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

这是一份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，共55页。PPT课件主要包含了氧化还原，通入HCl气体，加CuCl2固体，加入Ag2O固体，精制饱和NaCl溶液，淡盐水，NaOH溶液，Cl2，OH－，基本不变等内容，欢迎下载使用。

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。
考点一　电解原理 1.电解与电解池
2.图解电解池的构成及工作原理(以电解CuCl2溶液为例)
2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
3.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
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
4H＋＋4e－===2H2↑
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
H2↑＋Cl2↑＋2OH－
4Ag＋＋4e－===4Ag
4Ag＋O2↑＋4H＋
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(　　)
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5 min时，铜电极的质量增加2.16 g。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5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，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200 mL，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)0.025 ml·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4 ml 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：_______________________________________________。
(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。
2．电镀铜和电解精炼铜
Cu－2e－===Cu2＋
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。
2Na＋＋2e－===2Na
Mg2＋＋2e－===Mg
6O2－－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．①④⑤D．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。
2．金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀。
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁制品锈蚀为例)。
Fe－2e－===Fe2＋
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
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。
[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(　　)
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。
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，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　　)A．b端电势高于a端电势B．理论上转移2 ml e－生成4 g H2C．电解后海水pH下降D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
3．(2022·新高考广东卷)为检验牺牲阳极法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是(　　)A．加入AgNO3溶液产生沉淀B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现C．加入KSCN溶液无红色出现D．加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成
解析：若铁片被腐蚀，则溶液中含有Fe2＋，向溶液中加入 K3[Fe(CN)6]溶液，反应生成蓝色的KFe[Fe(CN)6] 沉淀，D项正确；A项只能说明溶液中含有Cl－，B、C项只能说明溶液中无Fe3＋，三者均不能说明铁片没有被腐蚀。
解析：废气中SO2排放到大气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；
装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，故C错误；
5．(2023·浙江1月选考)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置示意图如下。下列说法正确的是(　　)A．石墨电极为阴极，发生氧化反应B．电极A的电极反应：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2OC．该体系中，石墨优先于Cl－参与反应D．电解时，阳离子向石墨电极移动