2024屆高考一輪復(fù)習第六章化學反應(yīng)與能量第3講電解池金屬的腐蝕與防護課件PPT-課件下載-教習網(wǎng)

[注意] ①電子流向：電源負極→陰極，陽極→電源正極；②離子移動方向：陽離子移向陰極，陰離子移向陽極；③電流閉合：電源正極→陽極→溶液→陰極→電源負極。
2．電極上離子放電順序
[注意] ①放電指的是電極上的得、失電子。②活性電極指的是除去Au、Pt以外的金屬，惰性電極指的是Pt、Au、C電極，不參與電極反應(yīng)。③陰極材料若為金屬電極，一般是增強導(dǎo)電性但不參與反應(yīng)。
3．惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2H＋＋2e－===H2↑
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
4H＋＋4e－===2H2↑
2Cu2＋＋4e－===2Cu
[注意] 電解后電解質(zhì)溶液復(fù)原遵循“少什么補什么”原則，如電解NaCl溶液少的H和Cl，通入HCl復(fù)原，電解CuSO4溶液少的是Cu和O，補CuO復(fù)原等。
微點小練1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)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，屬于化學變化( )(2)直流電源跟電解池連接后，電子從電源負極流向電解池陽極( )(3)電解足量CuSO4溶液一段時間，可加入Cu(OH)2復(fù)原電解質(zhì)溶液( )(4)電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH逐漸增大( )
2.如圖所示為一電解池裝置， A、B都是惰性電極，電解質(zhì)溶液c是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在U形管兩邊各滴入幾滴酚酞試劑，試判斷： (1)a電極是______極(填“正”或“負”)，B電極是_______極(填“陰”或“陽”),_______極(填“A”或“B”)酚酞溶液顯紅色。 (2)A電極上的電極反應(yīng)式為__________________, B電極上的電極反應(yīng)式為___________________ 。 (3)檢驗A電極上產(chǎn)物的方法是__________________________________。
答案：(1)正陰 B (2)2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(3)把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在A電極附近，試紙變藍，則證明A電極上的產(chǎn)物為氯氣
[題點考法·全面練通]題點(一) 電極的判斷與電極反應(yīng)式書寫1．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AgNO3溶液。陽極反應(yīng)式：__________________________；陰極反應(yīng)式：__________________________；總反應(yīng)的離子方程式：__________________________。
(2)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)的離子方程式：__________________________。(3)用鐵作電極電解NaCl溶液。陽極反應(yīng)式：__________________________；陰極反應(yīng)式：__________________________；總反應(yīng)的化學方程式：__________________________。
(4)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)的離子方程式：__________________________。(5)用Al作陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜。陽極反應(yīng)式：__________________________；陰極反應(yīng)式：__________________________；總反應(yīng)的化學方程式：__________________________。
[歸納拓展] 電極反應(yīng)式和電解方程式的書寫要點(1)做到“三看”，正確書寫電極反應(yīng)式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＋)。②二看電解質(zhì)，電解質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。③三看電解質(zhì)狀態(tài)，是熔融狀態(tài)，還是水溶液。
(2)規(guī)避“兩個”失分點①書寫電解池中電極反應(yīng)式時，可以以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應(yīng)方程式時，弱電解質(zhì)要寫成分子式，且注明“電解”條件。②電解水溶液時，應(yīng)注意放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與放電。
題點(二) 電解原理分析判斷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。下列有關(guān)敘述正確的是 ( )A．逸出氣體的體積：A電極Cu>Pt發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)依次為Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋，A項錯誤；電解過程中，陽極Zn、Fe、Ni溶解，Cu、Pt沉積到電解槽底部，陰極只析出Ni，結(jié)合兩極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量不相等，B項錯誤；Cu和Pt還原性比Ni弱，不能失去電子，以沉淀的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥，C項正確；電解后，溶液中存在的金屬陽離子除了Fe2＋、Zn2＋外，還有Ni2＋，D項錯誤。答案：C
題點(三) 電解原理在環(huán)境治理方面的應(yīng)用5．我國科研工作者提出通過電解原理聯(lián)合制備環(huán)氧乙烷同時處理酸性含鉻廢水，其工作原理示意圖如圖所示。其中雙極膜由陽離子交換膜和陰離子交換膜組成，工作時內(nèi)層H2O解離為H＋和OH－，并分別向兩極遷移。下列說法正確的是( )
解析：從裝置圖中可知，X端連接的電極上發(fā)生反應(yīng)是微生物作用下BOD、H2O反應(yīng)生成CO2，Y端連接的電極上，微生物作用下，硝酸根離子生成了氮氣，氮元素化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，則Y為負極，X為正極，結(jié)合電極反應(yīng)和電子守恒計算，質(zhì)子膜允許氫離子通過。答案：B
逐點清(三) 金屬的腐蝕與防護1．金屬的腐蝕(1)金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變成___________，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。
(2)金屬腐蝕的類型①化學腐蝕與電化學腐蝕
②析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例)
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
[注意] 鐵銹的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。
Fe－2e－===Fe2＋
2．金屬的防護(1)改變金屬材料的組成：制成合金(如不銹鋼)。(2)在金屬表面覆蓋保護層：①噴涂油漆、礦物性油脂或覆蓋搪瓷、塑料等；②電鍍一層金屬；③發(fā)藍處理；④陽極氧化處理鋁制品，形成鈍化膜等。
微點小練1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)純銀器在空氣中因電化學腐蝕表面漸漸變暗( )(2)金屬的化學腐蝕比電化學腐蝕更普遍( )(3)生鐵浸泡在食鹽水中發(fā)生析氫腐蝕( )(4)當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用( )(5)犧牲陽極法是利用電解原理防腐蝕( )(6)將水庫中的水閘(鋼板)與外加直流電源的負極相連，可防止水閘被腐蝕( )
2．下列說法不正確的是( )A．圖甲：鋼鐵表面水膜酸性很弱或呈中性，發(fā)生吸氧腐蝕B．圖乙：鋼鐵表面水膜酸性較強，發(fā)生析氫腐蝕C．圖丙：鋼閘門作為陰極而受到保護D．圖丁：將鋅板換成銅板對鋼閘門保護效果更好
解析：金屬的腐蝕分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕，若鋼鐵表面水膜酸性很弱或呈中性，發(fā)生吸氧腐蝕，若鋼鐵表面水膜酸性較強，則發(fā)生析氫腐蝕，A、B正確；鋼閘門連接外加電源的負極，作陰極，被保護，C正確；若將鋅板換成銅板，則鋼閘門與銅板形成原電池，鋼閘門作負極，會加快腐蝕，D錯誤。答案：D
[題點考法·全面練通]題點(一) 金屬的腐蝕原理及影響因素1．如圖，將一根純鐵棒垂直沒入水中，一段時間后發(fā)現(xiàn)AB段產(chǎn)生較多鐵銹，BC段腐蝕嚴重。下列關(guān)于此現(xiàn)象的說法不正確的是( )A．鐵棒AB段的溶解氧濃度高于BC段B．鐵棒AB段電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．鐵棒AB段的Fe2＋濃度高于BC段D．該腐蝕過程屬于電化學腐蝕
解析： AB段作原電池正極，BC段為原電池負極。BC段為Fe－2e－===Fe2＋，AB段為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，BC段溶解而被腐蝕，AB段形成鐵銹。答案：C
2．如圖所示，各燒杯中盛海水，鐵在其中被腐蝕的速度由快到慢的順序為( )A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
解析：①是Fe為負極，雜質(zhì)碳為正極的原電池腐蝕，是鐵的吸氧腐蝕，腐蝕較慢；②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護，②④中Fe為負極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動性差別大于Fe和Sn的，故Fe-Cu 原電池中Fe被腐蝕的較快；⑤是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕；⑥是Fe接電源負極作陰極、Cu接電源正極作陽極的電解池，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為⑤>④>②>①>③>⑥。答案：C
3．(2022·廣東等級考)為檢驗犧牲陽極的陰極保護法對鋼鐵防腐的效果，將鍍層有破損的鍍鋅鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段時間后，取溶液分別實驗，能說明鐵片沒有被腐蝕的是( )A．加入AgNO3溶液產(chǎn)生沉淀B．加入淀粉碘化鉀溶液無藍色出現(xiàn)C．加入KSCN溶液無紅色出現(xiàn)D．加入K3[Fe(CN)6]溶液無藍色沉淀生成
解析： A項，氯化鈉溶液中始終存在氯離子，所以加入硝酸銀溶液后，不管鐵片是否被腐蝕，均會出現(xiàn)白色沉淀；B項，淀粉碘化鉀溶液可檢驗氧化性物質(zhì)，但不論鐵片是否被腐蝕，均無氧化性物質(zhì)與淀粉碘化鉀發(fā)生反應(yīng)；C項中不會出現(xiàn)Fe3＋，所以無論鐵片是否被腐蝕，加入KSCN溶液后，均無紅色出現(xiàn)；K3[Fe(CN)6]是用于檢驗Fe2＋的試劑，若鐵片沒有被腐蝕，則溶液中不會生成亞鐵離子，則加入K3[Fe(CN)6]溶液就不會出現(xiàn)藍色沉淀，故D符合題意。答案：D
[思維建模] 判斷金屬腐蝕快慢的方法?1?對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕的快慢：電解池原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。?2?對同一金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中>非電解質(zhì)溶液中。?濃度相同??3?活動性不同的兩種金屬，活動性差異越大，腐蝕越快。?4?對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕速率越快。
題點(二) 金屬的防護原理4．湖北省隨州市出土的曾侯乙編鐘，是戰(zhàn)國早期的青銅編鐘，主要由銅錫合金冶煉鑄造而成，保存完好。下列有關(guān)說法錯誤的是 ( )A．錫青銅的熔點比純銅低B．在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對銅起保護作用C．青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快D．錫青銅表面生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物的過程屬于化學腐蝕
解析：合金的熔點比各組分的熔點都低，所以錫青銅的熔點比純銅低，故A正確；由于錫的金屬性強于銅，在自然環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕時，錫做負極被損耗，銅做正極被保護，故B正確；青銅文物在潮濕環(huán)境中會構(gòu)成錫銅原電池，原電池反應(yīng)使反應(yīng)速率加快，所以青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快，故C正確；銅錫合金在潮濕的環(huán)境下會與碳形成原電池，碳作原電池的正極，銅做負極，發(fā)生吸氧腐蝕生成Cu2(OH)3Cl，該過程是電化學腐蝕的過程，故D錯誤。答案：D
5．驗證犧牲陽極保護法，實驗如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。
下列說法不正確的是( )A．對比②③，可以判定Zn保護了FeB．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C．驗證Zn保護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
解析：②中Zn作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2＋，F(xiàn)e作正極被保護，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，試管內(nèi)無明顯變化。但③中沒有Zn保護Fe，F(xiàn)e在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕，F(xiàn)e作負極被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，生成藍色沉淀，對比②③可知Zn保護了Fe，A項正確；①與②的區(qū)別在于：前者是將鐵氰化鉀溶液直接滴入燒杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，①中出現(xiàn)了藍色沉淀，說明有Fe2＋生成。對比分析可知，可能是鐵氰化鉀氧化Fe生成了Fe2＋，B項正確；通過上述分析可知，驗證Zn保護Fe時不能用①的方法，C項正確；若將Zn換成Cu，鐵氰化鉀仍會將Fe氧化為Fe2＋，在鐵的表面同樣會生成藍色沉淀，所以無法判斷Fe2＋是不是負極產(chǎn)物，即無法判斷Fe與Cu的活動性，D項錯誤。
6. 我國多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象，在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕，防護原理如圖所示。下列說法錯誤的是( )A．通電時，鋅環(huán)是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．通電時，陰極上的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－C．斷電時，鋅環(huán)上的電極反應(yīng)為Zn＋2e－===Zn2＋D．斷電時，仍能防止鐵帽被腐蝕
解析：通電時，鋅環(huán)與電源正極相連，鋅環(huán)作陽極，鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；鐵帽為陰極，陰極上H2O得到電子生成氫氣，陰極電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故B正確；斷電時，鋅鐵形成原電池，鋅失電子生成Zn2＋，鋅環(huán)上的電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e作正極被保護，仍能防止鐵帽被腐蝕，故C錯誤、D正確。答案：C

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