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备考课件

第三节电解池第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀与防护考纲定位考纲定位1了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应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。方程式。2理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。防止金属腐蚀的措施。本节目录本节目录考点串讲深度剖析考点串讲深度剖析真题集训把脉高考真题集训把脉高考知能演练高分跨栏知能演练高分跨栏教材回顾夯实双基教材回顾夯实双基学科规律方法提升学科规律方法提升教材回顾夯实双基教材回顾夯实双基(2012高考海南卷高考海南卷)下列各组中，每种电解下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成质溶液电解时只生成氢气和氧气的是氢气和氧气的是()AHCl、CuCl2、Ba(OH)2BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：选解析：选C。电解质溶液电解时只生成。电解质溶液电解时只生成O2和和H2，相当于是电解，相当于是电解水，根据电解时离子的放电顺序，当电解强酸、强碱、活泼水，根据电解时离子的放电顺序，当电解强酸、强碱、活泼金属含氧酸盐的溶液时均相当于电解水。金属含氧酸盐的溶液时均相当于电解水。体验高考体验高考构建双基构建双基1电解原理及电解池电解原理及电解池 (1)电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程原反应的过程 (2)电解池：将电能转化为化学能的装置电解池：将电能转化为化学能的装置正极正极负极负极化学化学电化学电化学吸氧吸氧析氢析氢考点串讲深度剖析考点串讲深度剖析考点考点1电解池中电极及电解产物的判断电解池中电极及电解产物的判断2电解时电极产物的判断电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断阳极产物的判断首先看电极材料，如果是活性电极首先看电极材料，如果是活性电极(除除Au、Pt、石墨外的电、石墨外的电极极)，则电极本身失电子，被溶解，溶液中的阴离子不能失电，则电极本身失电子，被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极子；如果是惰性电极(Pt、Au、石墨、石墨)，则溶液中还原性离子失，则溶液中还原性离子失电子，这时要看溶液中离子的失电子能力。阴离子放电顺电子，这时要看溶液中离子的失电子能力。阴离子放电顺序：序：S2IBrClOH含氧酸根含氧酸根F。(2)阴极产物的判断阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断，与电极材料无关，阳离直接根据阳离子放电顺序进行判断，与电极材料无关，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反，其中：子放电顺序与金属活动性顺序相反，其中：AgFe3Cu2H(酸酸)Fe2Zn2Al3Mg2Na。即时应用即时应用2用如图装置用如图装置(X、Y是直流电源的两极是直流电源的两极)分别进行下列各组实分别进行下列各组实验，则表中所列各项对应关系均正确的一组是验，则表中所列各项对应关系均正确的一组是()考点考点2原电池、电解池、电镀池的比较原电池、电解池、电镀池的比较原电池原电池电解池电解池电镀池电镀池定义定义将化学能转变成将化学能转变成电能的装置电能的装置将电能转变成化学将电能转变成化学能的装置能的装置应用电解原理在金应用电解原理在金属表面镀一层其他属表面镀一层其他金属或合金的装置金属或合金的装置装装置置举举例例原电池原电池电解池电解池电镀池电镀池形形成成条条件件活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极电解质溶液电解质溶液(电极插入电极插入其中其中)形成闭合回路形成闭合回路两电极接直流电源两电极接直流电源两电极插入电解质溶两电极插入电解质溶液中液中形成闭合回路形成闭合回路镀层金属接电源正极，镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极待镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层金电镀液必须含有镀层金属离子属离子电电极极名名称称负极：较活泼金属负极：较活泼金属正极：较不活泼金正极：较不活泼金属属(或能导电的非金属或能导电的非金属)阳极：与电源正极相连阳极：与电源正极相连的电极的电极阴极：与电源负极相连阴极：与电源负极相连的电极的电极名称同电解池，但有限制名称同电解池，但有限制条件条件阳极：必须是镀层金属阳极：必须是镀层金属电电极极反反应应负极：氧化反应负极：氧化反应正极：还原反应正极：还原反应阳极：氧化反应，金属阳极：氧化反应，金属电极失电子或溶液中的电极失电子或溶液中的阴离子失电子阴离子失电子阴极：还原反应，溶液阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子中的阳离子得电子阳极：金属电极失电子阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中的阳离子阴极：电镀液中的阳离子得电子得电子特别提醒：特别提醒：( (1) )判断是原电池和电解池的关键是看是否有外加判断是原电池和电解池的关键是看是否有外加电源，有时并无外加电源，存在自发进行氧化还原反应的装置电源，有时并无外加电源，存在自发进行氧化还原反应的装置相当于电源，另一个装置则是电解池。相当于电源，另一个装置则是电解池。( (2) )二次电池的放电过二次电池的放电过程是原电池，充电过程是电解池。程是原电池，充电过程是电解池。即时应用即时应用考点考点3金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护1化学腐蚀和电化学腐蚀化学腐蚀和电化学腐蚀2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀3.金属的防护金属的防护(1)电化学防护电化学防护牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法原电池原理原电池原理a负极：比被保护金属活泼的金属；负极：比被保护金属活泼的金属；b正极：被保护的金属设备。正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法电解池原理电解池原理a阴极：被保护的金属设备；阴极：被保护的金属设备；b阳极：惰性金属。阳极：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。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。表面钝化等方法。(2)判断金属腐蚀快慢的规律判断金属腐蚀快慢的规律电解池的阳极电解池的阳极(活性电极活性电极)原电池的负极原电池的负极化学腐蚀化学腐蚀原电池的原电池的正极正极电解池的阴极。电解池的阴极。即时应用即时应用 5.(2012高考山东卷高考山东卷)下列与金属腐蚀有关的下列与金属腐蚀有关的说法正确的是说法正确的是( ) A.图图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B.图图b中，开关由中，开关由M改置于改置于N时，时，CuZn合金的腐蚀速率减合金的腐蚀速率减小小 C.图图c中，接通开关时中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速上放出气体的速率也增大率也增大 D.图图d中，中，ZnMnO2干电池自放电干电池自放电 腐蚀主要是由腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的的氧化作用引起的解析：选解析：选B。A项：插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气项：插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；接触，易发生吸氧腐蚀；B项：开关由项：开关由M改置于改置于N时，时，Zn作负作负极，极，CuZn合金作正极，合金受到保护；合金作正极，合金受到保护；C项：接通开关形成项：接通开关形成原电池，原电池，Zn作负极，作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极电极上生成；上生成；D项：项：ZnMnO2中自放电腐蚀主要是中自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反发生氧化反应而自放电。应而自放电。6下图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺下图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是序是()ABC D解析：选解析：选A。铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当钢铁与活。铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当钢铁与活泼性差的泼性差的Sn相连时，相连时，Fe的腐蚀速率增大的腐蚀速率增大(比比大大)；与活泼性强；与活泼性强的锌连接则被保护的锌连接则被保护(小于小于)；在；在中中Fe为阳极，比铁的电化学为阳极，比铁的电化学腐蚀速率大得多。腐蚀速率大得多。学科规律方法提升学科规律方法提升电解规律及电解的相关计算电解规律及电解的相关计算1以惰性电极电解电解质溶液的类型以惰性电极电解电解质溶液的类型类型类型电极反应特点电极反应特点实例实例电电解解对对象象电解质电解质浓度浓度pH电解质溶电解质溶液复原液复原电解电电解电解质型解质型电解质电离出的电解质电离出的阴、阳离子分别阴、阳离子分别在两极放电在两极放电HCl电解质电解质减小减小增大增大通氯化氢通氯化氢气体气体CuCl2电解质电解质减小减小加氯化铜加氯化铜放放H2生生碱型碱型阴极：阴极：H2O放放H2生碱生碱阳极：电解质阴阳极：电解质阴离子放电离子放电NaCl电解质电解质和水和水生成新生成新电解质电解质增大增大通氯化氢通氯化氢气体气体放放O2生生酸型酸型阴极：电解质阳阴极：电解质阳离子放电离子放电阳极：阳极：H2O放放O2生酸生酸CuSO4电解质电解质和水和水生成新生成新电解质电解质减小减小加氧化铜加氧化铜2.电解池中有关量的计算或判断电解池中有关量的计算或判断解题依据是得失电子守恒，其解题方法有守恒法、总反应式解题依据是得失电子守恒，其解题方法有守恒法、总反应式法、关系式法。法、关系式法。(1)根据守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两根据守恒法计算：用于串联电路、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。数相等。(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。式，最后根据总反应式计算。(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。知量之间，建立计算所需的关系式。例例(2013潮州高三模拟潮州高三模拟)如图为相互串联的甲如图为相互串联的甲、乙两个电解、乙两个电解池，试回答：池，试回答：(1)若甲池利用电解原理在铁上镀银，则若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是是_、_(依次填电极材料和电极名称依次填电极材料和电极名称)，电极反应式是，电极反应式是_；B(要求同要求同A)是是_、_，电极反应，电极反应式是式是_，应选用的电解质溶液是，应选用的电解质溶液是_。(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附乙池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈近呈_色，色，C极附近呈极附近呈_色。色。(3)若甲槽阴极增重若甲槽阴极增重43.2 g，则乙槽中阳极上放出的气体在标况，则乙槽中阳极上放出的气体在标况下的体积是下的体积是_mL。(4)若乙槽中剩余溶液仍为若乙槽中剩余溶液仍为400 mL，则电解后所得溶液的物质，则电解后所得溶液的物质的量浓度为的量浓度为_ molL1，pH等于等于_。【解题感悟解题感悟】电解计算的一般解题思路电解计算的一般解题思路(1)先看阳极材料，是活性电极还是惰性电极。先看阳极材料，是活性电极还是惰性电极。(2)找全离子，将溶液中的所有离子按阴、阳离子分开。找全离子，将溶液中的所有离子按阴、阳离子分开。(3)根据电子守恒，串联电路中转移的电子数目相同，即阴离根据电子守恒，串联电路中转移的电子数目相同，即阴离子子(活泼电极活泼电极)失的电子数等于阳离子得的电子数，列出关系式失的电子数等于阳离子得的电子数，列出关系式进行计算。常用的计算关系式有：进行计算。常用的计算关系式有：4H4OH2H2O22Cu22Cu4Ag4Ag4Cl2Cl2等。等。跟踪训练跟踪训练1(2011高考大纲全国卷高考大纲全国卷)用石墨作电极电解用石墨作电极电解CuSO4溶液。通溶液。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入适量的()ACuSO4 BH2OCCuO DCuSO45H2O2(2013佛山高三模拟佛山高三模拟)如下图所示，若电解如下图所示，若电解5 min时，测得铜时，测得铜电极的质量增加电极的质量增加2.16 g。试回答：。试回答：(1)电源中电源中X极是极是_(填填“正正”或或“负负”)极。极。(2)通电通电5 min时，时，B中共收集到中共收集到224 mL(标准状况标准状况)气体，溶液气体，溶液体积为体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前，则通电前c(CuSO4)_。(3)若若A中中KCl溶液的体积也是溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液的，则电解后溶液的pH_。 解析：解析：(1)铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极， X为负极。为负极。 (2)C中铜极增重中铜极增重2.16 g，即析出，即析出0.02 mol Ag，电路中通过，电路中通过0.02 mol电子。由电子。由4eO2，可知，可知B中产生的中产生的O2只有只有0.005 mol，即，即112 mL。但。但B中共收集到中共收集到224 mL气体，说明还有气体，说明还有112 mL是是H2，即，即Cu2全部在阴极放电后，全部在阴极放电后，H接着放电产接着放电产生了生了112 mL H2，则通过，则通过0.01 mol电子时，电子时，Cu2已被电解完。已被电解完。由由2eCu，可知，可知n(Cu2)0.005 mol，则：，则：c(CuSO4)0.005 mol0.2 L0.025 molL1。 (3)由由4e4OH知，知，A中生成中生成0.02 mol OH，则：，则： c(OH)0.1 molL1，pH13。 答案：答案：(1)负负(2)0.025 molL1(3)13真题集训把脉高考真题集训把脉高考题组题组1电解原理的应用电解原理的应用1(2011高考上海卷高考上海卷)用电解法提取氯化铜废用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案液中的铜，方案正确的是正确的是()A用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片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用带火星的木条检验阳极产物解析：选解析：选B。溶液中的铜离子应在阴极放电而析出，。溶液中的铜离子应在阴极放电而析出，Cl在阳在阳极放电产生极放电产生Cl2，A、C、D错。错。2(2011高考山东卷高考山东卷)以以KCl和和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是上镀锌，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镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用解析：选解析：选C。本题考查电镀，意在考查考生对电镀原理的理解。本题考查电镀，意在考查考生对电镀原理的理解和应用能力。未通电前，题述装置不能构成原电池，和应用能力。未通电前，题述装置不能构成原电池，A项错项错误；锌的析出量与通过的电量成正比，误；锌的析出量与通过的电量成正比，B错；电镀时电解反应错；电镀时电解反应速率只与电流大小有关，与温度无关，速率只与电流大小有关，与温度无关，C项对；镀锌层破损项对；镀锌层破损后，会形成铁锌原电池，铁作正极，得到保护，后，会形成铁锌原电池，铁作正极，得到保护，D项错误。项错误。若若C处不通入处不通入O2，D、E处分别收集到处分别收集到x L和和y L气体气体(标准状标准状况况)，则，则E处收集的气体中处收集的气体中O3所占的体积分数为所占的体积分数为_。(忽忽略略O3的分解的分解)题组题组2金属的腐蚀金属的腐蚀4(2012高考海南卷高考海南卷)下列叙述错误的是下列叙述错误的是()A生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 B用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈C在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液D铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀解析：选解析：选C。生铁中含有能导电的碳，两者可以作为原电池的。生铁中含有能导电的碳，两者可以作为原电池的两极，加快铁的腐蚀，两极，加快铁的腐蚀，A对；铁和锡作为原电池的两极，当其对；铁和锡作为原电池的两极，当其腐蚀时，铁会被腐蚀，腐蚀时，铁会被腐蚀，B对；电镀铜时，镀层金属做阳极，镀对；电镀铜时，镀层金属做阳极，镀件做阴极，件做阴极，C错；锌铁形成原电池，锌被腐蚀，错；锌铁形成原电池，锌被腐蚀，D对。对。