届一轮复习人教版 电解池 金属的腐蚀与防护 学案.docx

1、届一轮复习人教版 电解池 金属的腐蚀与防护 学案第三节 电解池 金属的腐蚀与防护教材复习打牢基础，基稳才能楼高电解原理1电解使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。2电解池(1)概念：将能转化为化学能的装置。(2)构成条件有外接直流电源。有与直流电源相连的两个电极。形成闭合回路。电解质溶液或熔融电解质。(3)电解原理(以电解CuCl2溶液为例)电极反应式：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=Cu总反应方程式：Cu22ClCuCl23电极反应式的书写(1)确定电解池的阴、阳极电源正极连接极；电源负极连接极。(2)分析电解质溶液的组成找全离子并分阴、阳两组

2、(不要忘记水溶液中的H和OH)。(3)阴、阳两极的放电顺序阴极(与电极材料无关)：阳极(与电极材料有关)：对点练习1用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是()Aa端是直流电源的负极B通电使CuCl2发生电离C阳极上发生的反应：Cu22e=CuD通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体解析：选A通过图中离子的运动状态可判断连接a的电极为阴极，连接b的电极为阳极，故a端为直流电源的负极，b端为直流电源的正极，A项正确；CuCl2在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B项错误；阳极发生氧化反应，即2Cl2e= Cl2，C项错误；阴极发生还原反应，析出Cu，阳极发生氧化反应，在

3、阳极附近可观察到黄绿色气体，D项错误。2如图是电解饱和NaCl溶液的实验装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断中正确的是()Aa为正极、b为负极Bc为阴极、d为阳极C电解过程中，d电极质量增加D电解过程中，Cl浓度不变解析：选A由电子流向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，c极：2Cl2e=Cl2；d极：2H2e=H2，B、C、D项均错误。电解原理的应用1电解饱和食盐水(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)。(2)总反应方程式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)

4、应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气阳极钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)阴极碳钢网阳离子交换膜只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过将电解槽隔成阳极室和阴极室既能阻止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成的NaClO影响烧碱质量2电镀和电解精炼铜电镀(如铁制品上镀Cu)电解精炼铜阳极电极材料镀层金属铜粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2阴极电极材料待镀铁制品精铜电极反应Cu22e=Cu电解质溶液含Cu2的盐溶液电解精炼铜时，阳极粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳

5、极泥3电冶金利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融) 2NaCl22Cl2e=Cl22Na2e=2Na冶炼镁MgCl2(熔融) MgCl22Cl2e=Cl2Mg22e=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融) 4Al3O26O212e=3O24Al312e=4Al对点练习1下面有关电化学的图示，完全正确的是()解析：选D在CuZn原电池中，由于金属活动性：ZnCu，所以Zn作负极，Cu作正极，在正极上发生还原反应生成H2，A错误；粗铜精炼时，粗铜作阳极，精铜作阴极，电极连接不正确，B错误；在Fe片上镀锌时，Fe作阴极，Zn作

6、阳极，电极连接不正确，C错误；电解饱和NaCl溶液时，阳极发生反应：2Cl2e=Cl2，Cl2有强氧化性，与KI发生反应：Cl22KI=2KClI2，I2使淀粉溶液变为蓝色，阴极发生反应：2H2e=H2，由于氢气的密度比空气密度小，所以用向下排空气的方法收集，D正确。2利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A电解时以精铜作阳极B电解时阴极发生氧化反应C粗铜连接电源负极，其主要的电极反应是Cu2e=Cu2D电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥解析：选D电解精炼铜时，粗铜作阳极，A项错误；电解时阴极发生还原反应，B项错误；粗铜连接电源正极，

7、其主要的电极反应是Cu2e=Cu2，C项错误；由于Ag、Pt不如Cu活泼，电解时不能失电子，最终以阳极泥的形式沉积下来，D项正确。3氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式_。(2)离子交换膜的作用为_、_。(3)精制饱和食盐水从图中_位置补充，氢氧化钠溶液从图中_位置流出。(选填“a”、“b”、“c”或“d”)解析：(1)电解饱和食盐水的离子方程式是2Cl2H2OCl2H22OH。(2)图中的离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离

8、子通过，这样就可以阻止阴极溶液中的OH进入阳极室与氯气发生反应，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。(3)随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食盐水从图中阳极区的a位置补充，由于阴极H不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出。答案：(1)2Cl2H2OCl2H22OH(2)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(答案合理即可)(3)ad金属的腐蚀与防护1金属腐蚀的本质金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。2金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀和

9、电化学腐蚀比较项目化学腐蚀电化学腐蚀发生条件金属与接触到的物质直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应共同点Mne=Mn是否构成原电池无原电池构成有无数微小原电池构成实质金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀有无电流电流产生电流产生联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例) 比较项目析氢腐蚀吸氧腐蚀发生条件钢铁表面吸附的水膜酸性较强钢铁表面吸附的水膜酸性较弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H22H2OO24e=4OH总反应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2 其他反应铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)

10、3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O联系吸氧腐蚀更普遍3金属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的保护法原电池原理负极：比被保护金属活泼的金属正极：被保护的金属设备外加电流的阴极保护法电解原理阴极：被保护的金属设备阳极：惰性电极(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。对点练习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：选A水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，A项正确；金属护

11、栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B项错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，C项错误；地下钢管连接镁块，形成了原电池，属于牺牲阳极的阴极保护法，D项错误。2利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护，下列说法不正确的是()A若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀B若X为锌棒，开关K置于M处，铁电极的反应Fe2e=Fe2C若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀D若X为碳棒，开关K置于N处，铁电极的反应2H2e=H2解析：选BA项，此时是牺牲阳极的阴极保护法，正确；B项，此时构成原电池，锌作负极被氧化，铁作正极被保护，错误；C项，此时为外加电流的

12、阴极保护法，正确；D项，此时构成电解池，铁为阴极，电极反应为2H2e=H2，正确。3钢铁在潮湿的空气中会发生吸氧腐蚀。以下说法中，正确的是()A负极发生的反应为Fe2e=Fe2B正极反应为O24e4H=2H2OC腐蚀过程中，电子从正极流向负极D钢柱在水下的部分比在空气与水交界处更容易发生吸氧腐蚀解析：选A负极铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe2e=Fe2，A项正确；正极发生的反应为O24e2H2O=4OH，B项错误；腐蚀过程中，形成原电池，电子从负极流向正极，C项错误；水中氧气的溶解度较小，故钢柱在水下的部分比在空气与水交界处更难发生吸氧腐蚀，D项错误。基础过关练 1下列描述中，不符合生产

13、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：选A电解熔融的氧化铝制取金属铝所需温度很高，若用铁作阳极一则因铁失电子，二则铁在高温条件下可熔化，故实际生产中利用石墨作电极。2以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A阴极附近溶液呈红色 B阴极逸出气体C阳极附近溶液呈蓝色 D溶液的pH变小解析：选D以石墨为电极电解KI溶液，阳极产物为I2，阴极产物为KOH、H2，因此，阳极生成的I2遇淀粉呈蓝色，C项正确；KOH溶液使酚酞呈红色，阴极逸出气体，A项、B

14、项正确；生成KOH溶液的pH变大，D项错误。3图1是电解饱和氯化钠溶液示意图。图2中，x轴表示实验时流入阴极的电子的物质的量，y轴表示()An(Na) Bn(Cl)Cc(OH) Dc(H)解析：选C电解饱和食盐水装置中，阳极氯离子放电生成氯气：2Cl2e=Cl2，阴极氢离子放电：2H2e=H2，总反应：2Cl2H2O2OHH2Cl2。故溶液中n(Na)不变，n(Cl)减小，c(OH)变大、c(H)变小。4研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是()Ad为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为O22H2O4e=4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上电极反应为

15、2H2e=H2解析：选DA铁、石墨及海水构成原电池，由于活动性：Fe石墨，Fe为负极，铁片腐蚀加快，正确；B.d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上电极反应为O22H2O4e=4OH，正确；C.若d为锌块，铁、锌、海水构成原电池则由于金属活动性：ZnFe，Zn为负极，Fe为正极，Zn被腐蚀，Fe得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D.d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O22H2O4e=4OH，错误。5如图所示的电解池和中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重bc(H)，溶液呈碱性高考研究把握考情，

16、方向不对努力白费考 纲 要 求高 频 考 点1.理解电解池的构成、工作原理及应用。2能书写电极反应式和总反应方程式。3了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。1.生产生活中的电解原理5年5考2.金属的腐蚀与防护5年3考3.电化学组合装置问题分析5年2考考点一生产生活中的电解原理分析 高考这样考1(2017全国卷)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析：选C利用电解氧

17、化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H放电，阴极发生的电极反应为2H2e=H2，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。2(2016全国卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B该法在处理含Na2SO4废

18、水时可以得到NaOH和H2SO4产品C负极反应为2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低D当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成解析：选BA项正极区发生的反应为2H2O4e=O24H，由于生成H，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SO向正极迁移，正极区溶液的pH减小。B项负极区发生的反应为2H2O2e=H22OH，阴离子增多，中间隔室的Na向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4。C项由B项分析可知，负极区产生OH，负极区溶液的pH升高。D项正极区发生的反应为2H2O4e=O24H，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成0.25 mol O2。3(

19、2017天津高考节选)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置(如图)，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答下列问题(含铬元素溶液的分离和利用)。用惰性电极电解时，CrO能从浆液中分离出来的原因是_，分离后含铬元素的粒子是_；阴极室生成的物质为_(写化学式)。解析：题图中电解分离装置采用离子交换膜，根据电解时阴离子向阳极移动，则在直流电场作用下，CrO通过阴离子膜向阳极室移动，脱离浆液。在阳极室，CrO发生可逆反应：2CrO2H Cr2OH2O，故分离后含铬元素的粒子是C

20、rO、Cr2O。在阴极室，H2O放电：2H2O2e=H22OH，c(OH)增大，且Na向阴极室移动，故阴极室生成的物质为NaOH、H2。答案：在直流电场作用下，CrO通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液CrO和Cr2ONaOH和H24(2016全国卷节选)高锰酸钾(KMnO4)是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液。电解槽中阳极发生的电极反应为_，阴极逸出的气体是_。解析：阳极为失电子的极，MnO在阳极处失电子生成MnO，即阳极反应式为MnOe=MnO；阴极上为氢离子得电

21、子生成H2。答案：MnOe=MnOH2师说高考知考情电解原理及应用是高考常考内容，一般以填空题形式考查。往往与生产、生活及新科技等相联系，题材广、信息新，考查考生阅读相关材料、提炼关键信息等综合分析的能力、知识迁移能力，具有一定的难度明学法复习时，必须熟练掌握电解池阴、阳极的判断、电极产物的判断、溶液pH变化、离子移动方向的判断等知识，熟练书写电极反应式并能灵活运用得失电子守恒原理进行相关计算备考这样办角度1电解池阴、阳极的判断方法根据外接电源连正极为阳极，连负极为阴极根据电流方向从阴极流出，从阳极流入根据电子流向从阳极流出，从阴极流入根据离子移向阴离子移向阳极，阳离子移向阴极根据电极产物阳极

22、：电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2阴极：析出金属、逸出H2(或极区变碱性)角度2电极反应式和总反应式的书写阳极活性电极失去电子生成相应的金属阳离子溶液中的阴离子失去电子生成相应的单质或高价态化合物阴极溶液中的阳离子得到电子生成相应的单质或低价态化合物电解总反应式在得失电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式，且应注明条件“电解”角度3用惰性电极电解电解质溶液时的分析(1)电解规律类型实例电极反应特点电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型强碱溶液，如NaOH溶液阴极：4H4e=2H2阳极：4OH4e=2H2OO2增大增大加水含氧酸溶液，如H2SO4溶液增大

23、减小加水活泼金属的含氧酸盐溶液，如Na2SO4溶液增大不变加水电解电解质型无氧酸溶液，如盐酸电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐溶液，如CuCl2溶液减小加入CuCl2固体放H2生碱型活泼金属的无氧酸盐溶液，如NaCl溶液阴极：H2O放H2生成碱阳极：电解质阴离子放电生成新电解质增大通入HCl气体放O2生酸型不活泼金属的含氧酸盐溶液，如CuSO4溶液阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生成酸生成新电解质减小加入CuO(2)注意事项电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。要使电解后的NaCl溶液复原，不能滴加盐酸。因为电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。要使电解后的CuSO4溶液复原(阴极产物只有Cu时)，可加入CuO、