2022高考化学专题复习 专题六 化学反应与能量 第3讲　电解池　金属的电化学腐蚀与防护课件PPT

这是一份2022高考化学专题复习 专题六 化学反应与能量 第3讲　电解池　金属的电化学腐蚀与防护课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了电解原理及规律，金属的腐蚀与防护等内容，欢迎下载使用。
1.电解原理(1)电解:在　电流    作用下,电解质在两个电极上分别发生　氧化反应    和 　还原反应    的过程。(2)电解池:将　电能    转化为　化学能    的装置。
(3)电解池的构成a.有与　电源    相连的两个电极;b.　电解质溶液    (或　熔融电解质    );c.形成　闭合回路    。(4)电解池工作原理示意图
2.阴、阳极的判断及电极反应式的书写(1)判断电解池的阴、阳极a.根据外接电源的正、负极判断:电源正极连接　阳极    ,电源负极连接　阴极    。b.根据电极产物判断:电极溶解、逸出O2(或电极区变酸性)或逸出Cl2的为    阳极    ;析出金属、逸出H2(或电极区变碱性)的为　阴极    。(2)电极反应式的书写步骤a.分析电解质溶液(或熔融电解质)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-)。
b.排出阴、阳两极的放电顺序 
[注意]　ⅰ.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。ⅱ.最常用、最重要的放电顺序为阳极:Cl->OH-;阴极:Ag+>Cu2+>H+。ⅲ.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、Ca、Na、Mg、Al等金属。(3)写出两极电极反应式a.阳极:活性电极　失去    电子生成相应的金属阳离子;溶液中的阴离子　失去    电子生成相应的单质或高价态化合物。b.阴极:溶液中的阳离子　得到    电子生成相应的单质或低价态化合物。
(4)写出电解总反应式在两极转移电子数目相同的前提下,两极反应式相加即可得总反应的化学方 程式或离子方程式。
3.以惰性电极电解电解质溶液的规律
2.电镀镀层金属作　阳    极,待镀元件作　阴    极,电解质溶液中含有　镀层金属离子    。如铁上镀锌:
1.金属腐蚀的本质金属原子失去电子变成　金属阳离子    ,金属发生氧化反应。
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(以钢铁的腐蚀为例)
(6)可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀(    　)(7)电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极 (　　)(8)与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 (　　)(9)钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀 (　　)(10)用如下图所示装置电解精炼铝 (　　)
2.写出下列相关的电极反应式和总反应方程式。
3.如图所示,甲、乙两试管中各放一枚铁钉,甲试管中为NH4Cl溶液,乙试管中 为NaCl溶液,数天后导管中观察到的现象是　红墨水液面左低右高    ,甲中 正极反应为　2H++2e-  H2↑    ,乙中正极反应为　2H2O+O2+4e-  4OH-  。试管中残留气体平均相对分子质量的变化为甲　减小    (填“增大”“减小”或“不变”,下同),乙　减小    。
考点一　电解原理及规律
解析　当闭合开关K时,电极X附近溶液变红,即X附近有氢氧根离子生成,所 以电极X得电子析出氢气,电极X是阴极,电极Y是阳极。闭合开关K时,装置 (Ⅰ)左边与阴极相连,是负极,右边是正极,原电池中,阳离子移向正极,所以钠 离子从左到右通过离子交换膜,故A项错误;闭合开关K时,负极上失电子发生 氧化反应,电极反应式为2Na2S2-2e-  Na2S4+2Na+,故B项错误;闭合开关K时,当有0.1 ml钠离子通过离子交换膜,即有0.1 ml电子产生,根据氢气与电子 的关系式知,生成的氢气体积为1.12 L(标准状况下),故C项正确;闭合开关K 时,电极X是阴极,溶液中的氢离子放电生成氢气,所以电极反应式为2H++2e-   H2↑,故D项错误。
名师点拨电极方程式的书写技巧——四步法第一步:明确电极反应物和生成物,利用原子守恒写出反应物和生成物的关系 式;第二步:依化合价变化,写出得失电子总数;第三步:根据电解质情况补充阴、阳离子,使式子两边电荷相等;第四步:由原子守恒,用观察法彻底配平。
名师点拨电化学计算的基本方法原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液的pH计算、相对原 子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等,通常有下 列几种方法:
常见微粒间的计算关系式为4e-～4H+ ～ 4OH- ～ 4Cl- ～ 4Ag+ ～ 2Cu2+ ～ 2H2 ～ O2 ～ 2Cl2 ～ 4Ag ～ 2Cu。
特别提醒　在电化学计算中,还常利用Q=I×t和Q=n(e-)×NA×1.60×10-19 C来计算电路中通过的电量。
题组训练题组一　电解原理和电解规律
1.用电解水的方法分析水的组成时,需要加入一些电解质以增强水的导电性, 不宜加入的物质是 (　　)A.Na2SO4　　　B.H2SO4　　　C.KOH　　　D.NaCl
解析　加入NaCl,电解NaCl溶液时阴极生成H2,阳极产生氯气,D项符合题意。
A.逸出气体的体积,电极B是电极A的2倍B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出具有刺激性气味气体C.电极A附近呈红色,电极B附近呈蓝色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
2.(2020浙江台州月考)下图是用石墨作电极电解稀Na2SO4溶液的装置,通电 后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴紫色石蕊溶液。下列有关叙述正确的 是 (　　)
3.(2020广州黄埔月考)用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制 溶液pH为9~10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法 不正确的是 (　　)A.用石墨作阳极,铁作阴极B.阳极的电极反应式:Cl-+2OH--2e-  ClO-+H2O
题组二　电极反应式的书写及正误判断
4.(2020江西宜春月考)在微电子工作中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂,工业上通 过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如图所示。 
5.(2020山西太原月考)将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解,通 电一定时间后,某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑 水解和溶液体积变化),此时溶液中氢离子浓度约为 (　　)A.4×10-3 ml·L-1　　　　B.2×10-3 ml·L-1C.1×10-3 ml·L-1　　　　D.1×10-7 ml·L-1
题组三　有关电解的计算
6.用惰性电极电解100 mL 4 ml·L-1 Cu(NO3)2溶液,一定时间后在阳极收集到 标准状况下气体1.12 L。停止电解,向电解后的溶液中加入足量的铁粉,充分 作用后溶液中Fe2+的浓度为(设溶液的体积不变) (　　) ml·L-1　　　　B.3 ml·L-1 C.4 ml·L-1　　　 ml·L-1
考点二　电解原理的应用典例探究例　某同学组装了如图所示的电化学装置。电极Ⅰ为Al,其他电极均为Cu, 则 (　　)
名师点拨多池串联装置常见类型 
类型1:图甲,无外接电源,二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置),为电 解装置提供电能,其中两个电极活动性差异大者为原电池,即左侧为原电池,右侧为电解池。类型2:图乙,有外接电源,两装置均为电解池,且串联电解,通过电路的电子的 物质的量相等。
题组训练题组一　电解原理的常规应用
解析　氯碱工业中阳极是Cl-放电生成Cl2,A项错误;电解精炼铜时阳极粗铜溶 解,阴极Cu2+放电析出Cu,但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质,使得溶液中Cu2+ 浓度变小,B项错误;铁片上镀铜时,阴极是铁片,阳极是纯铜,C项正确;制取金 属镁时,Z是熔融的氯化镁,D项错误。
题组二　电解原理的创新应用——带膜的电解池
3.以纯碱溶液为原料,通过电解的方法可制备小苏打,原理装置图如下:装置工作时,下列有关说法正确的是 (　　)A.乙池电极接电池正极,气体X为H2B.Na+由乙池穿过交换膜进入甲池
4.(2020山东德州月考)电解法制备磷酸二氢钾(KH2PO4)的装置如图所示。下 列说法正确的是 (　　)
A.与a电极相连接的电源电势比b电极的高B.离子交换膜x、y分别为阳离子、阴离子交换膜C.电解时,理论上相同时间内通过交换膜的阴、阳离子数相等D.当外电路中通过1 ml电子时,会有11.2 L的Cl2生成
A.甲池中每消耗2 ml CH3OH,电解液中通过12 ml电子B.反应一段时间后,向乙池中加入一定量的CuO固体能使CuSO4溶液恢复原浓度C.反应一段时间后,丙池中会产生白色沉淀且不会溶解D.反应一段时间后,甲、乙两池pH均减小
6.利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5,装置如图 所示,下列说法正确的是 (　　)
考点三　金属的腐蚀与防护典例探究例　利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护,下列说法不正确的是(    　)
解析　若X为锌棒,开关K置于M处,形成原电池,此时金属锌为负极,金属铁为 正极,氧气在铁电极上发生还原反应,金属铁被保护,可减缓铁的腐蚀,故A正 确、B错误;若X为碳棒,开关K置于N处,形成电解池,此时金属铁为阴极,H+在 铁电极上发生还原反应,金属铁被保护,可减缓铁的腐蚀,故C、D正确。
1.判断金属腐蚀快慢的一般规律(1)对同一电解质溶液来说,腐蚀速率:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起 的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。(2)对同一金属来说,在不同溶液中腐蚀速率:强电解质溶液中>弱电解质溶液 中>非电解质溶液中。(3)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀越快。2.两种保护方法的比较外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。
题组训练题组一　金属的电化学腐蚀
1.(2020江西南昌检测)如图各容器中盛有海水,铁在其中腐蚀时的顺序是 (　　)A.(4)>(2)>(1)>(3)　B.(2)>(1)>(3)>(4) C.(4)>(2)>(3)>(1)　 D.(3)>(2)>(4)>(1)
解析　金属腐蚀速率:金属作阳极的电解池>作负极的原电池>化学腐蚀>作 正极的原电池>作阴极的电解池,因此顺序是(2)>(1)>(3)>(4),故B项正确。
2.下列与金属腐蚀有关的说法,正确的是 (　　)
A.图甲中,铁钉易被腐蚀B.图乙中,滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液,没有蓝色沉淀出现C.图丙中,燃气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,镁块相当于原电池 的正极
3.(2020山西太原模拟改编)深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作 用下,能被硫酸根离子腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是 (　　)A.铁管道发生的是吸氧腐蚀B.输送暖气的管道也易发生此类腐蚀C.这种情况下,土壤的pH增大D.管道上刷富铜油漆可以延缓管道的腐蚀
4.(2020河北邯郸模拟)据报道,中国的国产航母已经下水。为保护航母、延 长其服役寿命可采用两种电化学防腐方法。方法1,舰体镶嵌一些金属块;方 法2,航母舰体与电源相连。下列有关说法正确的是 (　　)A.方法1叫外加电流的阴极保护法B.方法2叫牺牲阳极的阴极保护法C.方法1中金属块可能是锌、锡或铜D.方法2中舰体连接电源的负极
解析　方法1:舰体镶嵌一些比铁活泼性强的金属块,形成原电池,舰体作原电 池的正极而受到保护,这种方法叫牺牲阳极的阴极保护法,A、C两项错误;方 法2:航母舰体与外加直流电源的负极相连,形成电解池,舰体作电解池的阴极 而受到保护,这种方法叫外加电流的阴极保护法,B项错误、D项正确。
2.(2020山东,13,4分)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是 (    　)
3.(2018课标Ⅰ,13,6分)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实 现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为 ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:①EDTA-Fe2+-e-  EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S  2H++S+2EDTA-Fe2+
该装置工作时,下列叙述错误的是 (　　)A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-  CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2S  CO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性
4.(2020课标Ⅱ,26节选)化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料,又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题:(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料,可采用如图所示的装置来制取。 装置中的离子膜只允许　Na+    离子通过,氯气的逸出口是　a    (填标号)。
①a极的电极反应式是　O2+2H++2e-  H2O2    。②下列说法正确的是　AC    。A.该装置可以实现电能转化为化学能B.电极b连接电源负极C.该方法相较于早期制备方法具有原料廉价,对环境友好等优点
解析　(2)a极O2得电子生成H2O2,发生还原反应,为阴极;b极H2O失电子生成O2 和H+,发生氧化反应,为阳极;电极b连接电源正极。