2022高考化學一輪復習第六單元化學反應與能量第3節(jié)電解池金屬的腐蝕與防護課件新人教版

1、第第3 3節(jié)電解池金屬的腐蝕與防護節(jié)電解池金屬的腐蝕與防護第六單元第六單元2022備考要點素養(yǎng)要求1.了解電解池的工作原理,能寫出電極反應和電池反應方程式。2.理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。1.變化觀念與平衡思想:認識化學變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成,并伴有能量的轉化;能多角度、動態(tài)地分析電解池中發(fā)生的反應,并運用電解池原理解決實際問題。2.科學態(tài)度與社會責任:肯定電解原理對社會發(fā)展的重大貢獻,具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學觀念,能對與電解有關的社會熱點問題作出正確的價值判斷?？键c一考點一電解原理及規(guī)律電解原理及規(guī)律必備必備知識知識 自主自主預診預診知識梳理1.電

2、解和電解池(1)電解:使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應的過程。(2)電解池:使電能轉化為化學能的裝置。2.電解池的構成條件(1)有與電源相連的兩個電極。(2)兩個電極插入電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))中。(3)形成閉合回路。3.電解池工作原理(以電解cucl2溶液為例): 總反應方程式:。 注意:電解時,在外電路中有電子通過,而在溶液中是依靠離子定向移動形成電流,即電子本身不會通過電解質(zhì)溶液。cucl2 cu+cl2 4.電解時兩極粒子的放電順序 自我診斷1.判斷正誤,正確的打“”,錯誤的打“”。(1)電解質(zhì)溶液的導電過程一定發(fā)生了化學變化。()(2)電解cucl

3、2溶液,陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{色。()(3)電解足量硫酸銅溶液一段時間,為復原可加適量cu(oh)2。()(4)用cu作為電極電解鹽酸可發(fā)生反應cu+2h+ cu2+h2。()(5)電解池工作時電子從電源的負極流出,流入陰極通過溶液到陽極,然后從陽極流出,流回電源正極。()(6)電解鹽酸、硫酸溶液等,h+放電,溶液的ph逐漸增大。()(7)電解時,電解質(zhì)溶液中陽離子移向陽極,發(fā)生還原反應。()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) 2.若用惰性電極電解cuso4溶液一段時間后,需加入98 g cu(oh)2固體,才能使電解質(zhì)溶液復原,則這段時間,整個電路中轉移的

4、電子數(shù)為。 答案 4na 解析 方法一:98 g cu(oh)2固體的物質(zhì)的量為1 mol ,相當于電解了1 mol 的cuso4后,又電解了1 mol 的水,所以轉移的電子數(shù)為2na+2na=4na。方法二:可認為整個電解過程中轉移的電子數(shù)與cu(oh)2中的o2-失電子數(shù)相等,則轉移電子數(shù)為4na。考向考向1電解池工作原理電解池工作原理【典例1】 (2020全國2,12)電致變色器件可智能調(diào)控太陽光透過率,從而實現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當通電時,ag+注入到無色wo3薄膜中,生成agxwo3,器件呈現(xiàn)藍色。對于該變化過程,下列敘述錯誤的是()a.ag為陽極b.ag+由銀電極向

5、變色層遷移c.w元素的化合價升高d.總反應為wo3+xag=agxwo3關鍵關鍵能力能力 考考向突破向突破答案 c解析 由題意知,銀電極為陽極,ag失電子生成ag+,ag+移向陰極與wo3反應生成agxwo3,則總反應為wo3+xag=agxwo3,反應過程中w的化合價降低,a、b、d正確,c錯誤。對點演練1(2020湖南永州月考)用石墨作為電極,電解稀na2so4溶液的裝置如圖所示,通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關敘述正確的是()a.逸出氣體的體積:a電極c(oh-),溶液顯酸性,na+、h+移向a電極,在a電極h+放電產(chǎn)生h2,發(fā)生反應的電極方程式為2h+2e-=h

6、2,a電極附近c(oh-)c(h+),溶液顯堿性。分析兩電極方程式可知,轉移相同數(shù)目的電子,a電極產(chǎn)生的氣體體積大于b電極,a項錯誤;h2、o2兩種氣體均為無色無味的氣體,b項錯誤;a電極附近呈藍色,b電極附近呈紅色,c項錯誤;電解總反應為電解水的反應,ph不變?nèi)詾橹行?d項正確。規(guī)律小結 用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律 類型實例電極反應特點電解質(zhì)濃度溶液ph電解質(zhì)溶液復原電解水型naoh溶液陰極:4h+4e-=2h2陽極:4oh-4e-=2h2o+o2增大增大加水h2so4溶液增大減小加水na2so4溶液增大不變加水電解電解質(zhì)型hcl溶液電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電減小增大通氯化氫

7、cucl2溶液減小加氯化銅類型實例電極反應特點電解質(zhì)濃度溶液ph電解質(zhì)溶液復原放h2生堿型nacl溶液陰極:h2o放h2生堿陽極:電解質(zhì)陰離子放電生成新電解質(zhì)增大通氯化氫放o2生酸型cuso4溶液陰極:電解質(zhì)陽離子放電陽極:h2o放o2生酸生成新電解質(zhì)減小加氧化銅考向考向2電解池電極反應的書寫電解池電極反應的書寫【典例2】 整合有效信息書寫電極反應。(1)硫化氫的轉化是資源利用和環(huán)境保護的重要研究課題。由硫化氫獲得硫單質(zhì)有多種方法。將用燒堿吸收h2s后所得的溶液加入如圖所示的電解池的陽極區(qū)進行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應:s2-2e-=s、(n-1)s+s2-= 。寫出電解時陰極的電極反

8、應:。 電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì),該反應的離子方程式為。 (2)電解no可制備nh4no3,其工作原理如圖所示。為使電解產(chǎn)物全部轉化為nh4no3,需補充物質(zhì)a,a是,說明理由:。 答案 (1)2h2o+2e-=h2+2oh- +2h+= (n-1)s+h2s(2)nh3根據(jù)總反應8no+7h2o 3nh4no3+2hno3可知,電解產(chǎn)生的hno3多,應補充nh3對點演練2(2020寧夏銀川第二中學三模)so2是大氣的主要污染物之一,工業(yè)上可用如圖裝置吸收轉化so2(a、b為惰性電極)。下列說法錯誤的是()c.離子交換膜為陰離子交換膜d.a極區(qū)溶液的ph逐漸增大答案 c 方法點

9、撥 根據(jù)“三看”正確書寫電極反應(1)一看電極材料,若是金屬單質(zhì)(au、pt除外)為陽極,則金屬單質(zhì)一定被電解(需要注意fe生成fe2+而不是生成f )。(2)二看介質(zhì),介質(zhì)是否參與電極反應。(3)三看電解質(zhì)狀態(tài),若是熔融狀態(tài),則一般為金屬的電冶煉?？键c二考點二電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應用電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應用必備必備知識知識 自主自主預診預診知識梳理1.電解飽和食鹽水氯堿工業(yè)(1)電極反應。陽極:(反應類型:反應)。 陰極: (反應類型:反應)。 檢驗陽極產(chǎn)物的方法是。電解時向食鹽水中滴加酚酞,極附近溶液變紅,說明該電極附近產(chǎn)生的物質(zhì)為。 2cl-2e-=cl2 氧化 2h2o+2e-=h

10、2+2oh- 還原 用濕潤的ki淀粉試紙靠近陽極附近,若試紙變藍,證明生成了cl2 陰 naoh (2)電解總反應?；瘜W方程式:2nacl+2h2o 2naoh+h2+cl2離子方程式: 。 2cl-+2h2o 2oh-+h2+cl2 (3)陽離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖 陽離子交換膜的作用:阻止進入陽極室與cl2發(fā)生副反應2oh-+cl2=cl-+clo-+h2o,阻止陽極產(chǎn)生的cl2和陰極產(chǎn)生的h2混合發(fā)生爆炸。 a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是 、 、;x、y分別是、。 oh- 精制飽和食鹽水 h2o(含少量naoh) 淡鹽水 naoh溶液 cl2 h2 2.電鍍與電解精煉銅 類

11、型電鍍電解精煉銅定義電鍍是一種利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝運用電解的方法將粗銅提煉為純銅主要目的使金屬增強抗腐蝕能力、增強表面硬度和美觀將粗銅提煉為純銅類型電鍍電解精煉銅示意圖構成條件陽極金屬 陰極金屬 電解液 含金屬陽離子 cuso4溶液鍍層 粗銅 待鍍 純銅 鍍層 類型電鍍電解精煉銅電極反應(以鐵件鍍銅為例)陽極 主要是cu-2e-=cu2+(比銅活潑的金屬雜質(zhì)先于銅失電子,最終以的形式殘留在溶液中,比銅不活潑的金屬雜質(zhì)形成 )陰極 電解質(zhì)溶液的濃度變化cuso4溶液的濃度 cuso4溶液的濃度 cu-2e-=cu2+ 陽離子 陽極泥 cu2+2e-=cu

12、cu2+2e-=cu 不變 減小 3.電冶金 電解冶煉類型冶煉鈉(電解熔融氯化鈉)冶煉鋁(電解熔融氧化鋁)電極反應陽極: 陰極: 陽極: 陰極: 總反應 2cl-2e-=cl2 2na+2e-=2na 6o2-12e-=3o2 4al3+12e-=4al 2nacl(熔融) 2na+cl2 2al2o3(熔融) 4al+3o2 自我診斷1.判斷正誤,正確的打“”,錯誤的打“”。(1)在鍍件上鍍銅時,也可以用惰性材料作為陽極,用硫酸銅溶液作為電解質(zhì)溶液。()(2)電解飽和食鹽水時,兩個電極均不能用金屬材料。()(3)電解精煉時,得到的陽極泥可以是提煉貴重金屬的原料。()(4)用zn為陽極,fe為

13、陰極,zncl2溶液為電解質(zhì)溶液,由于放電順序h+zn2+,不可能在鐵上鍍鋅。()(5)陽離子交換膜(以電解nacl溶液為例)只允許陽離子(na+、h+)通過,而阻止陰離子(cl-、oh-)和分子(cl2)通過。()(6)電鍍銅和電解精煉銅時,電解質(zhì)溶液中c(cu2+)均保持不變。()(7)電解冶煉鎂、鋁通常電解熔融的mgcl2和al2o3,也可以電解熔融的mgo和alcl3。()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.粗銅的電解精煉示意圖如圖所示。 (1)在粗銅的電解過程中,粗銅板應是圖中電極(填圖中的字母);在電極d上發(fā)生的電極反應為。 (2)若粗銅中還含有au、ag、fe,則

14、陽極的電極反應為,粗銅中的au、ag的存在形式和位置為,溶液中c(cu2+)(填“變大”“變小”或“不變”)。 答案 (1)ccu2+2e-=cu(2)fe-2e-=fe2+、cu-2e-=cu2+au、ag以單質(zhì)的形式沉積在c電極的下方形成陽極泥變小關鍵關鍵能力能力 考考向突破向突破考向考向1電解原理的應用電解原理的應用【典例1】 高鐵酸鈉(na2feo4)是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解濃naoh溶液的方法制備na2feo4,其工作原理如圖所示,兩端隔室中離子不能進入中間隔室。下列說法錯誤的是()a.陽極反應:fe-6e-+8oh-=fe +4h2ob.甲溶液可循環(huán)利用c.離子交換膜

15、a是陰離子交換膜d.當電路中通過2 mol電子的電量時,會有1 mol h2生成答案 c解析 a項,陽極發(fā)生氧化反應,根據(jù)題意分析可知,陽極電極反應為fe-6e-+8oh-=fe +4h2o,正確;b項,陰極發(fā)生還原反應,水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根,甲溶液為濃的氫氧化鈉溶液,可循環(huán)利用,正確;c項,電解池中陽離子向陰極移動,通過離子交換膜a的是na+,故a為陽離子交換膜,錯誤;d項,陰極發(fā)生還原反應,水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根,電極反應為2h2o+2e-=h2+2oh-,當電路中通過2 mol 電子的電量時,會有1 mol h2生成,正確。對點演練1(2020山東濱州模擬)

16、so2和nox是主要的大氣污染物,利用下圖裝置可同時吸收so2和no。下列有關說法錯誤的是()a.a極為直流電源的負極,與其相連的電極發(fā)生還原反應b.陰極得到2 mol電子時,通過陽離子交換膜的h+為2 molc.吸收池中發(fā)生反應的離子方程式為:2no+2s2 +2h2o=n2+4hsd.陽極發(fā)生的反應式為so2+2e-+2h2o=s +4h+答案 d 方法技巧 陰、陽極的判斷方法(1)根據(jù)外接電源:正極接陽極,負極接陰極。(2)根據(jù)電流方向:從陰極流出,從陽極流入。(3)根據(jù)電子流向:從陽極流出,從陰極流入。(4)根據(jù)離子移向:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極。(5)根據(jù)電極產(chǎn)物:陽極電極溶解

17、、逸出o2(或陽極區(qū)酸性增強)或cl2;陰極析出金屬、逸出h2(或陰極區(qū)堿性增強)。(6)根據(jù)反應類型:陽極發(fā)生氧化反應,陰極發(fā)生還原反應?？枷蚩枷?與電解有關的計算與電解有關的計算【典例2】 500 ml kno3和cu(no3)2的混合溶液中c(n )=0.6 moll-1,用石墨電極電解此溶液,當通電一段時間后,兩極均收集到2.24 l氣體(標準狀況下),假定電解后溶液體積仍為500 ml,下列說法正確的是()a.原混合溶液中c(k+)為0.2 moll-1b.上述電解過程中共轉移0.2 mol 電子c.電解得到的cu的物質(zhì)的量為0.05 mold.電解后溶液中c(h+)為0.2 mol

18、l-1答案 a解析 用石墨電極電解kno3和cu(no3)2的混合溶液,陽極反應為4oh-4e-=2h2o+o2,陰極先后發(fā)生兩個反應:cu2+2e-=cu,2h+2e-=h2。從收集到o2為2.24 l可推知電解過程中共轉移0.4 mol電子,而在生成2.24 l h2的過程中轉移0.2 mol 電子,所以cu2+共得到0.4 mol -0.2 mol =0.2 mol 電子,電解前cu2+的物質(zhì)的量和電解得到的cu的物質(zhì)的量都為0.1 mol 。電解前后分別有以下守恒關系:c(k+)+2c(cu2+)=c(n ),c(k+)+c(h+)=c(n ),由此可得,電解前c(k+)=0.2 mo

19、ll-1,電解后c(h+)=0.4 moll-1。對點演練2(2020湖北宜昌調(diào)研)以鉛酸蓄電池為電源,用石墨為電極電解cuso4溶液,裝置如右圖。若一段時間后y電極上有6.4 g紅色物質(zhì)析出,停止電解。下列說法正確的是()a.a為鉛酸蓄電池的負極b.電解過程中s 向右側移動c.電解結束時,左側溶液質(zhì)量增重8 gd.鉛酸蓄電池工作時,正極反應為pbso4+2e-=pb+s 答案 c解析 y極有cu析出,發(fā)生還原反應,說明y極為陰極,故b為負極,a為正極,a項錯誤;電解過程中陰離子向陽極移動,b項錯誤;陰極反應為cu2+2e-=cu,陽極反應為4oh-4e-=o2+2h2o,當有6.4 g cu

20、析出時,轉移0.2 mol e-,左側生成1.6 g o2,同時有0.1 mol (9.6 g)s 進入左側,則左側質(zhì)量增加9.6 g-1.6 g=8 g,c項正確;鉛酸蓄電池的負極是pb,正極是pbo2,正極反應為pbo2+2e-+4h+s =pbso4+2h2o,d項錯誤。方法技巧 電化學綜合計算的三種常用方法(1)根據(jù)總反應計算。先寫出電極反應,再寫出總反應,最后根據(jù)總反應列出比例式計算。(2)根據(jù)電子守恒計算。用于串聯(lián)電路中陰、陽兩極產(chǎn)物,正、負兩極產(chǎn)物及相同電量等類型的計算,其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。用于混合溶液中電解的分階段計算。(3)根據(jù)關系式計算。根據(jù)得失電子守恒定律建立

21、起已知量與未知量之間的橋梁,構建計算所需的關系式。如以通過4 mol e-為橋梁可構建如下關系式:(式中m為金屬,n為其離子的化合價數(shù)值)該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值,熟記電極反應,靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題?？键c三考點三金屬的腐蝕與防護金屬的腐蝕與防護必備必備知識知識 自主自主預診預診知識梳理1.化學腐蝕和電化學腐蝕的比較金屬腐蝕類型化學腐蝕電化學腐蝕定義金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)(如o2、cl2、so2等)直接反應而引起的腐蝕當不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時會發(fā)生反應,比較活潑的金屬發(fā)生氧化反應而被腐蝕 區(qū)別電流產(chǎn)生 微弱電流產(chǎn)生 原電池 無 有 金屬腐蝕類型化

22、學腐蝕電化學腐蝕實質(zhì)與聯(lián)系(1)實質(zhì)都是失去電子被氧化而損耗;(2)化學腐蝕與電化學腐蝕往往同時發(fā)生,但 更普遍、危害性更大、腐蝕速率更快 金屬原子 電化學腐蝕 2.鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕 類型析氫腐蝕吸氧腐蝕表面水膜性質(zhì) 負極反應 正極反應 總反應 其他反應及產(chǎn)物4fe(oh)2+o2+2h2o=4fe(oh)32fe(oh)3=fe2o3xh2o+(3-x)h2o普遍性 更普遍 酸性 酸性很弱或者呈中性 fe-2e-=fe2+ 2h+2e-=h2 2h2o+o2+4e-=4oh- fe+2h+=fe2+h2 2fe+o2+2h2o=2fe(oh)2 吸氧腐蝕 3.金屬的防護(1)電化學防

23、護。犧牲陽極的陰極保護法原電池原理a.負極:比被保護金屬活潑的金屬。b.正極:被保護的金屬設備。外加電流的陰極保護法電解原理a.陰極:被保護的金屬設備。b.陽極:惰性電極。(2)改變金屬的內(nèi)部結構,如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護層,如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。自我診斷1.判斷正誤,正確的打“”,錯誤的打“”。(1)al、fe、cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。()(2)銅在酸性較強的溶液中均可發(fā)生析氫腐蝕。()(3)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時,負極鐵失去電子生成fe3+。()(4)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。()(5)鍍銅鐵制品鍍層受損后,鐵制品比鍍銅

24、前更容易生銹。()(6)外加電流的陰極保護法是將被保護金屬接在直流電源的正極。()(7)在船體外嵌入鋅塊,可以減緩船體的腐蝕,屬于犧牲陰極法。()(8)在潮濕的空氣中,鋼鐵表面形成水膜,金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕。()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.實驗探究(如圖所示)(1)若棉團浸有nh4cl溶液,鐵釘發(fā)生腐蝕,正極反應為,右試管中現(xiàn)象是。 (2)若棉團浸有nacl溶液,鐵釘發(fā)生腐蝕,正極反應為,右試管中現(xiàn)象是。 答案 (1)析氫2h+2e-=h2有氣泡冒出(2)吸氧o2+4e-+2h2o=4oh-導管內(nèi)液面上升關鍵關鍵能力能力 考考向突破向突破考向考向1金屬的腐蝕金

25、屬的腐蝕【典例1】 (2020山東泰安三模)國產(chǎn)航母山東艦已經(jīng)列裝服役,它是采用模塊制造然后焊接組裝而成的,對焊接有著極高的要求。實驗室模擬在海水環(huán)境和河水環(huán)境下對焊接金屬材料使用的影響(如圖)。下列相關描述中正確的是()a.由圖示的金屬腐蝕情況說明了sn的金屬活潑性強于feb.由圖示可以看出甲是海水環(huán)境下的腐蝕情況,乙是河水環(huán)境下的腐蝕情況c.兩種環(huán)境下鐵被腐蝕時的電極反應均為fe-3e-=fe3+d.為了防止艦艇在海水中被腐蝕,可在焊點附近用鋅塊打“補丁”答案 d解析 兩圖中被腐蝕的都是fe,說明fe是負極,sn為正極,則金屬活潑性fesn,a錯誤;從腐蝕程度來講,乙明顯比較嚴重,因海水中

26、含有較多的鹽分,腐蝕速率比河水快,故乙是海水環(huán)境下的腐蝕情況,甲是河水環(huán)境下的腐蝕情況,b錯誤;鐵被腐蝕時電極反應為fe-2e-=fe2+,c錯誤;金屬活潑性znfesn,用鋅塊打“補丁”與鐵、錫接觸,zn可作為負極被腐蝕,可以保護fe、sn,d正確。對點演練1如圖所示,各燒杯中盛有海水,鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序為()a.b.c.d.答案 c解析 均為原電池,中fe為正極,被保護;中fe為負極,均被腐蝕,但fe和cu的金屬活潑性差別大于fe和sn的,故中fe被腐蝕的較快。中fe接電源正極為陽極,cu接電源負極為陰極,加快了fe的腐蝕。中fe接電源負極為陰極,cu接電源正極為陽極,可防

27、止fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序為。規(guī)律小結 電化學腐蝕的規(guī)律(1)對同一種金屬來說,其他條件相同時腐蝕的快慢:強電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。(2)活潑性不同的兩金屬:活潑性差別越大,活潑性強的金屬腐蝕越快。(3)對同一種電解質(zhì)溶液來說,電解質(zhì)溶液濃度越大,腐蝕越快,且氧化劑的濃度越高,氧化性越強,腐蝕越快(鈍化除外)。(4)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕?？枷蚩枷?金屬腐蝕的防護金屬腐蝕的防護【典例2】 (2020江蘇化學,11)將金屬m連接在鋼鐵設施表面,可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在下圖所示的情境中,下列有關說法正確

28、的是()a.陰極的電極反應式為fe-2e-=fe2+b.金屬m的活動性比fe的活動性弱c.鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護d.鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快答案 c解析 題中所示裝置是通過犧牲陽極的陰極保護法保護鋼鐵設施,陽極材料m比fe活潑,失電子,發(fā)生氧化反應,電子通過導線流向鋼鐵設施被保護的一極,陰極的電極反應式(一般)為o2+2h2o+4e-=4oh-,a、b兩項錯誤,c項正確;海水比河水中電解質(zhì)的濃度大,鋼鐵更易腐蝕,d項錯誤。對點演練2(2018北京化學,12)驗證犧牲陽極的陰極保護法,實驗如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3% nacl溶液)。在fe表面生成藍色沉淀試管內(nèi)無明

29、顯變化試管內(nèi)生成藍色沉淀下列說法不正確的是()a.對比,可以判定zn保護了feb.對比,k3fe(cn)6可能將fe氧化c.驗證zn保護fe時不能用的方法d.將zn換成cu,用的方法可判斷fe比cu活潑答案 d解析 a項,對比可知,沒有連接鋅的fe附近溶液在加入k3fe(cn)6溶液后產(chǎn)生了藍色沉淀,說明zn保護了fe,正確;b項,對比可知,鐵氰化鉀可能把fe氧化為fe2+,并進一步與fe2+反應生成藍色沉淀,正確;c項,生成藍色沉淀,說明有fe2+生成,因而不能用于驗證zn保護fe,正確;d項,實驗中無論fe為正極還是負極,fe附近均產(chǎn)生藍色沉淀,故將zn換成cu,無法證明fe比cu活潑,錯

30、誤。規(guī)律小結 金屬防護效果比較:外接電流法犧牲陽極法有一般防護條件的防腐。網(wǎng)絡構建1.電解池 網(wǎng)絡構建2.金屬的腐蝕與保護 核心速記1.兩個定義(1)電解:使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應的過程。(2)電解池:把電能轉化為化學能的裝置。核心速記(2)陰極:ag+fe3+cu2+h+(酸)fe2+zn2+h+(水)al3+mg2+na+3.電化學腐蝕兩種類型的正極反應(1)析氫腐蝕:2h+2e-=h2(2)吸氧腐蝕:o2+2h2o+4e-=4oh-2.電極放電順序 學科素養(yǎng)提升學科素養(yǎng)提升電化學裝置中的介質(zhì)與電化學裝置中的介質(zhì)與離子交換膜離子交換膜 素養(yǎng)解讀在

31、近幾年高考中,涉及離子交換膜的應用及電解質(zhì)溶液介質(zhì)對電極反應影響的試題比較多,且常出常新,離子交換膜的功能在于選擇性地通過某些離子和阻止某些離子來隔離某些物質(zhì),電解質(zhì)溶液中的電解質(zhì)可能與電極反應產(chǎn)物進行反應。通過分析、推理等方法認識原電池及電解池原理,明確電解質(zhì)溶液中離子的移動方向,兩電極發(fā)生的反應,根據(jù)離子交換膜的種類確定通過哪些離子,判斷交換膜的作用。建立認知模型,并能運用模型解釋化學現(xiàn)象,揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。關注與化學有關的社會熱點問題,具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學觀念,提升科學態(tài)度與社會責任的化學核心素養(yǎng)。案例探究情境:常用的脫鹽技術包括離子交換法、膜分離技術、電吸附法和edi技術四

32、大類。離子交換法首先通過過濾系統(tǒng)將濾液進行預處理,然后將濾液注入過濾水槽,接著讓濾液與強酸陽樹脂發(fā)生反應,將濾液中的陽離子如鈣離子、鈉離子、鎂離子等去除,接著將濾液中的碳酸氫根離子分解成二氧化碳和水,因此二氧化碳被排出了,這樣陰離子在后面的去除中就更加便利了。最后將經(jīng)過一系列處理后的水與強堿陰樹脂反應,水中的陰離子被去除了。在整個過程中,離子交換系統(tǒng)可以讓陰陽樹脂不斷再生,從而使周期不斷的交替進行,直至濾液達到要求。膜分離技術首先將濾液通過過濾器進行過濾,這樣大大降低了渾濁的程度,除去了其中的大量雜質(zhì),然后利用活性炭吸收水中的有機高分子、難溶膠體以進一步去除水中的難溶物,以便達到反滲透用水的進

33、水標準。濾液經(jīng)過這些流程的處理后,通過進水口進入反滲透裝置進行脫鹽處理,經(jīng)過脫鹽處理后的水從滲透膜的凈側排出,而被反滲透膜攔截的有機大分子、膠體雜質(zhì)則是直接被排放或接著進行后續(xù)的處理,溫度是造成產(chǎn)水量異常的重要因素,因此一定要根據(jù)實際情況合理的監(jiān)測溫度。電吸附法首先將正、負電極板通入直流電,讓其初步形成一個電場,然后將需要進行處理的濾液放入電場中,這時候溶液中的陰、陽離子會向與其電性相反的方向移動,這樣經(jīng)過一段時間后,溶液中的帶電粒子停止移動,溶液中的離子就完全被去除了。而當電極達到飽和狀態(tài)時,再撤去直流電,導致電場消失,這時候帶電離子又會重新運動,電極就會再生。edi技術edi技術是新時期集

34、離子交換技術、膜分離技術、電吸附技術于一體的產(chǎn)物,它巧妙地發(fā)揮了各種技術的優(yōu)勢。其工藝流程主要是:首先對濾液進行預處理,然后讓濾液從進水口進入到設備中,濾液中的帶電離子由于吸附作用向電極兩端移動,其中經(jīng)過離子交換樹脂和反滲透膜會進一步加速離子去除的效率,另外,電離水所產(chǎn)生的氫氧根和氫離子又促進了離子交換樹脂的再生,因此設備能保持良好的運行狀態(tài)?！镜淅?(2020山東化學,10)微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟的能源裝置,利用微生物處理有機廢水獲得電能,同時可實現(xiàn)海水淡化?，F(xiàn)以nacl溶液模擬海水,采用惰性電極,用右圖裝置處理有機廢水(以含ch3coo-的溶液為例)。下列說法錯誤的是()a.負極

35、反應為ch3coo-+2h2o-8e-=2co2+7h+b.隔膜1為陽離子交換膜,隔膜2為陰離子交換膜c.當電路中轉移1 mol電子時,模擬海水理論上除鹽58.5 gd.電池工作一段時間后,正、負極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2 1解析 本題考查了原電池的工作原理和電極反應式的書寫。由圖可知,a極變化為ch3coo-co2,該極的電極反應為ch3coo-+2h2o-8e-=2co2+7h+,a極發(fā)生氧化反應,則a極為負極,b極為正極,a項正確;由于可實現(xiàn)海水淡化,結合原電池原理分析,cl-應移向a極,na+應移向b極,故隔膜1為陰離子交換膜,隔膜2為陽離子交換膜,b項錯誤;當轉移8 mol e-時

36、,ch3coo-減少1 mol,同時h+增加7 mol,應有8 mol cl-通過隔膜1,則轉移1 mol電子時理論上可除去1 mol nacl,所以c項正確;工作一段時間后,由于正極反應式為2h+2e-=h2,故正、負極生成氣體的物質(zhì)的量之比為2 1,d項正確。答案 b 方法規(guī)律1.電化學中的交換膜(1)交換膜的功能。使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個溶液的離子濃度或電荷)。(2)交換膜在中學電化學中的作用。防止副反應的發(fā)生,避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量;防止引發(fā)不安全因素。如在電解飽和食鹽水中,利用陽離子交換膜,防止陽極產(chǎn)生的氯氣進入陰極室與氫氧化鈉反應,導致所制產(chǎn)品不純;防止氯氣與陰極產(chǎn)生

37、的氫氣混合發(fā)生爆炸。用于物質(zhì)的制備、分離、提純等。(3)離子交換膜的類型。常見的離子交換膜有陽離子交換膜、陰離子交換膜及特殊離子交換膜等。陽離子交換膜只允許陽離子通過,阻止陰離子和氣體通過,陰離子交換膜只允許陰離子通過,質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(h+)通過。(4)離子交換膜類型的判斷。根據(jù)電解質(zhì)溶液呈中性的原則,判斷交換膜的類型,判斷時首先寫出陰、陽兩極上的電極反應,依據(jù)電極反應確定該電極附近哪種離子剩余,因該電極附近溶液呈電中性,從而判斷出離子移動的方向,進而確定離子交換膜的類型。如電解飽和食鹽水時,陰極反應為2h+2e-=h2,則陰極區(qū)域破壞水的電離平衡,oh-有剩余,陽極區(qū)域的na+穿過離子

38、交換膜進入陰極室,與oh-形成naoh溶液,故電解食鹽水時的離子交換膜是陽離子交換膜。2.電化學中的介質(zhì)電化學中常見的五大介質(zhì)(以ch3oh、o2燃料電池為例)(1)中性溶液(如k2so4溶液)?？偡磻?2ch3oh+3o2=2co2+4h2o負極反應:2ch3oh-12e-+2h2o=2co2+12h+正極反應:3o2+12e-+6h2o=12oh-(2)堿性介質(zhì)(如koh溶液)。總反應:2ch3oh+3o2+4oh-=2c +6h2o負極反應:2ch3oh-12e-+16oh-=2c +12h2o正極反應:3o2+12e-+6h2o=12oh-(3)酸性介質(zhì)(如h2so4溶液)?？偡磻?2

39、ch3oh+3o2=2co2+4h2o負極反應:2ch3oh-12e-+2h2o=2co2+12h+正極反應:3o2+12e-+12h+=6h2o(4)熔融鹽介質(zhì)(如熔融的k2co3)?？偡磻?2ch3oh+3o2=2co2+4h2o負極反應:2ch3oh-12e-+6c =8co2+4h2o正極反應:3o2+12e-+6co2=6c(5)在高溫下能傳導正極生成的o2-的介質(zhì)(如摻雜y2o3的zro3固體電解質(zhì))?？偡磻?2ch3oh+3o2=2co2+4h2o負極反應:2ch3oh-12e-+6o2-=2co2+4h2o正極反應:3o2+12e-=6o2-方法規(guī)律:首先要分析介質(zhì)是否參與總反

40、應,然后寫出總反應方程式。根據(jù)o2在不同介質(zhì)中的轉化關系(堿性或中性溶液中轉化為oh-;酸性溶液中轉化為h2o,熔融碳酸鹽中轉化為c ;固體氧化物中轉化為o2-)寫出正極反應,利用相減法(總反應-正極反應=負極反應),寫出負極反應。素養(yǎng)提升1.(2020山東化學,13)采用惰性電極,以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如右圖所示。忽略溫度變化的影響,下列說法錯誤的是()a.陽極反應為2h2o-4e-=4h+o2b.電解一段時間后,陽極室的ph未變c.電解過程中,h+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移d.電解一段時間后,a極生成的o2與b極反應的o2等量答案 d解析 本題以“證據(jù)推理與模型認知”為測試宗旨,考查了電解池的工作原理及由電解現(xiàn)象進行的一些推斷。圖中電解池b極一端進入o2生成h2o2,其電極反應式為2h+o2+2e-=h2o2,發(fā)生還