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2023届高三化学高考备考一轮复习第六单元 化学反应与能量变化 电解池 金属的腐蚀与防护 课件
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这是一份2023届高三化学高考备考一轮复习第六单元 化学反应与能量变化 电解池 金属的腐蚀与防护 课件，共38页。PPT课件主要包含了考点互动探究，电解池及电解原理，基础测评，电解原理的应用，阳极泥，题后感悟，金属的腐蚀与防护，真题演练等内容，欢迎下载使用。
宏观辨识与微观探析：理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。
科学精神与社会责任:了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
电解池及电解原理 （★★★★）
使电流通过电解池溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起_________反应的过程。
①概念：电解池是将____转化为______的装置。②电解池构成的条件有________；有与__________或___________相接触的两个电极；形成________。
Cu2＋＋2e－===Cu
2Cl－－2e－===Cl2↑
电子：从电源 极流出后，流向电解池 极；从电解池的 极流向电源的 极。离子：阳离子移向电解池的 极，阴离子移向电解池的 极。
③电极反应和对电极产物的判断
④用惰性电极电解电解质溶液的规律
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)电解池的阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应 ( )(2)直流电源跟电解池连接后,电子从电源负极流向电解池阳极 ( )(3)电解池工作时,电流方向与阳离子移动方向相同 ( )(4)Fe3+在电解池阴极放电时的电极反应式为Fe3++3e- Fe( )(5)电解CuCl2溶液,阳极逸出的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 ( )(6)用惰性电极电解饱和食盐水,溶液的pH不变 ( )(7)用铜作电极电解CuSO4溶液的方程式为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ ( )(8)电解 NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况),理论上需要转移NA个电子 ( )
2.写出下列相关的电极反应式和总反应方程式。
4OH--4e- 2H2O+O2↑
4Ag++4e- 4Ag
4Ag++2H2O 4Ag+O2↑+4H+
2Cl--2e- Cl2↑
2H++2e- H2↑
Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
Cu-2e- Cu2+
Cu+2H2O Cu(OH)2+H2↑
4OH--4e-2H2O+O2↑
4H++4e- 2H2↑
2H2O 2H2↑+O2↑
3.以石墨为电极,电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错 误的是 ( )A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小
4.以甲醇燃料电池(KOH为电解质)为电源,在实验中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程。实验中,通电一段时间后可观察到铝电极逐渐失去光泽,并出现细小气泡,装置如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.燃料电池b电极上发生的反应为CH3OH-6e-+H2O 6H++CO2↑B.电解池中石墨电极作阴极,发生的反应为2H++2e- H2↑C.电解池中Al电极上发生的反应为Al-3e-+3HC Al(OH)3+3CO2↑D.理论上每生成19.5 g沉淀,标准状况下a电极上消耗2.1 L O2
5.将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解,通电一定时间后,某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液体积变化),此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为 ( )A.4×10-3 ml·L-1 B.2×10-3 ml·L-1C.1×10-3 ml·L-1 D.1×10-7 ml·L-1
电解原理的应用 （★★★★）
(2)电镀和电解精练铜
Cu－2e－===Cu2＋
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料 ( )(2)电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量 小 ( )(3)在镀件上电镀铜时,镀件应连接电源的正极 ( )(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3,也可电解MgO和AlCl3( )(5)阳离子交换膜能阻止阴离子和气体分子通过 ( )(6)电解饱和食盐水时,用淀粉-KI试纸检验阴极产物 ( )
2.(1)电解过程中A中CuSO4溶液浓度逐渐 ,而B中CuSO4溶液浓度 。(2)图C电解过程中,阳离子交换膜的作用为 。
只允许阳离子通过,阻止
Cl2分子、阴离子通过
3.下列关于铜电极的叙述不正确的是 ( )A.锌、铜和稀硫酸构成的原电池中铜作正极B.在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极C.用电解法精炼铜时粗铜发生氧化反应D.用电解法精炼铜时纯铜作阳极
4.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正 确的是 ( ) A.氯碱工业中,X电极反应式是4OH--4e- 2H2O+O2↑B.电解精炼铜时,Z中的Cu2+浓度不变C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁
5.用如图所示装置处理含N 的酸性工业废水,某电极反应式为2N +12H++10e- N2↑+6H2O,则下列说法错误的是 ( )
A.A为电源正极,电解过程中有气体放出B.电解时,H+从质子交换膜左侧向右侧移动C.电解时,右侧电解溶液的pH保持不变D.电解池一侧生成5.6 gN2,另一侧溶液的质量减少18 g
6.某同学组装了如图所示的电化学装置,则下列说法正确的是 ( )A.图中甲池为原电池装置,Cu电极发生还原反应B.实验过程中,甲池左侧烧杯中N 的浓度不变C.若甲池中Ag电极质量增加5.4 g时,乙池某电极析出1.6 g金属,则乙中的某盐溶液可能是足量AgNO3溶液D.若用铜制U形物代替“盐桥”,工作一段时间后取出U型物称量,质量不变
类型1:图甲,无外接电源,二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置),为电解装置提供电能,其中两个电极活动性差异大者为原电池,即左侧为原电池,右侧为电解池。类型2:图乙,有外接电源,两装置均为电解池,且串联电解,通过电路的电 子的物质的量相等。
金属的腐蚀与防护 （★★★）
金属原子失去电子变成 离子而损耗。
①化学腐蚀和电化学腐蚀
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
①电化学防护a.牺牲阳极的阴极保护法——______原理______：比被保护金属活泼的金属。______：被保护的金属设备。b.外加电流的阴极保护法——______原理______：被保护的金属设备。
______：惰性金属。
②改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。③加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 ( )(2)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe-3e- Fe3+ ( )(3)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比镀铜前更容易生锈 ( )(4)在潮湿空气中,钢铁表面形成水膜,金属发生的一定是吸氧腐蚀 ( )(5)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极 ( )(6)在船体外嵌入锌块,可以减缓船体的腐蚀,这属于牺牲阴极的保护法( )
2.下图用来研究钢铁制品的腐蚀,装置的气密性良好,且开始时U形管两 端的红墨水液面相平。一段时间后能观察到铁钉生锈。下列说法不正 确的是 ( )
A.铁钉表面发生的反应为Fe-3e- Fe3+B.若液体a为稀醋酸,则U形管液面右高左低C.若液体a为食盐水,则U形管液面左高右低D.若液体a为食用油,则铁钉生锈速率较慢
3.深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐 蚀,其电化学腐蚀原理如图所示,下列与此原理有关的说法错误的是 ( )
A.正极反应为S +5H2O+8e- HS-+9OH-B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2OD.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
4.利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护,下列说法不正确的是 ( )
A.若X为锌棒,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒,开关K置于M处,铁电极发生的反应为:Fe-2e- Fe2+C.若X为碳棒,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀D.若X为碳棒,开关K置于N处,铁电极的反应:2H++2e- H2↑
下列说法不正确的是A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H+)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触B.①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+=Fe2++H2、Fe+Cu2+=Fe2++CuC.随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2+)减少， 平衡逆移 D.②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+，使得c(Cu2+)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密
1.（2022·北京·高考）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
2.(2022·广东·高考真题)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是( )A．充电时电极b是阴极B．放电时NaCl溶液的pH减小C．放电时NaCl溶液的浓度增大D．每生成1mlCl2，电极a质量理论上增加23g
3.(2022·浙江·高考)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是( )A.电极A为阴极，发生还原反应B.电极B的电极发应：C.电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变D.电解结束，可通过调节除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
4.(2020·江苏·高考)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是（ ）A．阴极的电极反应式为B．金属M的活动性比Fe的活动性弱C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
宏观辨识与微观探析：理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。
科学精神与社会责任:了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
电解池及电解原理 （★★★★）
使电流通过电解池溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起_________反应的过程。
①概念：电解池是将____转化为______的装置。②电解池构成的条件有________；有与__________或___________相接触的两个电极；形成________。
Cu2＋＋2e－===Cu
2Cl－－2e－===Cl2↑
电子：从电源 极流出后，流向电解池 极；从电解池的 极流向电源的 极。离子：阳离子移向电解池的 极，阴离子移向电解池的 极。
③电极反应和对电极产物的判断
④用惰性电极电解电解质溶液的规律
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)电解池的阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应 ( )(2)直流电源跟电解池连接后,电子从电源负极流向电解池阳极 ( )(3)电解池工作时,电流方向与阳离子移动方向相同 ( )(4)Fe3+在电解池阴极放电时的电极反应式为Fe3++3e- Fe( )(5)电解CuCl2溶液,阳极逸出的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 ( )(6)用惰性电极电解饱和食盐水,溶液的pH不变 ( )(7)用铜作电极电解CuSO4溶液的方程式为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ ( )(8)电解 NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况),理论上需要转移NA个电子 ( )
2.写出下列相关的电极反应式和总反应方程式。
4OH--4e- 2H2O+O2↑
4Ag++4e- 4Ag
4Ag++2H2O 4Ag+O2↑+4H+
2Cl--2e- Cl2↑
2H++2e- H2↑
Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
Cu-2e- Cu2+
Cu+2H2O Cu(OH)2+H2↑
4OH--4e-2H2O+O2↑
4H++4e- 2H2↑
2H2O 2H2↑+O2↑
3.以石墨为电极,电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错 误的是 ( )A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小
4.以甲醇燃料电池(KOH为电解质)为电源,在实验中模拟铝制品表面“钝化”处理的过程。实验中,通电一段时间后可观察到铝电极逐渐失去光泽,并出现细小气泡,装置如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.燃料电池b电极上发生的反应为CH3OH-6e-+H2O 6H++CO2↑B.电解池中石墨电极作阴极,发生的反应为2H++2e- H2↑C.电解池中Al电极上发生的反应为Al-3e-+3HC Al(OH)3+3CO2↑D.理论上每生成19.5 g沉淀,标准状况下a电极上消耗2.1 L O2
5.将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解,通电一定时间后,某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液体积变化),此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为 ( )A.4×10-3 ml·L-1 B.2×10-3 ml·L-1C.1×10-3 ml·L-1 D.1×10-7 ml·L-1
电解原理的应用 （★★★★）
(2)电镀和电解精练铜
Cu－2e－===Cu2＋
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料 ( )(2)电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量 小 ( )(3)在镀件上电镀铜时,镀件应连接电源的正极 ( )(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3,也可电解MgO和AlCl3( )(5)阳离子交换膜能阻止阴离子和气体分子通过 ( )(6)电解饱和食盐水时,用淀粉-KI试纸检验阴极产物 ( )
2.(1)电解过程中A中CuSO4溶液浓度逐渐 ,而B中CuSO4溶液浓度 。(2)图C电解过程中,阳离子交换膜的作用为 。
只允许阳离子通过,阻止
Cl2分子、阴离子通过
3.下列关于铜电极的叙述不正确的是 ( )A.锌、铜和稀硫酸构成的原电池中铜作正极B.在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极C.用电解法精炼铜时粗铜发生氧化反应D.用电解法精炼铜时纯铜作阳极
4.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正 确的是 ( ) A.氯碱工业中,X电极反应式是4OH--4e- 2H2O+O2↑B.电解精炼铜时,Z中的Cu2+浓度不变C.在铁片上镀铜时,Y是纯铜D.制取金属镁时,Z是熔融的氯化镁
5.用如图所示装置处理含N 的酸性工业废水,某电极反应式为2N +12H++10e- N2↑+6H2O,则下列说法错误的是 ( )
A.A为电源正极,电解过程中有气体放出B.电解时,H+从质子交换膜左侧向右侧移动C.电解时,右侧电解溶液的pH保持不变D.电解池一侧生成5.6 gN2,另一侧溶液的质量减少18 g
6.某同学组装了如图所示的电化学装置,则下列说法正确的是 ( )A.图中甲池为原电池装置,Cu电极发生还原反应B.实验过程中,甲池左侧烧杯中N 的浓度不变C.若甲池中Ag电极质量增加5.4 g时,乙池某电极析出1.6 g金属,则乙中的某盐溶液可能是足量AgNO3溶液D.若用铜制U形物代替“盐桥”,工作一段时间后取出U型物称量,质量不变
类型1:图甲,无外接电源,二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置),为电解装置提供电能,其中两个电极活动性差异大者为原电池,即左侧为原电池,右侧为电解池。类型2:图乙,有外接电源,两装置均为电解池,且串联电解,通过电路的电 子的物质的量相等。
金属的腐蚀与防护 （★★★）
金属原子失去电子变成 离子而损耗。
①化学腐蚀和电化学腐蚀
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
①电化学防护a.牺牲阳极的阴极保护法——______原理______：比被保护金属活泼的金属。______：被保护的金属设备。b.外加电流的阴极保护法——______原理______：被保护的金属设备。
______：惰性金属。
②改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。③加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 ( )(2)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe-3e- Fe3+ ( )(3)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比镀铜前更容易生锈 ( )(4)在潮湿空气中,钢铁表面形成水膜,金属发生的一定是吸氧腐蚀 ( )(5)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极 ( )(6)在船体外嵌入锌块,可以减缓船体的腐蚀,这属于牺牲阴极的保护法( )
2.下图用来研究钢铁制品的腐蚀,装置的气密性良好,且开始时U形管两 端的红墨水液面相平。一段时间后能观察到铁钉生锈。下列说法不正 确的是 ( )
A.铁钉表面发生的反应为Fe-3e- Fe3+B.若液体a为稀醋酸,则U形管液面右高左低C.若液体a为食盐水,则U形管液面左高右低D.若液体a为食用油,则铁钉生锈速率较慢
3.深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐 蚀,其电化学腐蚀原理如图所示,下列与此原理有关的说法错误的是 ( )
A.正极反应为S +5H2O+8e- HS-+9OH-B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2OD.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
4.利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护,下列说法不正确的是 ( )
A.若X为锌棒,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒,开关K置于M处,铁电极发生的反应为:Fe-2e- Fe2+C.若X为碳棒,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀D.若X为碳棒,开关K置于N处,铁电极的反应:2H++2e- H2↑
下列说法不正确的是A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H+)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H+与铁接触B.①中检测到Fe2+，推测可能发生反应：Fe+2H+=Fe2++H2、Fe+Cu2+=Fe2++CuC.随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2+)减少， 平衡逆移 D.②中Cu2+生成[Cu(NH3)4]2+，使得c(Cu2+)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密
1.（2022·北京·高考）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
2.(2022·广东·高考真题)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是( )A．充电时电极b是阴极B．放电时NaCl溶液的pH减小C．放电时NaCl溶液的浓度增大D．每生成1mlCl2，电极a质量理论上增加23g
3.(2022·浙江·高考)通过电解废旧锂电池中的LiMn2O4可获得难溶性的Li2CO3和MnO2，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是( )A.电极A为阴极，发生还原反应B.电极B的电极发应：C.电解一段时间后溶液中Mn2+浓度保持不变D.电解结束，可通过调节除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以获得Li2CO3
4.(2020·江苏·高考)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是（ ）A．阴极的电极反应式为B．金属M的活动性比Fe的活动性弱C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
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