第27讲 电化学的综合应用-【高效备考】2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习

第27讲 电化学的综合应用 任务目标 1. 认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能选用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。 2. 提升应用电解原理解决工业生产、生活中实际问题的能力。 3.掌握多池连接的分析应用，了解离子交换膜的分类及特点，理解离子交换膜在装置中的作用。 考点一 金属的腐蚀与防护必备知识 1．金属腐蚀的体质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 2．化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2等)或非电解质溶液等直接发生化学反应引起的腐蚀 不纯金属与电解质溶液接触，会形成原电池，较活泼的金属失去电子被氧化腐蚀 特点 无电流产生 有微弱电流产生 普遍性 金属的电化学腐蚀比较普遍，而且危害性大，腐蚀速率大 3.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜酸性 酸性较强 酸性较弱或中性 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 其他反应 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O(铁锈) 普遍性 吸氧腐蚀更普遍 4.金属的保护 特别提醒： (1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 (2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。 (3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 要点突破 1．青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀原理如图所示：多孔催化层中的Cl-扩散到孔口，与电极产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，下列说法正确的是（ ） A．此过程为电化学腐蚀中的析氢腐蚀 B．电极b发生的反应：O2+4e-+2H2O=4OH- C．生成Cu2(OH)3Cl的反应：2Cu2++3H2O+Cl-=Cu2(OH)3Cl↓+3H+ D．若采用牺牲阳极的阴极保护法保护青铜器是利用了电解的原理 2．支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　) A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 3．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Fe－2e－===Fe2＋ 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 考点二 电解原理创新应用必备知识 1．电解原理常见的考查点 电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等相联系，以装置图或流程图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式、电解反应方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。 2．“5点”突破电解综合应用题 (1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 (3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。 要点突破 1．电化学修复技术是近年迅速发展的一种污染土壤绿色原位修复技术。处理土壤重金属污染时，在污染土壤区域插入电极(下图)，土壤中污染物定向迁移，富集在电极区域，再通过其他方法(电镀、沉淀/共沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除。下列说法正确的是( ) A．H+在阳极区反应 B．土壤中胶体粒子不带电 C．阴极区抽提物发生的是阴离子交换 D．金属离子在碱性区域去除 2．电解精炼法提纯镓(Ga)是工业上常用的方法，具体原理如图所示。已知：金属活动性顺序：Zn＞Ga＞Fe；镓的化学性质与铝相似。下列说法错误的是(　　) A．该装置中电流方向为N极→粗Ga→NaOH溶液→高纯Ga→M极 B．电解精炼镓时产生阳极泥的主要成分为Fe、Cu C．阴极发生的电极反应为Ga3＋＋3e－===Ga D．电解过程中需控制合适的条件，否则阴极可能会产生H2导致电解效率下降 3．通过电解废旧锂