2016届高考化学(人教版)一轮复*调研课件6-3《电解池、金属的腐蚀与防护》

发布于:2021-06-13 04:16:22

第六章

化学反应与能量

第3节

电解池

金属的腐蚀与防护

高考调研 导学导练

高考调研

? 1.了解电解池的工作原理,能写出电极反 应式和总反应方程式。 ? 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。

? 1.理解电解原理及利用电解原理的创新实 验设计。 ? 2.应用电解原理解决工业、生产、生活中 的实际问题。 ? 3.理解金属的电化学腐蚀,学会一般的防 腐蚀方法。

导学导练

考点一

电解的原理

? 1.电解 ? 使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而 在①__________引起②__________的过程。 ? 2.电解池(也叫电解槽) ? 把③__________转变为④__________的装置。

? 3.电解池的组成和工作原理(用石墨电极电 解CuCl2溶液)

? 总反应式:?__________

①阳极和阴极 ⑤阴极 ⑥还原反应

②氧化还原反应
+ -

③电能

④化学能

⑦Cu2 +2e ===Cu ⑧该电极上有 ⑩氧化反应 ?2Cl -2e
- -

红色物质生成 ===Cl2↑

⑨阳极

?刺激性

?变蓝

电解 ?CuCl2=====Cu+Cl2↑

? 1.电解质溶液导电时,一定会有化学反应 发生吗?

? 【提示】 一定有化学反应发生,因为在电 解池的两极发生了氧化还原反应,有电子转 移,生成了新物质,所以一定有化学反应发 生。

? 2.用惰性电极电解下列物质,并填写相关 内容
电解质( 水溶液)

被电 电极方程 解的 式 物质

总化学 方程式 或离子 方程式

电解 质浓 度

溶 电解质溶 液 液复原 pH 加⑦ _____

含氧酸( ①______ ③ 如H2SO4) ②______ ____

④ ⑤ ⑥ _______ _____ ___

电解质( 水溶液) 强碱(如 NaOH)

总化学方 被电解 电解质 电极方程式 程式或离 的物质 浓度 子方程式

溶液 pH

电解质溶 液复原

⑧________ ? ⑩____ ?______ ?____ ____ ⑨_______ ? ____

加?_____

活泼金属 的含氧酸 ?________ ? 盐 (如 ?_______ ____ KNO3、 Na2SO4)

?______ ?____

加_____

①阳极:4OH--4e-===O2↑+2H2O ②阴极:4H +4e ===2H2↑ 电解 ④2H2O=====O2↑+2H2↑ ⑦H2O
- + -

③水 ⑤增大 ⑥减小

⑧阳极:4OH -4e ===O2↑+2H2O
+ -



⑨阴极:4H +4e ===2H2↑

⑩水

电解 ?2H2O=====O2↑+2H2↑ ?H2O


?增大


?增大

?阳极:4OH -4e ===O2↑+2H2O ?水 ?增大 ?不变

?阴极:4H++4e-===2H2↑ 电解 ?2H2O=====O2↑+2H2↑

21H2O 2 2阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ ○ ○ 23阴极:2H++2e-===H2↑ 2 4酸 ○ ○ 电解 252HCl=====Cl2↑+H2↑ ○ 26减小 ○ 27增大 ○

28HCl气体 2 9阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ ○ ○ 30阴极:Cu2++2e-===Cu 3 1盐 ○ ○ 电解 32CuCl2=====Cu+Cl2↑ ○ 3 3减小 3 4CuCl2 3 5阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ ○ ○ ○ 36阴极:2H++2e-===H2↑ ○ 3 7水和盐 ○

电解 382Cl-+2H2O=====Cl2↑+H2↑+2OH- 3 9增大 ○ ○ 40HCl气体 4 1阳极:4OH--4e-===O2↑+2H2O ○ ○ 4 2阴极:2Cu2++4e-===2Cu 4 3水和盐 ○ ○ 电解 442Cu +2H2O=====2Cu+O2↑+4H+ 4 5减小 ○ ○
2+

4 6CuO或CuCO3 ○

? 1.(2013·北京)用石墨电极电解CuCl2溶液(如 右图所示)。下列分析正确的是( )

? A.a端是直流电源的负极
? B.通电使CuCl2发生电离

? C.阳极上发生的反应:Cu2++2e-===Cu
? D.通电一段时间后,在阴极附*观察到黄 绿色气体 ? 答案 A

? 解析 通过图中离子的运动状态可判断连接 a的为阴极,连接b的为阳极,故a端为直流 电源的负极,b端为直流电源的正极,A项正

2.(2013· 宝鸡二检)按下左图装置实验,若下右图中x轴 表示流入阴极的电子的物质的量,则y轴可表示的物理量为 ( ) ①c(Ag ) ②c(NO3 ) ⑤溶液的pH
+ -

③a棒的质量

④b棒的质量

? A.①③ ? C.①②④ ? 答案 D

B.③④ D.①②⑤

解析 从图中可以看出,随着流入阴极的电子的物质的 量的增加,y轴表示的物理量不变,分析可知,在整个电解 过程中,阳极发生反应:Ag-e ===Ag ,阴极发生反应: Ag +e ===Ag,故整个电解过程中c(Ag )、c(NO 3 )、c(H ) 始终不变,而且a棒质量增大、b棒质量减小,故D项正确。
+ - + - + - +

3.(2013· 大纲全国)电解法处理酸性含铬废水(主要含有 Cr2O
2- 7

)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应

- + 2+ 3+ 3+ 3+ Cr2O 2 + 6Fe + 14H ===2Cr + 6Fe + 7H O ,最后 Cr 7 2

以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是( A.阳极反应为Fe-2e-===Fe2+ B.电解过程中溶液pH不会变化 C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成

)

- D.电路中每转移12 mol电子,最多有1 mol Cr2O2 7 被

还原

? 答案 B
? 解析 以铁板作阴、阳极,所以铁在阳极被 氧化,A项正确;由题目提示的离子方程式 可知,阳极产生的Fe2+被氧化,同时有氢 离子参与反应,所以电解过程中溶液的pH会 升高,B项错误;因为氢离子在阴极放电, 不断产生氢氧根离子,所以反应过程中会有 Fe(OH)3沉淀生成,C项正确;从题目提供的 离子方程式可知,1 mol Cr2O2-7参与反应 转化成Cr3+时,需6 mol Fe2+,故电路中 需转移12 mol电子,D项正确。

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 ? 4.(2013·浙江) 电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。 已知:3I2+6OH ===IO 3 +5I +3H2O,下列说法不正 确的是( )
- - -

A.右侧发生的电极反应式: 2H2O+2e-===H2↑+2OH- B.电解结束后,右侧溶液中含有IO- 3 C.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+ 通电 3H2O=====KIO3+3H2↑ D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内 发生的总化学反应不变

? 答案 D ? 解析 装置图中左侧电极为阳极,I-失去电 子生成I2,右侧电极为阴极,H2O得到电子 生成H2,A、C项正确;分析可知,B项正确; D项,如果将阴离子交换膜换为阳离子交换 膜,那么阴极产生的OH-不会与I2发生反应, 故电解槽内发生的总化学反应要变化,D项 错误。

? 5.(2014·郑州一检)如图X为电源,Y为浸透 饱和食盐水和酚酞试液的滤纸,滤纸中央滴 有一滴KMnO4溶液,通电后Y中央的紫红色 色斑向d端扩散。下列判断正确的是( )

A.滤纸上c点附*会变红色 B.Cu电极质量减小,Pt电极质量增大 C.烧杯中溶液的pH增大
- D.烧杯中SO2 4 向Cu电极定向移动

? 答案 A
? 解析 由图可知,该装置为电解装置,由通 电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散知,d为 阳极(MnO向阳极移动),b为电源的正极,a 为电源的负极。Y为浸透饱和食盐水和酚酞 试液的滤纸,c电极为H+放电,则OH-浓度 增大,所以滤纸上c点附*会变红色,故A项 正确;Cu电极上Cu2+得到电子生成Cu,Pt电 极上OH-失去电子,故Cu电极质量增大,Pt 电极质量不变,B项错误;Pt电极上OH-失 去电子,故烧杯中溶液的pH减小,C项错误; Cu电极为阴极,Pt电极为阳极,烧杯中SO向

? 分析电解过程的思维程序 ? 1.首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰 性电极还是活泼电极。 ? 2.再分析电解质水溶液的组成,找全离子 并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H+和 OH-)。

? 3.然后排出阴、阳两极的放电顺序 ? 阴极:阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H
+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+

>Ca2+>K+。

? 阳极:活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH->含
氧酸根离子。

? 注意:(1)阴极不管是什么材料,电极本身一

? (2)最常用、最重要的放电顺序是:阳极,Cl
->OH-;阴极:Ag+>Cu2+>H+。

? (3)电解水溶液时,K+~Al3+不可能在阴极放 电,即不可能用电解水溶液的方法得到K、

Ca、Na、Mg、Al等金属。
? 4.分析电极反应,判断电极产物,写出电

极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。

考点二

电解原理的应用

? 1.电解饱和食盐水 ? (1)电极反应:阳极:① _____________________ ? 阴极:② _____________________ ? (2)总反应方程式: ? ③___________________________________ ? (3)应用:氯碱工业制④____________、⑤

? ? ? ? ? ?

2.电镀 (1)电极材料: 阳极:⑦__________ 阴极:⑧__________ (2)电解质溶液:含⑨__________的溶液 (3)特点:⑩__________极质量减少,? __________极质量增加,电解质溶液浓度? __________。

? 3.电解精炼铜 ? (1)电极材料: ? 阳极:?__________(含Zn、Fe、Ni、Cu、 Ag、Au) ? 阴极:?__________ ? (2)电解质溶液:含?__________的盐溶液 ? (3)电极反应: ? 阳极:? _______________________________ ? 阴极:?

(4)特点:阳极:质量?__________,最后阳极金属? __________成为阳极泥。 21__________。 阴极:质量?__________,最后得到○ 电解质溶液:增加 22 ○ __________,减少 23 ○ __________(但一般变化不大) 24__________等金属离子。 最后溶液中含有○ 4.电解冶炼 利用电解熔融盐或氧化物的方法冶炼Na、Mg、Al等活 泼金属: 冶炼Na(以电解熔融NaCl为例)。

①电极反应: 25_______________________________ 阳极:○ 26_______________________________ 阴极:○ 27____________________________ ②总反应:○

①2Cl -2e ===Cl2↑ +2H2O 电解 =====





②2H +2e ===H2↑





③2NaCl

2NaOH+H2↑+Cl2↑

④NaOH ⑤H2

⑥Cl2 ⑦镀层金属 ⑧镀件(或待*鹗) ⑨含镀层金属离 子 ⑩阳 ?阴 ?不变 ?粗铜 ?纯铜 ?Cu2+ ? Cu

Zn-2e-===Zn2+ -2e ===Cu2
- +

Fe-2e-===Fe2+
+ -

Ni-2e-===Ni2+ ?减少

?Cu2 +2e ===Cu

?Ag、Au

?增加

21 纯铜 ○ Ni2+

2 2 Zn2+ ○

Fe2+

Ni2+

2 3 Cu2+ ○

2 4 Zn2+ ○

Fe2+

52Cl--2e-===Cl2↑ 2 62Na++2e-===2Na Cu2+ 2 ○ ○ 电解 2 7 ○2NaCl(熔融)=====2Na+Cl2↑

? 1.(1)电解氯化钠溶液时,如何用简便的方 法检验产物? ? 【提示】 阳极产物Cl2可以用淀粉-KI试纸 检验,阴极产物H2可以通过点燃检验, NaOH可以用酚酞试剂检验。

? (2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴 极室用离子交换膜隔开,原因是什么? ? 【提示】 防止H2和Cl2混合爆炸,防止Cl2与 溶液中的NaOH反应。

? 2.电解精炼铜时,阳极泥是怎样形成的?
? 【提示】 粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、 金等多种金属杂质,当含杂质的铜在阳极不 断溶解时,金属活动性位于铜之前的金属杂 质,如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子,但 是它们的阳离子比铜离子难以还原,所以它 们并不能在阴极析出,而只能以离子的形式 留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、 金等杂质,因为失去电子的能力比铜弱,难 以在阳极失去电子变成阳离子而溶解,所以 当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后, 它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部,

? 1.(2013·南京二调)下列说法正确的是( ? A.氯碱工业中,烧碱在阳极区生成 ? B.电解熔融氯化铝制取金属铝

)

? C.电镀时,用镀层金属作阳极
? D.将钢闸门与外电源正极相连,可防止其 被腐蚀

? 答案 C

? 解析 A选项,阳极是氯离子放电,生成氯
气,阴极是氢离子放电生成氢气,同时生成 氢氧化钠,A项错误;B选项,金属铝的制取 是电解熔融的氧化铝,B项错误;C选项,电 镀时,镀层金属作阳极,镀件作阴极,C项 正确;D选项,将钢闸门与外电源负极

? 2.(2013·深圳中学调研)下列关于各图的说 法,正确的是( )

? A.①中阴极处能产生使湿润淀粉-KI试纸变 蓝的气体 ? B.②中待镀铁制品应与电源正极相连
? C.③中电子由b极流向a极

? D.④中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与 NaOH溶液反应 ? 答案 D
? 解析 ①中阴极处为Cu2+放电,析出Cu,A 项错;②中待镀铁制品应与电源负极相连,

3.(2013· 马鞍山一检)海水淡化的方法有多种,如蒸馏 法、电渗析法等。电渗析法是一种利用离子交换膜进行离子 交换的方法,其原理如下图所示。已知海水中含Na 、Cl
- +

2 、Ca2 、Mg2 、SO 4 等离子,电极为惰性电极。下列叙述
+ + -

中正确的是(

)

? A.B膜是阴离子交换膜 ? B.通电后,海水中阳离子往a电极处运动 ? C.通电后,a电极的电极反应式为4OH-- 4e-===O2↑+ ? 2H2O ? D.通电后,b上产生无色气体,溶液中出现 少量白色沉淀

? 答案 D ? 解析 A选项错误,B膜应是阳离子交换膜; B选项错误,通电后,海水中阳离子往阴极 (b电极)处运动;C选项错误,在阳极(a电极) 上优先放电的应是氯离子,即2Cl--2e- ===Cl2↑;D选项正确,通电后,阴极(b电极) 上是由水电离所得的氢离子放电:2H2O+2e -===H ↑+2OH-,产生无色的氢气,同时 2 生成的OH-与Mg2+作用,产生少量白色沉 淀Mg(OH)2。

? 4.使用氯化钠作原料可以得到多种产品。 ? (1)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 mol·L- 1 NaCl溶液,若阴阳两极均得到112 mL气体 (标准状况),则所得溶液的物质的量浓度是 ________________(忽略反应前后溶液体积 的变化)。

? (2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生 器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通 电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌 能力的消毒液,设计了如图的装置。对电源 电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 ________。

? ? ? ? ?

A.a为正极,b为负极;NaClO和NaCl B.a为负极,b为正极;NaClO和NaCl C.a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl D.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl (3)实验室中用亚铁盐溶液与烧碱反应很难制 得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图 装置,只更换一个电极,通过电解法制取较 纯净的Fe(OH)2沉淀,且较长时间不变色。该 同学换上的电解材料是________(用元素符 号表示),总的反应式是 _____________________________________。

答案 (3)Fe
解析

(1)0.1 mol· L-1 (2)B 电解 Fe+2H2O=====Fe(OH)2↓+H2↑
(1)n(H2)=n(Cl2)=0.005 mol,参加反应的

n(NaCl)=0.01

mol,说明NaCl恰好电解完毕,溶液变为

NaOH溶液,n(NaOH)=n(NaCl)=0.01 mol,c(NaOH)=0.1 mol· L- 1。

电解 (2)电解饱和氯化钠溶液的总反应:2NaCl+2H2O ===== 2NaOH+H2↑+Cl2↑,题目要求使Cl2被完全吸收,则氯气 必须在下部的电极上产生,下部的电极是阳极,推出b为电 源的正极,另一极为负极a。生成的Cl2与阴极区产生的 NaOH反应:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,则消毒 液的主要成分是NaClO、NaCl。

(3)题目要求通过电解法制取Fe(OH)2,电解质溶液是 NaCl溶液,必须通过电极反应产生Fe2+和OH-。根据电极 发生反应的特点,选择铁作阳极,铁发生氧化反应产生Fe2


;溶液中的阳离子Na+、H+向阴极移动,根据放电顺序,
+ +

阴极H 放电产生氢气,H 来源于水的电离,反应式2H2O+ 2e-===H2↑+2OH-。在电场作用下,阳极产生的Fe2+与阴 极产生的OH-在定向移动的过程中相遇,发生复分解反应生 成Fe(OH)2沉淀。将阳极反应式、阴极反应式叠加得到总的 电解 反应式:Fe+2H2O=====Fe(OH)2↓+H2↑。

? 5.(2014·新课标全国Ⅰ)H3PO2也可用电渗析 法制备。“四室电渗析法”工作原理如下图 所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离 子通过):

? (1)写出阳极的电极反应式 ______________________。 ? (2)分析产品室可得到H3PO2的原因 ___________________________。 ? (3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2: 将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用 H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室 之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室。 其缺点是产品中混有________杂质。该杂质 产生的原因是 ______________________________________ __________________________________。

答案

(1)2H2O-4e-===O2↑+4H+


(2)阳极室的H 穿过阳膜扩散至产品室,原料室的 H2PO2 穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成H3PO2
3- (3)PO4


H2PO- 2 或H3PO2被氧化

解析 向分析。

(2)中应该从闭合回路的角度,阴、阳离子的流

(3)注意阳极反应生成O2,O2具有氧化性,H3PO2和
3- H2PO- 均具有还原性,二者会被 O 氧化生成 PO 2 2 4 。

考点三

有关电化学的计算

? 1.计算类型

? 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量 计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏 加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的 计算等。

? 2.方法技巧 ? (1)根据电子守恒计算。 ? 用于串联电路中阴阳两极产物、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 根据总反应式列出比例式计算。

(3)根据关系式计算。 根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间 的桥梁,构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式: 4 - 4e —2Cl2?Br —4Ag—nM 2、I2?—O2—2H2—2Cu 阳极产物 阴极产物 (式中M为金属,n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极 反应式,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问 题。

? 1.(2014·江西省高三联考)两串联的电解池,

甲池盛有CuSO4溶液,乙池盛有一定量某硝
酸盐的稀溶液,用惰性电极电解,当甲池的

阴极上析出1.6 g Cu时,乙池的阴极上析出
0.45 g固体,则乙池的溶质可能是( )

? A.Cu(NO3)2 B.Al(NO3)3
? C.NH4NO3 D.Mg(NO3)2

? 答案 A

? 2.(2013·福建质检)用铂电极电解质量分数 为5.2%的1 L NaOH溶液(密度为1.06 g/mL), 当溶液中NaOH的质量分数改变了1.0%时停 止电解,则此时溶液中应符合的关系是 ( ) NaOH的质 阳极析出物的 阴极析出物的 选
项 A B C D 量分数 6.2% 6.2% 4.2% 4.2% 质量(g) 19 152 1.2 9.4 质量(g) 152 19 9.4 1.2

? 答案 B ? 解析 电解NaOH溶液的本质是电解水,故 NaOH的质量分数应增大,C、D项错误;阴 阳两电极上生成的气体分别为氢气、氧气, 故二者的质量比为1∶8,B项正确。

3.在25 ℃时,将两根铂电极插入一定量的硫酸钠饱和 溶液中进行电解,当电路中有a mol电子转移时,溶液中析

出m g Na2SO4· 10H2O晶体。若温度不变,在剩余溶液中溶质 的质量分数为( ) m B. ×100% m+9a 71m D. ×100% 161?m+9a?

m A. ×100% m+18a 71m C. ×100% 161?m+18a?

? 答案 D
解析 原溶液为饱和溶液,剩余溶液也为饱和溶液,因 此电解析出的晶体和消耗的水构成的溶液仍为饱和溶液,三 者的质量分数相等。根据2H2O电解,2H2↑+O2↑,转移a mol电子时,消耗的水为0.5a mol,溶质的质量分数为

142 m× ÷ (m+0.5a×18)×100%,D项对。 322

? 4.(1)用惰性电极电解400 mL一定浓度的硫 酸铜溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变 化),通电一段时间后,向所得的溶液中加 入0.1 mol CuO后,使溶液恰好恢复到电解前 的浓度和pH,电解过程中转移的电子为 ________mol。 ? (2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2 后,使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH, 电解过程中转移的电子为________mol。 ? (3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后,使溶液恰好恢复到电解前的 浓度和pH(不考虑CO 的溶解),电解过程中

? 答案 (1)0.2
解析

(2)0.4

(3)0.6

(1)电解硫酸铜溶液的反应方程式为2CuSO4+

电解 2H2O ===== 2Cu+2H2SO4+O2↑,从方程式可以看出,电 解硫酸铜过程中只析出铜和释放出氧气,加入0.1 mol CuO 可以使溶液恢复至原来状态,说明参与反应的硫酸铜只有 0.1 mol,转移的电子为0.2 mol。

? (2)加入0.1 mol Cu(OH)2可以使溶液恢复至原 来状态,说明电解过程中不仅硫酸铜被电解, 而且有水被电解。0.1 mol Cu(OH)2可以看作 是0.1 mol CuO和0.1 mol H2O,则转移的电子 为0.4 mol。 ? (3)加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可以看作0.2 mol CuO、0.1 mol H2O和0.1 mol CO2,相当于有 0.2 mol的硫酸铜和0.1 mol的水被电解,因此 转移的电子为0.6 mol。

? 5.(2013·西安一检)如图所示的装置,接通 电源5 min后,电极3的质量增加了0.64 g。 请回答下列问题(烧杯中溶液体积均为100 mL):

? (1)A是电源________极,丙池是________池,
电极1的电极反应式是

__________________________________,
? 电极6的电极反应式是

_________________________。
? (2)当装置乙中共收集了224 mL气体(标准状

况)时,电极3质量增加0.64 g,则通电前
CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电

解前后溶液体积无变化)。

? ? ? ?

答案 (1)负 电解 2H++2e-===H2↑ Cu-2e-===Cu2+ (2)0.1 mol·L-1 (3)13.3 (4)不正确 Ag+放电完后,阳极生成的Cu2+ 会继续放电 ? 解析 (1)由电极3的质量增加0.64 g知电极3 作阴极,溶液中Cu2+放电,电极反应式为: Cu2++2e-===Cu,转移电子0.02 mol,同时 可知电极1、5也是阴极,电极2、4、6是阳 极。电源的负极与阴极相连,故A是负极; 丙池为电解池,电极1上是溶液中的H+放电,

通电 (2)装置乙中的总电池反应式为:2CuSO4+2H2O ===== 2Cu+O2↑+2H2SO4,由2CuSO4-2Cu-O2-4e-知,当电 极3增加0.64 g时,阳极上共得到0.005 mol O2,在标准状况 下的体积为112 mL,小于224 mL,由此可知此种情况下溶 液中Cu2+已经全部消耗掉,又电解了一部分水,故通电前 c(CuSO4)=0.1 mol· L 1。


(3)甲装置中NaCl足量,只发生反应2NaCl+ 通电 - 2H2O ===== 2NaOH+H2↑+Cl2↑,根据关系式NaOH-e 可知,生成的n(NaOH)=0.02 mol,c(NaOH)=0.2 mol· L-
1

,即溶液的pH=13.3。 (4)丙装置中电解时阳极上的铜不断溶解,转化为Cu2



,当Ag+放电完后Cu2+会继续放电,电解仍未结束。

考点四

金属的腐蚀和防护

? 1.金属腐蚀的本质 ? 金属原子①________变为②________,金属 发生③________。

? 2.金属腐蚀的类型 ? (1)化学腐蚀与电化学腐蚀。
类型
条件

化学腐蚀
金属跟④________接触

电化学腐蚀
不纯金属或合金跟⑤ ________接触

现象
本质 联系

⑥____电流产生
金属被⑧____

⑦________电流产生
较活泼金属被⑨____

两者往往同时发生,⑩________腐蚀更普遍

? (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀。 ? 以钢铁的腐蚀为例进行分析:
类型 条件 电极反 应 析氢腐蚀 ?______________ ?____________ ?_____________ 吸氧腐蚀 ?__________ ?___________ ?___________

负极
正极

?______________________________

总反应式 联系

?________更普遍

铁锈的形成:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3, 2Fe(OH)3===Fe2O3· xH2O(铁锈)+(3-x)H2O。 3.金属的防护 (1)电化学防护。 ①牺牲阳极的阴极保护法—?________原理 ?________:比被保护金属活泼的金属; 21________:被保护的金属设备。 ○

2________原理 ②外加电流的阴极保护法—2 ○ 23________:被保护的金属设备; ○ 24________: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失去电子

②金属阳离子

③氧化反应 ⑧氧化

④其他物质 ⑨氧化

直接 ⑤电解质溶液 ⑩电化学 呈中性

⑥无 ⑦有微弱

?水膜酸性较强(pH≤4.3) ?水膜酸性很弱或

?Fe-2e ===Fe2 ?2H +2e ===H2↑ ?O2+2H2O+ - - + + 4e ===4OH ?Fe+2H ===Fe2 +H2↑ ?2Fe+O2+ 1正 2H2O===2Fe(OH)2 ?吸氧腐蚀 ?原电池 ?负极 2 ○ 22电解 2 3阴极 ○ 24阳极 极 ○ ○
- + + -

? 判断正误,正确的划“√”,错误的划 “×”。 ? (1)所有金属纯度越大,越不易被腐蚀。 ( ) ? (2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理 一样。( ) ? (3)干燥环境下金属不被腐蚀。( ) ? (4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中被腐蚀均生成 氧化物。( )

? (5)钢铁发生电化学腐蚀时,铁失去电子生成 Fe3+。( ) ? (6)在金属表面覆盖保护层,若保护层破损后, 就完全失去了对金属的保护作用。( ) ? (7)外加电流的阴极保护法,构成了电解池; 牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者 均能有效地保护金属不容易被腐蚀。( ) ? 【提示】 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√

? 1.(2013·北京)下列金属防腐的措施中,使 用外加电流的阴极保护法的是( ) ? A.水中的钢闸门连接电源的负极 ? B.金属护栏表面涂漆 ? C.汽车底盘喷涂高分子膜 ? D.地下钢管连接镁块

? 答案 A ? 解析 水中的钢闸门连接电源的负极,钢闸 门为阴极,从而得以保护,A项正确;金属 护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气 接触,从而减缓金属护栏的腐蚀,B项错误; 汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空 气的接触,C项错误;地下钢管连接镁块, 形成了原电池.属于牺牲阳极的阴极保护法, D项错误。

? 2.(2013·湖南十二校联考)下列与金属腐蚀 有关的说法,正确的是( )

? A.图1中,滴有食盐水的生铁,越靠*液滴 中心腐蚀越严重 ? B.图2中,往烧杯中滴加几滴KSCN溶液,溶 液变红色 ? C.图3中,燃气灶的中心部位容易生锈,主 要是由于高温下铁发生化学腐蚀 ? D.图4中,用牺牲镁块的方法来防止地下钢 铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的正极

? 答案 C ? 解析 滴有一滴食盐水的生铁,越靠*液滴 边缘,与O2接触,腐蚀越严重,A项错误; 图2中Fe作负极,失电子,生成Fe2+,滴加 几滴KSCN溶液,溶液不变红色,B项错误; 高温下铁发生氧化反应,发生化学腐蚀,C 项正确;镁块相当于原电池的负极,失电子, 从而保护地下钢铁管道,D项错误。

? 3.(2013·成都二诊)有关钢铁电化学腐蚀及 防护的叙述中正确的是( ) ? A.钢铁的电化学腐蚀过程可用原电池或电 解池的原理来解释 ? B.可将河道中的钢铁闸门与外加直流电源 的负极相连以保护其不受腐蚀 ? C.在钢铁表面镀锌属于牺牲阳极的阴极保 护法 ? D.钢铁的电化学腐蚀中,主要是析氢腐蚀

? 答案 B ? 解析 A选项,钢铁的电化学腐蚀过程发生 原电池反应,跟电解池无关,错误;B选项 是外加电流的阴极保护法,正确;C选项, 在钢铁表面镀锌属于增加一层保护层,错误; 钢铁的电化学腐蚀有吸氧腐蚀和析氢腐蚀, 主要是吸氧腐蚀,D项错误。

? 4.(2013·潍坊模拟)对金属制品进行抗腐蚀 处理,可延长其使用寿命。 ? (1)以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝 材表面形成氧化膜(化学式为Al2O3,该氧化 膜不溶于稀H2SO4),阳极电极反应式为 _______________________________。 ? (2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不 用石墨作阳极的原因是 _________________________________。

? 在此过程中,两个电极上质量的变化值:阴 极________阳极(填“>”“<”或“=”)。

? (3)利用右图所示的装置,可以模拟铁的电化 学防护。若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开 关K应置于________(填“M”或“N”)处。若 X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称 为____________________________。

? 答案 (1)2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+ ? (2)能向电镀液中不断补充Cu2+,使电镀液中 的Cu2+浓度保持恒定 = ? (3)N 牺牲阳极的阴极保护法

解析

(1)阳极铝被氧化成Al2O3,反应过程中有水参

加,故电极反应式为2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+。 (2)电镀时,为保证阴极上只有铜析出,就要确保电镀 过程中溶液中有足够多的Cu2 ,因此阳极就需要不断地溶解


铜,以补充电镀液中的Cu2 。


? (3)铁被保护,可以作原电池的负极或电解池 的阴极。故若X为碳棒,开关K应置于N处, Fe作阴极受到保护;若X为锌,开关K置于M 处,铁作正极,称为牺牲阳极的阴极保护法。

? 判断金属腐蚀快慢的规律
? 1.对同一电解质溶液来说,腐蚀速率的快 慢:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起 的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。 ? 2.对同一金属来说,在不同溶液中腐蚀速 率的快慢:强电解质溶液中>弱电解质溶液 中>非电解质溶液中。

? 3.活动性不同的两种金属,活动性差别越


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