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1、版高考化学复习第1部分专题6第3单元电解池金属的腐蚀与防护教案苏教版电解池金属的腐蚀与防护考纲定位核心素养1.了解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。2了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。1.变化观念认识物质的变化是有条件(如电解反应需通电)，关注化学变化中的能量转化，电解反应体现了电能转化为化学能。2模型认知认识电解池的构成工作原理及电极反应的书写模板。3社会责任深刻理解电化学与科技、生产、生活、环境之间的关系，理解电化学(电解)对社会发展的重大贡献。考点一| 电解原理及其规律1电解在电流作用下 ，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还

2、原反应的过程。提醒：电解与电离的区别(1)电解需通电才能进行而电离不需通电就能进行；(2)电解是化学过程；而电离是在水中或熔融状态断键离解为离子，属于物理过程。2电解池及其工作原理(1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。(2)构成条件有与外接直流电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融电解质)。形成闭合回路。(3)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)(4)电解池中电子和离子的移动电子：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。电子不能通过电解质溶液。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。电流：从电源的正极流出，流入阳极，再通过电解质溶液流入阴极，

3、最后流向负极。(5)两极放电(氧化或还原)顺序阴极：阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。阳极：金属(Au、Pt除外)电极S2IBrClOH含氧酸根离子。提醒：(1)阳极材料若为金属电极(Au、Pt除外)，电极金属失电子发生氧化反应，而介质中的阴离子不反应；(2)阴极材料若为金属电极，只是增强导电性但不参与反应。深度归纳阴、阳极的判断方法(1)根据外接电源：正极连阳极，负极连阴极。(2)根据电流方向：从阴极流出，从阳极流入。(3)根据电子流向：从阳极流出，从阴极流入。(4)根据离子流向：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。(5)根据电极产物：a.阳极

4、：电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2；b.阴极：析出金属、逸出H2(或极区变碱性)。(6)根据反应类型：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。3以惰性电极电解水溶液的有关规律(1)电解水型含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐阴极反应式为4H4e=2H2，阳极反应式为4OH4e=2H2OO2，总方程式为2H2O2H2O2。电解质浓度变大，pH可能变大、变小或不变，可加H2O复原。(2)电解电解质类型无氧酸(如HCl)，不活泼金属无氧酸盐(CuCl2)电解质浓度变小，加电解质本身复原。(3)放H2生碱型活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阴极反应式为2H2e=H2，阳极反应式为2Cl2e=Cl2，总方

5、程式为2Cl2H2OCl2H22OH。溶液pH变大，加HCl(卤化氢)复原。(4)放O2生酸型不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阴极反应式为2Cu24e=2Cu，阳极反应式为4OH4e=O22H2O，总方程式为2Cu22H2O2CuO24H。溶液pH变小，加CuO(金属氧化物)或CuCO3复原。深度归纳电极反应式和电解方程式的书写要点(1)做到“三看”，正确书写电极反应式一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2)。二看电解质，电解质是否参与电极反应。三看电解质状态，是熔融状态，还是水溶液。(2)规避“两个”失分点书写电解池中电极反应式时，一般以实际放

6、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，且注明“电解”条件。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。1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)利用电解法可以实现2Ag2H=2AgH2。()(2)电解时电子流向为负极阴极电解质阳极正极。()(3)用惰性电极电解足量CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2或CuO均可使电解质溶液恢复到电解前的状况。()(4)惰性电极电解Na2SO4溶液和Na2CO3溶液的过程中pH均不变。()答案：(1)(2)(3)(4)2按要求书写方程式。(1)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反

7、应式：_。(2)用惰性电极电解2 molL1 NaCl和1 molL1 CuSO4的混合溶液，电解过程明显分两个阶段。第一阶段：阴极反应式_，阳极反应式_。第二阶段：阴极反应式_，阳极反应式_。答案：(1)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(2)Cu22e=Cu2Cl2e=Cl24H4e=2H24OH4e=2H2OO2 考法1电解原理及其规律1图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是()A滤纸上c点附近会变红色BCu电极质量减小，Pt电极质量增大CZ中溶液的pH

8、先减小，后增大D溶液中的SO向Cu电极定向移动A紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H放电，产生OH，c点附近会变红色，A正确；电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH放电：4OH4e=O22H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2得电子，生成铜，总反应式为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，Pt电极附近生成H，则SO向Pt电极移动，B、D不正确；随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确。2(2019甘肃名校联考)电Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高

9、级氧化技术，其反应原理如图所示(酸性介质)。其中电解产生的H2O2与Fe2发生Fenton反应：Fe2H2O2=Fe3OHOH，生成的羟基自由基(OH)能氧化降解有机污染物。下列说法不正确的是()A电源的B极是正极B电解时阴极周围溶液的pH增大C阴极上发生的电极反应为O22e2H=H2O2D若产生4 mol羟基自由基(OH)，则消耗22.4 L O2DO2在电解池的左侧得电子生成H2O2，所以A极为负极，B极为正极，A项正确；阴极上O22e2H=H2O2，电解质溶液的pH增大，B、C项正确；D项，没有指明温度和压强，不能确定氧气的体积，D项错误。3(2018宜昌期末)用图甲装置电解一定量的Cu

10、SO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是() 图甲图乙AA点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态B电解过程中N电极表面先有红色物质生成，后有气泡产生CP点前后，M极反应式均为4OH4e=O22H2OD若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变AA点所得溶液是电解CuSO4和H2O两过程所得溶液，根据“少什么补什么”原则，应加CuO和H2O，A错误。 考法2电化学基本计算电子守恒法4500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.3 mo

11、lL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体1.12 L(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是 ()A原混合溶液中c(Na)0.2 molL1B电解后溶液中c(H)0.2 molL1C上述电解过程中共转移0.4 mol电子D电解后溶液复原时需加入4 g CuOB两极均收集1.12 L气体(标准状况下)转移电子为0.2 moln(Cu2)0.05 mol，n(H)0.1 moln(Na)0.05 mol。复原时需加CuO：0.0580 g4 g和H2O：0.0518 g0.9 g或加Cu(OH)2 4.9 g。5(2019大连模拟)用惰性电极电

12、解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为 ()A0.4 mol B0.5 molC0.6 mol D0.8 molCCu2(OH)2CO3可改写为2CuOH2OCO2，因反应后生成的CO2离开溶液，所以加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3相当于加入0.2 mol CuO、0.1 mol H2O，根据2CuO24e2 mol 4 mol02 mol0.4 mol2H2O O24e2 mol 4 mol01 mol0.2 mol转移电子的物质的量

13、0.4 mol0.2 mol0.6 mol。 6(2019唐山模拟)某科研小组将含硫化氢的工业废气进行了资源化利用，将获得的电能用于制取“84”消毒液。已知：2H2S(g)O2(g)=S2(s)2H2O(l)H632 kJmol1。下图为该小组设计的原理图。下列说法正确的是()A电极a为燃料电池正极B电极b上发生的电极反应为O24e2H2O=4OHC电路中每流过4 mol电子，电池内部释放热能小于632 kJDa极每增重32 g，导气管e将收集到气体11.2 L(标准状况下)C电极a上H2S转化为S2，发生氧化反应，为燃料电池的负极，A项错误；电极b上O2转化为H2O，电极反应为O24e4H=

14、2H2O，B项错误；电路中每流过4 mol电子，消耗1 mol O2，但该装置将化学能转化为电能，电池内部基本上不放出热量，故释放热能小于632 kJ，C项正确；a极为负极，电极反应为2H2S4e=4HS2，电极c为阴极，电极反应为2H2e=H2，根据各电极上转移电子数目相等，可得关系式：S22H2，故导气管e收集到的H2在标准状况下的体积为222.4 Lmol122.4 L，D项错误。考点二| 电解原理的实际应用1电解饱和食盐水氯碱工业(1)电极反应阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)。阴极：2H2e=H2(反应类型：还原反应)。检验阳极产物的方法是：用湿润的KI淀粉试纸靠近阳极附

15、近，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。(2)电解方程式化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图阳离子交换膜的作用阻止OH进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOHCl2=NaClNaClOH2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀的食盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。2电镀银与电解精炼铜(1)电镀银(2)电解精炼铜提醒：(1)电解精炼

16、铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥；(2)电镀银时，电解质溶液中c(Ag)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2)减小。3电冶金冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属，必须用电解法。(1)电解熔融氯化钠得到钠2NaCl(熔融) 2NaCl2(2)电解熔融Al2O3制Al2Al2O3(熔融) 4Al3O2电极反应：阳极：6O212e=3O2；阴极：4Al312e=4Al。冰晶石的作用是作Al2O3的助熔剂。提醒：(1)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高；(2)电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其

17、熔融态不导电。正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。()(2)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2)均保持不变。()(3)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序HZn2，不可能在铁上镀锌。()(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3。()(5)粗铜电解精炼时，若电路中通过2 mol e，阳极减少64 g。()答案：(1)(2)(3)(4)(5) 考法1电解原理的常规应用1(2018合肥一模)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可电解LiCl溶液制备LiOH，装置

18、如图所示。下列说法正确的是()A惰性电极B连接电源正极BA极区电解液为LiCl溶液C阳极反应式为2H2O2e=H22OHD每生成1 mol H2，有1 mol Li通过阳离子交换膜BB极区产生H2，同时生成LiOH，故B极区电解液为LiOH溶液，惰性电极B上水电离出的H发生还原反应生成H2，惰性电极B为阴极，与电源负极相连，A项错误；惰性电极A为阳极，阳极上Cl发生氧化反应，A极区电解液为LiCl溶液，B项正确；阳极上Cl发生氧化反应：2Cl2e=Cl2，C项错误；每生成1 mol H2，转移2 mol电子，则有2 mol Li通过阳离子交换膜，D项错误。2离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系

19、。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极反应式为_。解析：在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al2Cl3e=Al7AlCl；在水溶液中，得电子能力：HAl3，故阴极上发生的反应是2H2e=H2。答案：负4Al2Cl3e=Al7AlCl2H2e=H2 考法2

20、电解原理在物质制备、环境治理方面的应用3(2019蓉城模拟)重铬酸钾是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)(黄色)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)(橙色)。制备装置如图所示。下列说法错误的是()A阳极室中溶液的颜色逐渐由黄色变为橙色，其原理为2CrO2H=Cr2OH2OB电解过程中阳极附近溶液的pH变小，其原理为2H2O4e=O24HCK2CrO4在阳极区被氧化成K2Cr2O7D阴极每生成1 mol气体，有2 mol带正电荷的阳离子从阳极室移向阴极室C结合题给装置可判断惰性电极为阳极，不锈钢电极为阴极；阳极室中K2CrO4转化为K2Cr2O7，溶液由

21、黄色逐渐变为橙色，A项正确；阳极室发生氧化反应，OH失电子放电，电极反应式为2H2O4e=4HO2，阳极附近溶液pH逐渐减小，B项正确；阳极室中H浓度增大，促使发生反应：2CrO2HCr2OH2O，反应前后Cr元素化合价没有发生变化，C项错误；阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH，每生成1 mol H2转移2 mol电子，为保持溶液呈电中性，有2 mol K从阳极室向阴极室移动，D项正确。4(2019惠州模拟)化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解NO的原理如图所示。下列说法不正确的是()AA为电源的正极B溶液中H从阳极向阴极迁移CAgPt电极的电极反应式为2NO12H10e=N

22、26H2OD电解过程中，每转移2 mol电子，则左侧电极就产生32 g O2D根据题给电解装置图可知，AgPt电极上NO转化为N2，发生还原反应：2NO10e12H=N26H2O，则AgPt电极作阴极，B为电源的负极，故A为电源的正极，A、C项正确；在电解池中阳离子向阴极移动，所以溶液中H从阳极向阴极迁移，B项正确；左侧电极为阳极，电极反应式为2H2O4e=O24H，则每转移2 mol电子，左侧电极产生16 g O2，D项错误。5(2019滁州模拟)常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，是制备新型水消毒剂ClO2的原料，可以采用如图所示装置制备NCl3。下列说法正确的是()A每生成1 mol

23、NCl3，理论上有4 mol H经质子交换膜从右侧向左侧迁移B可用湿润的淀粉KI试纸检验气体MC石墨极的电极反应式为NH3Cl6e=NCl34HD电解过程中，质子交换膜右侧溶液的pH会减小CA项，每生成1 mol NCl3，转移6 mol e，理论上有6 mol H经质子交换膜从右侧向左侧迁移，A错误；B项，M为H2，不能用湿润的淀粉KI试纸检验，B错误；D项，右侧pH会增大，D错误。考点三| 金属的腐蚀与防护1金属的腐蚀(1)本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。可表示为Mne=Mn。(2)类型类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟具有腐蚀性的化学物质接触不纯金属或合金跟电解质溶液

24、接触现象无电流产生有电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍2电化学腐蚀的分类以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)，如NH4Cl溶液水膜酸性很弱或呈中性，如NaCl溶液电极材料及反应负极Fe：Fe2e=Fe2正极C：2H2e=H2C：O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍提醒：铁锈的成分为Fe2O3xH2O，其形成过程还涉及如下反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。3金属的防护

25、(1)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原电池原理a负极：比被保护金属活泼的金属；b正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法电解原理a阴极：被保护的金属设备；b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。(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。提醒：牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池的负极，即发生氧化反应的电极常称为阳极。深度归纳判断金属腐蚀快慢的方法(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池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。(2)对同一金属来说，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。(

26、3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。 ()(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均可以发生析氢腐蚀。()(3)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。 ()(4)地下钢管可以通过地下连接铜板以防止钢管被腐蚀。()答案：(1)(2)(3)(4)2如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。(1)开始时，生铁发生_腐蚀，负极反应式为_。(2)一段时间后，生铁发生_腐蚀，正极反应式为_，具支试管内雨水的pH的变化情况为_。答案：(1)析氢Fe2e=Fe2(2)吸氧O22H2O4e=4OH增大 考法金属的腐蚀与防护1如图所示，各烧杯中盛有海水，铁(含杂质C)在其中被腐蚀由快到慢的顺序为()A BC DC是原电池，是电解池，金属被腐蚀由快到慢的顺序是：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(2019山西