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化学反应与能量,第六章,第18讲 电解池 金属的腐蚀与防护,1电解定义 在_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 _转化为_。,电解原理,电流,氧化反应,还原反应,电能,化学能,3电解池 (1)构成条件 有与_相连的两个电极。 _(或_)。 形成_。,电源,电解质溶液,熔融盐,闭合回路,(2)工作原理 电极名称及电极反应,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_。 特别提醒：原电池只说正负极不说阴阳极，电解池只说阴阳极不说正负极。在电解池中，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。,负极,阴极,阳极,正极,阴极,阳极,1判断下列说法是否正确(对的画“”，错的画“”)。 (1)电解池的内电路中，阳离子向阴极移动( ) (2)电解稀硫酸实质上是电解水，故溶液pH不变( ) (3)电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极( ) (4)电解时，阳极材料本身一定不反应( ),(5)电解装置中，连接电源负极的是阴极，该电极上发生的反应是氧化反应( ) (6)电解时，电子通过电解质溶液( ) (7)电解质溶液导电时，一定会发生化学反应( ) (8)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应( ) 【答案】(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8),1氯碱工业 (1)概念：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取_、_和_，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。 (2)原理：阳极反应：_， 阴极反应：_； 总反应式：_。,电解原理的应用,NaOH,H2,Cl2,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,2电镀 (1)概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。 (2)电极材料、电镀液 镀件作_，镀层金属作_，电解质溶液含_。,阴极,阳极,镀层金属阳离子,3铜的电解精炼 (1)电极材料、电解质溶液 粗铜板与直流电源正极相连作_，纯铜片与直流电源负极相连作_，用_作电解液。 (2)电极反应 阳极：_。 阴极：_。 (3)溶液中各离子浓度的变化 阴离子浓度_；阳离子中Cu2浓度_，Zn2、Fe2、Ni2等浓度_。,阳极,阴极,硫酸酸化的硫酸铜溶液,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,不变,变小,变大,4电冶金 冶炼钠、钙、镁、铝等金属，必须用电解法。如电解熔融氯化钠得到金属钠： 阳极：_。 阴极：_。 总反应方程式：_。,2Cl2e=Cl2 2Na2e=2Na,2判断下列说法是否正确(对的画“”，错的画“”) (1)电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极( ) (2013江苏卷11B) (2)工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气( ) (2013安徽卷12B) (3)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极依次析出Cu、Fe、Al( ) (2011山东卷10D),(4)电解58.5 g熔融的NaCl，能产生标准状况下 22.4 L 氯气，23.0 g金属钠( ) (2011新课标卷10D) (5)电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子(NA表示阿伏加德罗常数)( ) (2012山东卷8D) 【答案】(1) (2) (3) (4) (5),3将左栏的电极与右栏的反应类型用线连接。 原电池负极 原电池正极 氧化反应 电解池阳极 电镀池镀件 氯碱工业生成H2的电极 还原反应 电解精炼的粗铜,4某小组为研究电化学原理，设计如下图装置，下列叙述正确的是( ),A若a和b为石墨，通电后a电极上发生的反应为Cu22e =Cu B若a和b为石墨，通电后滴入酚酞，a电极附近溶液呈红色 C若a为铜，b为铁，通电后Cu2向a电极移动 D若a为粗铜，b为纯铜，通电后b电极质量增加 【答案】D,【答案】Co2e=Co3 6Co3CH3OHH2O=6Co2CO26H,1金属腐蚀的本质 金属原子_变为_，金属发生_。,金属的腐蚀与防护,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,非金属单质或,化合物直接,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) 铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3 =Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。,水膜酸性很弱或呈中性,Fe2e=Fe2,2H2e=H2,O22H2O4e =4OH,Fe2H= Fe2H2,2FeO22H2O=2Fe(OH)2,吸氧腐蚀,水膜酸性较强,3金属的防护 (1)加防护层。如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。 (2)电化学防护 _原电池原理 正极：_； 负极：_。 _电解原理 阴极：_； 阳极：_。 (3)改变金属内部结构。如制成不锈钢等。,牺牲阳极的阴极保护法,被保护的金属设备,比被保护的金属更活泼的金属,外加电流的阴极保护法,被保护的金属设备,惰性电极,金属腐蚀快慢的判断方法 (1)根据构成原电池的电极材料判断。两极材料的活泼性相差越大，氧化还原反应的速率就越快，金属被腐蚀的速率就越快。 (2)根据金属所接触的电解质强弱判断。活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。 (3)不同类型的腐蚀规律 相同条件下，电解池的阳极(活性电极)原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。,6下列陈述、正确并且有因果关系的是( ) 【答案】D,7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( ) A B C D 【答案】A,【解析】金属腐蚀的快慢规律：(1)电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。(2)活动性不同的两金属，活泼性差别越大，负极金属腐蚀越快。(3)对同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,【答案】C,一、电解池中电极反应式的书写和电解类型与规律 1电极反应式的书写 电解池中电极反应式书写的关键是掌握离子的放电顺序。 (1)阴极与电源负极相连，得到电子发生还原反应。其规律有两个：一是电极本身不参加反应；二是电解质溶液中氧化性强的阳离子先得电子，如AgFe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2，其还原产物依次对应为Ag、Fe2、Cu、H2、Pb、Sn、Fe、Zn。要注意金属活动性顺序表中Al及Al前面的金属离子在溶液中不放电。,(2)阳极与电源正极相连，失去电子发生氧化反应。其规律有两个：一是若阳极为非惰性电极(除Pt、Au之外的金属作电极)，电极本身失去电子被氧化，电解质溶液中的阴离子不参与电极反应；二是若阳极为惰性电极(Pt、Au或非金属作电极)，电解质溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，如S2IBrClOH含氧酸根离子，其氧化产物依次对应为S、I2、Br2、Cl2和O2。同时要注意书写电解池中电极反应式时，要用实际放电的离子表示。,2以惰性电极电解电解质溶液的类型,【答案】B,用如下图装置(X、Y是直流电源的两极)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( ),【答案】C,【解析】若X为正极，电解Na2SO4溶液时，实质是电解水，a管中电极为阳极，OH放电，a管中c(H)c(OH)，滴加酚酞试液不变色，A错。若X为正极，电解AgNO3溶液时，b管中电极为阴极，电极反应式为Age=Ag，B错。C项电解过程可分成三个阶段，第一阶段电解CuCl2溶液，阳极产生Cl2，阴极无气体；第二阶段电解KCl溶液，阳极产生Cl2，阴极产生H2，且此阶段两极产生气体体积相等；第三阶段电解H2O，阳极产生O2，阴极产生H2，阴极气体体积大于阳极。由电解方程式可知，若第三阶段电解H2O的物质的量为第一阶段电解CuCl2的物质的量的2倍时，两极产生的气体总体积相等。Fe(OH)3胶体粒子带有正电荷，若X为负极时，Fe(OH)3胶体粒子向a管移动，a管中液体颜色加深，D错。,【答案】C,2电镀(如铁件镀锌) 电镀液：含Zn2的盐溶液(如ZnCl2溶液)； 阳极(Zn)反应：Zn2e=Zn2； 阴极(铁件)反应：Zn22e=Zn。 电镀过程中电镀液浓度不发生变化。镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液中必须含有镀层金属阳离子。,【答案】D,下列叙述正确的是( ) A工业上电解熔融的Al2O3冶炼铝用铁作阳极 B用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴、阳两极产物的物质的量之比为12 C用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有 1 mol电子转移，则生成2 mol NaOH D用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入CuO固体可以使CuSO4溶液恢复到原来浓度 【答案】D,电解原理在化学工业中有着广泛的应用。下图表示两个串联的电解池。图中B装置中盛有 1 L 2 molL1Na2SO4溶液，A装置中盛有1 L 2 molL1AgNO3溶液。通电后，铂片上有气体生成。,电化学知识的考查 电化学知识是化学基本理论部分的一个重要内容，也是历年高考考查的一个重点。电化学知识既可以综合学科内的知识，如联系到化学实验现象的判断和分析、定量实验的操作要求、离子方程式的书写、氧化还原反应问题分析、化学计算等；也可以涉及到学科间的知识的运用，如联系到物理学的“有关电流强度的计算、有关电量和阿伏加德罗常数的计算”等，还可以与生产生活(如金属的腐蚀和防护、电镀废液的危害与环保)、新科技及新技术(新型电池)等问题相联系。,从近几年来各地高考命题来看，试题常以选择题居多，也可能以填空、简答、实验、计算等形式命题。在第卷中主要是结合题目设置与原电池或电解池相关的问题，例如原理考查，电极反应式书写，现象描述，计算等问题。,A、B、C、D是常见不同主族的短周期元素，它们的原子序数逐渐增大，A元素原子最外层电子数是内层电子数的2倍；其中只有C是金属元素且C元素原子最外层电子数是D元素原子最外层电子数的一半；B元素原子的最外层电子数比D元素原子最外层电子数少1个；E与D同主族且E元素的非金属性比D强。 (1)写出A、B、E 3种元素的元素符号： A_，B_，E_。,(2)如下图所示，以C和A的单质为电极材料，两池内的电解质溶液均为D的最高价氧化物对应的水化物。a中A为_极，电池总反应的离子方程式为_；b中A上的电极反应式为_，一段时间后b中的pH_(填“变大”、“变小”或“不变”)。 考查要点：本题以元素推断为入手点，进而考查了原电池和电解池原理，电极方程式书写和pH的变化。,思路指导：元素推断是基础，进而分析原电池和电解池反应。 【解析】根据周期表中原子结构特点推断A为C，B为N，C为Al，D为S，E为O。a中构成C硫酸Al原电池，活泼金属铝作负极，总反应是铝与稀硫酸的反应；b是电解池装置，其中Al与负极相连不参加反应，阴极H放电，阳极OH放电，电解过程实质是电解水，但在酸性环境中阳极反应式为2H2O4e=O24H，所以一段时间后硫酸溶液浓度变大，pH变小。 【答案】(1)C N O (2)正 2Al6H=2Al33H2 2H2O4e=O24H 变小,(2015广州一模)某同学组装了如下图所示的电化学装置，电极材料均为石墨，闭合K后，下列叙述正确的是 ( ) A电子流动方向：电极 B电极电极反应：O22H2O4e=4OH C电极发生还原反应 D电极附近观察到黄绿色气体,
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