高考化学一轮复习 金属的电化学腐蚀与防护配套课件 新课标.ppt

课堂反馈 课堂探究 考点突破 课时作业 单元综合测试 堂 课 探 究 解读考纲 一 电解原理1 电解 1 定义使 通过电解质溶液 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 2 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 3 工作原理 以电解cucl2溶液为例 如图所示 3 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 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 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 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 2 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 3 电化学腐蚀的分类 钢铁腐蚀 4 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 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 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 b 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 2 下列有关钢铁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fe 3e fe3 答案 b 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 fe 2e fe2 d项错误 3 用惰性电极电解下列物质的稀溶液 经过一段时间后 溶液的ph减小的是 a na2so4b naohc nacld agno3 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 4 下列四种装置中 盛200ml硫酸铜溶液 盛200ml0 01mol l 1硫酸 盛200ml氯化锌溶液 盛200ml氯化钾溶液 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 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 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 点 考 突 破 2 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s2 i br cl oh 含氧酸根 f 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ag fe3 cu2 h fe2 zn2 al3 mg2 na 特别提醒 1 阳极放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 二 用惰性电极电解电解质溶液的规律 规律方法 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 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 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 2h 2e 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2cu 2oh 2e cu2o h2o 当有0 1mol电子转移时 有0 05molcu2o生成 d选项错误 答案 a 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 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 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c a电极附近呈红色 b电极附近呈蓝色d a电极附近呈蓝色 b电极附近呈红色 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 4h 4e 2h2 b为阳极 发生氧化反应 4oh 4e o2 2h2o 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 2 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 cu2 2e cub 阴极发生的电极反应为 4oh 4e 2h2o o2 c 若有6 4g金属铜析出 则放出的氧气为0 05mold 电解过程中 阳极附近溶液的ph增大 答案 c 解析 用惰性电极电解cuso4溶液时 阳极发生的反应是4oh 4e 2h2o o2 随着反应的进行 oh 的浓度逐渐降低 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cu2 2e cu 故选项b错误 1mol铜离子变成铜单质 需要得到2mol电子 而反应生成1mol氧气 则oh 需要失去4mol电子 故选项c正确 3 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 a cuso4b h2oc cuod cuso4 5h2o 答案 c 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 4oh 4e o2 2h2o 阴极反应式为 cu2 2e cu 即阳极冒出氧气 阴极析出铜 通电一段时间后要想使电解液恢复原状 应加入氧化铜固体 电化学计算包括两极产物的定量计算 溶液ph计算 相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算 电量与产物量的互算等 不论哪类计算 均可概括为下列三种方法 1 根据电子守恒法计算 用于串联电路 阴阳两极产物 正负两极产物 相同电量等类型的计算 其依据是电路上转移的电子数目相等 2 根据总反应式计算 凡是总反应式中反映出的物质的量的关系都可以列比例式计算 3 根据关系式计算 由得失电子守恒关系建立各量间的关系 如串联电池各电极产物的关系 例2 用铂电极电解cuso4和kno3的混合溶液500ml 经过一段时间后 两极均得到标准状况下11 2l的气体 则原混合溶液中cuso4的物质的量浓度为 a 0 5mol lb 0 8mol lc 1 0mol ld 1 5mol l 答案 c温馨提示 要注意电解的阶段性 如含cl 的溶液中cl 电解完后继续通电会使oh 放电 cu2 在阴极上被电解完后h 又会放电等 串联电解池中阴极 阳极交叉排列 相同时间内各电极转移电子数相等 变式训练4 在水中加入等物质的量的ag pb2 na so no cl 该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中 通电片刻后氧化产物与还原产物质量比为 a 35 5 108b 16 207c 8 1d 108 35 5 答案 c 5 用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液 通电一段时间后 向所得溶液中加入0 1molcu oh 2后恰好恢复到电解前的浓度和ph 则电解过程中转移的电子为 a 0 1molb 0 2molc 0 3mold 0 4mol 答案 d 答案 1 负极 2 增大减小不变 3 0 025mol l 4 13 1 金属腐蚀的比较 2 金属腐蚀的快慢规律 1 不同类型的腐蚀规律电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀 2 电化学腐蚀规律 对同一种金属来说 腐蚀的快慢 强电解质溶液 弱电解质溶液 非电解质溶液 活动性不同的两金属 活泼性差别越大 活泼金属腐蚀越快 对同一种电解质溶液来说 电解质溶液浓度越大 腐蚀越快 且氧化剂的浓度越高 腐蚀越快 对于不同氧化剂来说 氧化性越强 金属腐蚀越快 例3 钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀 发生的原电池反应为2fe 2h2o o2 2fe oh 2 以下说法正确的是 a 负极发生的反应为fe 2e fe2 b 正极发生的反应为2h2o o2 2e 4oh c 原电池是将电能转变为化学能的装置d 钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 解析 由给出的原电池反应可知 此腐蚀为吸氧腐蚀 负极反应为fe 2e fe2 或表示为fe fe2 2e 正极发生的反应为2h2o o2 4e 4oh 故a正确 b错 原电池是将化学能转化为电能的装置 c错 由于吸氧腐蚀与氧气 水有关 所以钢柱在空气与水交界处比水下部分更容易腐蚀 故d错 答案 a 变式训练7 双选 下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 a 纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗b 当镀锡铁制品的镀层破损时 镀层仍能对铁制品起保护作用c 在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法d 可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 答案 ac 解析 本题考查了金属的腐蚀与防护 纯银器表面在空气中易形成氧化银而使银器表面变黑 所以是化学腐蚀 a正确 铁与锡构成原电池 铁作负极 加快了铁的腐蚀 b错 海轮外壳中的金属与连接的锌块构成原电池 锌作负极 可以保护海轮 c正确 外加直流电源保护器件时 必须连接电源负极 d错 8 如下图所示 各烧杯中盛有海水 铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 a b c d 答案 c 解析 中fe为负极 杂质c为正极的原电池腐蚀 是钢铁的吸氧腐蚀 腐蚀较慢 实质均为原电池装置 中fe为正极 被保护 中fe为负极 均被腐蚀 但相对来说fe和cu的金属活泼性差别较fe和sn的大 故fe cu原电池中fe被腐蚀更快 是fe作阳极 cu作阴极的电解腐蚀 加快了fe的腐蚀 是fe作阴极 cu作阳极的电解腐蚀 防止了fe的腐蚀 根据以上分析可知 铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 9 下图装置中 u形管内为红墨水 a b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液 各加入生铁块 放置一段时间 下列有关描述错误的是 a 生铁块中的碳是原电池的正极b 红墨水柱两边的液面变为左低右高c 两试管中相同的电极反应式是 fe 2e fe2 d a试管中发生了吸氧腐蚀 b试管中发生了析氢腐蚀 答案 b 解析 a为中性环境 发生吸氧腐蚀 氧气被消耗 气体压强减小 b中酸性较强 发生析氢腐蚀 有氢气放出 气体压强增大 所以红墨水柱两边的液面变为左高右低 故b项错 堂 课 反 馈 1 下图是电解饱和nacl溶液的实验装置 其中c d为石墨电极 则下列有关判断中正确的是 a a为正极 b为负极b c为阴极 d为阳极c 电解过程中 d电极质量增加d 电解过程中 氯离子浓度不变 答案 a 解析 从电流方向可以判断电源中a为正极 b为负极 因此电解池中c为阳极 d为阴极 电解过程中 阴极上h 放电 电极质量不变 阳极上cl 放电 氯离子浓度减小 答案 c 解析 这是一个电解装置 其中a d选项中是惰性电极 且电解液都含有氯离子 所以b电极应该放出黄绿色的气体 氯气 b选项中的a电极质量不变 c选项中所组成的电解池相当于电镀池 其中b电极的铜溶解 质量减少 而a电极上析出铜 质量增加 3 氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水 下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中正确的是 a 可以选用石墨棒作为阴 阳极材料 但阳极材料也可以用铁棒b 用湿润的淀粉 ki试纸靠近阴极区域 试纸变蓝c 电解过程中 在阳极区域溶液中滴加品红 品红褪色d 实验结束后 将溶液搅拌 然后用ph试纸检验 溶液呈中性 答案 c 解析 电解时阳极不能选用活泼的金属材料 故a错 电解时阴极产物为还原产物 故b错 电解时阳极产物为氧化产物 电解饱和食盐水的阳极产物为氯气 故c正确 电解饱和食盐水除生成氢气和氯气外 在阴极还有naoh产生 所以电解实验结束后 搅拌溶液 溶液中有naoh 显碱性 故d错 4 下列描述中 不符合生产实际的是 a 电解熔融的氧化铝制取金属铝 用铁作为阳极b 电解法精炼粗铜 用纯铜作为阴极c 电解饱和食盐水制烧碱 用涂镍碳钢网作为阴极d 在镀件上电镀锌 用锌作为阳极 答案 a 解析 铁作为阳极会失电子 导致熔融的氧化铝中阳离子除铝离子外 还多了亚铁离子 所以选项a不符合实际 电解精炼铜时 粗铜为阳极 铜失电子进入溶液 然后在阴极析出铜 故选项b正确 电解饱和食盐水的目的是制备氢气 氯气和氢氧化钠 所以不需要电极发生反应 故用涂镍碳钢网作为阴极 电镀锌是让溶液中的锌在镀件上析出 为了保证电镀液中锌离子的相对稳定 所以用锌作为阳极 5 下图水槽中盛装的是海水 其中铁被腐蚀最慢的是 答案 b 解析 选项b中zn失电子 所以保护了铁电极 选项c中铁失电子 所以腐蚀较快 选项d为铁连接外接电源正极的电解池 铁直接发生氧化反应 腐蚀快慢顺序是d c a b 6 将含有0 400molcu no3 2和0 400molkcl的水溶液1l 用惰性电极电解一段时间后 在一个电极上析出0 300molcu 此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为 a 3 36lb 6 72lc 小于5 60ld 大于5 60l 答案 c 解析 根据电子守恒规律 当在阴极析出0 3molcu时 电子转移为0 6mol 此时在阴极上0 4molcl 已全部反应 除生成0 2molcl2外 还有0 2moloh 失电子生成o2 4oh 4e 2h2o o2 0 2moloh 失e 生成0 05molo2 放出气体最多为 0 25mol 22 4l mol 5 6l 考虑cl2的溶解应小于5 60l 7 用石墨作为电极电解下列溶液 电解完成之后 向剩余的溶液中加入适量蒸馏水 能使溶液和电解前相同的是 a naclb h2so4c hcl 盐酸 d agno3 答案 b 解析 电解硫酸溶液相当于电解水 8 双选 三氧化二镍 ni2o3 可用于制造高能电池 其电解法制备过程如下 用naoh调nicl2溶液ph至7 5 加入适量硫酸钠后进行电解 电解过程中产生的cl2在弱碱性条件下生成clo 把二价镍氧化为三价镍 以下说法正确的是 a 可用铁作为阳极材料b 电解过程中阳极附