2019年高考化学总复习专题15电解池金属的腐蚀与防护课件.pptx

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1、专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,考情精解读,A.考点帮知识全通关,目录 CONTENTS,考点1 电解原理及其应用 考点2 金属的腐蚀与防护,考纲要求,命题规律,命题分析预测,知识体系构建,方法1 电解原理及其应用 方法2 电解池中电极反应式的书写 方法3 金属的腐蚀 方法4 惰性电极电解电解质溶液的类型和规律 方法5 与电化学有关的定量计算 微课11“串联电池”的两大模型,B.方法帮素养大提升,C.考法帮考向全扫描,考向1 活泼阳极电解池电解产物的判断 考向2 新情境电解池中电极反应式的书写 考向3 离子交换膜电解槽 考向4 电化学防腐 考向5 电解原

2、理在化工中的应用 考向6 电解池的有关计算,考情精解读,考纲要求 命题规律 命题分析预测 知识体系构建,1.理解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。 2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施,考纲要求,命题规律,考情分析 电化学知识是中学化学中的重要基础理论之一,也是近年来高考考查的热点:(1)电解原理及其应用,近年常考的电解池有离子交换膜电解池、活泼阳极电解池,这类试题主要以电解池的基本原理为基础,考查考生的迁移运用能力,题型为选择题,分值为6分。(2)电解池、金属的腐蚀与防护部分的试题设计突出“理论联系实际,强调学以致用”,注重以实际化

3、工生产过程为问题情境,以电化学基础知识为载体,将化学研究的基本思想与方法、基本概念与原理、重要物质的性质与应用巧妙融合于试题之中,考查考生的应用和实践能力,分值为48分。,命题分析预测,命题预测 预计2019年高考仍会考查电解原理在实际化工生产中的应用,结合物质制备、分离和提纯等知识综合考查,涉及电极反应式的书写、物质的提纯操作以及电极反应产物的判断等,命题分析预测,知识体系构建,A.考点帮知识全通关,考点1 电解原理及其应用 考点2 金属的腐蚀与防护,1.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。 2.电解池(或电解槽) (1)定义 借助于电流引起氧化还原反应的装置,也

4、就是把电能转化为化学能的装置。 (2)阳极与阴极 阳极:与电源正极相连的电极叫阳极,发生氧化反应。 阴极:与电源负极相连的电极叫阴极,发生还原反应。,考点1 电解原理及其应用（重点）,(3)电解池的构成条件 与直流电源相连的两个电极:阳极和阴极;电解质溶液(或熔融电解质);形成闭合回路。 (4)电解池的工作原理(以电解CuCl2溶液为例),化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,3.电解原理的应用 (1)电解饱和食盐水制取烧碱、氯气和氢气,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,阳极(石墨):2Cl-2e- Cl2(氧化反应) 阴极(铁或石墨):2H2O+2e- H2+2OH-(还原反应)

5、 总反应:2NaCl+ 2H2O 2NaOH+H2+Cl2 离子方程式:2Cl-+2H2O 2OH-+H2+Cl2,(2)电镀 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过程。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,实例电镀铜 阳极(铜片):Cu-2e- Cu2+ 阴极(待镀铁件):Cu2+ 2e- Cu,(3)铜的精炼,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,阳极(粗铜):Cu-2e- Cu2+ (杂质金属的溶解:Fe-2e- Fe2+, Zn-2e- Zn2+,Ni-2e- Ni2+等) 阴极(纯铜):Cu2+ 2e- Cu,1.粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜

6、之后的银、金等),在阳极难以失去电子,当阳极上的铜失去电子变成离子之后,它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部,成为阳极泥。 2.活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之前的金属如铁、镍等),当铜在阳极不断溶解时,它们也同时失去电子形成阳离子,但它们的阳离子比铜离子难还原,故不能在阴极获得电子而析出,而只能留在电解液里。通过电解在阴极得到纯度很高的金属铜。,拓展延伸,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,(4)电冶金 电解熔融NaCl制取金属钠 NaCl在高温下熔融,并发生电离:NaCl Na+Cl- 通直流电后,阴极:2Na+2e- 2Na 阳极:2Cl-2e- Cl2 总反应:2NaCl(

7、熔融) 2Na+Cl2。 电解熔融MgCl2制取金属镁 阴极:Mg2+2e- Mg 阳极:2Cl-2e- Cl2 总反应:MgCl2(熔融) Mg+ Cl2,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,电解Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的熔融液制取金属铝 阴极:4Al3+12e- 4Al 阳极:6O2-12e- 3O2 总反应:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,考点2 金属的腐蚀与防护（重点）,1.金属的腐蚀 (1)金属的腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程。 (2)金属腐蚀的实质 金属失去电子而被损耗,M-ne

8、- Mn+ (M表示金属)。 (3)金属腐蚀的类型,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,2.钢铁电化学腐蚀的类型,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,B.方法帮素养大提升,方法1 电解原理及其应用 方法2 电解池中电极反应式的书写 方法3 金属的腐蚀 方法4 惰性电极电解电解质溶液的类型和规律 方法5 与电化学有关的定量计算 微课11“串联电池”的两大模型,方法1 电解原理及其应用,方法解读：,1. 电解池阴、阳极的判断 (1)根据电源的正负极、离子移动的方向、反应的类型判断,(2)依据电极质量变化判断一般电极质量减轻的是阳极;电极质量增加的是阴极。 (3)依据电极产物判断 如果电

9、极上产生Cl2 或O2,该电极是阳极;如果电极上产生H2,该电极是阴极。 (4)依据溶液变化判断 如果电解某中性溶液(如NaCl溶液、Na2SO4溶液)时,某电极附近溶液能使酚酞呈红色,则该电极是阴极(H+放电,OH-浓度增大)。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,2.电解时电极产物的判断 (1)阳极产物的判断 若阳极由活性材料(除Pt、Au外的其他金属)做成,则阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳离子的反应; 若阳极由C、Pt、Au等惰性材料做成,则阳极反应一般是电解液中的阴离子在阳极失去电子被氧化的反应。阴离子失去电子能力的大小顺序为S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子。,化

10、学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,(2)阴极产物的判断 阴极反应一般是溶液中的阳离子得到电子的还原反应,阳离子得到电子能力的大小顺序为Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+H+(H2O)A l 3+ M g 2+ N a + C a 2+ K + 只在熔融状态下放电 。,最常用、最重要的放电顺序:阳极,Cl-OH-,阴极,Ag+Cu2+H+。电解水溶液时,K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+不可能在阴极放电,即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,3.电解后电解质溶液的恢复 解决电解质溶液恢复原

11、状的问题,可以按照下面两个步骤进行: (1)首先确定电极产物,如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag以前的金属),则电极材料失去电子,电极溶解,溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极,则应按照阴、阳离子在溶液中的放电顺序进行判断。 (2)恢复电解质溶液,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则。一般加入由阴极产物所含元素与阳极产物所含元素组成的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液(不考虑电解水),要恢复电解质溶液,可向电解后的溶液中加入CuO。但不能加入Cu(OH)2,因Cu(OH)2能与生成的H2SO4反应使水的量增加。加入物质的物质的量需根据电路中的电子守恒进行计算。,化学 专题十五

12、电解池 金属的腐蚀与防护,示例1 电极名称的判断2013北京理综,9,6分用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是 A.a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:Cu2+2e- Cu D.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体,化学 专题十四 原电池,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,思维导引,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,解析 根据电解质溶液中Cu2+(阳离子)的移动方向可判断左边的石墨电极为电解池阴极,再由与电源负极相连的电极为阴极判断a端是直流电源的负极,选项A正确。离子化合物的电离不需要通电,其电离条件是“溶于水

13、”或“熔融”,选项B错误。电解池中,还原剂在阳极失去电子发生氧化反应: 2Cl-2e- Cl2,选项C错误。通电一段时间后,阴极析出金属铜,故在阴极附近可观察到红色固体;阳极放出氯气,故在阳极附近可观察到黄绿色气体,选项D错误。,答案 A,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,示例2 电解后电解质溶液的复原2017南宁模拟如图所示,甲池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O。下列说法正确的是,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,A.甲池是将电能转化为化学能的装置,乙、丙池是将化学能转化为电能的装置 B.甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH-6e-+2

14、H2O C O 3 2 +8H+ C.反应一段时间后,向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体,能使CuSO4溶液恢复到原浓度 D.甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2,此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,思维导引,由燃料 电池特点,甲池为甲醇 燃料电池,CH3OH-6e-+8OH-,CO32-+6H2O,甲池中消耗280 mL(标准状况 下)氧气,转移电子0.05 mol,丙池中H+放电,产生 0.025 mol Mg(OH)2,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,解析 A项,经分析可知甲池是原电池,将化学能转化为电能,乙、丙池是电解池,

15、将电能转化为化学能,错误;B项,在碱性条件下,原电池负极不可能生成H+,应生成H2O,错误;C项,乙池中石墨电极与电源正极相连,作阳极,用惰性电极电解CuSO4溶液的总反应方程式为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4,要使CuSO4溶液恢复到原浓度,则需要加CuO,错误;D项,n(O2)=0.012 5 mol,根据得失电子守恒可得nMg(OH)2=2n(O2)=0.025 mol,mMg(OH)2=58 gmol-1 0.025 mol=1.45 g。,答案 D,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,突破攻略,判断无外接电源的原电池和电解池时,可利用直观明显的电池装置直接判

16、断,如燃料电池、铅蓄电池等在电路中为原电池,则其他装置为电解池。本题中,甲池为燃料电池,则乙、丙池为电解池。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,示例3 电解产物的判断常温下,将物质的量浓度相等的CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液的pH随时间t的变化曲线如图所示。下列说法中不正确的是,A.A点对应溶液的pH小于7,因为Cu2+水解使溶液显酸性 B.整个电解过程中阳极先产生Cl2,后产生O2 C.BC段对应的电解过程阳极产物是Cl2 D.CD段对应的电解过程电解的物质是水,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,思维导引,化学 专题十五 电解池

17、 金属的腐蚀与防护,解析 CuSO4水解,溶液显酸性,A点对应溶液的pH小于7,A项说法正确;根据阳极放电顺序,整个过程中阳极上Cl-先放电,产生Cl2,H2O后放电,产生O2,B项说法正确;阳极先产生Cl2,后产生O2,BC段对应的电解过程溶液pH减小,说明阳极电解H2O,阳极产物是O2和H+,阴极产物为Cu,C项说法错误;CD段对应的电解过程,溶液pH下降速率减小,为电解H2O,阳极产物为O2、阴极产物为H2,D项说法正确。,答案 C,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,突破攻略,该题的独特之处是结合图像考查电解理论。解答该题的关键是分析图像中不同阶段的反应实质。分析图像的基础是弄清

18、电解质溶液中的离子组成,解答电解混合电解质溶液的试题时,可以把混合电解质溶液看作一个整体,即只分析溶液中含有的离子,而不考虑该离子来自哪种电解质。如该题中只需要考虑溶液中含有Na+、S O 4 2 、Cl-、Cu2+、OH-、H+,然后根据离子的放电顺序分析电解反应。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,示例4 电解实验探究2016北京理综,12,6分用石墨电极完成下列电解实验。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,下列对实验现象的解释或推测不合理的是 A.a、d处:2H2O+2e- H2+2OH- B.b处:2Cl-2e- Cl2 C.c处发生了反应:Fe-2e- Fe2+ D.

19、根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜,教材探源 本题的电解实验,源于人教版教材选修4第88页第10题,意在考查考生对电解原理的实际应用分析能力。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,解析 由于有外接电源,所以实验一和实验二均为电解池装置。实验一中,铁丝中的电流方向为从d到c,电子移动方向为从c到d,所以实验一的装置是比较复杂的电解池,其中a为阴极,c为阳极,d为阴极,b为阳极。a、d处发生反应2H2O+2e- H2+2OH-,A项正确;若b处发生反应2Cl-2e- Cl2,不足以解释b处“变红”和“褪色”现象,故B项错误;c处铁作阳极,发生反应Fe-2e- Fe2+,由于生成的Fe2+

20、浓度较小,且pH试纸本身有颜色,故颜色上无明显变化,C项正确;实验二是一个更加复杂的电解池装置,两个铜珠的左端均为阳极,右端均为阴极,初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu-2e- Cu2+,右端(阴极)均发生反应2H+2e- H2,一段时间后,Cu2+移动到m处,m处附近Cu2+浓度增大,发生反应Cu2+2e- Cu,m处能生成铜,D项正确。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,答案 B,突破攻略,此题A选项,a、d处电极反应式相同,考查电解池的知识。电解池的阳极可能发生金属腐蚀,可能生成卤素,也可能放O2生酸等。阴极可能有金属析出或放H2生碱等。b处变红和部分褪色是发生了放O2生

21、酸和生成卤素两个反应。D选项中左边铜球m处为阴极,另一个铜球左端阳极发生反应 Cu-2e- Cu2+,Cu2+移动到m处,发生反应Cu2+2e- Cu,能析出金属铜。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,拓展变式1 将含有CuSO4、NaCl、KNO3各1 mol的溶液分别置于甲、乙、丙三个烧杯中进行电解(电极均为石墨且质量相等),如图1所示。接通电源一段时间后,b电极质量增加;常温下,三个烧杯中溶液的pH随通电时间的变化如图2所示。,图1,图2,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,(1)M是直流电源的 (填“正极”或“负极”);c电极的电极反应为 。 (2)0t1 s内,e电极上

22、生成的气体在标准状况下的体积为 L,t1 s时,电极b、c的质量差为 g。 (3)t2 s时,若将直流电源正、负极对调,则电解至各电极质量均不再发生变化的过程中,a电极的电极反应为 。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,方法2 电解池中电极反应式的书写,方法解读：,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,但书写电解总反应方程式时,弱电解质要写成分子式。 2.书写电解总反应方程式时,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+、

23、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。,注意,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,示例5 高考组合题(1)2015山东理综,29(1),6分利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为 溶液(填化学式),阳极电极反应式为 ,电解过程中Li+向 电极迁移(填“A”或“B”)。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,(2)2014山东理综,30(1),6分离子液体是一种室温

24、熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2C l 7 和AlC l 4 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,则阴极产物为 。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,解析 (1)产生H2的极为阴极,同时产生OH-,Li+通过阳离子交换膜进入阴极,阴极区电解液为LiOH溶液。阳极区电解液为LiCl溶液,Cl-发生失电子的氧化反应生成Cl2。(2)电镀时,钢制品为镀件,应作阴极,故应与电源的负极相连接。根据题意,阴极发生得电子的还原反应,应生成金属铝,电镀过程

25、中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,则Al2C l 7 、AlC l 4 参与电极反应,故阴极的电极反应式为4Al2C l 7 +3e- Al+ 7AlC l 4 。电解AlCl3水溶液时,阴极为H+得电子生成H2。,答案 (1)LiOH 2Cl-2e- Cl2 B (2)负 4Al2C l 7 +3e- Al+7AlC l 4 H2,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,突破攻略,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+)。 2.二看介质类型及介质是否参与电极反应。若电极反应的产物与酸性或碱性介质反

26、应,则在书写电极反应式时需要将电解产物与酸、碱的反应合并到电极反应式中。 3.三看是否有特殊信息,如本题(2)的离子液体是非水体系,且不产生其他离子,因而离子只能在Al2C l 7 和AlC l 4 之间转化。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,拓展变式2 将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应: S2-2e- S、(n-1)S+S2- S 2 (1)写出电解时阴极的电极反应式: 。 (2)电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成 。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,2.(1)2H2O+2e- H2+2

27、OH- (2) S 2 +2H+ (n-1)S+H2S,解析由题图知,阴极区的电解质为氢氧化钠,且阴极有H2生成,故阴极的电极反应式为2H2O+2e- H2+2OH-。 S 2 在酸性条件下发生歧化反应,生成硫单质和硫化氢气体,离子方程式为 S 2 +2H+ (n-1)S+H2S。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,方法3 金属的腐蚀,方法解读：,1.金属的腐蚀规律 (1)在同一电解质溶液中,金属腐蚀由快到慢的顺序:电解原理引起的阳极腐蚀原电池原理引起的负极腐蚀化学腐蚀应用原电池原理有保护措施的腐蚀应用电解原理有保护措施的腐蚀。或电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极。 (2

28、)同一种金属在不同介质中电化学腐蚀由快到慢的顺序:强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。,(3)对于活动性不同的两种金属的合金,活动性差别越大,氧化还原反应速率越大,活泼金属腐蚀越快。 (4)对于同一电解质溶液,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀越快(除钝化外)。 (5)纯度越高的金属,腐蚀得越慢。 (6)不纯的金属或合金,在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 2.金属腐蚀的防护方法 (1)改变金属的内部结构:可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,(2)覆盖保护层:可以采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法使金属

29、与介质隔离。 (3)使用电化学保护法: 牺牲阳极的阴极保护法:将活泼金属与被保护金属连接的保护方法。 外加电流的阴极保护法:将被保护的金属与外加电源负极连接。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,示例6 如图所示,各烧杯中盛有海水,铁在其中的腐蚀由快到慢的顺序为,A. B. C. D., ,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,思维导引,先判断装置形成的是原电池还是电解池,再分析金属活动性的差别。,解析 中Fe为负极,C为正极,属于钢铁的吸氧腐蚀,腐蚀较慢。、形成的均为原电池装置。中Fe为正极,被保护,、中Fe为负极,均被腐蚀。但相对来说Fe和Cu的金属活动性差别较Fe和Sn的大,故

30、Fe-Cu原电池中Fe的腐蚀较快。中Fe接电源正极作阳极,Cu接电源负极作阴极,加快了Fe的腐蚀。中Fe接电源负极作阴极,Cu接电源正极作阳极,防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知:铁在其中的腐蚀由快到慢的顺序为。,答案 C,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,突破攻略,外加电流的阴极保护法与牺牲阳极的阴极保护法的区别 1.外加电流的阴极保护法应用了电解池原理;牺牲阳极的阴极保护法应用了原电池原理。 2.牺牲阳极的阴极保护法的装置中阳极指的是原电池的负极。 3.外加电流的阴极保护法的保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法的保护效果,如本题中,中的保护效果强于中的保护效果。,化学 专题十五 电解池

31、 金属的腐蚀与防护,拓展变式3 下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（ ）,图a 图b 图c 图d,A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重 B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小 C.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 D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,答案 B,解析 选项A,图a中,铁棒发生电化学腐蚀,靠近底端的部分与氧气接触少,腐蚀程度较轻,错误;选项B,图b中开关置于M时,Cu-Zn 合金作负极,由M改置于N时,Cu-Zn合金作正极,腐蚀速率减小,

32、正确;选项C,图c中接通开关时Zn作负极,腐蚀速率增大,但氢气在Pt极上放出,错误;选项D,图d中Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的还原作用引起的,错误。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,方法4 惰性电极电解电解质溶液的类型和规律,方法解读：,续表,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,续表,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,示例7 如图所示,通电5 min后,电极5的质量增加2.16 g,请回答下列问题:,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,(1)a为电源的 (填“正”或“负”)极,C池是 池。A池阳极的电极反应为 ,C池阴极的电极反应为 。 (2)如果

33、通电5 min后B池中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变),则通电前溶液中Cu2+的物质的量浓度为 。 (3)如果A池溶液为200 mL足量的食盐水(设电解过程中溶液体积不变),则通电5 min后,溶液的pH为 (25 时)。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,思维导引,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,解析 (1)根据已知条件通电5 min后,电极5的质量增加 2.16 g,说明电极5作阴极,银离子放电,电极反应为Ag+e- Ag,转移电子的物质的量为0.02 mol,同时可知电极6作阳极,与电源的正极相连。所以a是电源的负

34、极,b是电源的正极,电极1、3、5作阴极,电极2、4、6作阳极,A池阳极的电极反应式为 2Cl-2e- Cl2。(2)B池中电解总反应为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4,若转移0.02 mol电子时只收集到O2(只电解溶质),则根据关系式2CuSO4O24e-可得n(O2)=0.005 mol,体积为112 mL(标准状况)224 mL,说明溶质CuSO4已耗完,然后电解水。设整个过程消耗CuSO4 x mol,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,H2O ymol,则有2x+2y=0.02, 1 2 x+ 3 2 y=0.01,解得x=y=0.005,则c(CuSO4)

35、= 0.005mol 0.2 L =0.025 molL-1。 (3)由于A池中电解液足量,A池中只发生反应2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,根据关系式NaOHe-,生成的n(NaOH)=0.02 mol,则c(NaOH)= 0.02mol 0.2 L =0.1 molL-1,即25 时溶液的pH=13。,答案 (1)负 电解 2Cl-2e- Cl2 Ag+e- Ag (2)0.025 molL-1 (3)13,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,突破攻略,电解前后电解质溶液的酸碱性变化可概括为“有氢无氧增碱性,有氧无氢增酸性;有氢有氧增原性,无氢无氧减原性”。即(1)电极

36、区域: 阴极H+放电产生H2,阴极区pH变大;阳极OH-放电产生O2,阳极区pH变小。(2)电解质溶液:电解过程中,既产生H2,又产生O2,实质是电解水,溶液浓度增大,因而原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变;电解过程中,无H2和O2产生,pH几乎不变;电解过程中,只产生H2,溶液中OH-浓度增大,pH变大;电解过程中,只产生O2,溶液中H+浓度增大,pH变小。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,方法5 与电化学有关的定量计算,方法解读：,原电池和电解池的相关计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等的计算。不

37、论哪类计算,均可概括为下列三种: 1. 根据电子守恒法计算:用于串联电路,阴阳两极产物、正负两极产物等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。 2.根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列比例式计算。,3. 根据关系式计算:根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的桥梁,列出计算所需的关系式。 例如,通过4 mol e-为基准可构建电极产物之间的关系式如下:,4e- 2C l 2 (B r 2 、 I 2 ) O 2 4 H + 阳极产物 4O H 2 H 2 2Cu4Ag 4 M 阴极产物 (M为金属,n为其化合价),注意 在电化学计算中,还常利用Q=It和Q

38、=n(e-)NA1.6010-19 C来计算电路中通过的电量。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,示例8 以石墨电极电解200 mL CuSO4溶液,电解过程中转移电子的物质的量 n(e-) 与产生气体总体积V(g)(标准状况)的关系如图所示。下列说法中正确的是,A.电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2 molL-1 B.忽略溶液体积变化,电解后所得溶液中c(H+)=2 molL-1 C.当n(e-)=0.6 mol时,V(H2)V(O2)=32 D.向电解后的溶液中加入16 g CuO,则溶液可恢复到电解前的浓度,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,思维导引,化学 专题十五

39、电解池 金属的腐蚀与防护,解析电解CuSO4溶液时,阳极反应式为2H2O-4e- O2+4H+,阴极反应式为Cu2+2e- Cu,若阴极上没有氢离子放电,则图中气体体积与转移电子物质的量的关系曲线是直线,而题图中是折线,说明阴极上还发生反应: 2H+2e- H2。当转移0.4 mol电子时,Cu2+恰好完全析出, n(Cu2+)= 0.4mol 2 =0.2 mol,根据铜原子守恒得,c(CuSO4)=c(Cu2+)= 0.2mol 0.2 L =1 molL-1,A项错误;当转移0.4 mol电子时,生成n(H2SO4)=0.2 mol,随后相当于电解水,因为忽略溶液体积变化,所以电解后所得

40、溶液中 c(H+)= 0.2mol2 0.2 L =2 molL-1,B项正确;当n(e-)=0.6 mol时,发生反应:,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4、2H2O 2H2+O2,n(H2)=0.1 mol,n(O2)=0.1 mol+0.05 mol=0.15 mol,所以V(H2)V(O2)=0.1 mol0.15 mol=23,C项错误;因电解后从溶液中析出Cu、O2、H2O,所以只加入CuO不能使溶液恢复到电解前的浓度,D项错误。,答案 B,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,微课11 “串联电池”的两大模型,微点解读

41、,1.串联类电池的解题流程,2.“串联电池”的判断方法 (1)外接电源与电解池的串联 有外接电源的各电池均为电解池,若电池阳极材料的组成元素与电解质溶液中的阳离子对应的元素相同,则该电池为电镀池。如:则甲为电镀池,乙、丙均为电解池。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,(2)原电池与电解池的串联 多个电池“串联”在一起,但没有外接电源,则其中两个电极活动性差异最大的一个(或多个)装置为原电池,其余均为电解池。,甲,乙,甲中无外接电源,二者必有一个装置是原电池,为电解装置提供电能,其中两个电极活动性差异较大者为原电池,则甲中左装置为原电池,右装置为电解池。乙中有外接电源,左、右装置均为电解

42、池,且电解时通过两装置的电量相等。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,示例9 某同学按图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属,它们的硫酸盐可溶于水,当K闭合时,Y极上产生黄绿色气体。下列分析正确的是,A.溶液中c(A2+)减小 B.B极的电极反应:B-2e- B2+ C.Y极上有Cl2产生,发生还原反应 D.反应初期,X极周围出现白色胶状沉淀,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,解析 根据Y极有黄绿色气体生成,Y极电极反应为2Cl-2e- Cl2,即Y为电解池的阳极,B为原电池的正极,A为原电池的负极。故A极的电极反应式为A-2e- A2+,溶液中c(A2+)增大,A错误;B

43、极为正极,发生还原反应,B错误;Y极上有Cl2产生,发生的是氧化反应,C错误;右边U形管中最初的反应为电解AlCl3溶液,H+在X极上放电,c(H+)减小,c(OH-)增大,且Al3+移向X极,反应初期,Al3+过量,因此会产生Al(OH)3白色胶状沉淀,D正确。,答案 D,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,C.考法帮考向全扫描,考向1 活泼阳极电解池电解产物的判断 考向2 新情境电解池中电极反应式的书写 考向3 离子交换膜电解槽 考向4 电化学防腐 考向5 电解原理在化工中的应用 考向6 电解池的有关计算,1.高考中活泼阳极电解池的考查常结合工业上的具体应用,其中活泼阳极的氧化产物必

44、须根据试题 中的信息进行确定。其中,常见的有三类:Cu作活泼阳极,精炼铜;Fe作活泼阳极,铁电极电解稀氢氧化钠溶液制备氢氧化亚铁以及电解浓氢氧化钾溶液制备高铁酸钾;铝作活泼阳极,给铝制品氧化膜增厚。2017年全国卷第11题,即考查利用铝作活泼阳极,给铝制品氧化膜增厚的活泼阳极电解池的有关问题。 2.近几年高考涉及交换膜装置的题很多,重点在避免副反应、分离提纯、提高电池效率、定量分析计算、反应物再生、工业制备等方面进行命题,且从单膜到多膜,单室到多室,渐趋复杂,其中2016年全国卷第11题属于“三室式”,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,考情揭秘,多膜电解装置。 3. 将电化学腐蚀与电解

45、池及化学实验结合考查电化学腐蚀的应用,如2017年全国卷第11题考查了外加电流的阴极保护法的防腐问题。,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,示例10 2017全国卷,11,6分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:Al3+3e- Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动,考向1 活泼阳极电解池电解产物的判断,思维导引,题 给 信 息,电解 池,阳极:铝制品 作活泼阳极; 阴极:氧化剂 得到电子生成 还原产物,阳极反应式:2Al-

46、6e-+3H2O Al2O3+6H+ 阴极反应式: 2H+2e- H2,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,本题考查电解原理的应用,考查考生对题干信息的挖掘应用,对信息提炼、加工和整合的能力。,命题立意,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,化学 专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护,Al作活泼阳极:氧化产物可能是Al2O3、Al(OH)3、Al O 2 、Al3+。如给铝制品氧化膜增厚,也可以用铝制品作电解池阳极电解NaHCO3溶液,阳极反应式为Al-3e-+3HC O 3 Al(OH)3+3CO2,产生的热量使Al(OH)3分解,从而在铝制品表面形成一层较厚的,特别提醒,化学 专题

47、十五 电解池 金属的腐蚀与防护,示例11 2014新课标全国卷,27(3),6分PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为 ;PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 ,阴极上观察到的现象是 ;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为 , 这样做的主要缺点是 。,考向2 新情境电解池中电极反应式的书写,解析 由题意知,PbO作还原剂,NaClO作氧化剂,反应的离子方程式为PbO+ClO- PbO2+Cl-;根据阳极发生氧化反应知,阳极反应式为Pb2+2H2O-2e- PbO2+4H+,阴极发生还原反应,Cu2+放电生成Cu,现象为石墨上包上铜镀层,若电解液中不加入Cu(NO3)2,则溶液中的Pb2+放电:Pb2+2e- Pb,这样Pb2+就不能很好地转化为PbO2,导致Pb2+的利用率降低。,答案 PbO+ClO- PbO2+Cl- Pb2+2H2O-2e- PbO2+4H+ 石墨上包上铜镀层 Pb2+2e- Pb 不能有效利用Pb2+,