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5-3电能转化为化学能——电解 金属的腐蚀与防护ppt-高考化学(苏教版)一轮复习课件

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    • 1、考纲展示 1.了解电解池的工作原理,能写出电极反应式和电池反应方程式。 2.理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施。,第三单元 电能转化为化学能电解 金属的腐蚀与防护,主干知识 一、电解原理 1电解:使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起 的过程。 2电解池(电解槽) 电解池是把 的装置。,氧化还原反应,电能转化为化学能,3电解池的组成和工作原理 以电解CuCl2溶液为例:,二、电解原理的应用 有如图的电解池装置:,氧化,a,(2)电解时,电子从电源 沿导线流入电解池的 ,再从电解池的 流出,并沿导线流回电源的 。 (3)若用该装置给铁钉镀铜,则a极为 ,b极为 ,电解质溶液应为 溶液。 (4)若用该装置电解精炼粗铜,则 作a极, 作b极,电解质溶液应为 溶液。一段时间后溶液中c(Cu2) ,粗铜中的 等沉淀至阳极底部,形成阳极泥。 电解是物理变化,还是化学变化? 提示:电解过程发生氧化还原反应,故是化学变化。,阳极,负极,阴极,正极,Cu,CuSO4,纯铜,粗铜,CuSO4,减小,Ag、Au、Pt,铁钉,三、金属的腐蚀与防护 1金属腐蚀的本

      2、质 金属原子 电子变为金属阳离子,金属发生 反应。 2化学腐蚀与电化学腐蚀 (1) 腐蚀有电流产生。 (2)金属的 腐蚀比较普遍,而且危害性大,腐蚀速率快。 3钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 如图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。,失去,氧化,电化学,电化学,(1)红墨水柱 高 低,两试管的相同的电极反应是: 。 (2)a中发生 腐蚀,正极反应为: ; (3)b中发生 腐蚀,正极反应为: 。 (4)金属的电化学腐蚀以 腐蚀为主。 4金属腐蚀由快到慢的规律 下列各烧杯中液体均为海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 。,左,右,Fe2e=Fe2,吸氧,O24e2H2O=4OH,析氢,2H2e=H2,吸氧,5金属的电化学防护 (1)如图,保护铁,铁作 极,锌作 极,此种方法叫 保护法 (2)外加直流电源,使被保护的金属与电源的 极相连,此种方法叫 保护法。,正,负,牺牲阳极的阴极,负,外加电源的阴极,铜在酸雨较严重的地区发生的是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀?为什么? 提示:吸氧腐蚀。铜位于金属活动顺序表氢以后,不能以酸溶液中置换出H2。而是发生吸

      3、氧腐蚀生成Cu2(OH)2CO3。,自我诊断 1电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。() 2CuH2SO4=CuSO4H2可以设计成电解池,但不能设计成原电池。() 3.下图电解池在工作中,其阳极发生的反应为:2Cl2e=Cl2。() 4电解精炼粗铜时电解质溶液中离子的浓度不变。() 5用石墨做电极电解CuSO4溶液,通电一段时间后,欲使电解液恢复到原状态,应向溶液中加入适量的CuO而不是Cu(OH)2。() 6镀层损坏后镀锌铁(白铁皮)比马口铁(镀锡铁)更耐腐蚀。(),1下列各装置中,在铜电极上无气体产生的是( ) 解析:A、C、D三项中,Cu均作电解池的阴极,电极反应均为:2H2e=H2;B项,Cu作阳极,电极反应为:Cu2e= Cu2。 答案:B,电极产物的判断,1电解质溶液中离子的流向 2阳极产物(先看阳极材料、再看阴离子放电顺序),3阴极产物(看阳离子得电子能力,与电极材料无关) 特别提醒 (1)Al3、Mg2、Na、Ca2、K只有在熔融状态下放电。 (2)电解质溶液的导电过程,就是该溶液的电解过程,是化学变化。 (3) 在水溶液中,含氧酸根和活泼金属离子一般不放

      4、电,而是OH和H放电。,4电极反应式的书写 (1)首先判断阴、阳极,分析电极材料,判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为金属活性电极时,电极材料放电。 (2)再分析溶液中的离子种类,根据离子放电顺序,分析电极反应,并判断电极产物,写出电极反应式。 5电解离子方程式的书写 (1)必须在等号上标明通电。 (2)只是电解质被电解,电解化学方程式中只写电解质及电解产物。,特别提醒 (1)书写电解化学方程式时,首先看清是电解的是水溶液还是熔融电解质。 (2)当电解过程中被电解的是水和电解质时,电极反应式中出现的是H或OH放电,但在书写总反应式时要将反应物中的H或OH均换成水。,典例1 (2013年高考浙江卷)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。,下列说法不正确的是( ) A右侧发生的电极反应式: 2H2O2e=H22OH,答案 D,1(2012年高考安徽卷)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生;一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。

      5、,答案:D,电解类型及有关计算,2用铂做电极电解相同浓度的盐酸和硫酸,电解一段时间后,下列说法可能正确的是( ) A盐酸和硫酸的浓度都增大 B盐酸和硫酸的浓度都减小 C盐酸的浓度减小,硫酸的浓度增大 D盐酸的浓度增大,硫酸的浓度减小 答案:C,1用惰性电极电解电解质溶液,2.分析实验现象 (1)分析电极及电极区的pH及实验现象时,要从电极反应式入手,如电解CuSO4溶液,阳极发生4OH4e=2H2OO2,OH浓度减小,酸性增强;,3有关电化学的计算 电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面:根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒,有如下解题方法: (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、相同电量等类型的计算,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,最后根据总反应式计算。 (3)根据关系式计算:根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式: 4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4

      6、OH,特别提醒 (1)电解过程中产生的H或OH,其物质的量等于转移电子的物质的量。 (2)在电解池中阳极生成的气体一般是O2或Cl2,阴极生成的气体一定是H2。 (3)电解后要恢复原电解质溶液的浓度,可以按:“析出什么,加上什么”的思路,加上适量某物质,该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液时,若要恢复原溶液,可加入CuO、CuCO3,而不是Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。 (4)Fe3的放电能力大于H,其放电反应为Fe3e=Fe2,而不是Fe33e=Fe。,Ad极为阴极 B若利用甲池精炼铜,b极应为粗铜,答案 B,2用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1 mol碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量是( ) A0.8 mol B0.6 mol C0.5 mol D0.4 mol,答案:B,1污水处理电浮选凝聚法 (1)实验装置:,电解原理的应用,(2)化学反应: 阳极:Fe2e=Fe2,2H2O4e=4HO2,4Fe210H2OO2

      7、=4Fe(OH)38H 阴极:2H2e=H2 (3)原理及操作: 接通直流电源后,与直流电源正极相连的阳极铁失去电子生成 Fe2,进一步被氧化,并生成Fe(OH)3沉淀,Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化的作用;与直流电源负极相连的阴极产生H2,气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层,积累到一定厚度时刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用。,2通过电解实验实现不活泼金属与非氧化性酸反应 Cu与稀H2SO4(或稀盐酸)的反应,铜作阳极,碳棒作阴极,稀H2SO4作电解质溶液。 阳极反应式:Cu2e=Cu2 阴极反应式:2H2e=H2,3利用电解实验测量铜(或Ag)的相对原子质量 (1)实验装置: (2)实验原理: 阳极反应式:Cu2e=Cu2 阴极反应式:Cu22e=Cu,(3)实验操作: 准确称量电解前阴极铜电极的质量为m1 g; 按图组装好仪器,接通直流电源,并记录电流表的电流强度为I A; 电解一段时间后,切断电源,用秒表准确记录通电时间为t秒; 取出阴极铜片,干燥后称重,其质量为m2 g。 (4)数据处理:,【典例】 工业上采用的一种污水处理方法如下:保持

      8、污水的pH在5.06.0,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用。某科研小组用该原理处理污水,设计装置示意图如图所示。,(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣,此时应向污水中加入适量的_。 aH2SO4 bCH3CH2OH cNa2SO4 dNaOH eBaSO4 (2)电解池阳极实际发生了两个电极反应,其中一个反应生成一种无色气体,则阳极的电极反应式分别是 ._; ._。 (3)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图)。A物质的化学式是_。,(4)已知燃料电池中有1.6 g CH4参加反应,则C电极理论上生成气体_L(标准状况)。,答案 (1)c (2)Fe2e=Fe2 4OH4e=O22H2O (3)CO2 (4)8.96,本小节结束 请按ESC键返回,

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