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基础课时3 电解池、金属的腐蚀与防护,1.了解电解池的工作原理。2.能写出电极反应和电池反应方程式。3.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。,最新考纲,考点一 电解原理,在_作用下，电解质在两个电极上分别发生_和_的过程。 提醒：注意电解与电离两概念的联系与区别 联系：电解是在电解质电离的基础上完成的。 区别：电解需外加电源，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。,知识梳理固考基,1.电解,电流,氧化反应,还原反应,2.电解池,(1)构成条件 有与_相连的两个电极。 _(或_)。 形成_。 (2)电极名称及电极反应式(如图),电源,电解质溶液,熔融盐,闭合回路,阳极,氧化,2Cl2e=Cl2,阴极,还原,Cu22e=Cu,(3)电子和离子移动方向 电子：从电源_流向电解池的_；从电解池的_流向电源的_。 离子：阳离子移向电解池的_；阴离子移向电解池的_。 电子和离子移动方向图示,负极,阳极,正极,阴极,阴极,阳极,提醒：正确理解电子不下水(电解质溶液)。,阳,得,阴,失,3.电解过程思维程序,(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组。 提醒：不要忘记水溶液中的H和OH，不要把H、OH误加到熔融电解质中。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序 阴极：阳离子放电顺序_ _。 阳极：活泼电极_含氧酸根离子。,AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2,H(水)Al3Mg2NaCa2K,S2IBrClOH,提醒：“活泼电极”一般指Pt、Au以外的金属。 最常用的放电顺序：阳极：活泼金属ClOH；阴极：AgFe3Cu2H。 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。,1.(RJ选修4P831改编)判断正误,(1)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应( ) (2)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极( ) (3)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极( ) (4)电解NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的pH减小( ),2.(溯源题)(2013北京理综，9)用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。,判断下列说法正误。 (1)a端是直流电源的负极( ) (2)通电使CuCl2发生电离( ) (3)阳极上发生的反应：Cu22e=Cu( ) (4)通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体( ),探源：本考题源于RJ选修4 P79“CuCl2溶液的电解”演示实验，对电解正负极的判断；电解和电离的区别，电极方程式的书写以及电解现象等方面进行考查。,题组精练提考能,D,2.要实现反应：Cu2HCl=CuCl2H2，设计了下列四个实验，你认为可行的是( ),解析 铜与盐酸不能直接发生反应，由于不是能自发进行的氧化还原反应，故不能设计成原电池，即A、B选项不符合；由于铜失去电子，故铜作阳极，与电源的正极相连，选项C符合。 答案 C,3.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( ) A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B.NaOH、CuSO4、H2SO4 C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2 答案 C,【练后归纳】 以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律,HNO3、KNO3、Mg(NO3)2、KOH,HCl、CuCl2,题组二 重点突破：电极方程式的书写与判断 4.按要求书写电极反应式和总方程式,(1)用惰性电极电解AgNO3溶液： 阳极反应式_； 阴极反应式_； 总反应离子方程式_。 (2)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式_； 阴极反应式_； 总反应离子方程式_。,(3)用铁作电极电解NaOH溶液 阳极反应式_； 阴极反应式_； 总反应离子方程式_。 (4)用Al 作电极电解NaOH溶液 阳极反应式_； 阴极反应式_； 总反应离子方程式_。,答案 D,【反思归纳】 1.做到“三看”，正确书写电极反应式 (1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注Fe生成Fe2而不是生成Fe3)。 (2)二看介质，介质是否参与电极反应。 (3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。,2.规避“四个”失分点 (1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。 (2)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。 (3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电。 (4)当电解池的电极材料为活性电极时，则阳极为电极本身失电子，不能再用电解规律。,考点二 电解原理的应用,1.电解饱和食盐水,知识梳理固考基,(1)电极反应 阳极反应式：_(_反应) 阴极反应式：_(_反应) (2)总反应方程式,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,氧化,还原,(3)应用：氯碱工业制_、_和_。 提醒：阴极放电的为H2O电离的H，写半反应时注意原电池与电解池写法的差异。 电解工业中，阴极用的为铁电极，如果连接错误，此时阳极反应为：Fe2e=Fe2。,烧碱,氯气,氢气,2.电镀,右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，镀层金属银作阳极。 (2)电解质溶液是_。 (3)电极反应： 阳极：_； 阴极：_。 (4)特点：_极溶解，_极沉积，电镀液的浓度_。,提醒：电镀锌时，在阴极Zn2放电顺序处在H之前。,AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液,Age=Ag,Age=Ag,阳,阴,不变,阴,3.电解精炼铜,(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。 (2)电解质溶液：含Cu2的盐溶液。 (3)电极反应： 阳极：_、_、 _、_(主)； 阴极：_。 注意：随着电解的进行，溶液中Cu2的浓度将减小。,Zn2e=Zn2,Fe2e=Fe2,Ni2e=Ni2,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,4.电冶金,2Cl2e=Cl2,2Na2e=2Na,6O212e=3O2,4Al312e=4Al,1.判断(RJ选修4P832改编),(1)在镀件上镀铜时粗铜作阳极( ) (2)用电解法精炼粗镍时粗镍作阴极( ) (3)用惰性电极电解饱和食盐水时，能使酚酞变红的为电解池的阳极( ),2.填空,(1)(LK选修4P183改编)电解精炼铜时，如果转移0.04 mol电子，阴极材料的质量将增加_ g。 (2)(RJ选修4P834改编)电解饱和食盐水时，从阴极逸出2.24 L氢气，从阳极逸出_气体，逸出气体的体积为_ L(在标准状况下，不考虑气体溶解)。,1.28,Cl2,2.24,H2,题组一 电解原理的“常规”考查 1.电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( ),题组精练提考能,A.电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极 B.粗铜与电源负极相连，发生氧化反应 C.阴极上发生的反应是Cu22e=Cu D.电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥 解析 根据精炼池原理，粗铜作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，在阳极底部沉积比Cu不活泼的金属单质，如Ag、Au等；精铜作阴极，只发生Cu22e=Cu。,C,2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是( ),A.氯碱工业中，X电极上反应式是4OH4e=2H2OO2 B.电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变,C.在铁片上镀铜时，Y是纯铜 D.制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 解析 氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2放电析出Cu，溶液中Cu2浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。 答案 D,3.以KCl和ZnCl2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.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用,解析 本题考查了电化学原理的应用中电镀的知识点。电镀前，Zn与Fe构成原电池，Zn为负极，Fe为正极，电镀时，Fe为阴极，Zn为阳极，原电池充电时，原电池负极为阴极、正极为阳极，故不属于原电池的充电过程，A错误；根据电子守恒，通过电子的电量与析出Zn的量成正比，B错误；电流恒定，单位时间通过的电子的物质的量恒定，即电解速率恒定，C正确；镀层破损后，Zn与Fe仍能构成原电池，其中Zn为负极被腐蚀，Fe为正极被保护，D错误。 答案 C,题组二 电解原理的“拓展”应用,解析 A项，电解过程中，H向阴极移动，错误。B项，阳极上Fe失电子生成Fe2，Fe2再发生题给反应，错误；C项，左侧几乎不含六价铬，则左侧为阳极，右侧为阴极，生成H2，说明H放电，H参与反应被消耗，pH升高，正确；D项，石墨代替Fe，无法产生Fe2，错误。 答案 C,5.(物质制备)2014新课标全国，27(4)(1)H3PO2也可用电渗析法制备。 “四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：,写出阳极的电极反应式_。 分析产品室可得到H3PO2的原因_。 早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2将 “四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用 H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。 其缺点是产品中混有_杂质。该杂质产生的原因是：_ _。,(2)2014北京理综，26(4)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如下图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由：_ _。,6.(尾气处理)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。,【易错警示】 1.阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na)通过，而阻止阴离子(Cl、OH)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO，影响烧碱质量。 2.电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。 3.电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2浓度会逐渐减小。,拓展： 氯碱工业中如果去掉离子交换膜，最终所得溶质为_，写出它的一种用途_。,NaClO,杀菌消毒,考点三 金属的腐蚀和防护,1.金属腐蚀的本质,知识梳理固考基,金属原子_变为_，金属发生氧化反应。,失去电子,金属阳离子,2.金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀,非电解质,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：,水膜酸性较强 (pH4.3),水膜酸性很弱或呈中性,Fe2e=Fe2,2H2e =H2,O22H2O4e =4OH,Fe2H=Fe2 H2,2FeO22H2O= 2Fe(OH)2,吸氧腐蚀,提示：铁锈的成分为：Fe2O3xH2O，其形成过程还涉及到如下反应： 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3； 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。,3.金属的防护,(1)电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法_原理 a._：比被保护金属活泼的金属； b._：被保护的金属设备。 外加电流的阴极保护法_原理 a._：被保护的金属设备； b._：惰性金属。 (2)改变金属的内部结构组成，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。 说明：牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池的负极。,负极,原电池,正极,电解,阴极,阳极,(1)黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿( ) (2)生铁比纯铁容易生锈( ) (3)铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈( ) (4)用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈( ),1.判断(RJ选修4P886改编),2.(1)填空(RJ选修4P883、4改编) 以下装置中(杯中均盛有海水),Zn片腐蚀由快到慢的顺序为_。,(2)(RJ选修4P889改编)镀锌铁板(俗称白铁)和镀锡铁板(俗称马口铁)，_铁板更耐腐蚀，原因为_ _。,镀锌,镀层破坏后，镀锌铁板中,的铁为正极受到保护，镀锡铁板中的铁为负极加快腐蚀,3.(溯源题)(2012山东理综，13)判断下列与金属腐蚀有关的说法的正误,(1)图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重( ) (2)图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀减小( ) (3)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( ) (4)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( ) 探源：本考题图d源于RJ必修2 P42“图211干电池构造示意图”；图b源于RJ选修4 P86“图418牺牲阳极的阴极保护法示意图”，对金属腐蚀原理进行了多角度考查。,题组一 金属腐蚀及防护原理应用 1.下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是( ),A.水中的钢闸门连接电源的负极 B.金属护栏表面涂漆 C.汽车底盘喷涂高分子膜 D.地下钢管连接镁块 解析 A项，水中钢闸门连接电源的负极，即作为电化学保护装置的阴极，使其不发生失电子反应而被保护，正确；B项和C项都属于外加防护层的防腐方法，B、C两项不符合题意，错误；D项，属于牺牲阳极的阴极保护法，错误。,A,题组精练提考能,2.下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是( ),A.图1中，铁钉易被腐蚀 B.图2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，没有蓝色沉淀出现 C.图3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4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 解析 A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe2e=Fe2，Fe2与Fe(CN)63反应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。 答案 C,题组二 两类腐蚀的区别与联系 3.化学与生活、生产有着密切关系，下列叙述中正确的是( ),A.钢铁发生析氢腐蚀时，H得电子释放出H2，钢铁被腐蚀 B.钢铁发生吸氧腐蚀时，OH失电子释放出O2，钢铁被腐蚀 C.船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以保护船体 D.外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上，可保护闸门 解析 发生吸氧腐蚀时正极反应式是O22H2O4e=4OH，整个过程是吸收O2而不是释放出O2，B错误；选项C中是牺牲阳极的阴极保护法，金属锌发生氧化反应，C错；选项D中是外加电流的阴极保护法，钢铁闸门应与外加电源的负极相连，D错。 答案 A,4.如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是( ),A.碳表面发生氧化反应 B.钢铁被腐蚀的最终产物为FeO C.生活中钢铁制品的腐蚀以图所示为主 D.图中，正极反应式为O24e2H2O=4OH 解析 A项，碳作正极，应发生还原反应；B项，钢铁被腐蚀的最终产物为Fe2O3xH2O；C项，生活中钢铁制品以发生吸氧腐蚀为主。,D,5.右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 (1)该电化学腐蚀称为_。 (2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。,解析 (1)在弱酸性、中性或碱性条件下，金属所发生的腐蚀是吸氧腐蚀。(2)铁闸发生吸氧腐蚀时，正极反应必须有氧气参与，因此与空气接触较多的B处生成铁锈最多。 答案 (1)吸氧腐蚀 (2)B,【练后归纳】 电化学腐蚀规律 1.对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。 2.活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。 3.对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。,4.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护措施的腐蚀。 5.从防腐措施方面分析，腐蚀的快慢为：外加电流的阴极保护法防腐牺牲阳极的阴极保护法防腐有一般防护条件的防腐无防护条件的防腐。,
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