电能转化为化学能电解-金属的腐蚀与防护-苏教版课件

［考纲展示］1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。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。第三单元电能转化为化学能——电解金属的腐蚀与防护[主干知识]一、电解原理1．电解：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。2．电解池(电解槽)电解池是把

的装置。氧化还原反应电能转化为化学能3．电解池的组成和工作原理以电解CuCl2溶液为例：二、电解原理的应用有如图的电解池装置：氧化

a

(2)电解时，电子从电源

沿导线流入电解池的

，再从电解池的

流出，并沿导线流回电源的

。(3)若用该装置给铁钉镀铜，则a极为

，b极为

，电解质溶液应为

溶液。(4)若用该装置电解精炼粗铜，则

作a极，

作b极，电解质溶液应为

溶液。一段时间后溶液中c(Cu2＋)

，粗铜中的

等沉淀至阳极底部，形成阳极泥。电解是物理变化，还是化学变化？提示：电解过程发生氧化还原反应，故是化学变化。阳极负极阴极正极CuCuSO4纯铜粗铜CuSO4减小Ag、Au、Pt铁钉三、金属的腐蚀与防护1．金属腐蚀的本质金属原子

电子变为金属阳离子，金属发生

反应。2．化学腐蚀与电化学腐蚀(1)

腐蚀有电流产生。(2)金属的

腐蚀比较普遍，而且危害性大，腐蚀速率快。3．钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀如图装置中，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。失去氧化电化学电化学(1)红墨水柱

高

低，两试管的相同的电极反应是：

。(2)a中发生

腐蚀，正极反应为：

；(3)b中发生

腐蚀，正极反应为：

。(4)金属的电化学腐蚀以

腐蚀为主。4．金属腐蚀由快到慢的规律下列各烧杯中液体均为海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为

。左右Fe－2e－===Fe2＋吸氧O2＋4e－＋2H2O===4OH－析氢2H＋＋2e－===H2↑吸氧④②①③⑤5．金属的电化学防护(1)如图，保护铁，铁作

极，锌作

极，此种方法叫

保护法(2)外加直流电源，使被保护的金属与电源的

极相连，此种方法叫

保护法。正负牺牲阳极的阴极负外加电源的阴极铜在酸雨较严重的地区发生的是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀？为什么？提示：吸氧腐蚀。铜位于金属活动顺序表氢以后，不能以酸溶液中置换出H2。而是发生吸氧腐蚀生成Cu2(OH)2CO3。[自我诊断]1．电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。(√)2．Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可以设计成电解池，但不能设计成原电池。(√)3.下图电解池在工作中，其阳极发生的反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑。(×)4．电解精炼粗铜时电解质溶液中离子的浓度不变。(×)5．用石墨做电极电解CuSO4溶液，通电一段时间后，欲使电解液恢复到原状态，应向溶液中加入适量的CuO而不是Cu(OH)2。(√)6．镀层损坏后镀锌铁(白铁皮)比马口铁(镀锡铁)更耐腐蚀。(√)1．下列各装置中，在铜电极上无气体产生的是(

)解析：A、C、D三项中，Cu均作电解池的阴极，电极反应均为：2H＋＋2e－===H2↑；B项，Cu作阳极，电极反应为：Cu－2e－===

Cu2＋。答案：B电极产物的判断1．电解质溶液中离子的流向2．阳极产物(先看阳极材料、再看阴离子放电顺序)3．阴极产物(看阳离子得电子能力，与电极材料无关)[特别提醒](1)Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融状态下放电。(2)电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程，是化学变化。(3)在水溶液中，含氧酸根和活泼金属离子一般不放电，而是OH－和H＋放电。4．电极反应式的书写(1)首先判断阴、阳极，分析电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为金属活性电极时，电极材料放电。(2)再分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应，并判断电极产物，写出电极反应式。5．电解离子方程式的书写(1)必须在等号上标明通电。(2)只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。[特别提醒](1)书写电解化学方程式时，首先看清是电解的是水溶液还是熔融电解质。(2)当电解过程中被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。[典例1]

(2013年高考浙江卷)电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。下列说法不正确的是(

)A．右侧发生的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－[答案]

D1．(2012年高考安徽卷)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。答案：D电解类型及有关计算2．用铂做电极电解相同浓度的盐酸和硫酸，电解一段时间后，下列说法可能正确的是(

)A．盐酸和硫酸的浓度都增大B．盐酸和硫酸的浓度都减小C．盐酸的浓度减小，硫酸的浓度增大D．盐酸的浓度增大，硫酸的浓度减小答案：C1．用惰性电极电解电解质溶液2.分析实验现象(1)分析电极及电极区的pH及实验现象时，要从电极反应式入手，如电解CuSO4溶液，阳极发生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，OH－浓度减小，酸性增强；3．有关电化学的计算电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：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)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒，有如下解题方法：(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，最后根据总反应式计算。(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式：4e－～4Ag～2Cu～2Cl2～2H2～O2～4H＋～4OH－[特别提醒](1)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。(2)在电解池中阳极生成的气体一般是O2或Cl2，阴极生成的气体一定是H2。(3)电解后要恢复原电解质溶液的浓度，可以按：“析出什么，加上什么”的思路，加上适量某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液时，若要恢复原溶液，可加入CuO、CuCO3，而不是Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。(4)Fe3＋的放电能力大于H＋，其放电反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，而不是Fe3＋＋3e－===Fe。A．d极为阴极B．若利用甲池精炼铜，b极应为粗铜[答案]

B2．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量是(

)A．0.8mol

B．0.6molC．0.5mol D．0.4mol答案：B1．污水处理——电浮选凝聚法(1)实验装置：电解原理的应用

(2)化学反应：阳极：Fe－2e－===Fe2＋，2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋阴极：2H＋＋2e－===H2↑(3)原理及操作：接通直流电源后，与直流电源正极相连的阳极铁失去电子生成

Fe2＋，进一步被氧化，并生成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化的作用；与直流电源负极相连的阴极产生H2，气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，积累到一定厚度时刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。2．通过电解实验实现不活泼金属与非氧化性酸反应Cu与稀H2SO4(或稀盐酸)的反应，铜作阳极，碳棒作阴极，稀H2SO4作电解质溶液。阳极反应式：Cu－2e－===Cu2＋阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑3．利用电解实验测量铜(或Ag)的相对原子质量(1)实验装置：(2)实验原理：阳极反应式：Cu－2e－===Cu2＋阴极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu(3)实验操作：①准确称量电解前阴极铜电极的质量为m1g；②按图组装好仪器，接通直流电源，并记录电流表的电流强度为IA；③电解一段时间后，切断电源，用秒表准确记录通电时间为t秒；④取出阴极铜片，干燥后称重，其质量为m2g。(4)数据处理：【典例】工业上采用的一种污水处理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用该原理处理污水，设计装置示意图如图所示。(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣，此时应向污水中加入适量的________。a．H2SO4 b．CH3CH2OH c．Na2SO4d．NaOH

e．BaSO4(2)电解池阳极实际发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是Ⅰ.________________________________；Ⅱ.________________________________。(3)该燃料电池是以