高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 6.3電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課件.ppt
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第三節(jié) 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù),考綱要求 1.了解電解池的工作原理,能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2.理解金屬發(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。,一、電解原理 1.電解:使 通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽兩極引起 的過程。 2.電解池(電解槽):把 的裝置。,考點(diǎn)一 電解原理,電流,氧化還原反應(yīng),電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,3.電解池的組成和工作原理 (用惰性電極電解CuSO4溶液) (1)電極名稱與電極反應(yīng): 與電源正極相連的為 ,發(fā)生 反應(yīng),電極反應(yīng)式:2H2O-4e-===O2↑+4H+。 與電源負(fù)極相連的為 ,發(fā)生 反應(yīng),電極反應(yīng)式:2Cu2++4e-===2Cu。,陽極,氧化,陰極,還原,4.電解池中粒子流向 (1)電子:電子從電源 沿導(dǎo)線流入電解池的 極,陽極失去的電子沿導(dǎo)線流回電源的 。,負(fù)極,陰,正極,陰,陽,二、電極反應(yīng)及電極產(chǎn)物的判斷 1.電解質(zhì)溶液中離子的流向,2.電解對電極產(chǎn)物的判斷 (1)首先判斷陰、陽極,分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。 (2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成,找全離子并分陰、陽兩組 (不要忘記水溶液中的H+和OH-)。 (3)然后列出陰、陽兩極的放電順序:,,,特別提示 (1)判斷電解產(chǎn)物、書寫電極反應(yīng)式以及分析電解質(zhì)溶液的變化時(shí)首先要注意陽極是活性材料還是惰性材料。 (2)書寫電解化學(xué)方程式時(shí),應(yīng)看清是電解的水溶液還是熔融電解質(zhì)。Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+只有在熔融狀態(tài)下放電,在水溶液中Zn2+只有在電鍍時(shí)才放電。,增大,水,(2)稀H2SO4: 陽極:2H2O-4e-===O2↑+4H+ 或4OH--4e-===O2↑+2H2O 陰極:_____________________ 電解后溶液的pH值 ,加入 可恢復(fù)電解前狀態(tài)。,4H++4e-===2H2↑,減小,H2O,(3)NaCl溶液: 陽極:_____________________ 陰極:2H++2e-===H2↑或 _______________________________ 總反應(yīng)的離子方程式為:,2Cl--2e-===Cl2↑,2H2O+2e-===H2↑+2OH-,增大,HCl,(4)AgNO3溶液: 陽極:2H2O-4e-===O2↑+4H+ 陰極:4Ag++4e-===4Ag 總反應(yīng)的離子方程式: ___________________________________ 電解后溶液的pH值 ,加入適量 可恢復(fù)原狀態(tài)。 當(dāng)AgNO3完全反應(yīng)后,溶液_________________________________。,減小,Ag2O,因變成了稀HNO3溶液,能繼續(xù)導(dǎo)電,1.電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí)是否一定發(fā)生化學(xué)變化? 提示:一定。且一定發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 2.下列過程一定不可逆的是________。 a.電離 B.電解 c.水解 提示:b,1.右圖是電解CuCl2溶液的裝置,其中c、d為石墨電極,則下列有關(guān)判斷正確的是( ) A.a(chǎn)為負(fù)極、b為正極 B.a(chǎn)為陽極、b為陰極 C.電解過程中,d電極質(zhì)量增加 D.電解過程中,氯離子濃度不變,考查電解原理,,解析:根據(jù)電流的方向判斷a為正極,b為負(fù)極,則c為陽極,d為陰極。電解CuCl2溶液的電極反應(yīng)式為:陽極(c電極)2Cl--2e-===Cl2↑,陰極(d電極)Cu2++2e-===Cu,C正確。 答案:C,解析:由反應(yīng)式知鐵為陽極,電解液為堿性溶液,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)錯(cuò)誤;鐵失去3 mol電子可以在陰極得到1.5 mol氫氣,標(biāo)準(zhǔn)狀況下為33.6 L,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:C,3.用鉑電極電解一定濃度的下列物質(zhì)的水溶液,在電解后的電解液中加適量水,能使溶液濃度恢復(fù)到電解前濃度的是( ) A.NaCl B.Na2CO3 C.CuSO4 D.K2S 解析:加適量水能使溶液恢復(fù)到電解前的濃度,則實(shí)際是電解水,故只有B項(xiàng)符合條件。 答案:B,考查電解的規(guī)律,4.右圖為直流電源電解稀Na2SO4溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是( ) A.逸出氣體的體積,a電極的小于b電極的 B.一電極逸出無味氣體,另一電極逸出刺激性氣味氣體 C.a(chǎn)電極附近呈紅色,b電極附近呈藍(lán)色 D.a(chǎn)電極附近呈藍(lán)色,b電極附近呈紅色 答案:D,,答案:C,1.以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律,3.判斷電解質(zhì)溶液離子濃度的變化 (1)若陰極為H+放電,則陰極區(qū)c(OH-)增大。 (2)若陽極為OH-放電,則陽極區(qū)c(H+)增大。 (3)若陰、陽兩極同時(shí)有H+、OH-放電,相當(dāng)于電解水,電解質(zhì)溶液的濃度增大。,一、 氯堿工業(yè) 電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣 1.電極反應(yīng) 陽極:2Cl--2e-===Cl2↑。 陰極:2H2O+2e-===H2↑+2OH-。 2.總反應(yīng)方程式 ________________________________________。 離子方程式: ________________________________________。 3.在兩極滴入酚酞試液,陰極附近變紅,考點(diǎn)二 電解原理的應(yīng)用及計(jì)算,二、電鍍與電解精煉銅,三、電冶金 1.電解冶煉鈉(電解熔融NaCl) (1)電極反應(yīng):陽極:2Cl--2e-===Cl2↑。 陰極:2Na++2e-===2Na。 (2)總反應(yīng)方程式:____________________________。 2.冶煉鎂(電解熔融的MgCl2) 總反應(yīng)為:______________________________ 3.冶煉鋁(電解熔融的Al2O3) 電極反應(yīng): 陽極:______________________ 陰極:______________________ 總反應(yīng)為_______________________________,6O2--12e-===3O2↑,4Al3++12e-===4Al,1.電鍍銅時(shí),Cu2+濃度如何改變?電解精煉銅時(shí),CuSO4溶液的濃度是否改變? 提示:電鍍銅時(shí),電解質(zhì)溶液中的Cu2+濃度不變;電解精煉銅時(shí),粗銅中的Zn、Fe、Ni等比Cu活潑的金屬在陽極失去電子,陰極上只有Cu2+得電子,所以CuSO4溶液的濃度會降低。,答案:(1) (2) (3) (4)√ (5),1.(2014年臨沂模擬)電鍍在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用,可以鍍鋅、鍍銅、鍍金等。利用如圖所示裝置可以將銅牌變?yōu)殂y牌,即在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說法中正確的是( ) A.通電后,Ag+向陽極移動(dòng) B.銀片與電源負(fù)極相連 C.該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag++e-===Ag D.當(dāng)電鍍一段時(shí)間后,將電源反接,銅牌可恢復(fù)如初 答案:C,電解原理的應(yīng)用,,2.氯堿工業(yè)的基本原理就是電解飽和食鹽水。下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)室電解飽和食鹽水的說法中正確的是( ) A.可以選用石墨棒作為陰、陽極材料,但陽極材料也可以用鐵棒 B.用濕潤的淀粉KI試紙靠近陰極區(qū)域,試紙變藍(lán) C.電解過程中,在陽極區(qū)域溶液中滴加品紅,品紅褪色 D.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,將溶液攪拌,然后用pH試紙檢驗(yàn),溶液呈中性 答案:C,答案:(1)2H2O+2e-===H2↑+2OH- Fe-2e-===Fe2+或 Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2 (2)bcd,4.對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理,可延長其使用壽命。 (1)以鋁材為陽極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極電極反應(yīng)為________________________________________。取少 量廢電解液,加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀,產(chǎn)生沉淀的原因是________________________________________________。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕,電鍍時(shí)用銅而不用石墨做陽極的原因是______________________________________________________ ____________________________________________________。,(3)以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉,下列說法正確的是________。 a.電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 b.粗銅接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng) c.溶液中Cu2+向陽極移動(dòng) d.利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬 (4)粗銅的電解精煉如圖所示。在粗銅的電解過程中,粗銅板是圖中電極________(填圖中的字母);在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)為________;若粗銅中還含有Au、Ag、Fe,它們在電解槽中的存在形式和位置為_______________________________。,,有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算,答案:A,6.在如圖所示的裝置中,若通入直流電5 min時(shí),銅電極質(zhì)量增加2.16 g,試回答:,,(1)電源電極X為________極。 (2)pH變化:A________,B________,C________(填“增大”“減小”或“不變”)。 (3)通電5 min時(shí),B中共收集224 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),溶液體積為200 mL。則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為________(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。 (4)若A中KCl溶液的體積也是200 mL,電解后,溶液的pH為________(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。,(4)A中生成OH-=n(e-)=0.02 mol, c(OH-)=0.1 molL-1,pH=13。 答案:(1)負(fù) (2)增大 減小 不變 (3)0.02 5 molL-1 (4)13,電解池中有關(guān)量的計(jì)算或判斷 (1)電解計(jì)算的常用方法。,,(2)計(jì)算時(shí)常用的4e-關(guān)系。 (3)電解生成酸或堿的反應(yīng)中,生成H+或OH-的物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量,以此作為求溶液pH的基礎(chǔ)依據(jù)。,,1.金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬原子 電子變?yōu)榻饘訇栯x子,金屬發(fā)生 反應(yīng)。 2.化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較,考點(diǎn)三 金屬的腐蝕與防護(hù),失去,氧化,3.電化學(xué)腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕),4.金屬防護(hù)方法 (1)金屬表面覆蓋保護(hù)層: ①涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷塑料。 ②鍍耐腐蝕的金屬或合金。 ③用化學(xué)方法鈍化使金屬表面形成一層致密的氧化物膜。 (2)電化學(xué)防護(hù)法: ①外加電流的 (電解池原理),如鋼閘門接低壓直流電負(fù)極,石墨接電源正做作陽極,浸入水中。 ②犧牲陽極的 (原電池原理),如船殼上釘上鋅塊。 (3)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu):普通鋼鐵加入鉻、鎳等轉(zhuǎn)變?yōu)椴讳P鋼等。,陰極保護(hù)法,陰極保護(hù)法,1.銅在酸雨較嚴(yán)重的地區(qū)發(fā)生的是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕?為什么? 提示:吸氧腐蝕。銅位于金屬活動(dòng)順序表氫以后,不能從酸溶液中置換出H2。而是發(fā)生吸氧腐蝕生成Cu2(OH)2CO3。,2.判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“” (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,就完全失去了對金屬的保護(hù)作用。( ) 答案:(1) (2) (3) (4),1.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是( ),金屬的腐蝕與防護(hù),,,A.圖a中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重 B.圖b中,開關(guān)由M改置于N時(shí),CuZn合金的腐蝕速率減小 C.圖c中,接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大,Zn上放出氣體的速率也增大 D.圖d中,ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 答案:B,2.以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是( ) A.黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B.生鐵比純鐵芯(幾乎是純鐵)容易生銹 C.鐵制器件附有銅制配件,在接觸處易生鐵銹 D.銀制獎(jiǎng)牌(純銀制成)久置后表面變暗 答案:D,3.如圖裝置中,小試管內(nèi)為紅墨水,具支試管內(nèi)盛有pH=4久置的雨水和生鐵片。實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到:開始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降,一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升,略高于小試管內(nèi)液面。下列說法正確的是( ) A.生鐵片中的碳是原電池的陽極,發(fā)生還原反應(yīng) B.雨水酸性較強(qiáng),生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C.墨水回升時(shí),碳電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH- D.具支試管中溶液pH逐漸減小,,解析:生鐵片中的碳是原電池的正極,A錯(cuò);雨水酸性較強(qiáng),開始時(shí)鐵片發(fā)生化學(xué)腐蝕和析氫腐蝕,產(chǎn)生氫氣,導(dǎo)管內(nèi)液面下降,一段時(shí)間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕,吸收氧氣,導(dǎo)管內(nèi)液面回升,B錯(cuò);墨水回升時(shí),鐵片發(fā)生吸氧腐蝕,碳極為正極,電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH-,C對;鐵片無論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕,具支試管內(nèi)溶液pH均增大,D錯(cuò)。 答案:C,解析:金屬腐蝕主要是吸氧腐蝕,不一定生成H2。 答案:A,5.(2014年邯鄲模擬)如圖所示,各燒杯中盛有海水,鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)? ) A.②①③④⑤⑥ B.⑤④②①③⑥ C.⑤④③①②⑥ D.⑤③②④①⑥,,解析:在同一電解質(zhì)溶液中,金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下:電解池的陽極原電池的負(fù)極(兩極材料的活潑性差別越大,氧化還原反應(yīng)的速率越快)化學(xué)腐蝕犧牲陽極的陰極保護(hù)法外接電源的陰極保護(hù)法。 答案:B,1.金屬腐蝕的一般規(guī)律 (1)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。 (2)對同一種金屬來說,腐蝕的快慢: 強(qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。 (3)活潑性不同的兩金屬,活潑性差別越大,腐蝕越快。 (4)對同一種電解質(zhì)溶液來說,電解質(zhì)溶液濃度越大,腐蝕越快。故輪船在海水中比在河水中腐蝕的快。 (5)O2濃度越大,腐蝕越快。,2.廣泛存在的吸氧腐蝕 (1)鋼鐵既能發(fā)生析氫腐蝕,又能發(fā)生吸氧腐蝕,但主要發(fā)生吸氧腐蝕。 (2)銅只能發(fā)生吸氧腐蝕,其銅綠產(chǎn)生的電化學(xué)原理為: 負(fù)極:2Cu-4e-===2Cu2+ 正極:O2+2H2O+4e-===4OH- 總反應(yīng):2Cu+O2+2H2O===2Cu(OH)2 2Cu(OH)2+CO2===Cu2(OH)2CO3+H2O,污水處理——電浮選凝聚法 (1)實(shí)驗(yàn)裝置:,,(2)化學(xué)反應(yīng): 陽極:Fe-2e-===Fe2+,2H2O-4e-===4H++O2↑, 4Fe2++10H2O+O2===4Fe(OH)3↓+8H+ 陰極:2H++2e-===H2↑ (3)原理及操作: 接通直流電源后,與直流電源正極相連的陽極鐵失去電子生成Fe2+,進(jìn)一步被氧化,并生成Fe(OH)3沉淀,F(xiàn)e(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉積下來,具有凈化的作用;與直流電源負(fù)極相連的陰極產(chǎn)生H2,氣泡把污水中的懸浮物帶到水面形成浮渣層,積累到一定厚度時(shí)刮去(或撇掉)浮渣層,即起到了浮選凈化的作用。,典例 電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種處理污水的方法,實(shí)驗(yàn)過程中,污水的pH始終保持在5.0~6.0之間。如圖是電解污水實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。接通直流電源一段時(shí)間后,在A電極附近有深色物質(zhì)產(chǎn)生,在B電極附近有氣泡產(chǎn)生。試根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及圖示回答下列問題:,,(1)電解池的電極A、B分別為________極和________極。 (2)B電極材料的物質(zhì)X的名稱可以是________________________。 (3)因深色物質(zhì)具有________性,因而可以將水中的污物沉積下來。 (4)陽極的電極反應(yīng)式為__________________________________、 2H2O-4e-===4H++O2↑;陽極區(qū)生成深色物質(zhì)的離子方程式是________________________________________________________。 (5)若污水導(dǎo)電性不良時(shí),可以加入適量________溶液(寫某鹽的化學(xué)式)。,解析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,A極附近產(chǎn)生了具有吸附作用的Fe(OH)3,所以A極與電源正極相連為陽極,F(xiàn)e失去電子變?yōu)镕e2+,同時(shí)A極附近的水電離產(chǎn)生的OH-也失去電子產(chǎn)生O2:2H2O-4e-===4H++O2↑,產(chǎn)生的O2將Fe2+氧化為Fe3+而形成Fe(OH)3膠體:4Fe2++O2+10H2O===4Fe(OH)3(膠體)+8H+。溶液中的H+在B極獲得電子產(chǎn)生H2:2H++2e-===H2↑,X電極選擇能導(dǎo)電的Cu、石墨均可。若污水導(dǎo)電性不良時(shí),說明溶液中離子濃度較小,加入Na2SO4、KNO3等鹽類即可增強(qiáng)其導(dǎo)電性。,答案 (1)陽 陰 (2)石墨(其他合理答案也可) (3)吸附 (4)2Fe-4e-===2Fe2+ 4Fe2++O2+10H2O===4Fe(OH)3(膠體)+8H+ (5)Na2SO4、KNO3等,,請根據(jù)以上知識回答下列問題: (1)含鉻廢水預(yù)處理的方法是_____________________________。 (2)寫出下列反應(yīng)的離子方程式: ①電解過程中的陰極反應(yīng)式______________________________。,(5)當(dāng)廢水顏色不再發(fā)生明顯變化時(shí),切斷電源,取出電極,再調(diào)節(jié)電解液的pH至8左右。調(diào)節(jié)pH的目的是 ____________________________________________________。,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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