高考化学一轮复习第7章化学反应与能量第36讲电解池金属的腐蚀与防护课件

第36讲电解池金属的腐蚀与防护1.理解电解池的构成和工作原理，能书写电极反应和总反应。2.掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。01考点梳理高效演练考点一电解原理

1.电解与电解池电流氧化还原电化学电源反应2.图解电解池的构成及工作原理(以电解CuCl2溶液为例)氧化2Cl－－2e－===Cl2↑还原Cu2＋＋2e－===Cu3.电解中的放电规律(1)阳极放电规律。①活性电极(除Au、Pt外的金属材料为电极)，电极材料本身失电子，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O2。(2)阴极放电规律。阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。①在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等不会在阴极上放电，但在熔融状态下会放电。②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。(3)用惰性电极电解各类电解质溶液的规律类型电极反应特点实例电极反应式溶液pH变化溶液复原方法电解水型阴极：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含氧酸H2SO4阳极：_____________________极：_______________________总反应：______________________________强碱NaOH阳极：_____________________阴极：____________________总反应：_______________________活泼金属的含氧酸盐KNO3阳极：_____________________阴极：____________________总反应：_______________________2H2O－4e－===4H＋＋O2↑4H＋＋4e－===2H2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－2H2O－4e－===4H＋＋O2↑4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－减小增大不变加水类型电极反应特点实例电极反应式溶液pH变化溶液复原方法电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电无氧酸(氢氟酸除外)HCl阳极：__________________阴极：__________________总反应：__________________________________________不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：__________________阴极：__________________总反应：________________________－______________2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑增大通入HCl

气体2Cl－－2e－===Cl2↑Cu2＋＋2e－===Cu加CuCl2固体类型电极反应特点实例电极反应式溶液pH变化溶液复原方法放氢生碱型阴极：H2O放出H2生成碱阳极：电解质阴离子放电活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：________________阴极：______________________总反应：___________________________________________________________________2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－H2↑＋Cl2↑＋2OH－增大通入HCl气体类型电极反应特点实例电极反应式溶液pH变化溶液复原方法放氧生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放出O2生成酸不活泼金属的含氧酸盐AgNO3阳极：______________________阴极：______________________总反应：__________________________________________________________________2H2O－4e－===4H＋＋O2↑4Ag＋＋4e－===4Ag4Ag＋O2↑＋4H＋减小加入Ag2O固体答案：(1)√

(2)×

(3)√

(4)√

(5)×

(6)√1.用石墨作为电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列叙述正确的是(

)A．逸出气体的体积：电极A＜电极BB．一电极逸出无味的气体，另一电极逸出有刺激性气味的气体C．电极A附近溶液呈红色，电极B附近溶液呈蓝色D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性√解析：用惰性电极电解Na2SO4溶液，电极A为阴极，电极B为阳极。在电极B上H2O放电产生O2和H＋，电极B附近

c(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液变红；在电极A上H2O放电产生H2和OH－，电极A附近c(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液变蓝，产生H2和O2的体积之比为2∶1。2.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(

)选项a极板b极板x电极z

A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2√解析：由题意知，a极板质量增加，a应为阴极，b为阳极，x为电源负极，y为电源正极。电解CuSO4溶液时，a极板有Cu附着，b极板有O2放出，A项符合题意；电解NaOH溶液时，a极板质量无变化，B项不符合题意；阳极为Fe，为活性电极，电解时Fe在阳极放电溶解，无气体生成，C项不符合题意；电解CuCl2溶液时，Cl－在阳极放电生成Cl2，Cl2为黄绿色有刺激性气味的气体，D项不符合题意。3．在下图所示的装置中，通直流电5min时，铜电极的质量增加2.16g。回答下列问题。(1)电源中X为直流电源的__________极。(2)pH变化：A__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B__________，C__________。(3)通电5min时，B中共收集到224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液中溶质的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。(4)常温下，若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为________(设电解前后溶液体积无变化)。答案：(1)负(2)增大减小不变(3)0.025mol·L－1

(4)13[方法技巧]电化学计算中常用的三种方法(1)根据总反应计算：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：①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4mole－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。考点二电解原理的应用

1．氯碱工业习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。(1)反应原理。阳极：____________________(________反应)。阴极：_____________________________(________反应)。总反应离子方程式：_______________________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑氧化2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－还原(2)离子交换膜法的生产过程。①a、b、c、d加入或流出的物质依次是__________________________、H2O(含少量NaOH)、____________、____________；X、Y分别为________、________。②阳离子交换膜的作用是阻止__________进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。精制饱和NaCl溶液淡盐水NaOH溶液Cl2H2OH－2．电镀铜和电解精炼铜类型电镀铜电解精炼铜示意图

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：纯铜粗类型电镀铜电解精炼铜电极反应阳极___________________Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、________________阴极________________________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____________Cu－2e－===Cu2＋Cu－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu基本不变变小阳极泥3.电冶金利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

类型总反应化学方程式电极反应冶炼钠___________________________阳极：__________________；阴极：__________________冶炼镁____________________________阳极：__________________；阴极：___________________冶炼铝____________________________阳极：___________________；阴极：____________________2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na2Cl－－2e－===Cl2↑Mg2＋＋2e－===Mg6O2－－12e－===3O2↑4Al3＋＋12e－===4Al[易错秒判](1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(

)(2)在镀件上电镀铜时，可以用惰性材料为阳极，用硫酸铜溶液为电解液(

)(3)根据得失电子守恒可知，电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等(

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

)(5)用Zn为阳极，Fe为阴极，ZnCl2溶液为电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌(

)答案：(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×1．下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列说法不正确的是(

)√解析：右侧电极是电解池阴极，左侧电极是电解池阳极，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，A项正确；右侧电极是阴极，溶液中的水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，B项正确；该装置是电解池，是将电能转化为化学能的装置，D项正确。2．若要在铜片上镀银，下列叙述中正确的是(

)①将铜片接在电源的正极②将银片接在电源的正极③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag④在银片上发生的反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋⑤可用CuSO4溶液作为电解质溶液⑥可用AgNO3溶液作为电解质溶液A．①③⑥

B．②③⑥C．①④⑤ D．②③④⑥√解析：根据电镀原理，若要在铜片上镀银，铜为电解池的阴极，与电源负极相连，电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银；银为电解池的阳极，与电源正极相连，银失电子发生氧化反应生成银离子；电解质溶液为硝酸银溶液。3．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。下列叙述正确的是(已知氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜

Cu2＋)(

)A．阳极发生还原反应，电极反应为Ni2＋＋2e－===NiB．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√解析：电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性：Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极的电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，二者质量不相等，B项错误；电解后溶液中存在的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。考点三金属的腐蚀与防护

1．金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，发生________反应。氧化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有微弱无氧化氧化电化学(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁制品锈蚀为例)。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______性，但溶有一定量的氧气电极反应负极________________________正极_______________________________________总反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2联系________腐蚀更普遍酸性弱中Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－吸氧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。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．________：惰性电极。原电池负极正极电解阴极阳极[易错秒判](1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈的腐蚀原理相同(

)(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，则完全失去了对金属的保护作用(

)(5)牺牲阳极法利用原电池原理，能有效地保护金属，不易被腐蚀(

)(6)把金属铬、镍等加入普通钢中能增强钢铁的耐腐蚀性(

)(7)钢铁的发蓝处理能增强其耐腐蚀性(

)答案：(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√

(6)√

(7)√1．(2024·华南师范大学附中月考)下列防止金属腐蚀的方法属于电化学防护的是(

)A．船体表面刷漆B．加入铬、锰、硅等制成不锈钢C．自行车链条涂油D．水中的钢闸门连接电源的负极解析：水中的钢闸门连接电源的负极，是外加电流法，是防止金属腐蚀的电化学方法，D项符合题意。√2．关于研究生铁的锈蚀实验，下列分析不正确的是(

)序号①②③实验

现象8小时未观察到明显锈蚀8小时未观察到明显锈蚀1小时观察到明显锈蚀A．①中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2O

C．③中正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－D．对比①②③，说明苯能隔绝O2√解析：①是密闭体系，NaCl溶液中溶解的O2较少，不足以使生铁片明显锈蚀，A项正确；苯属于非电解质，②中无电解质溶液，不满足电化学腐蚀的条件，B项正确；根据③中现象，铁在中性环境下发生吸氧腐蚀，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C项正确；①③NaCl溶液中均溶解有氧气，③中观察到明显锈蚀的现象，说明苯不能隔绝O2，D项错误。3．(2024·广州高三阶段测试)全世界每年都因钢铁锈蚀造成巨大的损失，为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如下图所示。下列说法不正确的是(

)

A．钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．导线与Zn块连接为牺牲阳极法C．钢铁输水管经导线应连接外接电源的负极D．导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管√解析：A．钢铁发生吸氧腐蚀，正极上为氧气得电子结合H2O生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A正确；B．导线与Zn块连接为牺牲阳极法，B正确；C．钢铁输水管经导线应连接外接电源的负极，为外加电流法，C正确；D．Cu的活泼性比Fe的弱，导线与Cu块连接不能保护钢铁输水管，D错误。02真题研做高考通关1．(2023·新高考广东卷)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如下图所示实验。闭合K1，一段时间后，下列说法正确的是(

)A．U形管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和O2B．a处布条褪色，说明Cl2具有漂白性C．b处出现蓝色，说明还原性：Cl－>I－D．断开K1，立刻闭合K2，电流表指针发生偏转√B．U形管左侧生成氯气，氯气与水反应生成HClO，故a处布条褪色，说明HClO具有漂白性，B错误；C．b处出现蓝色，发生反应Cl2＋2KI===I2＋2KCl，说明还原性：I－>Cl－，C错误；D．断开K1，立刻闭合K2，此时构成H2－Cl2燃料电池，导线中有电子通过，电流表指针发生偏转，D正确。2．(2023·新高考辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择