高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件：專題6第3單元電解池的工作原理及應(yīng)用金屬的腐蝕與防護(hù).ppt

1、一、電解原理 1電解 在 作用下，電解池陰、陽(yáng)兩極上分別發(fā)生的過(guò)程。 2能量變化 轉(zhuǎn)化為。,直流電,還原反應(yīng),和氧化反應(yīng),電能,化學(xué)能,3電解池的構(gòu)成 (1) 。 (2) 溶液或熔融態(tài)的。 (3)兩個(gè)電極 陽(yáng)極：與電源相連的電極，發(fā)生 反應(yīng)。 陰極：與電源相連的電極，發(fā)生 反應(yīng)。 (4)形成閉合回路。 4電流流向 電源正極電解池電解池電源負(fù)極。,直流電源,電解質(zhì),電解質(zhì),正極,氧化,負(fù)極,還原,陽(yáng)極,陰極,5電極反應(yīng)式 A極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為。 B極為陰極，電極反應(yīng)式為。 總反應(yīng)式為。 6離子移動(dòng) 在電解池內(nèi) 向陽(yáng)極移動(dòng)， 向陰極移動(dòng)。,2Cl2e=Cl2,Cu22e=Cu,陰離子,陽(yáng)離子,

2、二、電解原理應(yīng)用 1電解飽和食鹽水制取氯氣和燒堿 電解前應(yīng)除去食鹽水中的 等雜質(zhì)離子。 陽(yáng)極(石墨)反應(yīng)式為。 陰極(鐵)反應(yīng)式為。 總反應(yīng)為 。,Ca2、Mg2、SO24,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,2銅的電解精煉 陽(yáng)極(用 )反應(yīng)式為 。 粗銅中的金、銀等金屬雜質(zhì)因失電子能力比銅弱，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子溶解下來(lái)，而以的形式沉積下來(lái)。 陰極(用 )反應(yīng)式為 。,粗銅,Cu(粗銅)2e=Cu2,陽(yáng)極泥,精銅,Cu22e=Cu(精銅),3電鍍 電鍍時(shí)，陽(yáng)極是 ，陰極是 ，一般用含有 的電解質(zhì)溶液做電鍍液。電鍍池工作時(shí)，陽(yáng)極質(zhì)量，陰極質(zhì)量 ，電解質(zhì)溶液的濃度 。,鍍層金屬,待鍍金屬

3、,鍍層金屬,減少,增大,不變,想一想1如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電解飽和食鹽水的各種產(chǎn)物？ 提示：向飽和食鹽水中滴加幾滴酚酞，電解后陰極區(qū)域溶液變紅，證明有NaOH生成；用兩支試管分別收集兩極氣體，陽(yáng)極的用濕潤(rùn)的淀粉KI試紙驗(yàn)證，陰極的用爆鳴實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。,三、金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 1金屬的腐蝕 金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生 反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。 (1)化學(xué)腐蝕：金屬與接觸的物質(zhì)直接發(fā)生 而引起的腐蝕。 (2)電化學(xué)腐蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生 反應(yīng)，較活潑的金屬被氧化的腐蝕。,氧化還原,化學(xué)反應(yīng),原電池,2電化學(xué)腐蝕分類 以鐵的腐蝕為例,弱酸,中性,較強(qiáng)酸性,2H2OO24e=4OH,2H2

4、e=H2,Fe2e=Fe2,2FeO2 2H2O=2Fe(OH)2,2HFe=Fe2H2,3.金屬的防護(hù)方法 (1)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原電池原理 在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干較活潑金屬如 ，讓被保護(hù)的金屬做原電池的。 (2)外加電源的陰極保護(hù)法電解池原理 用被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作，惰性電極作，外接直流電源。 (3)其他方法：改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如 ；加涂防護(hù)層如等方法。,鋅塊,正極,陰極,陽(yáng)極,不銹鋼,噴油漆、涂油脂、噴鍍,想一想2鐵銹是怎樣形成的？ 提示：鐵腐蝕后，一般會(huì)生成鐵銹，其原因是：隨著析氫腐蝕進(jìn)行，溶液中c(H)降到一定濃度后，則發(fā)生吸氧腐蝕，發(fā)生的反應(yīng)為：2Fe4e=2Fe2，2H2

5、OO24e=4OH，F(xiàn)e22OH=Fe(OH)2,4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(鐵銹)(3x)H2O。,電解池的電解原理 1電解池電極的判斷,靈犀一點(diǎn)： 對(duì)電解池陰陽(yáng)兩極的記憶，可用音同字不同加強(qiáng)記憶，如“氧化反應(yīng)陽(yáng)極”這一對(duì)應(yīng)關(guān)系幫助記憶，也可以利用外接電源正負(fù)極來(lái)判斷。 電解池的陰陽(yáng)極取決于外接電源正負(fù)極，與電極材料的金屬活動(dòng)性無(wú)關(guān)。,2電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷 (1)陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷 首先看電極，如果是活性電極(金屬活動(dòng)性順序表Ag以前)，則電極材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失電子；如果是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則要看溶

6、液中離子的失電子能力，此時(shí)根據(jù)陰離子放電順序加以判斷，陰離子放電順序： S2IBrClOH含氧酸根(SO42、NO3)F。,(2)陰極產(chǎn)物的判斷 直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷，陽(yáng)離子放電順序與金屬活動(dòng)性順序相反，即： AuAgFe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K。,靈犀一點(diǎn)： 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，就是該溶液的電解過(guò)程，是化學(xué)變化。 在水溶液中，含氧酸根和活潑金屬離子一般不放電，而是OH和H放電。,3電極反應(yīng)式和電解總反應(yīng)式的書(shū)寫 (1)電極反應(yīng)式 確定電極 與電源正極相連的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為陰極。 確定電極反應(yīng) 陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)。若是活潑金屬電極，電極材料

7、放電；若是惰性電極，溶液中陰離子放電。陰極發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子放電。,寫電極反應(yīng)式 在原子守恒和電荷守恒的基礎(chǔ)上寫出電極反應(yīng)式。 (2)電解總反應(yīng)式 在確保兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同的條件下，將兩電極反應(yīng)式合并即得總反應(yīng)式。 總反應(yīng)式要注明條件：通電。若電解的H或OH來(lái)自于H2O，離子方程式中要以水分子的形式書(shū)寫。,靈犀一點(diǎn)： 電極反應(yīng)的總方程式等于兩電極反應(yīng)式的加和。 某一電極反應(yīng)式等于電極反應(yīng)的總方程式與另一電極反應(yīng)式的差。 如果在電解的總反應(yīng)中有非氧化還原反應(yīng)的因素，則兩電極反應(yīng)式之和就不等于電解反應(yīng)方程式，如電解食鹽水的反應(yīng)。,【案例1】(2008全國(guó)理綜)如圖為直流電源電解稀Na2

8、SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊試液，下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是(),A逸出氣體的體積a電極的小于b電極的 B一電極逸出無(wú)味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體 Ca電極附近呈紅色，b電極附近出現(xiàn)藍(lán)色 Da電極附近呈藍(lán)色，b電極附近出現(xiàn)紅色,【答案】D,處理有關(guān)電解池兩極產(chǎn)物的問(wèn)題，一定要先看電極，看電極是活性電極還是惰性電極?；钚噪姌O在陽(yáng)極放電，電極溶解生成相應(yīng)的金屬離子，此時(shí)陰離子在陽(yáng)極不放電。對(duì)于惰性電極，則只需比較溶液中定向移動(dòng)到兩極的陰陽(yáng)離子的放電順序即可。 根據(jù)陽(yáng)離子放電順序判斷陰極產(chǎn)物時(shí)，要注意下列三點(diǎn)：a.Fe3得電子能力大于Cu2，但第一階段只能被還原到

9、Fe2；b.Pb2、Sn2、Fe2、Zn2在一定條件下(即電鍍)也能在水溶液中放電；c.Al3、Mg2、Na、Ca2只有在熔融狀態(tài)下放電。,【規(guī)律技巧】,【即時(shí)鞏固1】如圖兩個(gè)裝置中，溶液體積均為200 mL，開(kāi)始時(shí)，電解質(zhì)溶液的濃度均為0.1 mol/L，工作一段時(shí)間后，測(cè)得導(dǎo)線上都通過(guò)了0.02 mol電子，若不考慮溶液體積的變化，則下列敘述中正確的是() A中Cu棒為陽(yáng)極；中Cu棒為負(fù)極 B電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量： C電極反應(yīng)式：中陽(yáng)極：4OH4e=2H2OO2；中負(fù)極：2H2e=H2 Dc(Cu2)：中不變；中減小,【解析】由裝置特點(diǎn)可知，為電解池，為原電池。A項(xiàng)，中Cu棒與電源正極相連

10、，作陽(yáng)極；中Cu棒為正極。B項(xiàng)，中Cu棒失電子而溶解變細(xì)，F(xiàn)e棒有Cu析出：Cu22e=Cu；中Cu棒有Cu極出：Cu22e=Cu，Zn棒失電子而溶解變細(xì)，顯然導(dǎo)線上通過(guò)相同的物質(zhì)的量電子時(shí)，中析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等。C項(xiàng)，中陽(yáng)極反應(yīng)為Cu2e=Cu2；中負(fù)極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2。D項(xiàng)，為電鍍銅，Cu作陽(yáng)極，溶液中c(Cu2)不變；為ZnCu原電池，Cu2在正極上得電子析出，溶液中c(Cu2)減小。,【答案】D,電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律及電解的有關(guān)計(jì)算 1電解類型,2.電解的有關(guān)計(jì)算 (1)常見(jiàn)計(jì)算類型： 兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算(求析出固體的質(zhì)量、產(chǎn)生氣體的體積等)； 溶液pH的計(jì)算； 相對(duì)原子質(zhì)量

11、和阿伏加德羅常數(shù)測(cè)定的計(jì)算； 某元素的化合價(jià)或確定物質(zhì)的化學(xué)式； 根據(jù)電量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求電量等。,(2)解答此類問(wèn)題的常用方法： 守恒法：原子守恒、電量守恒等； 總反應(yīng)式法； 關(guān)系式法，如： 物質(zhì)(或微粒)： H2O2Cl2CuAgHOHe n(mol) 2 12 2 4444,靈犀一點(diǎn)： 應(yīng)用得失電子守恒，可以解決有關(guān)電極產(chǎn)物的定量關(guān)系，同時(shí)注意電極產(chǎn)物變化的情況。 應(yīng)用得失電子守恒，也可以解決電解質(zhì)溶液的pH的變化、某些離子濃度的變化及晶體的析出等定量問(wèn)題。,【案例2】(2008全國(guó)理綜)電解100 mL含c(H)0.30 mol/L的下列溶液，當(dāng)電路中通過(guò)0.04 mol電子

12、時(shí)，理論上析出金屬質(zhì)量最大的是() A0.10 mol/L AgB0.20 mol/L Zn2 C0.20 mol/L Cu2 D0.20 mol/L Pb2,【解析】電解含有Zn2、Pb2的溶液，H得電子生成H2，不能析出金屬，B、D項(xiàng)錯(cuò)；電解含有Ag的溶液，可得Ag 0.1 molL10.1 L108 gmol11.08 g，電解含有Cu2的溶液，可得銅0.2 molL10.1 L64 gmol11.28 g。 【答案】C,【規(guī)律方法】解答有關(guān)電解的計(jì)算，關(guān)鍵是正確判斷離子的放電順序及電極產(chǎn)物。 利用電子守恒法計(jì)算時(shí)，務(wù)必弄清電極(或線路)上通過(guò)的電子的物質(zhì)的量與已知量及未知量之間的關(guān)系。

13、,【即時(shí)鞏固2】按右圖的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)，A極是銅鋅合金，B極為純銅，電解質(zhì)溶液中含有足量的銅離子。通電一段時(shí)間后，若A極恰好全部溶解，此時(shí)B極質(zhì)量增加7.68 g，溶液質(zhì)量增加0.03 g，則A極合金中Cu、Zn的原子個(gè)數(shù)之比為() A41B31 C21D任意比,【解析】B極增加的質(zhì)量為Cu的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為0.12 mol，則合金中銅和鋅的總物質(zhì)的量也為0.12 mol。由溶液增加的質(zhì)量可求得Zn的物質(zhì)的量為： ZnCu2=Zn2Cum 1 mol 1 g x mol 0.03 g 求得x0.03，由此可知合金中Cu的物質(zhì)的量n(Cu)0.12 mol0.03 mol0.09 mol，所

14、以選項(xiàng)B符合題意。 【答案】B,電解原理的應(yīng)用 1氯堿工業(yè) 陽(yáng)極(放電順序：ClOH)：2Cl2e=Cl2(氧化反應(yīng)) 陰極(放電順序：HNa)：2H2e=H2(還原反應(yīng)) 在上述反應(yīng)中，由于H在陰極上得到電子而生成H2，破壞了附近水的電離平衡，促進(jìn)了水繼續(xù)電離，結(jié)果陰極區(qū)溶液中OH的濃度增大而呈堿性。,2電鍍 應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程。電鍍時(shí)，鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液。 電鍍的方法可應(yīng)用在銅的精煉上：精銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。電解時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：陽(yáng)極：Cu2e=Cu2；陰極：Cu22e=Cu。陽(yáng)

15、極中存在的金、銀等不活潑的貴重金屬在電解液中沉積下來(lái)，陰極得到純銅。,【案例3】(1)原電池反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，在理論上可設(shè)計(jì)成原電池的化學(xué)反應(yīng)是_(填序號(hào))，理由是_。 AC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H0 BBa(OH)28H2O(s)2NH4Cl(s)= BaCl2(aq)2NH3H2O(l)8H2O(l)H0 CHCl(aq)NaOH(aq)=NaCl(aq)H2OH0 DCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H0,(2)電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)將你設(shè)計(jì)的原電池通過(guò)導(dǎo)線與右圖中的電解池相連，其中，a為電解液，X和Y是兩塊電極板，則： 如果用電解方

16、法精煉粗銅(含F(xiàn)e、Zn、Ag、Au等雜質(zhì))，電解液a選用CuSO4溶液，則 X極的材料是_，電極反應(yīng)為_(kāi)。 Y極的材料是_，電極反應(yīng)為_(kāi)。 電解質(zhì)溶液中Cu2濃度_。(填“增大”“減小”或“不變”),(3)若在鐵棒上鍍鋅，則X極材料是_，該電極反應(yīng)式為_(kāi)，Y極材料是_，該電極反應(yīng)式為_(kāi)。a溶液是_，工作過(guò)程中a溶液的濃度_，pH_。,【解析】(1)原電池反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)同時(shí)又是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，而A項(xiàng)、B項(xiàng)為吸熱反應(yīng)，B項(xiàng)、C項(xiàng)為非氧化還原反應(yīng)，故應(yīng)選D項(xiàng)，可設(shè)計(jì)成原電池。 (2)在銅的精煉中，粗銅作陽(yáng)極，Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Cu2e=Cu2，純銅作陰極，Cu22e=

17、Cu，但由于陽(yáng)極(粗銅)含有Fe、Zn等雜質(zhì)，F(xiàn)e、Zn在陽(yáng)極也失電子生成Fe2、Zn2，因兩電極得失電子數(shù)目相等，故電解質(zhì)溶液中Cu2的濃度減小。 (3)根據(jù)電鍍的原理，鍍層金屬為陽(yáng)極，故Y極為Zn，鍍件為陰極，X極為鐵棒，且電鍍過(guò)程中電解質(zhì)溶液濃度不變，pH不變。,【答案】(1)DD中反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且是能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng) (2)純銅Cu22e=Cu 粗銅Cu2e=Cu2，F(xiàn)e2e=Fe2，Zn2e=Zn2 減小 (3)鐵棒Zn22e=Zn 鋅Zn2e=Zn2 ZnSO4溶液不變不變,【即時(shí)鞏固3】如下圖所示，下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述正確的是(),【解析】這是一個(gè)電解裝置，其中A、D選

18、項(xiàng)中是惰性電極，且電解液都含有氯離子，所以b電極應(yīng)該放出淡黃綠色的氣體(氯氣)；B選項(xiàng)中的a電極質(zhì)量不變；C選項(xiàng)中所組成的電解池相當(dāng)于電鍍池，其中b電極的銅溶解，質(zhì)量減小，而a電極上析出銅，質(zhì)量增加。 【答案】C,金屬的腐蝕與防護(hù) 1金屬的腐蝕 (1)化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較,(2)析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較,2.金屬腐蝕快慢的判斷方法 (1)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。 (2)同一金屬在不同電解質(zhì)溶液中的腐蝕速率：強(qiáng)電解質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì)。 (3)原電池原理引起的腐蝕速率：兩電極金屬活動(dòng)性相差越大，越易腐蝕。 (4)對(duì)于同一電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。,3金屬的防護(hù) (1)改變金屬的成分。 (2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層(如電鍍)。 (3)電化學(xué)保護(hù)法 外加電源的陰極保護(hù)法,犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,靈犀一點(diǎn)： 在金屬活動(dòng)性順序表中，“H”前面的金屬既可以發(fā)生析氫腐蝕也可以發(fā)生吸氧腐蝕；“H”后面的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。 鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，電極反應(yīng)是Fe2e= Fe2，而不是Fe3e=Fe3。 電化學(xué)防護(hù)是利用原電池原理保護(hù)金屬不被腐蝕。,【案例4】下圖中，鐵腐蝕由快到慢的順序?yàn)?未標(biāo)注的電解質(zhì)溶液為水)_。,【解析