高中化学一轮复习课件：电解池　金属的腐蚀与防护

1、电解池金属的腐蚀与防护高考评价要求1了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，能设计简单的电解池。2了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。考点电解原理1电解与电解池2电解池的构成及工作原理3电极反应式、电解方程式的书写(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序。阴极：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。

2、阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。4用惰性电极电解电解质溶液的四种类型类型电极反应特点电解质溶液pH电解质溶液复原电解水型阴极：H2O电离出的H(碱或盐溶液中)或酸电离出的H放电生成H2阳极：H2O电离出的OH(酸或盐溶液中)或碱电离出的OH放电生成O2强碱(NaOH)增大加水含氧酸(H2SO4)减小加水活泼金属的含氧酸盐(Na2SO4)不变加水类型电极反应特点电解质溶液pH电解质溶液复原电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极

3、放电无氧酸(HCl)增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2)加氯化铜固体类型电极反应特点电解质溶液pH电解质溶液复原放H2生碱型阴极：H2O放H2生成碱阳极：电解质阴离子放电活泼金属的无氧酸盐(NaCl)增大通入HCl气体放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生成酸不活泼金属的含氧酸盐(CuSO4)减小加氧化铜2四个电解装置都以Pt为电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是()选项ABCD电解质溶液HClAgNO3KOHBaCl2pH变化减小增大增大不变D.每反应产生1 mol H2，转移2 mol电子，每反应产生1 mo

4、l N2，转移6 mol电子，故阴极产生的H2与阳极产生的N2的物质的量之比是31，D错误。题组二电解的相关计算4(2022三门峡高三月考)以铁为阳极、铜为阴极，对足量的NaOH溶液进行电解，一段时间后得到4 mol Fe(OH)3沉淀，此时消耗水的物质的量共为()A8 molB9 molC6 molD10 mol5以石墨电极电解200 mL CuSO4溶液，电解过程中转移电子的物质的量n(e)与产生气体总体积V(标准状况)的关系如图所示，下列说法中正确的是()A电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2 molL1B忽略溶液体积变化，电解后所得溶液中c(H)2 molL1C当n(e)0.6 mo

5、l时，V(H2)V(O2)32D向电解后的溶液中加入16 g CuO，则溶液可恢复到电解前的浓度6(双选)(2022衡水高三开学考试)银锌电池工作时的总反应式为ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。以该电池为电源，使用惰性电极电解100 mL 1 molL1 NaOH溶液，下列说法正确的是()A电池的正极反应式为Ag2OH2O2e=2Ag2OHB电池正极生成1.08 g Ag时，负极消耗0.65 g ZnC电解池中阳极生成标准状况下224 mL O2时，阴极生成0.92 g NaD电解池中阴、阳两极均生成气体，理论上同温、同压下二者的体积比为21电化学计算中常用的三种方法(1)根据总反应计

6、算先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等；用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以电路中通过4 mol e为桥梁可构建以下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。考点电解原理的应用2Cl2e=Cl2氧化2H2O2e=H22OH还原(3)设备装置装置 离子交换膜电解

7、槽 阳极 钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层) 阴极 碳钢网 阳离子交换膜只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过将电解槽隔成阳极室和阴极室2.电镀和电解精炼铜电镀铜电解精炼铜示意图电镀铜电解精炼铜电极材料阳极：镀层金属铜片阴极：待镀金属铁件阳极：_铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)阴极：纯铜电极反应阳极_Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、_阴极_粗Cu2e=Cu2Cu2e=Cu2Cu22e=Cu电镀铜电解精炼铜电解质溶液的浓度变化CuSO4溶液的浓度_CuSO4溶液的浓度_注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成_不变变小阳极泥2Cl2e=Cl

8、22Na2e=2Na2Cl2e=Cl2Mg22e=Mg6O212e=3O24Al312e= 4Al 由于AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的是熔点很高的氧化铝，为了降低其熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。题组一电解原理在工业生产中的应用1. 利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是()A氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠B铜的电解精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4C电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属D外加电流

9、法中，Y是待保护金属考点金属的腐蚀与防护1化学腐蚀与电化学腐蚀的比较类型化学腐蚀电化学腐蚀概念金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀当不纯的金属与_接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀现象_电流产生_电流产生本质金属被_较活泼的金属被_联系二者往往同时发生，但_腐蚀更普遍电解质溶液无有微弱氧化氧化电化学2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较以钢铁制品在潮湿空气中的锈蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件_环境钢铁表面吸附的水膜酸性很_或呈_，但溶有一定量的氧气酸性弱中性吸氧腐蚀中铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe

10、(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。类型析氢腐蚀吸氧腐蚀电极反应负极_正极_总反应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系_更普遍Fe2e=Fe22H2e=H2O22H2O4e=4OH吸氧腐蚀3金属的防护(1)改变金属材料的组成，如制成合金等。(2)在金属表面覆盖保护层，如在金属表面喷涂油漆、矿物性油脂或覆盖搪瓷、塑料、电镀、发蓝或表面钝化等。(3)电化学保护法牺牲阳极法_原理a_：比被保护金属活泼的金属；b_：被保护的金属设备。外加电流法_原理a_：被保护的金属设备；b_：惰性电极。原电池负极正极电解阴极阳极题组一电化学腐蚀的实验探究1. 将铁粉和活性炭

11、的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()A铁被氧化的电极反应式为Fe3e=Fe3B铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C活性炭的存在会加速铁的腐蚀D以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀2一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表：下列说法错误的是()A当pH4时，碳钢主要发生析氢腐蚀B当pH6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀C当pH14时，正极反应式为O2 4H 4e=2H2OD在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓题组二金属的腐蚀与防护3.炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如

12、图所示，下列说法正确的是()A腐蚀过程中，负极是CBFe失去电子经电解质溶液转移给CC正极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2DC是正极，O2在C表面上发生还原反应4钢铁的防护有多种方法，下列对于图中的方法描述错误的是()Aa、b以导线连接，辅助电极发生氧化反应Ba、b以导线连接或以电源连接，辅助电极的材料可能都含有ZnCa、b分别连接直流电源，通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门Da、b分别连接直流电源的负极、正极，该方法是牺牲阳极法5如图所示，各烧杯中均盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为()A BC D判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说，金属腐蚀速率的快

13、慢：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腐措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。(4)对同一电解质溶液来说，一般电解质溶液浓度越大，金属腐蚀速率越快。构建 核心价值1(2021高考全国乙卷)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是()A阳极发生将海水中的 Cl氧化生成 Cl2的反应B管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaCl

14、OC阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理4(2021高考全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H和 OH，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是()5(2020高考全国卷)电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag注入无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是()AAg为阳极BAg由银电极向变色层迁移CW元素的化合价升高D总反应为WO3xAg=AgxWO37将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中