高考化学一轮复习第6章化学反应与能量电化学第3课时电解池金属的腐蚀与防护课件

化学人教版精准高考第六章化学反应与能量电化学必考内容第三课时电解池金属的腐蚀与防护考纲解读考纲要求命题趋势1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。预计2018年高考中，本部分主要考查内容有：(1)电解池的工作原理，如电解池阳、阴极的判断，电极反应式的书写及溶液pH的变化等；(2)电解规律及其应用，如氯碱工业、粗铜的精炼、电镀等；(3)金属发生电化学腐蚀的原因和防止金属腐蚀的措施。题型有选择题、填空题。复习备考时，应注重电解原理的实质，从氧化还原反应的角度认识电化学；注重与元素及其化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系。1考点一2考点二3考点三5复习练案4考点四1．电解(1)定义：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起______________的过程。在此过程中，____能转化为______能。(2)特点：①电解是不可逆的；②电解质导电一定发生______变化。考点一电解原理氧化还原反应电化学化学2.电解池(1)概念：电解池是____________________的装置。(2)电解池的构成条件①有与______相连的两个电极。②两个电极插入____________(或____________)中。③形成__________。把电能转化为化学能电源电解质溶液熔融电解质闭合回路(3)电极名称及电极反应式以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：总反应方程式：_______________________。(4)电解池中电子和离子的移动方向①电子：从电源______流出后，流向电解池______；从电解池的______流向电源的______。②离子：阳离子移向电解池的______，阴离子移向电解池的______。负极阴极阳极正极阴极阳极3．电解产物的判断及有关反应式的书写(1)判断电解池的阴、阳极(2)分析电解质水溶液的组成找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的_____________)。H＋和OH－

(3)排出阴、阳两极的放电顺序(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、电荷守恒和电子转移守恒。(5)写出电解总反应式在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。

4.电解规律(1)电解水型电解质(水溶液)电极方程式被电解的物质总化学方程式电解质浓度溶液pH复原含氧酸(如H2SO4)阳极：_________________________阴极：___________________________

__________________________________强碱(如NaOH)阳极：__________________________阴极：____________________________

___________________________________

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

4H＋＋4e－===2H2↑H2O增大减小加H2O

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑4H＋＋4e－===2H2↑H2O增大增大加H2O电解质(水溶液)电极方程式被电解的物质总化学方程式电解质浓度溶液pH复原活泼金属的含氧酸盐(如KNO3，Na2CO3)阳极：__________________________阴极：_________________________________________________________H2O4OH－－4e－===2H2O＋O2↑4H＋＋4e－===2H2↑

H2O增大不变(2)电解电解质型电解质(水溶液)电极方程式被电解的物质总反应式电解质浓度溶液pH复原无氧酸(如HCl)除HF外阳极：________________________阴极：__________________________

__________________

________________________不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)除氟化物外阳极：________________________阴极：__________________________

__________________

_____________2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑HCl

减小 增大通入HCl气体2Cl－－2e－===Cl2↑Cu2＋＋2e－===CuCuCl2

减小加CuCl2

(3)放H2生碱型电解质(水溶液)电极方程式被电解的物质总反应式电解质浓度溶液pH复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：____________________阴极：_______________________________________________________________生成新电解质_________________2Cl－－2e－

===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑NaCl和H2O增大通入HCl气体(4)放O2生酸型电解质(水溶液)电极方程式被电解的物质总反应式电解质浓度溶液pH复原不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：________________________阴极：________________________________________________________________生成新电解质____________________AgNO3阳极：________________________阴极：______________________________________________________________生成新电解质____________________4OH－－4e－===2H2O＋O2↑2Cu2＋＋4e－===2CuCuSO4和H2O减小

加CuO或加CuCO3

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑4Ag＋＋4e－===4AgAgNO3和H2O加Ag2O或加Ag2CO3

减小

√×√√×××

用石墨电极完成下列电解实验。B

Cl2、O2

2Cl－－2e－===Cl2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑Cu、H2

Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑分析电解过程的思维程序(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、阳两组(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。方法技巧

☞注意：①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最常用、最重要的放电顺序是阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K～Al等金属。(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。[解析]

将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O3，电解熔融的Al2O3，阳极为O2－放电，阳极产物为氧气；阴极为Al3＋放电，阴极产物为铝。B

D

A

(1)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大，pH增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大，pH减小；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。(2)用惰性电极电解电解质溶液时，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，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。(3)电解过程中产生的H＋或OH－，其物质的量等于转移电子的物质的量。总结提升C

Fe2＋－e－===Fe3＋

2H＋＋2e－===H2↑2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋

6H＋＋6e－===3H2↑1．电极反应式的书写(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。(2)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。(3)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“通电”。(4)电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。总结提升1．氯碱工业——电解饱和食盐水(1)概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取______、____和_____，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为__________。考点二电解原理的应用NaOH

H2

Cl2

氯碱工业(2)电极反应阳极：________________________(反应类型：__________)阴极：______________________(反应类型：__________)总反应方程式：________________________________________离子方程式：________________________________________(3)阳离子交换膜的作用：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑氧化反应2H＋＋2e－===H2↑还原反应

阳离子交换膜只允许Na＋通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量2.电镀和电解精炼铜电镀电解精炼铜概念电镀是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方法运用电解的方法将粗铜提炼为纯铜主要目的使金属增强抗腐蚀能力、增大表面硬度等将粗铜提炼为纯铜镀层

粗铜待镀纯铜镀层

电镀电解精炼铜电极反应(以铁上镀铜为例)阳极_________________Zn－2e－===Zn2＋比铜活泼的金属杂质以________形式残留在溶液中Cu－2e－===Cu2＋比铜不活泼的金属杂质形成________阴极_____________________________________电解质溶液的浓度变化CuSO4溶液的浓度__________CuSO4溶液的浓度______

Cu－2e－===Cu2＋

阳离子阳极泥Cu2＋＋2e－===CuCu2＋＋2e－===Cu基本不变减小3.冶炼金属(1)原理：利用电解原理使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。(2)适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al，化学方程式分别为：__________________________________，__________________________，____________________________。××××√√×A

[答案]

阳极产物Cl2可以用淀粉－KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。[答案]

粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。(1)电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。(2)电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。(3)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。方法技巧

☞[解析]

B项，应该用氯化铜或硫酸铜溶液作电镀液，不正确；C项，电解氯化钠溶液制备氢气和氯气时，应该用惰性电极作阳极，不能用铁作阳极，不正确；D项，电解精炼铜时，在阴极只析出铜，不会析出铁，不正确。A

C

D

1．计算类型原电池和电解池的计算主要包括以下几个方面：(1)根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)；(2)溶液pH的计算；(3)相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算；(4)产物的量与电荷量关系的计算。考点三电化学的有关计算2.解题方法(1)根据得失电子守恒法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。(2)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(3)根据关系式计算借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。串联电路中各电极得失电子数相等，即电路中通过的电量(电子总数)相等。如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：(1)a为电源的____(填“正”或“负”)极，C池是______池。A池阳极的电极反应为___________________，C池阴极的电极反应为___________________。(2)如果B池中共收集到224mL气体(标准状况)且溶液体积为200mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为___________________。(3)如果A池溶液是200mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电后，溶液的pH为____。(常温下)。负电解2Cl－－2e－===Cl2↑Ag＋＋e－===Ag0.025mol·L－1

13A

电解前后电解质溶液酸碱性变化可概括为“有氢无氧增碱性，有氧无氢增酸性；有氢有氧增原性，无氢无氧减原性”。即(1)电极区域：①阴极H＋放电产生H2，阴极区pH变大；②阳极OH－放电产生O2，阳极区pH变小。(2)电解质溶液：①电解过程中，既产生H2，又产生O2，实质是电解水，溶液浓度增大，因而原溶液呈酸性的pH变小，原溶液呈碱性的pH变大，原溶液呈中性的pH不变。②电解过程中，无H2和O2产生，pH几乎不变。③电解过程中，只产生H2，溶液中OH－浓度增大，pH变大。④电解过程中，只产生O2，溶液中H＋浓度增大，pH变小。方法技巧

☞B

(1)M为电源的____极(填“正”或“负”)，甲、乙两个烧杯中的电解质分别为______、_________(填写化学式)。(2)计算电极f上生成气体的物质的量为________mol。(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式：____________________________________________。(4)常温下若电解后甲溶液的体积为10L，则该溶液的pH为____。负NaCl

AgNO3

0.0254Ag＋O2↑＋4HNO3

121．金属腐蚀的本质金属原子__________变为____________，金属发生氧化反应。考点四金属的腐蚀与防护失去电子金属阳离子2.金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟________________接触不纯金属或合金跟____________接触现象____电流产生________电流产生本质金属被______较活泼金属被______联系两者往往同时发生，________腐蚀更普遍非金属单质直接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以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件________________________________________________电极反应负极_____________________正极_________________________________________________总反应式______________________________________________________联系__________更普遍

水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性Fe－2e－===Fe2＋

2H＋＋2e－===H2↑

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2

吸氧腐蚀3.金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法——________原理a．______：比被保护金属活泼的金属；b．______：被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法——______原理a．______：被保护的金属设备；b．______：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。原电池负极正极电解阴极阳极√√×××(6)生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀。(

)(7)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。(

)(8)牺牲阳极的阴极保护法是利用电解原理防止腐蚀。(

)(9)将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀。(

)(10)将钢闸门与浸入海水的锌块用导线相连，可防止钢闸门被腐蚀。(

)×××√√影响金属腐蚀的因素包括金属本身的性质和外界环境两个方面。就金属本身的性质来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。外界环境对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。由于在通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀所代替。D

[解析]

铁是负极，失电子被氧化成Fe2＋，在正极氧气得电子发生还原反应生成OH－，故将氧气吹向石墨电极，铁锈出现得更快，A正确，D错误；若将石墨电极换成Mg电极，则负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈，B正确；向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率，C正确。,C

A．图甲中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B．图乙中，发生吸氧腐蚀C．图丙中，燃烧灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D．图丁中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁相当于原电池的正极[解析]

插入海水中的铁棒，海