2016届高考化学一轮复习专题讲解第6章 第18讲《电解池金属的腐蚀与防护》2.doc
- 格式:doc
- 大小:99.04 KB
- 文档页数:4
目夺市安危阳光实验学校第二节 电解池 金属的腐蚀与防护1.了解电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。
(高频)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。
(中频)电解原理1.电解、电解池2.电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液) 总反应方程式:CuCl2=====电解Cu +Cl2↑电解原理的应用1.氯碱工业制烧碱、氯气和氢气 2.电镀电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法,也用在金属的精炼上。
如电镀铜或电解精炼铜含锌、铁等杂质时: 3.电冶金冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属,必须用电解法。
如电解熔融氯化钠得到钠时:金属的腐蚀与防护1.化学腐蚀和电化学腐蚀的比较金属腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件 金属与接触到的物质直接发生反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应 区别无电流产生有微弱电流产生实质与联系(1)实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗;(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快2.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜性质 酸性较强 酸性很弱或呈中性负极反应Fe -2e -===Fe2+ 正极反应2H ++2e -===H2↑2H2O +O2+4e -===4OH - 其他反应及产物 Fe2++2OH -=== Fe(OH)2 2Fe +O2+2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O +(3-x)H2O 普遍性吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护(1)电化学防护法⎩⎪⎨⎪⎧牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理外加电流的阴极保护法——电解原理(2)其他:改变金属内部结构和金属表面外加保护层 1.易误诊断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)电解是把电能转变成化学能( ) (2)电解是把化学能转变成电能( )(3)电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化( ) (4)某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现( ) (5)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈( )(6)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时,阳极减少的质量和阴极增加的质量相等( )(7)在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀( )(8)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( )【答案】(1)√(2)×(3)√(4)√(5)√(6)×(7)×(8)×2.如图所示,甲、乙两试管中各放一枚铁钉,甲试管中为NH4Cl溶液,乙试管中为NaCl溶液,数天后导管中观察到的现象是____________,甲中正极反应为_________________________________,乙中正极反应为____________。
2Cu+Cl2↑。
=====通电电解池中电子和离子的移动:①电子:从电源负极流出后,流向电解池阴极;从电解池的阳极流向电源的正极。
微提醒:活泼电极是指除金、铂等惰性金属外的其他金属电极。
1.因镍与盐酸反应缓慢,工业上以镍和盐酸为原料,利用离子膜电解技术制取氯化镍),其原理如图。
电解过程露不断往b极区补充盐酸。
下列说法正确的是2NiClA.a接外电源的负极B.离子交换膜为阳离子交换膜C.总反应为:2通电N i+2H C l N i C l+HD.电解过程可用溶液代替盐酸NaCl【答案】CA .a 处的试纸变红B .b 电极是正极C .a 处发生的电极反应:D .b 处发生的电极反应:2Fe 2e e=F -+-22Cl 2e Cl =---↑【答案】D【解析】由图可知,b 处与电源正极相连,b 为阳极,a 与电源负极相连,可知铁棒为阴极,电解饱和食盐水,阴极生成氢气,阳极生成氯气,以此来解答。
A .实验相当于电解饱和氯化钠溶液,a 作为阴极,氢离子放电后浓度降低,使氢氧根浓度增大,碱性增强,故使pH 试纸变蓝,故A 错误;B .b 处与电源正极相连,b 为阳极,故B 错误;C .a 与电源负极相连,可知铁棒为阴极,电解饱和食盐水,阴极生成氢气,发生的电极反应: ,故C 错误;222H O 2e =H 2OH --+↑+D .b 处与电源正极相连,b 为阳极,氯离子放电生成氯气,发生的电极反应:,故D 正确;22Cl 2e Cl =---↑故答案选:D 。
4.电解处理垃圾渗液是一项重要的环保课题,研究小组用图装置进行渗液(pH=6.5-8)处理,可以实现其中的和有机物COD 的转化,下列说法错误的是3NHA .a 为电源负极Al 3+、Mg 2+、Na +、Ca 2+、K +只有在熔融状态下才放电。
(6)阴极不管是什么材料,电极本身都不反应,一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。
(7)最常用、最重要的放电顺序是阳极:Cl ->OH -;阴极:Ag +>Cu 2+>H +。
电解池、金属的腐蚀与防护【学习目标】 1. 电解池的工作原理 2. 电解原理的应用及计算 3. 金属的的电化学腐蚀与防护 ◆感知高考1. [2020·新课标Ⅰ]科学家近年发明了一种新型Zn −CO 2水介质电池。
电池示意图如图,电极为金属锌和选择性催化材料,放电时,温室气体CO 2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是A. 放电时,负极反应为24Zn 2e 4OH Zn(OH)----+= B. 放电时,1 mol CO 2转化为HCOOH ,转移的电子数为2 molC. 充电时,电池总反应为24222Zn OH) 2Zn O 4OH O (2H --=+↑++D. 充电时,正极溶液中OH −浓度升高 【答案】D 【解析】A .放电时,负极上Zn 发生氧化反应,电极反应式为:--2-4Zn-2e +4OH =Zn(OH),故A 正确,不选;B .放电时,CO 2转化为HCOOH ,C 元素化合价降低2,则1molCO 2转化为HCOOH 时,转移电子数为2mol ,故B 正确,不选;C .充电时,阳极上H 2O 转化为O 2,负极上2-4Zn(OH)转化为Zn ,电池总反应为:2--4222Zn(OH)=2Zn+O +4OH +2H O ↑,故C 正确,不选;D .充电时,正极即为阳极,电极反应式为:-+222H O-4e =4H +O ↑,溶液中H +浓度增大,溶液中c (H +)•c (OH -)=K W ,温度不变时,K W 不变,因此溶液中OH -浓度降低,故D 错误,符合题意;答案选D 。
2. [2020·山东(新高考)13]采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。
忽略温度变化的影响,下列说法错误的是A. 阳极反应222H O 4e 4H O -+-=+↑B. 电解一段时间后,阳极室的pH 未变C. 电解过程中,H +由a 极区向b 极区迁移D. 电解一段时间后,a 极生成的O 2与b 极反应的O 2等量 【答案】D 【解析】A.依据分析a 极是阳极,属于放氧生酸性型的电解,所以阳极的反应式是2H 2O-4e -=4H ++O 2↑,故A 正确,但不符合题意;B.电解时阳极产生氢离子,氢离子是阳离子,通过质子交换膜移向阴极,所以电解一段时间后,阳极室的pH 值不变,故B 正确,但不符合题意;C.有B 的分析可知,C 正确,但不符合题意;D.电解时,阳极的反应为:2H 2O-4e -=4H ++O 2↑,阴极的反应为:O 2+2e -+2H +=H 2O 2,总反应为:O 2+2H 2O=2H 2O 2,要消耗氧气,即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气,故D错误,符合题意;故选:D。
必考部分第六章第18讲
题组一电解原理及应用
1.(2015合肥一模)电解Na2SO4溶液生产H2SO4和烧碱的装置如下图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极。
测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为1∶2,下列有关说法正确的是()
(说明:阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过)
A.a极反应式为:2H++2e—===H2↑
B.产物丙为硫酸
C.d为阴离子交换膜
D.Na2SO4溶液浓度增大
【答案】B
【解析】由测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为1∶2,乙气体是H2,甲气体是O2,可知a电极是阳极,b电极是阴极。
a发生氧化反应,是OH-放电,A错误,B正确;c是阴离子交换膜,d是阳离子交换膜,C错误;由于Na+和SO2-4不断被交换,分别进入右侧和左侧电解槽,所以Na2SO4浓度减小,要不断添加Na2SO4溶液,D错误。
溶液(见右图)。
下列分析正确
2.(2013北京卷)用石墨电极电解CuCl
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,在阴极附近观察到黄绿色气体
【答案】A
【解析】由溶液中离子移动方向,可知U形管左侧电极是阴极,连接电源的负极,即a 端是电源的负极,故A正确;通电使CuCl2发生电解,不是电离,故B错误;阳极发生氧化反应,Cl-在阳极放电2Cl--2e-===Cl2↑,故C、D均错误。
3.下列各组物质中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()
A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B.NaOH、CuSO4、H2SO4
C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
【答案】C
4.(2014广东卷)某同学组装了下图所示的电化学装置,电极Ⅰ为Al ,其他均为Cu ,则( )
A .电流方向:电极Ⅳ→○A →电极Ⅰ
B .电极Ⅰ发生还原反应
C .电极Ⅱ逐渐溶解
D .电极Ⅲ的电极反应:Cu 2+
+2e -
===Cu
【答案】A
【解析】注意左边两个烧杯形成原电池,最右边烧杯是电解槽。
各电极名称依次是Ⅰ(负极)、Ⅱ(正极)、Ⅲ(阳极)、Ⅳ(阴极)。
A 项电子从Ⅰ经电流表流向Ⅳ,电流方向相反,正确;B 项Al 是较活泼金属,作还原剂失电子,还原剂发生氧化反应,错误;C 项Ⅱ极上有铜析出,错误;D 项Ⅲ作阳极铜溶解,Ⅳ作阴极有铜析出。
5.(2014海南卷)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
【答案】D
【解析】以石墨为电极,电解KI 溶液的电解方程式是2KI +2H 2O=====电解I 2+H 2↑+2KOH 。
由于其中含有少量酚酞和淀粉,所以在阳极附近碘单质遇淀粉,溶液变为蓝色;在阴极由于产生氢气,溶液显碱性,遇酚酞,溶液变为红色。
因为产生了碱,溶液碱性增强,所以溶液的pH 变大,因此错误选项是D 。
题组二 金属的腐蚀与防护
6.判断下列说法是否正确(对的画“√”,错的画“×”)。
(1)钢铁发生吸氧腐蚀时,铁作负极被氧化:Fe -3e -
===Fe 3+
( )
(2013北京卷—8C)
(2)自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致( )
(2012广东卷—7C)
(3)用锡焊接铁质器件,焊接处不易生锈( )
(2012海南卷—6C)
(4)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈( )
(2012江苏卷—10B)
(5)钢管与电源正极相连,钢管可被保护()
(6)在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液()
(7)生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁强()
(8)Cu的金属活泼性比Fe弱,故水库铁闸门上接装铜块可减缓铁腐蚀()
【答案】(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×
(6)×(7)×(8)×
7.下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。
下列说法正确的是()
A.该电化腐蚀为析氢腐蚀
B.图中生成铁锈最多的是C区域
C.A区域比B区域更易腐蚀
D.铁闸中的负极的电极反应:Fe-2e-=== Fe2+
【答案】D
【解析】钢铁在海水(中性环境)中发生的应该是吸氧腐蚀,A错误;在B点的海水中氧气浓度最大,发生的吸氧腐蚀最快,生成的铁锈最多,B、C均错误。
8.(2014广东卷节选)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐,完成下图防腐示意图,并作相应标注。
【答案】如下图所示
【解析】石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐方法是外加直流电源的阴极保护法,即将铜接外接直流电源的负极。
9.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
C.图c中,接通开关时Zn的腐蚀速率增大,Zn上放出的气体的速率也增大
D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
【答案】B
【解析】图a,铁棒在海水表面腐蚀最严重,A错;图b,开关由M改置于N时,Zn片为负极,B正确;图c,接通开关Zn为负极,正极产生气泡,C错;图d,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是NH4Cl产生的H+氧化Zn引起的,D错。