2020年高考化学一轮复习 第六章 第三节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护学案课件 新人教版

第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护一、电解原理1.电解定义在直流电作用下,电解质在两个电极上分别发生__________和_________的过程。2.能量转化形式电能转化为_______氧化反应还原反应化学能3.电解池(1)构成条件①有与_________相连的两个电极;②___________(或熔融盐);③形成_________。直流电源电解质溶液闭合回路(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子的移动方向【微点拨】电解是在电解质电离的基础上完成的。电解需要外加直流电源,是化学过程,电离一般在水溶液或熔融状态下完成,为物理过程。二、电解的应用1.电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式:2Cl--2e-====Cl2↑(_____反应)阴极反应式:2H++2e-====H2↑(_____反应)氧化还原(2)总反应方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑离子反应方程式:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑(3)应用:氯碱工业制_____、_____和_____。烧碱氯气氢气【微点拨】在实际的氯碱工业中,需要加阳离子交换膜,既能防止氢气和氯气混合爆炸,又能避免氯气和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。2.电镀如图为金属表面镀银的工作示意图,据此回答下列问题:(1)镀件作___极,镀层金属银作___极。(2)电解质溶液是____________________________________。(3)电极反应:阳极:Ag-e-====Ag+;阴极:Ag++e-====Ag。(4)特点:___极溶解,___极沉积,电镀液的浓度_____。阴阳AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液阳阴不变3.电解精炼铜(1)电极材料:阳极为_____;阴极为_____。(2)电解质溶液:含Cu2+的盐溶液。(3)电极反应:阳极:Zn-2e-====Zn2+、Fe-2e-====Fe2+、Ni-2e-====Ni2+、Cu-2e-====Cu2+;阴极:Cu2++2e-====Cu。粗铜纯铜4.电解冶炼活泼金属利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电极反应:阳极:2Cl--2e-====Cl2↑;阴极:2Na++2e-====2Na。(2)冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑电极反应:阳极:6O2--12e-====3O2↑;阴极:4Al3++12e-====4Al。(3)冶炼镁MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑电极反应:阳极:_________________;阴极:______________。2Cl--2e-====Cl2↑Mg2++2e-====Mg【微点拨】(1)工业上冶炼铝用电解熔融氧化铝而不用熔融氯化铝的原因:AlCl3是共价化合物,熔融状态下以分子形式存在,不导电,也就无法进行电解。(2)工业上冶炼镁用电解熔融氯化镁(熔点714℃)而不用熔融氧化镁的原因:氧化镁熔点太高(2852℃),消耗能量太大。三、金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀的本质金属原子_________变为___________,金属发生__________。失去电子金属阳离子氧化反应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,_______腐蚀更普遍非金属单质直接电解质溶液无有微弱氧化氧化电化学(2)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-水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性类型析氢腐蚀吸氧腐蚀总反应式Fe+2H+====Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O====2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍【微点拨】(1)铁锈的成分为Fe2O3·xH2O,其形成过程还涉及如下反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3;2Fe(OH)3====Fe2O3·xH2O(铁锈)+(3-x)H2O。(2)牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池的负极。3.金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法—_______原理。a.___极:比被保护金属活泼的金属;b.___极:被保护的金属设备。原电池负正②外加电流的阴极保护法—_____原理。a.___极:被保护的金属设备;b.___极:惰性金属或石墨。(2)改变金属的内部结构,如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。电解阴阳1.(RJ必修2·P83改编题)下列叙述中,正确的是()①电解池是既能将化学能转变成电能又能将电能转变成化学能的装置②金属和石墨导电均为物理变化,电解液导电是化学变化③不能自发进行的氧化还原反应,通过电解有可能实现A.①②③B.②③C.①③D.只有③【解析】选B。电解池是能将电能转化为化学能的装置,①错;金属和石墨导电是自由电子在电场作用下定向移动,电解质溶液导电时两极上均有离子放电,是化学变化,②对;电解可强制氧化还原反应发生,③对。2.(RJ必修2·P83改编题)下列选项的描述中,不符合生产实际的是()A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极B.电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极【解析】选A。电解熔融的氧化铝制取金属铝,是用石墨作阳极。B、C、D中的描述都是正确的。3.(RJ选修4·P79改编)如图所示,用石墨电极电解CuCl2溶液。下列分析正确的是()A.b为阳极、a为阴极B.通电一段时间后,d极附近观察到黄绿色气体C.阳极上发生的反应:Cu2++2e-====CuD.若电路中转移0.2mole-,则d极增重6.4g【解析】选B。如图所示,根据电流方向可判断:b为正极、a为负极、c为阴极、d为阳极;用石墨电极电解CuCl2溶液,阳极发生氧化反应:2Cl――2e-====Cl2↑;阴极发生还原反应:Cu2++2e-====Cu。A.由上述分析知b为正极、a为负极,故A错误;B.d为阳极,生成氯气为黄绿色,故B正确;C.阳极发生氧化反应:2Cl――2e-====Cl2↑,故C错误;D.d极产生氯气,电极质量不变,故D错误。4.(RJ必修2·P83改编题)下列叙述正确的是()A.在原电池的负极和电解池的阴极上都发生氧化反应B.用惰性电极电解CuSO4溶液,阴阳两极产物的物质的量之比为1∶2C.依据导电能力的大小,把电解质分为强电解质和弱电解质D.水溶液导电的过程就是电解过程,是化学变化【解析】选D。电解池阴极上发生还原反应,故A错误;阴、阳极产物的物质的量之比是2∶1,故B错误;依据电离程度的大小,把电解质分为强电解质和弱电解质,故C错误。5.(RJ选修4·P79改编)下图所示装置中,a、b、c、d、e、f均为惰性电极,电解质溶液均足量。接通电源后,d极附近显红色。下列说法正确的是()A.电源B端是正极B.a、c电极均有单质生成,其物质的量之比为2∶1C.欲用丁装置给铜镀银,N应为Ag,电解液为AgNO3溶液D.f极附近变红,说明氢氧化铁胶粒带正电荷【解析】选D。乙装置为电解饱和食盐水装置,d极变红说明d为阴极,则B为负极,b、d、f为阴极,A为正极,a、c、e为阳极。B为负极,A错;甲为电解CuSO4溶液,阳极OH-放电产生O2,乙阳极为Cl-放电产生Cl2,电路中转移电子数相同,因此a、c两电极产生气体的物质的量之比为1∶2,B错;给铜镀银,银为阳极,故M应为银,C错;电解时,电解质溶液中阳离子移向阴极,f为阴极,f极附近变红说明Fe(OH)3胶粒移向f极,则Fe(OH)3胶粒带有正电荷,D正确。