2025届高三化学一轮复习 第3讲 电解池 金属的腐蚀与防护（第一课时） 课件

化学反应 与能量 第3讲 电解池 金属的腐蚀与防护 高三化学 一轮复习 选择性必修一 新化县第一中学 主讲人：蔡威 复习目标 本模块的知识复习，要把握三个目标 理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应式。 了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用。 目标二 目标一 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。 目标三 复习目标 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 2 使用时： 化学能转化为电能 充电时： 电能转化为化学能 情境导课 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 3 电解原理及其规律 考点一 1．电解 使______通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起______________的过程。 电流 氧化还原反应 电解池 把电能直接转化为化学能的装置 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理及其规律 考点一 2．电解池的工作原理 【实验4-2】 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理及其规律 考点一 2．电解池的工作原理 【实验4-2】 【现象】 【结论】 阳极(与电源正极相连)：产生刺激性气味的气体，使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 阴极(与电源负极相连)：逐渐覆盖了一层红色物质 CuCl2溶液在通电下生成了 Cu 和 Cl2 电流表指针发生偏转 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理及其规律 考点一 2．电解池的工作原理 CuCl2 = Cu2+ + 2Cl- H2O H+ + OH- 向阴极迁移 向阳极迁移 Cu2+ ＞ H+ 放电顺序 还原反应 氧化反应 放电顺序 Cl- ＞ OH- 2Cl- - 2e- = Cl2↑ Cu2+ + 2e- = Cu 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理及其规律 考点一 2．电解池的工作原理 氧化 反应 还原 反应 阴离子 阳离子 氧化反应 还原反应 阳极 阴极 阴离子移向______； 阳离子移向______ 阳极 阴极 离子流向 反应类型 电子流向 电源____极流向____极 ____极流向电源____极 负 阴 阳 正 e- e- 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理及其规律 考点一 3．放电顺序 （1）阳极放电顺序 金属失电子，发生氧化反应 若为活性电极： 若为惰性电极(Pt、Au、C等)： 仅溶液中的阴离子放电 活泼金属＞S2-＞ I -＞Br -＞Cl -＞OH-＞ 含氧酸根离子(等) ＞F- (只传递电子本身不失电子) S2-＞ I -＞Br -＞Cl -＞OH-＞ 含氧酸根离子(等) ＞F- 水溶液中不放电 【总结】 失电子能力——还原性 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理及其规律 考点一 3．放电顺序 （2）阴极放电顺序 溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，与电极材料无关 Ag+＞Hg2+>Fe3+> Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞ H+(水) ＞ Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+ 氧化性强的离子先放电： 水溶液中不放电，熔融态放电 阳离子得电子能力——氧化性 即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 第二步：分析离子放电顺序（注意阳极电极材料） 阴极：Cu2＋＞H＋ ，阳极：OH－>； 以惰性电极电解CuSO4溶液为例 电离：CuSO4===Cu2＋＋，H2O⇌H＋＋OH－， 溶液中存在Cu2＋、、H＋、OH－四种离子； 第一步：分析溶液中存在的离子 第三步：写出电极反应式 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋； 两极反应式相加得总反应式： 2Cu2++2H2O == 2Cu＋O2↑+4H+ 电解 分析电解池的一般思路 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 4．以惰性电极电解水溶液的有关规律 （1）电解水型 如：Na2SO4、NaOH、H2SO4 电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4 阳极反应式 2H2O－4e－=== O2↑＋4H＋ __________________________ 2H2O－4e－=== O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O 阴极反应式 ______________ 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ pH变化 _______ ______ ______ 复原加入物质 加入_______ 4H＋＋4e－===2H2↑ 减小 增大 不变 H2O 特别提醒　电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 4．以惰性电极电解水溶液的有关规律 （2）电解电解质型 如：HCl、CuCl2 电解质 HCl CuCl2 阳极反应式 ___________________ 阴极反应式 _________________ _________________ pH变化 _______   复原加入物质 _______ ________ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu 增大 HCl CuCl2 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 4．以惰性电极电解水溶液的有关规律 （3）电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO4 阳极反应式 _____________________ _______________________ 阴极反应式 ________________________ _____________________ pH变化 _______ _______ 复原加入 物质 _______ ______________ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－===2Cu 增大 减小 HCl CuO或CuCO3 如：NaCl CuSO4 放H2­生碱型 放O2­生酸型 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程，属于化学变化。 (　　) (2)电解池中的电子流向：电源负极→阴极→电解质溶液→阳极→电源正极。 (　　) (3)Cu＋2H＋===Cu2+＋H2↑任何条件下无法实现。 (　　) (4)任何金属作阳极，都会参与电极反应。 (　　) (5)惰性电极电解CuSO4溶液，可以用Cu(OH)2、CuO对原溶液复原。 (　　) (6)用Pt作电极电解NaCl溶液，pH增大。 (　　) √ × × × × √ 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 1．(2024·玉林模拟)用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是(　　) 选项 X极 实验前U形 管中液体 通电后现 象及结论 恢复原溶液 所加物质 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞溶液后，a管中呈红色 H2O B 正极 AgNO3溶液 a管中电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O AgOH C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 CuCl2 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 H2O √ 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 2．如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是(　　) A．C1电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ B．C1电极处溶液首先变黄色 C．C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2+－e－===Fe3+、2Cl－－2e－===Cl2↑ D．当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移(NA表示阿伏加德罗常数的值) √ 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 3．以惰性电极电解100 mL 0.05 mol·L-1 CuSO4溶液。 (1)阳极产生56 mL(标准状况下)气体时，所得溶液的pH为________(不考虑溶液体积变化)，要使溶液恢复到电解前的状态，可加入________g的_____________ _________(填化学式)。 (2)继续通电电解，此时被电解的物质为____________，若加入0.1 mol Cu(OH)2可使溶液复原，则电路中转移的电子为________mol。 (3)通电足够长时间，加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可使溶液复原，则电路中转移电子的物质的量为________mol。 1 0.4 CuO(或0.62　 CuCO3) 水(或H2O) 0.4 0.6 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 4．按要求书写电极反应式和总反应方程式： (1)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式：___________________________； 阴极反应式：____________________________________________； 总反应离子方程式：________________________________________________。 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2Cl－＋2H2O＋Mg2+Cl2↑＋H2↑＋Mg(OH)2　 (2)用惰性电极电解AgNO3溶液 阴极反应式：_____________________； 阳极反应式：_________________________________； 总反应离子方程式：_________________________________________。 Ag＋＋e－===Ag　 H2O－2e－===O2↑＋2H＋ 4Ag＋＋2H2O4Ag＋4H＋＋O2↑ 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 4．按要求书写电极反应式和总反应方程式： (3)某水溶液中含有等物质的量浓度的和NaCl，以惰性电极对该溶液进行电解，分阶段写出电解反应的离子方程式：__________________________ 、 ____________________________________、_____________________________。 Cu2+＋2Cl－Cu＋Cl2↑ 2Cu2+＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　 2H2O2H2↑＋O2↑ 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 5．铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3价、＋4价两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4+的溶液吸收，生成、(二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的转化为无毒物质，同时再生成Ce4+，其原理如图所示。 (1)Ce4+从电解槽的________(填字母)口流出，电极反应式：_________________。 (2)写出阴极的电极反应式：_____________________________________。 (3)写出电解反应的离子方程式：________________________________________ ______________。 a Ce3+－e－===Ce4+ ＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O ＋8H＋6Ce4+＋N2↑ ＋4H2O 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理的应用 考点二 1．电解饱和食盐水——氯碱工业 反应原理： NaCl=Na+ + Cl－ 放电顺序： 阳极 Cl－>OH－ 阴极 H+>Na+ 阴极： 阳极： 2Cl－ － 2e－=Cl2↑ 总反应： 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 阴极产物 阳极产物 H2O ⇌H+ + OH－ 怎样检验两极产物？ 电极反应： H2 阴极 Cl2 阳极 2H+ + 2e- == H2↑ 2H2O + 2e- == H2↑+ 2OH- 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 【思考与讨论】 1. 除了上述实验现象外，还发现反应刚开始，阴极出现的红色溶液迅速向阳极扩散，随后变得缓慢，并且很长一段时间后，阳极区附近仍为无色，为什么？ Cl2 +2NaOH == NaCl + NaClO + H2O (2) 避免生成物H2和Cl2混合 (1) 避免Cl2接触NaOH溶液反应，使产品不纯 混合遇火或遇强光爆炸 2. 电解饱和食盐水要解决的主要问题是什么？ 反应开始短时间内 较长时间后 怎样解决？ 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理的应用 考点二 1．电解饱和食盐水——氯碱工业 改进：离子交换膜 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理的应用 考点二 2．电冶金 熔融NaCl 阴极 阳极 e- e- Na+ Cl- 2Cl- － 2e- = Cl2 氧化反应 还原反应 2Na++ 2e- = 2Na 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理的应用 考点二 2．电冶金 使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原成金属单质的过程 （1）金属冶炼： 通式：Mn+ + ne- = M 电解法可以将通常极难被还原的活泼金属从它们的化合物中还原出来，所以是冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属的一种重要方法。 （2）电冶金： 想一想：如何实现难还原的活泼金属阳离子的冶炼？ 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理的应用 考点二 2．电冶金 (1)电解熔融氯化钠得到钠 (2)电解熔融Al2O3制Al 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 电极反应： 阳极：_____________________； 阴极：_____________________。 冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）的作用是作Al2O3的助熔剂。 2O2-－4e－===O2↑ Al3+＋3e－===Al 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理的应用 考点二 3．粗铜的精炼 【问题提出】 黄铜矿 粗铜（含有锌、铁、镍、银、金、铂等微量杂质） 一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理的应用 考点二 3．粗铜的精炼 纯铜 粗铜 含杂质(Zn Fe Ag Au 等) 阳极 阴极 粗铜 纯铜 电极材料 电极反应 Cu2+ + 2e- = Cu CuSO4溶液 Zn-2e- → Zn2+ Fe -2e-→ Fe2+ Cu-2e→ Cu2+ Zn Fe CuAg Au 阳极泥 阳极泥 阳极上活泼性比铜差的金属不能失去电子，而是以单质的形式沉积于阳极底部，成为阳极泥。可以用来提炼金银等贵重金属 【想一想】电解完后，电解质溶液的浓度____ 减小 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理的应用 考点二 4．电镀 （1）定义：电镀是利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加工工艺。 （2）目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 镀层金属—通常是一些在空气或溶液中不易发生变化的金属（如铬、镍、银）和合金（如黄铜） 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 电解原理的应用 考点二 4．电镀 ①电极： 阳极——镀层金属 阴极——待镀金属制品 ②电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。 电镀池的构成 【想一想】电解完后，电解质溶液的浓度____ 不变 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 【课后拓展】（教材P109 资料卡片） 知识梳理 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 1．利用如图装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法正确的是(　　) √ A．氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠 B．铜的电解精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4 C．电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 D．外加电流法中，Y是待保护金属 D　[氯碱工业中，阴极区得到H2和NaOH；铜的电解精炼中，粗铜为阳极、纯铜为阴极；电镀工业中，镀层金属为阳极、待镀金属为阴极。] 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 2．(2024·石家庄模拟)金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知氧化性：Zn2+<Fe2+<Ni2+<Cu2+)(　　) A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2+＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2+和Zn2+ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt √ D　[电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误；因氧化性：Ni2+>Fe2+>Zn2+，故阴极反应式为Ni2+＋2e－===Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，B项错误；电解后溶液中的阳离子除Fe2+和Zn2+外，还有Ni2+和H＋，C项错误。] 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 3．(2022·海南卷，T9)一种采用H2O(g)和N2(g)为原料制备NH3(g)的装置示意图如图。 √ 下列有关说法正确的是(　　) A．在b电极上，N2被还原 B．金属Ag可作为a电极的材料 C．改变工作电源电压，反应速率不变 D．电解过程中，固体氧化物电解质中O2- 不断减少 A　[由题图可知，N2→NH3，发生还原反应，b为阴极，a为阳极。] 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 4．(2024年1月·广西适应性考试)利用如图的电化学装置，可实现 √ 对CO2的固定。下列说法错误的是(　　) A．向b电极移动 B．a电极的电极反应为 ＋CO2＋ 2e－=== ＋F－ C．电解过程中有H＋生成 D．b电极的Pt用Cu代替后总反应不变 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 5．可用电化学原理进行氮的氧化物脱除，如图装置可同时吸收SO2和NO。 下列说法错误的是(　　) A．N为直流电源的负极 B．装置中P为阳离子交换膜 C．左室的电极反应式为＋4H＋ D．吸收池中的反应为 √ 能力提升 第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 高三化学 一轮复习 选择性必修一 本课 结束 新化县第一中学 主讲人：蔡威 38 $$