據陽極上生成CO知，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應，C項正確；石墨電極為陽極，陰離子O2－向石墨電極移動，D項錯誤?！編熣f·延伸】

分析電解過程的思維模型判斷陰、陽極→分析電解質溶液的離子組成→確定放電離子或物質→寫出電極反應式、電池反應式?！緦c演練】考向一用惰性電極電解的規(guī)律1．電極為惰性電極，填寫下表中的空白。溶質電極反應式及總反應式電解質溶液濃度復原方法(1)H2SO4陰極：________________陽極：________________總反應式：____________

(2)HCl陰極：________________陽極：________________總反應式：____________

(3)CuSO4陰極：________________陽極：________________總反應式：____________

2H＋＋2e－===H2↑2H2O－4e－===4H＋＋O2↑增大加水2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－===Cl2↑減小通入HClCu2＋＋2e－===Cu2H2O－4e－===4H＋＋O2↑減小加CuO惰性電極電解的規(guī)律圖示考向二利用電解的思維模型分析電解過程2．用石墨作電極，電解稀Na2SO4溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列敘述正確的是(

)A．逸出氣體的體積：A電極＜B電極B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出有刺激性氣味氣體C．A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍色D．電解一段時間后，將全部電解液轉移到同一燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性答案：D

3．若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后，需加入98gCu(OH)2固體，才能使電解質溶液復原，則這段時間，整個電路中轉移的電子數為________。4NA解析：方法一98gCu（OH）2的物質的量為1mol，相當于電解了1mol的CuSO4后，又電解了1mol的水，所以轉移的電子數為2NA＋2NA＝4NA。方法二可以認為整個電路中轉移的電子數與Cu（OH）2的－2價氧失電子數相等，共4NA?？枷蛉秒娊獾乃季S模型書寫電極反應式4．按要求書寫電極反應式和總反應方程式：(1)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：_________________________________________。(2)用Al作電極電解NaOH溶液陽極反應式：_____________________________；陰極反應式：________________________；總反應離子方程式：___________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg（OH）2↓

6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－5．某水溶液中含有等物質的量濃度的Cu(NO3)2和NaCl，用惰性電極對該溶液進行電解，分階段寫出電解反應的化學方程式。解析：第一階段陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑陰極：Cu2＋＋2e－===Cu第二階段陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O第三階段陰極：4H＋＋4e－===2H2↑陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O將電極反應式合并可得電解反應的化學方程式。

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

(2)電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產物全部轉化為NH4NO3，需補充物質A，A是________，說明理由：_________________________________________________________。NH3書寫電極反應式應做到“三看”(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＋而不是生成Fe3＋)。(2)二看介質，介質是否參與電極反應。(3)三看電解質狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的冶煉。考點二考點二電解原理的應用1.電解飽和食鹽水(1)電極反應陽極：__________________；陰極：________________________。(2)電解反應離子方程式：______________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(3)氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣裝置離子交換膜電解槽陽極鈦網(涂有鈦、釕等氧化物涂層)陰極碳鋼網陽離子交換膜①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過②將電解槽隔成陽極室和陰極室2.電鍍銅銅待鍍金屬制品鍍層金屬陽離子3．電解精煉銅(1)電極材料：陽極為________；陰極為________。(2)電解質溶液：________________。(3)電極反應陽極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。粗銅純銅含Cu2＋的鹽溶液4．電冶金【易錯診斷】判斷正誤，錯誤的說明理由。1．在鍍件上電鍍銅時，也可以用惰性材料作陽極，用硫酸銅溶液作電解液：_________________________________________________。2．工業(yè)上，電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3：________________________________________________________。3．電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料：________。4．用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅：________________________________________________________。錯誤。應用銅作陽極錯誤。MgO的熔點高于MgCl2，熔化MgO需要的能量更多，工業(yè)上不用MgO冶煉鎂；AlCl3為共價化合物，熔融狀態(tài)下不能電離，熔融AlCl3不能電解，不用AlCl3冶煉鋁。正確。錯誤。放電順序Zn2＋>H＋（水），用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質溶液，能在鐵上鍍鋅?！窘炭笺暯印康淅?[2022·廣東卷，10]以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，實現(xiàn)Al的再生。該過程中(

)A．陰極發(fā)生的反應為Mg－2e－===Mg2＋B．陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產生含Cu的陽極泥D．陽極和陰極的質量變化相等答案：C解析：根據電解原理可知，電解池中陽極發(fā)生失電子的氧化反應，陰極發(fā)生得電子的還原反應，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應，分別生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不參與反應，陰極區(qū)Al3＋得電子生成Al單質，從而實現(xiàn)Al的再生。陰極應該發(fā)生得電子的還原反應，實際上Mg在陽極失電子生成Mg2＋，A錯誤；Al在陽極上被氧化生成Al3＋，B錯誤；陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；因為陽極除了鋁參與電子轉移，鎂也參與了電子轉移，且還會形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質，根據電子轉移數守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質量變化不相等，D錯誤。典例2[2023·浙江6月，13]氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是(

)A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應B．電極B的電極反應式為：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C．應選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D．改進設計中通過提高電極B上反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗答案：B解析：電極A是氯離子變?yōu)槁葰?，化合價升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應，故A正確；電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應式為：2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B錯誤；右室生成氫氧根，應選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；改進設計中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。綜上所述，答案為B。【對點演練】考向一氯堿工業(yè)1．氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產品。如圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。完成下列填空：(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式：_________________________________________________________。(2)離子交換膜的作用為__________________________________________________________。(3)精制飽和食鹽水從圖中________(選填“a”“b”“c”或“d”，下同)位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中________位置流出。能得到純度更高的氫氧化鈉溶液、阻止陽極產生的Cl2和陰極產生的H2混合發(fā)生反應ad考向二電解精煉、電鍍、電冶金2．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質，可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述中正確的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(

)A．陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式為Ni2＋＋2e－===NiB．電解過程中，陽極質量的減少量與陰極質量的增加量相等C.電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt答案：D解析：電解時，陽極Zn、Fe、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應，A項錯誤；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故陰極反應式為Ni2＋＋2e－===Ni，可見，陽極質量減少是因為Zn、Fe、Ni溶解，而陰極質量增加是因為Ni析出，B項錯誤；電解后溶液中的陽離子除Fe2＋和Zn2＋外，還有Ni2＋和H＋，C項錯誤。3．以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是(

)A．未通電前上述鍍鋅裝置可構成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程B．因部分電能轉化為熱能，電鍍時通過的電量與鋅的析出量無確定關系C．電鍍時保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應速率D．鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護作用答案：C解析：電鍍前，Zn與Fe構成原電池，Zn為負極，F(xiàn)e為正極，電鍍時，F(xiàn)e為陰極，Zn為陽極，原電池充電時，原電池負極為陰極、正極為陽極，故不屬于原電池的充電過程，A錯誤；根據電子守恒，通過電子的電量與析出Zn的量成正比，B錯誤；電流恒定，單位時間通過的電子的物質的量恒定，即電解速率恒定，C正確；鍍層破損后，Zn與Fe仍能構成原電池，其中Zn為負極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護，D錯誤。

用銅作陽極可補充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋濃度恒定2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－===3H2↑負

H2考點三考點三金屬的腐蝕與防護1.金屬腐蝕的本質金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應。2．化學腐蝕與電化學腐蝕類型化學腐蝕電化學腐蝕反應物金屬、干燥的氣體或非電解質不純金屬、電解質溶液反應類型直接發(fā)生化學反應原電池反應有無電流產生無有實質金屬原子失電子被氧化

3.電化學腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕)類型析氫腐蝕吸氧腐蝕水膜性質酸性較強__________________負極反應Fe－2e－===Fe2＋正極反應2H＋＋2e－===H2↑__________________總反應Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑__________________聯(lián)系吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍弱酸性、中性或堿性2H2O＋O2＋4e－===4OH－2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2【師說·助學】

鐵銹的形成過程2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O4．金屬的防護方法(1)犧牲陽極法利用原電池原理。(2)外加電流法利用電解池原理。(3)改變金屬內部結構→如制成不銹鋼。(4)加保護層→如電鍍、噴漆、覆膜等?！疽族e診斷】判斷正誤，錯誤的說明理由。1．純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣：_________________________________________________________。2．在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用：_________________________________________________________。3．若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕：_________________________________________________________。4．鐵表面鍍鋅可增強其抗腐蝕性：_________________________________________________________。錯誤。純銀器表面通過化學腐蝕生成黑色的Ag2S；鋼鐵表面通過電化學腐蝕生成Fe2O3·xH2O。錯誤。保護層破損后，只是暴露部分失去了對金屬的保護作用。錯誤。在海輪外殼上附著一些銅塊，將加快海輪外殼的腐蝕。

正確?！窘炭笺暯印康淅?[2020·江蘇卷，11]將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關說法正確的是(

)A．陰極的電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋B．金屬M的活動性比Fe的活動性弱C．鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護D．鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快答案：C解析：本題考查金屬的腐蝕與防護，考查的化學學科核心素養(yǎng)是科學態(tài)度與社會責任。該裝置中陰極發(fā)生還原反應，A項錯誤；金屬M被氧化，即金屬活動性：M>Fe，B項錯誤；鋼鐵設施為原電池的正極，表面積累大量電子而被保護，C項正確；海水中含有大量的NaCl等電解質，而河水中電解質較少，故鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的慢，D項錯誤。典例2驗證犧牲陽極法，實驗如下(燒杯內均為經過酸化的3%NaCl溶液)。①在Fe表面生成藍色沉淀②試管內無明顯變化③試管內生成藍色沉淀下列說法不正確的是(

)A．對比②③，可以判定Zn保護了FeB．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C．驗證Zn保護Fe時不能用①的方法D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑答案：D解析：實驗②中加入K3[Fe（CN）6]溶液，溶液無變化，說明溶液中沒有Fe2＋；實驗③中加入K3[Fe（CN）6]溶液生成藍色沉淀，說明溶液中有Fe2＋，A項正確；對比①②可知，①中K3[Fe（CN）6]可能將Fe氧化成Fe2＋，F(xiàn)e2＋再與K3[Fe（CN）6]反應生成藍色沉淀，B項正確；由以上分析可知，驗證Zn保護Fe時，可以用②③做對比實驗，不能用①的方法，C項正確；K3[Fe（CN）6]可將單質鐵氧化為Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe（CN）6]生成藍色沉淀，附著在Fe表面，無法判斷鐵比銅活潑，D項錯誤?！緦c演練】考向一金屬腐蝕的類型及比較1．實驗探究(如圖所示)(1)若棉團浸有NH4Cl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應式為_________________，右試管中現(xiàn)象是__________。(2)若棉團浸有NaCl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應式為____________________，右試管中現(xiàn)象是________________。析氫2H＋＋