2025版高考化學(xué)全程一輪復(fù)習(xí)第37講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)課件

第37講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2．掌握氯堿工業(yè)、電解精煉、電鍍、電冶金等的反應(yīng)原理。3．了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施?？键c(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考點(diǎn)一考點(diǎn)一電解原理1.電解和電解池(1)電解：在電流作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。(2)電解池：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(3)電解池的構(gòu)成①有與直流電源相連的兩個電極。②有電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))。③形成閉合回路。2．電解池的工作原理(以惰性電極電解CuCl2溶液為例)總反應(yīng)離子方程式：_______________________?！編熣f·助學(xué)】

“電子不下水，離子不上線”。氧化還原

【易錯診斷】判斷正誤，錯誤的說明理由。1．電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)色：_________________________________________________________。2．電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液被電解的過程：_________________________________________________________。3．電解鹽酸、硫酸溶液等，H＋放電，溶液的pH逐漸增大：_________________________________________________________。4．某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解可以實(shí)現(xiàn)：_________________________________________________________。錯誤。電解CuCl2溶液，陰極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu。正確。正確?！窘炭笺暯印康淅?[2023·遼寧卷，7]某無隔膜流動海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是(

)A．b端電勢高于a端電勢B．理論上轉(zhuǎn)移2mole－生成4gH2C．電解后海水pH下降D．陽極發(fā)生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋答案：D典例2[2023·浙江1月，11]在熔融鹽體系中，通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說法正確的是(

)A．石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極A的電極反應(yīng)：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4H2OC．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)D．電解時，陽離子向石墨電極移動答案：C解析：石墨電極為陽極，A項(xiàng)錯誤；該電解池的電解質(zhì)為熔融鹽，不存在H＋，B項(xiàng)錯誤；根據(jù)陽極上生成CO知，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)，C項(xiàng)正確；石墨電極為陽極，陰離子O2－向石墨電極移動，D項(xiàng)錯誤?！編熣f·延伸】

分析電解過程的思維模型判斷陰、陽極→分析電解質(zhì)溶液的離子組成→確定放電離子或物質(zhì)→寫出電極反應(yīng)式、電池反應(yīng)式?！緦c(diǎn)演練】考向一用惰性電極電解的規(guī)律1．電極為惰性電極，填寫下表中的空白。溶質(zhì)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度復(fù)原方法(1)H2SO4陰極：________________陽極：________________總反應(yīng)式：____________

(2)HCl陰極：________________陽極：________________總反應(yīng)式：____________

(3)CuSO4陰極：________________陽極：________________總反應(yīng)式：____________

2H＋＋2e－===H2↑2H2O－4e－===4H＋＋O2↑增大加水2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－===Cl2↑減小通入HClCu2＋＋2e－===Cu2H2O－4e－===4H＋＋O2↑減小加CuO惰性電極電解的規(guī)律圖示考向二利用電解的思維模型分析電解過程2．用石墨作電極，電解稀Na2SO4溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列敘述正確的是(

)A．逸出氣體的體積：A電極＜B電極B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出有刺激性氣味氣體C．A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍(lán)色D．電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行源鸢福篋

3．若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后，需加入98gCu(OH)2固體，才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原，則這段時間，整個電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________。4NA解析：方法一98gCu（OH）2的物質(zhì)的量為1mol，相當(dāng)于電解了1mol的CuSO4后，又電解了1mol的水，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA＋2NA＝4NA。方法二可以認(rèn)為整個電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與Cu（OH）2的－2價氧失電子數(shù)相等，共4NA。考向三利用電解的思維模型書寫電極反應(yīng)式4．按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：(1)用惰性電極電解MgCl2溶液陽極反應(yīng)式：__________________；陰極反應(yīng)式：____________________________________；總反應(yīng)離子方程式：_________________________________________。(2)用Al作電極電解NaOH溶液陽極反應(yīng)式：_____________________________；陰極反應(yīng)式：________________________；總反應(yīng)離子方程式：___________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg（OH）2↓

6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－5．某水溶液中含有等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和NaCl，用惰性電極對該溶液進(jìn)行電解，分階段寫出電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。解析：第一階段陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑陰極：Cu2＋＋2e－===Cu第二階段陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O第三階段陰極：4H＋＋4e－===2H2↑陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O將電極反應(yīng)式合并可得電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

(2)電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是________，說明理由：_________________________________________________________。NH3書寫電極反應(yīng)式應(yīng)做到“三看”(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe2＋而不是生成Fe3＋)。(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。(3)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的冶煉?？键c(diǎn)二考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用1.電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)陽極：__________________；陰極：________________________。(2)電解反應(yīng)離子方程式：______________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(3)氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣裝置離子交換膜電解槽陽極鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)陰極碳鋼網(wǎng)陽離子交換膜①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過②將電解槽隔成陽極室和陰極室2.電鍍銅銅待鍍金屬制品鍍層金屬陽離子3．電解精煉銅(1)電極材料：陽極為________；陰極為________。(2)電解質(zhì)溶液：________________。(3)電極反應(yīng)陽極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋；陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。粗銅純銅含Cu2＋的鹽溶液4．電冶金【易錯診斷】判斷正誤，錯誤的說明理由。1．在鍍件上電鍍銅時，也可以用惰性材料作陽極，用硫酸銅溶液作電解液：_________________________________________________。2．工業(yè)上，電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3：________________________________________________________。3．電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料：________。4．用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅：________________________________________________________。錯誤。應(yīng)用銅作陽極錯誤。MgO的熔點(diǎn)高于MgCl2，熔化MgO需要的能量更多，工業(yè)上不用MgO冶煉鎂；AlCl3為共價化合物，熔融狀態(tài)下不能電離，熔融AlCl3不能電解，不用AlCl3冶煉鋁。正確。錯誤。放電順序Zn2＋>H＋（水），用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，能在鐵上鍍鋅?！窘炭笺暯印康淅?[2022·廣東卷，10]以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過程中(

)A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋B．陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽極泥D．陽極和陰極的質(zhì)量變化相等答案：C解析：根據(jù)電解原理可知，電解池中陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，該題中以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進(jìn)行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)Al3＋得電子生成Al單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)Al的再生。陰極應(yīng)該發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，實(shí)際上Mg在陽極失電子生成Mg2＋，A錯誤；Al在陽極上被氧化生成Al3＋，B錯誤；陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；因?yàn)殛枠O除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯誤。典例2[2023·浙江6月，13]氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是(

)A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B的電極反應(yīng)式為：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D．改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗答案：B解析：電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：2H2O＋4e－＋O2===4OH－，故B錯誤；右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。綜上所述，答案為B?！緦c(diǎn)演練】考向一氯堿工業(yè)1．氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。如圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。完成下列填空：(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式：_________________________________________________________。(2)離子交換膜的作用為__________________________________________________________。(3)精制飽和食鹽水從圖中________(選填“a”“b”“c”或“d”，下同)位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中________位置流出。能得到純度更高的氫氧化鈉溶液、阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生反應(yīng)ad考向二電解精煉、電鍍、電冶金2．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述中正確的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(

)A．陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－===NiB．電解過程中，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等C.電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt答案：D解析：電解時，陽極Zn、Fe、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯誤；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故陰極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－===Ni，可見，陽極質(zhì)量減少是因?yàn)閆n、Fe、Ni溶解，而陰極質(zhì)量增加是因?yàn)镹i析出，B項(xiàng)錯誤；電解后溶液中的陽離子除Fe2＋和Zn2＋外，還有Ni2＋和H＋，C項(xiàng)錯誤。3．以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是(

)A．未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程B．因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系C．電鍍時保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D．鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護(hù)作用答案：C解析：電鍍前，Zn與Fe構(gòu)成原電池，Zn為負(fù)極，F(xiàn)e為正極，電鍍時，F(xiàn)e為陰極，Zn為陽極，原電池充電時，原電池負(fù)極為陰極、正極為陽極，故不屬于原電池的充電過程，A錯誤；根據(jù)電子守恒，通過電子的電量與析出Zn的量成正比，B錯誤；電流恒定，單位時間通過的電子的物質(zhì)的量恒定，即電解速率恒定，C正確；鍍層破損后，Zn與Fe仍能構(gòu)成原電池，其中Zn為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護(hù)，D錯誤。

用銅作陽極可補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋濃度恒定2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－===3H2↑負(fù)

H2考點(diǎn)三考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)1.金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2．化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕反應(yīng)物金屬、干燥的氣體或非電解質(zhì)不純金屬、電解質(zhì)溶液反應(yīng)類型直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)原電池反應(yīng)有無電流產(chǎn)生無有實(shí)質(zhì)金屬原子失電子被氧化

3.電化學(xué)腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕)類型析氫腐蝕吸氧腐蝕水膜性質(zhì)酸性較強(qiáng)__________________負(fù)極反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋正極反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑__________________總反應(yīng)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑__________________聯(lián)系吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍弱酸性、中性或堿性2H2O＋O2＋4e－===4OH－2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2【師說·助學(xué)】

鐵銹的形成過程2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O4．金屬的防護(hù)方法(1)犧牲陽極法利用原電池原理。(2)外加電流法利用電解池原理。(3)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)→如制成不銹鋼。(4)加保護(hù)層→如電鍍、噴漆、覆膜等?！疽族e診斷】判斷正誤，錯誤的說明理由。1．純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣：_________________________________________________________。2．在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對金屬的保護(hù)作用：_________________________________________________________。3．若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕：_________________________________________________________。4．鐵表面鍍鋅可增強(qiáng)其抗腐蝕性：_________________________________________________________。錯誤。純銀器表面通過化學(xué)腐蝕生成黑色的Ag2S；鋼鐵表面通過電化學(xué)腐蝕生成Fe2O3·xH2O。錯誤。保護(hù)層破損后，只是暴露部分失去了對金屬的保護(hù)作用。錯誤。在海輪外殼上附著一些銅塊，將加快海輪外殼的腐蝕。

正確?！窘炭笺暯印康淅?[2020·江蘇卷，11]將金屬M(fèi)連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關(guān)說法正確的是(

)A．陰極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋B．金屬M(fèi)的活動性比Fe的活動性弱C．鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護(hù)D．鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快答案：C解析：本題考查金屬的腐蝕與防護(hù)，考查的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。該裝置中陰極發(fā)生還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯誤；金屬M(fèi)被氧化，即金屬活動性：M>Fe，B項(xiàng)錯誤；鋼鐵設(shè)施為原電池的正極，表面積累大量電子而被保護(hù)，C項(xiàng)正確；海水中含有大量的NaCl等電解質(zhì)，而河水中電解質(zhì)較少，故鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的慢，D項(xiàng)錯誤。典例2驗(yàn)證犧牲陽極法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。①在Fe表面生成藍(lán)色沉淀②試管內(nèi)無明顯變化③試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀下列說法不正確的是(

)A．對比②③，可以判定Zn保護(hù)了FeB．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C．驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時不能用①的方法D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑答案：D解析：實(shí)驗(yàn)②中加入K3[Fe（CN）6]溶液，溶液無變化，說明溶液中沒有Fe2＋；實(shí)驗(yàn)③中加入K3[Fe（CN）6]溶液生成藍(lán)色沉淀，說明溶液中有Fe2＋，A項(xiàng)正確；對比①②可知，①中K3[Fe（CN）6]可能將Fe氧化成Fe2＋，F(xiàn)e2＋再與K3[Fe（CN）6]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，B項(xiàng)正確；由以上分析可知，驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時，可以用②③做對比實(shí)驗(yàn)，不能用①的方法，C項(xiàng)正確；K3[Fe（CN）6]可將單質(zhì)鐵氧化為Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe（CN）6]生成藍(lán)色沉淀，附著在Fe表面，無法判斷鐵比銅活潑，D項(xiàng)錯誤?！緦c(diǎn)演練】考向一金屬腐蝕的類型及比較1．實(shí)驗(yàn)探究(如圖所示)(1)若棉團(tuán)浸有NH4Cl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應(yīng)式為_________________，右試管中現(xiàn)象是__________。(2)若棉團(tuán)浸有NaCl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應(yīng)式為____________________，右試管中現(xiàn)象是________________。析氫2H＋＋