第35讲 电解池 金属的腐蚀和防护 课件-2026届高三化学一轮复习

第九章 化学反应与能量 第35讲—— 电解池 金属的腐蚀与防护 新人教版 高中化学 2027届 一轮复习 温故知新 知识点一：电解原理 电流通过电解质溶液（或熔融电解质）时，在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程叫做电解。 将电能转化为化学能的装置(也称电解槽) 电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程 阅读教材《选必一》P101-102，回答： 1、什么叫做电解？ 2、什么叫做电解池(电解槽)？ 【思考】电解池的组成？（电解池的形成条件） 电解池的工作原理？ 实验结论：CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2 知识梳理 3、电解池的组成？（电解池的形成条件？） Cu2+ Cl- + - 阳极 阴极 CuCl2 ①直流电源 ------与电源负极相连 ------与电源正极相连 ② 导电的两极 ③ 两极同时接触电解质溶液 或熔融电解质 ④ 形成闭合的回路 “阴极” “阳极” 知识点一：电解原理 阳 阴 阴 阳 阳 阴 原电池 电解池 正极 负极 阴极 阳极 【练习】判断下列装置是原电池还是电解池？请注明阴阳极（正负极） ①有外接直流电源都是电解池。 ②无外接电源装置类型的判断方法： 如上图，燃料电池、铅酸蓄电池或有自发氧化还原的装置等作为化学电源（原电池）,则其他装置为电解池。 巩固提升 知识梳理 知识点一：电解原理 e- 阳极 阴极 Cu2+ → → Cu2+ ← ← Cl- Cl- e- 电子移动方向： 从电源负极 → 电解池的阴极， 从电解池的阳极 → 电源正极。 4、电解池的工作原理 离子移动方向： 阳离子→阴极，得电子发生还原反应。 Cu2+ ＋ 2e－ = Cu 阴离子→阳极，失去电子发生氧化反应。 2Cl－－2e－=Cl2↑ “阴还” “阳氧” CuCl2 === Cu + Cl2↑ 电解 【思考2】电解池中阴极、阳极如何判断？ 重难点突破 P195典题1【2024·甘肃卷】某固体电解池工作原理如图所示,下列说法错误的是(　　) A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B.电极2是阴极,发生还原反应:O2+4e-=2O2- C.工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2 D.理论上电源提供2 mol e-能分解1 mol H2O B 真题感悟 重难点突破 阴、阳两极放电顺序取决于电极材料、电解质溶液中离子本身性质（得失电子能力），另外也与离子的浓度有关。 【思考3】电解池中的“放电”是指什么？放电顺序与哪些因素有关？ 阴、阳离子到达电极，就失去或者获得电子，发生氧化还原反应的过程 阴极的放电顺序： （阴极发生还原反应） Ag+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Pb2+>Sn2+ >Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+ 阳极的放电顺序： （SO42-、NO3-……） （阳极发生氧化反应） 活性电极（除Pt，Au，C外）>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－ 注意: 电化学中的电极反应式一定要“具体问题具体分析” （2022湖南卷）一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下： 利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极反应式为_______。  2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl- 真题感悟 重难点突破 知识点二：电解规律 电解稀盐酸 阳极：______________________； 阴极：______________________ 总方程：_____________________ 2Cl- -2e- = Cl2↑ 2H+ +2e- =H2↑ 电解 2HCl===H2↑+Cl2↑ 有惰性电极电解下列溶液，写出电极方程式和总方程式，总结电解规律。 阴极 阳极 盐酸 电解稀盐酸 C C ①电解电解质本身型 【思考5】电解一段时间后，溶液浓度________，溶液pH________， 溶液复原措施为：________________。 减小 增大 通HCl气体 【再思考】若需电解电解质本身，阴、阳极放电微粒应分别属于几号区域？ 重难点突破 知识点二：电解规律 电解Na2SO4溶液 阳极：______________________； 阴极：______________________ 总方程：_____________________ 2H2O - 4e- = O2 +4H+ 4H2O + 4e- = 2H2 ↑+ 4OH- ②电解水型 【思考6】电解一段时间后，溶液浓度________，溶液pH________， 溶液复原措施为：________。 变大 不变 加H2O 阴极 阳极 Na2SO4溶液 电解Na2SO4溶液 C C 2H2O 2H2 ↑ + O2↑ 电解 有惰性电极电解下列溶液，写出电极方程式和总方程式，总结电解规律。 【再思考】若需电解H2O，阴、阳极放电微粒应分别属于几号区域？ 重难点突破 知识点二：电解规律 有惰性电极电解下列溶液，写出电极方程式和总方程式，总结电解规律。 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑ 电解 电解NaCl溶液 阳极：______________________； 阴极：______________________ 总方程：_____________________ 2Cl- -2e- = Cl 2↑ 2H2O + 2e- = H2 ↑+ 2OH- ③放氢生碱型 【思考7】电解一段时间后，溶液浓度________，溶液pH________， 溶液复原措施为：________。 阴极 阳极 NaCl溶液 电解NaCl溶液 C C 减小 增大 通HCl气体 【再思考】若要实现“放氢生碱”，阴、阳极放电微粒应分别属于几号区域？ 重难点突破 知识点二：电解规律 有惰性电极电解下列溶液，写出电极方程式和总方程式，总结电解规律。 电解CuSO4溶液 阳极：______________________； 阴极：______________________ 总方程：_____________________ 2H2O - 4e- = O2 ↑+4H+ 2Cu2++ 4e- =2Cu ④放氧生酸型 【思考8】电解一段时间后，溶液浓度________，溶液pH________， 溶液复原措施为：_ _______。 减小 减小 加CuO固体或CuCO3固体 阴极 阳极 CuSO4溶液 电解CuSO4溶液 C C 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4 电解 【再思考】若需实现“放氧生酸”，阴、阳极放电微粒应分别属于几号区域？ 明确阴、阳两极及阳极材料 确定放电顺序 明确阴阳两极附近有哪些离子 “阳极失，阴极得”写产物 先电离 后电解 【小结】电极反应方程式的书写步骤？ 模型建立 电极反应方程式书写步骤： ①看阳极；②析离子；③排顺序；④写反应 练习：用Al做阳极，石墨做阴极，电解NaHCO3溶液 阳极反应式：_____________________________； 阴极反应式__________________________________； 总反应离子方程式：_________________________。 2Al－6e－＋6HCO3－=2Al(OH)3＋6CO2↑ 6HCO3－＋6e－=3H2↑+6CO32－ 2Al＋12HCO3－=2Al(OH)3＋6CO2↑＋3H2↑＋6CO32－ 注意电解质环境， 若电解产物与之反应，要写入电极反应中！ Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+=Sn(CH2CH2CN)4 【2024湖南卷】 以CH2=CHCN 为原料，稀硫酸为电解液，Sn作阴极，用电解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4 ，其阴极反应式_______。 P193链高考【2021·山东卷】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.阳极反应式为2H2O-4e-==4H++O2↑ 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O2与b极反应的O2等量 真题感悟 D P195典题4【2024·山东卷】以不同材料修饰的Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A.电极a连接电源负极 B.加入Y的目的是补充NaBr C.电解总反应式为Br-+3H2O=BrO3-+3H2↑ D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2 真题感悟 B ？ ？ ？ ？ ？ ？ 【问题1】 氯碱工业的原理是什么？ 图中的“？”分别是指什么物质？ 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。 重难点突破 知识点三：电解原理的应用 【问题2】 阴、阳极的电极反应式？ 【问题3】 “离子交换膜”是阴膜还是阳膜？ 氯碱工业中离子交换膜的作用？ 重难点突破 知识点三：电解原理的应用 电解的应用——氯碱工业 Cl2 Cl－ Cl－ H2 Na＋ Na＋ H＋ OH－ 淡盐水 NaOH溶液 精制饱和NaCl溶液 H2O（含少量NaOH） 阳离子交换膜 阳极 惰性电极 阴极 碳钢网 阳极室 阴极室 ＋ － a b c d 阳极：2Cl- －2e- = Cl2↑ 阴极：2H+ + 2e- = H2 ↑ Na＋ Na＋ 2NaCl+2H2O====2NaOH+H2↑+Cl2↑ 电解 真题感悟 【2023·浙江6月卷】氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是(　　) A.电极A接电源正极，发生氧化反应 B.电极B的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH- C.应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D.改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压,减少能耗 B 电解原理也应用于金属的电解精炼，例如火法炼铜得到的铜必须经过电解精炼才能用于电器制造。关于“电解精炼”，请思考以下问题： （1）电解精炼铜的阴、阳极材料？电解质溶液？两极的电极反应式？ （2）何为阳极泥？阳极泥是如何产生的？ （3）电解精炼铜一段时间后，电解质溶液浓度如何变化？ 重难点突破 知识点三：电解原理的应用 阳极材料：粗铜 (Zn、Fe、Ni、Cu、Ag、Au等) 阴极材料：纯铜 离子导体： CuSO4溶液 图1-3-5铜的电解精炼示意图 e- e- + - Cu2+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ 阴极——纯铜 粗铜——阳极 阳极泥（含Ag、Au、Pt等） 硫酸酸化的CuSO4溶液 Zn - 2e- = Zn2+ Fe - 2e- = Fe2+ Ni - 2e- = Ni2+ Cu - 2e- = Cu2+ 阳极： 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 重难点突破 知识点三：电解原理的应用 电解的应用——电解精炼铜 重难点突破 知识点三：电解原理的应用 （1）何为电镀？电镀的目的？ 阅读《选必一》P104 “2.电镀” ，回答下列问题？ 电镀是一种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工艺。 电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 （2）设计电解装置图，实现“铁上镀铜”，并写出相关电极反应式？ + 镀件 镀层金属 － 含镀层金属离子的盐溶液 阳极： Cu - 2e- = Cu2+ 阴极： Cu2+ + 2e- = Cu 电镀液：含Cu2+离子的电解质溶液 镀层金属 镀件(待镀金属) 重难点突破 知识点三：电解原理的应用 电解的应用——电镀 电镀池结构： ①阴极——镀件（待镀金属） ②阳极——镀层金属 一般是在空气或溶液中不易起变化的金属（Cu、Ni、Zn、Ag） ③电解液----含镀层金属阳离子的盐溶液 重难点突破 知识点三：电解原理的应用 电解的应用——电冶金 利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等 2Al2O3(熔融) === 4Al + 3O2 ↑ 电解 冰晶石 结论：电解是最强有力的氧化还原手段， 所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法。 【讨论】电解原理还有哪些应用？请阅读《选必一》P105“资料卡片”： 请书写丙烯腈电合成己二腈反应的总反应和阴、阳极反应： 【讨论】电解原理还有哪些应用？请阅读《选必一》P105“资料卡片”： P200T4【2024·湖南卷】在KOH水溶液中,电化学方法合成高能物质K4C6N16时,伴随少量O2生成,电解原理如图所示,下列说法正确的是(　　) A.电解时，OH-向Ni电极移动 B.生成C6N164-的电极反应：2C3N8H4+8OH--4e-=C6N164-+8H2O C.电解一段时间后，溶液pH升高 D.每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16 真题感悟 B 知识梳理 知识点四：金属的腐蚀和防护 金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗 的现象。 【思考1】金属腐蚀的本质？ 0 +3 Fe → Fe2O3 • xH2O 0 +2 Cu → Cu2(OH)2 CO3 金属原子失去电子，被氧化  M - ne- = Mn+ 【思考2】金属腐蚀可分为哪些类型？请具体分析各种类型的金属腐蚀。 化学腐蚀 电化学腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 金属腐蚀 （1）化学腐蚀、电化学腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 现象 反应 影响因素 腐蚀快慢 相互关系 化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生， 但电化学腐蚀更普遍 较活泼的金属被氧化 金属被氧化 有微弱的电流产生 不产生电流 不纯金属跟电解质 溶液接触 金属跟接触的物质反应 随温度升高而加快 与原电池的组成有关 相同条件下较电化学腐蚀慢 较快 重难点突破 知识点四：金属的腐蚀和防护 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 电极反应 负极 Fe－2e－= Fe2＋ 正极 总反应式 联系 进一步反应：铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O （2）析氢腐蚀、吸氧腐蚀 【再思考】铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O？金属腐蚀是如何产生铁锈的？ 吸氧腐蚀更普遍 重难点突破 知识点四：金属的腐蚀和防护 水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性或呈碱性 金属的防护主要是从金属、与金属接触的物质及两者反应的条件等方面来考虑的。阅读《选必一》P108-111: 【思考3】金属的防护主要有哪些方法？ （1）改变金属材料的组成 （2）在金属表面覆盖保护层 （3）电化学保护法 知识梳理 知识点四：金属的腐蚀和防护 （1）改变金属材料的组成 《选必一》P108 知识梳理 知识点四：金属的腐蚀和防护 （2024·湖北卷）2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是 A．发蓝处理 B．阳极氧化 C．表面渗镀 D．喷涂油漆 《选必一》P109 D （2）在金属表面覆盖保护层 《选必一》P109 知识梳理 知识点四：金属的腐蚀和防护 外加电流法——电解原理 牺牲阳极法 ——原电池原理 惰性金属 阳极 被保护的金属设备 阴极 被保护的金属设备 正极 比被保护金属活泼的金属 负极 （3）电化学防护 牺牲阳极法： 外加电流法： 重难点突破 知识点四：金属的腐蚀和防护 A．②①③④⑤⑥　　　 B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥ P198【深思考】如图所示，各烧杯中盛海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为(　　) 电解池是最强有力的氧化还原手段 电解保护是最好的防护手段 C 腐蚀由快到慢： 电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 巩固提升 真题感悟 P199典题3【2024·浙江6月卷】金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。如图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图 下列说法正确的是(　　) A.图1、图2中,阳极材料本身均失去电子 B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O=4OH- C.图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果 D.图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 B $