提升学科素养：电解池金属的电化学腐蚀与防护75张.ppt

1、1了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2理解金属发生电化学腐蚀的原因。3理解金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。,电解原理,1电解与电解池,还原,氧化,(2)电解池：电能转变为 的装置。,化学能,(1)电解：,2电解池的组成和工作原理(惰性电极电解CuCl2溶液),氧化,还原,思考探究,1电解时电子通过电解质溶液吗？提示：电解质溶液通电电解时，在外电路中有电流(电子)通过，而溶液中是依靠离子定向移动，形成了闭合电路。2电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？提示：一定。因为在电解池的两极发生了氧化还原反应，有电子转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。,3电解池工作时电

2、子和离子是如何移动的？提示：电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。4上述电解CuCl2溶液的电解池的惰性电极都换成铁电极时，电极有何变化？提示：阳极电极反应为Fe2e=Fe2，阴极电极反应不变。,自测自评,A电解池是把电能转化为化学能的装置 B电解池中阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动 C电解池中与电源正极相连的一极是阳极，阳极上发生氧化反应 D电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程解析：电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。答案：B,2某电解池内盛有CuSO4溶液，插入两根电极，接通直流电源后，

3、欲达到如下要求：阳极质量不变；阴极质量增加；电解液pH减小，则应选用的电极是()A阴阳两极不都是石墨B铜作阳极，铁作阴极C铁作阳极，铜作阴极D铂作阳极，铜作阴极解析：不管用何材料作阴极都不影响电解结果，阴极只是完成导电作用即可。电解时生成H2SO4，pH一定会减小。要保持阳极质量不变，需要用惰性材料作电极，如石墨或铂。答案：D,电解原理的应用,1电解饱和食盐水,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,2电镀铜,精铜,镀件,Cu22e=Cu,3电解冶炼钠,2Cl2e=Cl2,2Na2e=2Na,思考探究,1在金属铜上镀银，阳极材料、阴极材料、电解质溶液分别是什么？提示：银作阳极，铜作负极，电解质溶液

4、是AgNO3溶液。2电解精炼铜时，电路中通过2 mol电子，在阳极会溶解1 mol铜吗？提示：应小于1 mol，比铜活泼的金属也在阳极放电，导致溶解的铜减少。3电镀铜时，Cu2浓度如何改变？电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度是否改变？提示：电镀铜时，电解质溶液中的Cu2浓度不变，电解精炼铜时，粗铜中的Zn、Fe、Ni等比Cu活泼金属在阳极失去电子，阴极上只有Cu2得电子，所以CuSO4溶液的浓度会降低。,自测自评,1下列描述中，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：

5、B、C、D中的描述都是正确的。而电解熔融的氧化铝制取金属铝，是用石墨作阳极。答案：A,2(2011上海高考)用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是 ()A用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 B用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D用带火星的木条检验阳极产物解析：用电解法提取氯化铜废液中的铜时，铜必须作阴极，阳极可用惰性电极，阴极的反应式为Cu22e=Cu。,答案：B,3(2011四川高考节选)按下图电解NaCl的饱和溶液，写出该电解池中发生反应的总反应方程式：_。将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中，观察到得现象是_。,金属的腐蚀与防护,1化学腐蚀与电

6、化学腐蚀,原电池,Mne=Mn,无电流产生,有微弱电流产生,2钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀,酸性较强,酸性很弱或呈中性,Fe2e=Fe2,2H2e= H2,2H2OO24e=4OH,Fe2H= Fe2H2,2FeO22H2O =2Fe(OH)2,吸氧腐蚀,3金属的防护(1)电化学防护法：,电解池,阴极,阳极,(2)其他方法：,思考探究,1把Zn放入稀H2SO4中，放出H2，属于析氢腐蚀吗？ 提示：不属于析氢腐蚀，析氢腐蚀是电化学腐蚀，而Zn放入稀H2SO4中属于化学腐蚀。 2将碳粉和铁粉均匀混合，撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿过的两支试管中，并按右图连接好仪器。试推测装置A、B水中的导管内会

7、出现什么现象,提示：装置A中发生析氢腐蚀，导管中有气泡冒出；装置B中发生吸氧腐蚀，导管中水面上升。3为什么要在轮船水线以下的船壳上嵌入一定数量的锌块？提示：FeZn海水构成原电池，Zn作负极，Fe作正极，锌被腐蚀，而船体受到保护。,自测自评,1以下现象与电化学腐蚀无关的是 ()A黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B生铁比纯铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈D银制奖牌(纯银制成)久置后表面变暗,解析：A黄铜(铜锌合金)若发生电化学腐蚀时，被腐蚀的金属应是金属性较活泼的锌而不是铜，故黄铜制作的铜锣不易产生铜绿。B.生铁中含较多的碳，在电解质作用下比铁芯(几乎是纯

8、铁)更容易形成原电池，也更容易生锈。C.铁制器件附有铜制配件时，在接触电解质溶液时，铁是原电池的负极，易被腐蚀生成铁锈。D.银质奖牌久置后可能被氧气氧化成银的化合物而表面变暗，这是化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。答案：D,2将铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01 molL1食盐溶液中，可能出现的现象是 ()A铁棒附近产生OHB铁棒被腐蚀C石墨棒上放出Cl2 D石墨棒上放出O2解析：铁棒与石墨棒用导线相连后浸入食盐水中发生的是吸氧腐蚀，其中铁棒被腐蚀，正极上发生反应：2H2OO24e=4OH，故石墨棒附近产生OH。答案：B,A钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是：O22H2O4e=4OHB当

9、镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀,解析：弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A正确；当镀层破损时，锡、铁可形成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，B错误；铁、锌、海水形成原电池，锌失去电子作负极，从而保护了铁，C正确；采用外加电源的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，D正确。答案：B,3年11考,四、金属的腐蚀与防护,3年10考,三、电镀与电解精炼,3年7考,二、电解的类型及有关计算,3年12考,一、电解池电极及电极产物的判断,命题指数,考频,考点,电

10、解池电极产物的判断及电极反应式的书写,电解池原理是高考的热点，主要以电解时两极的变化(气体颜色及体积比、固体质量增减等)为突破口，考查书写电极反应式和电解总反应方程式，题型主要是填空题，预测以后高考会以应用电解原理解决化工生产及环境保护方面的实际问题作为命题的一大方向。,例1(2012重庆高考节选)尿素CO(NH2)2是首个由无机物人工合成的有机物。(1)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为_。(2)人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图所示。,a电源的负极为_(填“A”或“B”)。 b阳极室中发生的反应依次为_、_。 c电解结束后，阴极室溶液的pH与电

11、解前相比将_；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为_g(忽略气体的溶解)。,例2(2012安徽高考)某兴趣小组设计如图微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是(),答案D,1电解池电极的判断,2电解时电极产物的判断,3电解池中电极反应式的书写(1)根据装置书写：根据电源确定阴、阳两极确定阳极是否是活性金属电极据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。(2)由氧化还原反应方程式书写电极

12、反应式：找出发生氧化反应和还原反应的物质两极名称和反应物利用电子守恒分别写出两极反应式。若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。,1(1)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为_。(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_。(3)用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q。写出阳极生成R的电极反应式：_。,电解的类型及有关计算,本考点是历年高考的重点，主要考查电解的四种基本类型、电解的计算(包括电极质量的变化、放出气体体积的多少

13、、电解前后溶液的浓度和pH的变化)。预测今后的高考中电解产物的判断和有关电解的简单计算仍会是高考的热点。,例3(2012海南高考)下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是 ()AHCl、 CuCl2、 Ba(OH)2BNaOH、CuSO4、 H2SO4CNaOH、H2SO4、 Ba(OH)2DNaBr、 H2SO4、 Ba(OH)2,答案C,例4(2012威海质检)用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合溶液500 mL，经过一段时间后，两极均得到标准状况下11.2 L的气体，则原混合溶液中CuSO4的物质的量浓度为 ()A0.5 mol/LB0.8 mol/LC1.0 mol/L

14、D1.5 mol/L,答案C,1以惰性电极电解电解质溶液的规律,水,不变,电解Na2SO4溶液,水,减小,电解稀H2SO4,水,增大,增大,水,H和OH分别在阴极和阳极放电生成H2和O2,电解NaOH溶液,强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐,电解水型,电解质溶液复原,pH,电解质溶液浓度,电解对象,电极反应特点,实例,电解质类别,电解类型,CuCl2固体,电解CuCl2溶液,HCl气体,增大,减小,电解质,电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电,电解HCl溶液,无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐,电解电解质型,电解质溶液复原,pH,电解质溶液浓度,电解对象,电极反应特点,实例,电解质类别,电解类型,C

15、uO或CuCO3,减小,生成新电解质,电解质和水,阴极：电解质阳离子放电阳极：OH失电子放O2生成酸,电解CuSO4溶液,不活泼金属的含氧酸盐,放O2生酸型,HCl气体,增大,生成新电解质,电解质和水,阴极：H得电子放H2生成碱阳极：电解质阴离子放电,电解NaCl溶液,活泼金属的无氧酸盐,放H2生碱型,电解质溶液复原,pH,电解质溶液浓度,电解对象,电极反应特点,实例,电解质类别,电解类型,2电解池中有关量的计算电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。有如下解题方法：

16、,2(2011全国卷)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的 ()ACuSO4 BH2OCCuO DCuSO45H2O,答案：C,电镀与电解精炼,电解原理的实际应用非常广，在高考中占有非常重要的地位。主要考查电镀和电解精炼时阴极、阳极的判断，电极反应式的书写，电解质溶液的变化，预测今后的高考会以电解原理的应用为基础，加强与生产实践相联系的考查。,例5.(2012福建高考节选)(1)电镀时，镀件与电源的_极连接。(2)化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉淀在镀件表面形成的镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用_(填“氧化剂”或“还原剂”)与

17、之反应。某化学镀铜的反应速率随镀液pH变化如下图所示。该镀铜过程中，镀液pH控制在12.5左右。据图中信息，给出使反应停止的方法：_。,.(2012新课标全国高考节选)粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板是图中电极_(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应为_；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。,.(2012山东高考节选)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属

18、,解析.(1)电镀池中，镀件就是待镀金属，作阴极，与电源的负极相连；镀层金属为阳极，与电源正极相连。(2)要把铜从铜盐中置换出来，比如用铁就可以，铁是作还原剂的，所以应加入还原剂。根据图示信息，pH89之间，反应速率为0，所以要使反应停止，调节溶液的pH至89之间。.粗铜的电解精炼时，粗铜作阳极与电源正极相连，所以粗铜板是图中电极c，d是阴极，发生的反应是Cu22e=Cu，Au、Ag不如铜活泼，以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe比铜活泼，以Fe2的形式进入电解质溶液中。,.粗铜的电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能，a项错误；粗铜作阳极与电源正极相连，发生氧化反应，b项正确；溶液中Cu2

19、向阴极移动，c项错误；不活泼金属Ag、Pt、Au等金属在阳极沉积，可以回收。答案.(1)负极(2)还原剂调节溶液的pH至89之间. cCu22e=CuAu、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2的形式进入电解质溶液中.b、d,电镀铜与电解精炼铜的比较,溶液浓度基本不变,溶液浓度不变,电解液变化,Cu22e=Cu,Cu22e=Cu,阴极反应,Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2等,Cu2e=Cu2,阳极反应,通电后,CuSO4溶液,CuSO4溶液,电解液,精铜,待镀金属,阴极材料,粗铜,精铜,阳极材料,将电能转变为化学能,能量转换,电解精炼铜,电镀铜,3(2011山东高考)以KCl和Zn

20、Cl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是 ()A未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D镀锌层破损后对铁制品失去保护作用,解析：电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。因此在铁制品上镀锌时，铁作阴极，锌作阳极，由于锌比铁活泼，因此未通电前可以构成原电池，但此时锌作负极失去电子，铁作正极，而电镀时锌仍然失电子，故选项A不正确；在氧化还原反应中必需满足得失电子守恒，因此电镀时通过的电量与锌的析出量有确定关系

21、而与能量变化无关，B不正确；由于电镀时保持电流恒定，因此导线中通过的电子速率是不变的，故升高温度不能改变电解反应速率，C正确；镀锌层破损后，由于锌比铁活泼，所以即使发生电化学腐蚀也是锌失去电子而保护了铁，即选项D也不正确。,答案：C,金属的腐蚀与防护,金属的腐蚀与防护历年倍受各地高考青睐，是近几年的热点之一。主要考查金属腐蚀的原因和快慢比较，腐蚀类型的判断，金属腐蚀的防护措施。题型以选择题为主，预测明年的高考会以腐蚀原理为基础，进一步加强与生产、生活的联系。,例6(2012山东高考)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 (),A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图b中，开关由M改置于

22、N时，CuZn合金的腐蚀速率减小C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的,解析图a中，铁棒发生化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，A项错误；图b中开关由M置于N，CuZn合金作正极，腐蚀速率减小，B对；图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt上放出，C项错误；图d中干电池放电时MnO2发生还原反应，体现还原性，D项错误。答案B,例7(2012海南高考)下列叙述错误的是 ()A生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱B用锡焊接的铁制器件，焊接处易生锈C在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，

23、铜盐为电镀液D铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀解析生铁中含有碳，构成原电池加快了腐蚀速率，故A选项正确；用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈，是因为构成的原电池中Fe作负极，加快了腐蚀速率，故B选项正确；在铁制品上镀铜时，镀件应为阴极，故C选项错；铁管上镶嵌锌块，构成的原电池中Fe作正极，受到保护，故D选项正确。答案C,金属腐蚀快慢的规律(1)电解原理引起的阳极腐蚀原电池原理引起的负极腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(2)对同一种金属，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。(3)对同一种电解质溶液，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,(4)由于金属

24、表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式；另外，只有在金属活动性顺序表中位于氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属腐蚀时只能是吸氧腐蚀。如铜绿Cu2(OH)2CO3的形成就是吸氧腐蚀。铜绿形成的原理是：负极(Cu)：2Cu4e= 2Cu2；正极(杂质)：O22H2O4e=4OH总反应：O22H2O2Cu=2Cu(OH)2；2Cu(OH)2CO2=Cu2(OH)2CO3H2O,4下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 (),ABC D,解析：钢铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当钢铁与比它活泼性差的Sn相连时，Fe被腐蚀的速率比大，与活泼性强的锌连

25、接，锌作负极，锌被腐蚀，铁被保护，其腐蚀的速率要比小；装置为电解装置，Fe为阳极，发生电极反应，铁腐蚀的速率最快。答案：A,随堂巩固提升1下列过程需要通电才能进行的是 ()电离电解电镀电泳电化学腐蚀ABC D全部解析：电离是电解质在水溶液中或熔融状态下离解成阴、阳离子的过程，不需要通电；电化学腐蚀属于原电池反应，是化学能转变为电能的过程，故C项正确。,答案：C,2下列各装置中，在铜电极上不能产生气泡的是(),解析：装置A和C中无外接电源，且符合构成原电池的条件，是原电池装置，铜作正极，放出H2。装置B是电解池装置，铜作阳极，失去电子逐渐溶解，无气体生成。装置D也是电解池装置，铜作阴极，阴极H得

26、到电子生成H2。,答案：B,3下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀的速率最快的是 ()A镀铝塑料 B食品罐头盒(镀锡)C白铁水桶(镀锌) D镀银铜质奖章解析：关键是看镀层损坏后，暴露出的金属与镀层能否形成原电池，形成原电池时金属是否是负极。A项塑料不会被腐蚀；B项Fe为原电池的负极，锡为原电池的正极，加速了Fe的腐蚀；C项Zn为原电池的负极，铁为原电池的正极，铁被保护起来；D项Cu为原电池的负极，Ag为原电池的正极，Cu被腐蚀，但Fe比Cu活泼。,答案：B,4把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液的表面皿中，如下图所示。最先观察到酚酞变红现象的区域是(),A和 B和C和 D和,解析：酚酞变红

27、，表明显碱性，判断哪一个电极上先生成OH；左端装置属于原电池，Zn作负极，O2在上得电子生成OH；右端装置是电解装置，Fe是阳极溶解，溶液中的H在阴极上得电子析出H2，同时在溶液中生成OH，所以和先变红。答案：B,5. (2013泰州模拟)如图A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空：(1)电源A的a为_极；(2)滤纸B上发生的总化学方程式为_。(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，则电极e上发生的反应为_，槽中盛放的电镀液可以是_。,6(1)某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料，实现了在通常条件下不能发生的反应：CuH2SO

28、4(稀) = CuSO4H2。请在下边方框内画出能够实现这一反应的实验装置图。(2)某同学在做铜与稀硫酸的上述反应实验时，看到碳棒和铜棒上都有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀。请你分析其原因_；此时的电极反应为_。,解析：(1)由于铜的活泼性弱于氢，故通常条件下反应CuH2SO4(稀)=CuSO4H2不能发生，但若设计成电解池，Cu作阳极，碳棒作阴极，则可实现上述反应。(2)若将上述装置的电源接反，亦即碳棒为阳极，铜棒作阴极，则实际为电解水，两极均有气泡产生。答案：(1),(2)将上述装置中的电源接反铜棒(阴极)：4H4e=2H2碳棒(阳极)：4OH4e=2H2OO2,课下限时集训见“限时集训（二十）”,