2024届高三化学高考备考一轮复习专题：电解池　金属的腐蚀与防护课件(共43张PPT)

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电解池金属的腐蚀与防护

导航课标要求

1.了解电解池的工作原理，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。

3.能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择设计防腐措施。

1.电解与电解池

得到

还原

失去

氧化

电能

化学能

2.电解池的构成及工作原理

还原

阴极

阳极

氧化

3.电解池与原电池的比较

电解池原电池

能否自发使“不能”变为“能”或使“能”变为“易”能自发进行

能量转化______转化为______能______能转化为______

装置有外加电源无外加电源

电极由外加电源决定：阳极：连电源的______；阴极：连电源的______由电极或反应物性质决定，称为正极或负极

电能

化学

化学

电能

正极

负极

反应类型阳极：______反应阴极：______反应负极：______反应

正极：______反应

离子移动阳离子移向______阴离子移向______阳离子移向________

阴离子移向______

相同点都是电极上的氧化还原反应，都必须有离子导体

氧化

还原

氧化

还原

阴极

阳极

正极

负极

4.电解产物的判断

(1)阳极产物的判断

①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。

②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。

阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。

S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。

(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：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。

①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。

②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。

【判一判】正误判断(正确打“√”，错误打“×”)。

(1)电解质溶液导电、金属导电都是物理变化。()

(2)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极。()

(3)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极。()

(4)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。()

(5)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。()

(6)电解过程中电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极。()

答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×

题组一电解原理的理解

1.如图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板

处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是()

A

选项a极板b极板x电极z溶液

A锌石墨负极CuSO4

B石墨石墨负极NaOH

C银铁正极AgNO3

D铜石墨负极CuCl2

2.四个电解装置都以Pt做电极，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()

C

选项ABCD

电解质溶液HClCuSO4KOHBaCl2

pH变化减小增大增大不变

题组二电解规律及其应用

3.用惰性电极进行电解，下列说法正确的是()

A.电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变

B.电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小

C.电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1∶2

D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1∶1

D

4.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中

各项所列对应关系均正确的一项是()

C

选项X极实验前U形管中液体通电后现象及结论

A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞后，

a管中呈红色

B正极AgNO3溶液b管中电极反应式是4OH－－

4e－===O2↑＋2H2O

C负极CuCl2溶液b管中有气体逸出

D负极NaOH溶液溶液pH降低

5.如图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸，滤纸上都滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y上都的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是()

A

【课堂点拨】四大电解类型

题组三电极反应式的书写

6.按要求书写电极反应式和总反应方程式。

(1)用惰性电极电解MgCl2溶液

阳极反应式：_______________________________________________；

阴极反应式：_______________________________________________；

总反应离子方程式：_________________________________________。

(2)用Al作电极电解NaOH溶液

阳极反应式：_________________________________________；

阴极反应式：_______________________________________________；

总反应离子方程式：__________________________________________。

(3)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜

阳极反应式：_________________________________________；

阴极反应式：________________________________________________；

总反应方程式：_____________________________________________。

7.按要求填空。

1.氯碱工业

(1)电极反应

阳极：________________________________(______反应)；

阴极：_________________________________(______反应)。

(2)总反应方程式：______________________________________。

2Cl－－2e－===Cl2↑

氧化

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

还原

(3)设备装置

装置离子交换膜电解槽

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①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过

②将电解槽隔成阳极室和阴极室

2.电镀和电解精炼铜

电镀(Fe表镀Cu)电解精炼铜

阳极电极材料镀层金属铜______(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)

电极反应Cu－2e－===Cu2＋Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、

Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋

阴极电极材料待镀金属铁纯铜

电极反应Cu2＋＋2e－===Cu

电解质溶液含Cu2＋的盐溶液

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________

粗铜

阳极泥

3.电冶金

【判一判】正误判断(正确打“√”，错误打“×”)。

(1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液。()

(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。()

(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变。()

(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3。()

(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。()

(6)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌。()

答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×

题组一电解原理的基本应用

1.如图为电解饱和食盐水装置，下列有关说法不正确的是()

B

2.金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得

高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)()

A.阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni

B.电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等

C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋

D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt

D

3.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一

般为H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()

A.待加工铝质工件为阳极

B.可选用不锈钢网作为阴极

C.阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al

D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

C

题组二电解原理在工农业生产中的应用

4.电解尿素[CO(NH2)2]是一种能耗很低的制氢方法，其工作原理如图所示，下列说法错误的是()

B

A.电源正极为A，电解过程中有气体放出

B.电解时H＋从质子交换膜左侧向右侧移动

C.电解过程中，右侧电解液pH保持不变

D.电解池一侧生成5.6gN2，另一侧溶液质

量减少18g

C

6.Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列有关说法不正确的是()

D

【课堂点拨】

分析电解过程的思维流程

1.金属腐蚀的本质

金属原子失去电子变成____________，金属发生氧化反应。

2.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

金属阳离子

干燥气体或非电解质液体

电解质溶液

无

有微弱

氧化

氧化

电化学

3.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Fe－2e－===Fe2＋

正极2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－

总反应式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2

联系__________更普遍

水膜酸性较强

水膜酸性很弱或呈中性

吸氧腐蚀

4.金属的防护

(1)改变金属材料的组成

如制成合金、不锈钢等。

(2)在金属表面覆盖保护层

如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。

(3)电化学保护法

①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。

②外加电流法——______原理

a.______：被保护的金属设备；

b.______：惰性金属。

原电池

负极

正极

电解

阴极

阳极

【判一判】正误判断(正确打“√”，错误打“×”)。

(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。()

(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。()

(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。()

(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。()

(5)牺牲阳极法构成了原电池，能有效地保护金属不容易被腐蚀。()

答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√

1.港