2022屆高中化學(xué)新課標(biāo)2輪總復(fù)習(xí)（福建專版）電化學(xué)以及金屬的腐蝕和防護(hù)

1專題一化學(xué)基本概念和理論第7課時(shí)電化學(xué)以及金屬的腐蝕和防護(hù)2一、原電池和電解池(電鍍池)比較內(nèi)容原電池電解池電鍍池原理圖變化特征將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬(或物質(zhì))表面鍍上一層其他金屬或合金的裝置兩極變化負(fù)極：失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)正極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)陰極：與電源負(fù)極相連的極；發(fā)生還原反應(yīng)陽(yáng)極：與電源正極相連的極；發(fā)生氧化反應(yīng)陰極：待鍍金屬；發(fā)生還原反應(yīng)陽(yáng)極：鍍層金屬；發(fā)生氧化反應(yīng)(類似電解)3電源正極陰極陽(yáng)極(注意：溶液中無電子通過)

電源負(fù)極內(nèi)容原電池電解池電鍍池原理圖A

電子流向

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1．制作多種化學(xué)電源，如干電池、蓄電池、高能電池、燃料電池等。

2．加快化學(xué)反應(yīng)速率。如純鋅與鹽酸反應(yīng)制H2反應(yīng)速率較慢，若滴入幾滴CuCl2溶液，使置換出來的銅緊密附在鋅表面，形成許多微小的原電池，可大大加快化學(xué)反應(yīng)；粗鋅比純鋅與鹽酸反應(yīng)速率快。

3．金屬的電化學(xué)保護(hù)，犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。二、原電池原理的應(yīng)用5

1．制取物質(zhì)：如用電解飽和食鹽水溶液可制取氫氣、氯氣和燒堿；電解熔融狀態(tài)的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金屬鋁、鎂、鈉單質(zhì)。

2．電鍍：電鍍時(shí)，鍍件作陰極，鍍層金屬作陽(yáng)極，選擇含有鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液為電解質(zhì)溶液。電鍍過程中該金屬陽(yáng)離子濃度不變。

3．精煉銅：以精銅作陰極，粗銅作陽(yáng)極，以硫酸銅為電解質(zhì)溶液，陽(yáng)極粗銅溶解，陰極析出銅，溶液中Cu2+濃度減小。粗銅中不如銅活潑的金屬(如Ag)沉積于陽(yáng)極底部(稱為陽(yáng)極泥)。三、電解原理的應(yīng)用6

1．金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是鐵等金屬原子失去電子而被氧化成金屬陽(yáng)離子的過程，可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。金屬與氧化劑(一般非電解質(zhì))接觸，直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕，如鐵與氯氣接觸發(fā)生的腐蝕為化學(xué)腐蝕。而更普遍存在的，危害也更為嚴(yán)重的是電化學(xué)腐蝕，即不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)引起的腐蝕。如鋼鐵在水膜酸性較強(qiáng)條件下發(fā)生析氫腐蝕四、金屬的腐蝕和防護(hù)7

2．金屬的防護(hù)方法金屬的防護(hù)方法有很多，如改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、覆蓋保護(hù)層、使用電化學(xué)保護(hù)法等。8五、典型題型分析

【例1】(2011·安徽)研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl下列“水”電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說法正確的是(

)A．正極反應(yīng)式：Ag＋Cl－－e－===AgClB．每生成1molNa2Mn5O10轉(zhuǎn)移2mol電子C．Na＋不斷向“水”電池的負(fù)極移動(dòng)D．AgCl是還原產(chǎn)物

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解析：A.正極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)。B.1molNa2Mn5O10生成，轉(zhuǎn)移電子2mol。C.Na＋向電池的正極移動(dòng)生成Na2Mn5O10。D.AgCl是氧化產(chǎn)物。答案：B10【變式題1】(2011·福建)研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲(chǔ)備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時(shí)加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是()A．水既是氧化劑又是溶劑B．放電時(shí)正極上有氫氣生成C．放電時(shí)OH－向正極移動(dòng)D．總反應(yīng)為：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑C提示：負(fù)極2Li－2e－===2Li＋正極2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑OH－在正極生成向負(fù)極移動(dòng)。11例2.(2011·廣東)某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如下圖裝置。下列敘述不正確的是(

)A．a(chǎn)和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－===CuC．無論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色D．a(chǎn)和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2＋向銅電極移動(dòng)12解析：a和b不連接時(shí)，不能構(gòu)成原電池，鐵置換出的銅附著在鐵片上，故A正確；a和b用導(dǎo)線連接時(shí)，構(gòu)成原電池，溶液中的Cu2＋得到電子生成銅在銅片上析出，故B正確；無論a和b是否連接，都是鐵片不斷溶解生成Fe2＋，溶液中的Cu2＋不斷得到電子生成Cu，從溶液中析出，溶液顏色從藍(lán)色逐漸變成淺綠色，故C正確；a和b分別連接直流電源正、負(fù)極時(shí)，銅片作陽(yáng)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu－2e－===Cu2＋，故D錯(cuò)誤。

答案：D13【變式題2】(2010·全國(guó)Ⅰ)

下圖是一種染料敏化太陽(yáng)能電池的示意圖。電池的一個(gè)電極由有機(jī)光敏染料(S)涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導(dǎo)電玻璃鍍鉑構(gòu)成，電池中發(fā)生的反應(yīng)為：14下列關(guān)于該電池?cái)⑹鲥e(cuò)誤的是()A．電池工作時(shí)，是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能B．電池工作時(shí)，I-在鍍鉑導(dǎo)電玻璃電極上放電C．電池中鍍鉑導(dǎo)電玻璃為正極D．電池的電解質(zhì)溶液中I-和I的濃度不會(huì)減少提示：B選項(xiàng)錯(cuò)誤，從示意圖可看出在外電路中電子由負(fù)極流向正極，即鍍鉑電極作正極，發(fā)生還原反應(yīng)：B15

【例3】右圖裝置中，U形管內(nèi)為紅墨水，a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是(

)A．生鐵塊中的碳是原電池的正極B．紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤．兩試管中相同的電極反應(yīng)式是：D．a(chǎn)試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，b試管中發(fā)生了析氫腐蝕16

解析：a為中性環(huán)境，發(fā)生吸氧腐蝕，氧氣被消耗，氣體壓強(qiáng)減??；b中酸性較強(qiáng)，發(fā)生析氫腐蝕，有氫氣放出，氣體壓強(qiáng)增大，所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业停蔅項(xiàng)錯(cuò)。答案：

B17【變式練習(xí)3】為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個(gè)裝置中，再放置于玻璃鐘罩里面保存相同的一段時(shí)間，下列對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)現(xiàn)象的描述中不正確的是()A．裝置Ⅰ左側(cè)的液面一定會(huì)下降B．裝置Ⅰ的左側(cè)液面比裝置Ⅱ的低C．裝置Ⅱ中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重D．裝置Ⅲ中的鐵釘幾乎沒被腐蝕18

提示：Ⅰ、Ⅱ中鹽酸揮發(fā)，鐵釘在酸性環(huán)境中發(fā)生腐蝕，但Ⅱ中可構(gòu)成Fe-Cu原電池，腐蝕更快，放出H2更多，所以Ⅱ的左側(cè)液面比Ⅰ下降得更多；Ⅲ中濃H2SO4不揮發(fā)，且具有吸水性，F(xiàn)e在干燥環(huán)境中幾乎不腐蝕。答案：

B19一、原電池電極反應(yīng)式的書寫原電池的兩電極反應(yīng)式之和即為總反應(yīng)式，用電池總反應(yīng)式減去較簡(jiǎn)單電極的反應(yīng)式即為較復(fù)雜電極的反應(yīng)式。對(duì)于較復(fù)雜的、陌生的反應(yīng)可用該方法解題并檢驗(yàn)。介質(zhì)通常是定向移動(dòng)到該電極附近的導(dǎo)電離子，如H+、OH-等，若氧化(或還原)產(chǎn)物能與之發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，則其一般書寫在電極方程式中。20二、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)順序表Ag以前)作陽(yáng)極，則電極材料失電子，電極溶解。如果是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則只看溶液中的離子的失電子能力，陰離子放電順序?yàn)椋篠2->I->Br->Cl->OH-(水)。

2．陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序(如下)進(jìn)行判斷：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+21三、金屬腐蝕的快慢金屬腐蝕的快慢的判斷方法：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>有防腐措施的腐蝕；同一種金屬的腐蝕：強(qiáng)電解質(zhì)>弱電解質(zhì)>非電解質(zhì)。22