專題03電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)01知識(shí)腦圖·學(xué)科框架速建02考點(diǎn)精析·知識(shí)能力全解【知能解讀01】電解原理及規(guī)律【知能解讀02】電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用【知能解讀03】金屬的腐蝕與防護(hù)【實(shí)驗(yàn)探究01】簡(jiǎn)單的電鍍實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)探究02】制作簡(jiǎn)單的燃料電池【實(shí)驗(yàn)探究02】制作簡(jiǎn)單的燃料電池03攻堅(jiān)指南·高頻考點(diǎn)突破重難【重難點(diǎn)突破01】用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型【重難點(diǎn)突破02】電化學(xué)綜合計(jì)算的三種常用方法04避坑錦囊·易混易錯(cuò)診療【易混易錯(cuò)01】電解原理易錯(cuò)點(diǎn)【易混易錯(cuò)02】電解原理應(yīng)用的四點(diǎn)注意事項(xiàng)05通法提煉·高頻思維拆解【方法技巧01】判斷電解池陰、陽(yáng)極的常用方法【方法技巧02】分析電解過(guò)程的思維程序：裝置電源電解質(zhì)電解質(zhì)陽(yáng)極陽(yáng)極電鍍電鍍犧牲陽(yáng)極法(原電池原理)犧牲陽(yáng)極法(原電池原理)外電流法(電解原理)根電據(jù)極陽(yáng)極根電據(jù)極陽(yáng)極2.電解池工作原理(以電解CuCl?溶液為例):電極反應(yīng)：電子經(jīng)導(dǎo)線由負(fù)極流向_極反應(yīng)類型：電極反應(yīng)：電子經(jīng)導(dǎo)線由陽(yáng)極流向極陰離子移向極3.電解時(shí)兩極粒子的放電順序活性電極：電極材料失電子，如Cu:_Ag:_惰性電極(Pt、Au、石墨等):溶液中的陰離子失電子。陰離子放電順序：S2->I?>Br?>Cl->OH?>含氧酸根離子陰根據(jù)離子極的氧化性【跟蹤訓(xùn)練】溶液中的陽(yáng)離子得到電子，陽(yáng)離子放電順序：Ag?>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+(1)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程一定發(fā)生了化學(xué)變化。()(3)電解足量硫酸銅溶液一段時(shí)間，為復(fù)原可加適量Cu(OH)?。()(4)用Cu作為電極電解鹽酸可發(fā)生反應(yīng)()2.若用惰性電極電解CuSO?溶液一段時(shí)間后，需加入整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_(kāi)知能解讀02電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1.電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)(1)電極反應(yīng)。極附近溶液變紅，說(shuō)明該電極附近產(chǎn)生的物質(zhì)為0(2)電解總反應(yīng)。(3)陽(yáng)離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖①陽(yáng)離子交換膜的作用：阻止進(jìn)入陽(yáng)極室與Cl?發(fā)生副反應(yīng)2OH+Cl?—Cl+CIO+H?O,阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl?和陰極產(chǎn)生的H?混合發(fā)生爆炸。②a、b、c、d加入或取出的物質(zhì)分別是_;X、Y分別是、2.電鍍與電解精煉銅類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(yùn)用電解的方法將粗銅提煉為純銅主要目的使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力、增強(qiáng)表面硬度將粗銅提煉為純銅示意圖待鍍鐵件純銅溶液粗銅構(gòu)成陽(yáng)極金屬陰極金屬—電解液CuSO?溶液電極反應(yīng)(以例)陽(yáng)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陰極電解質(zhì)溶液的濃CuSO?溶液的濃度CuSO?溶液的濃度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(yīng)總反應(yīng)【跟蹤訓(xùn)練】1.判斷正誤，正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)在鍍件上鍍銅時(shí)，也可以用惰性材料作為陽(yáng)極，用硫酸銅溶液作為電解質(zhì)溶液。()(2)電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料。()(3)電解精煉時(shí)，得到的陽(yáng)極泥可以是提煉貴重金屬的原料。()(4)用Zn為陽(yáng)極，F(xiàn)e為陰極，ZnCl?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(yáng)離子交換膜(以電解NaCI溶液為例)只允許陽(yáng)離子(Na+、H+)通過(guò)，而阻止陰離子(CI、OH)和分子(Cl?)通(6)電鍍銅和電解精煉銅時(shí)，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MgCl?和Al?O?,也可以電解熔融的MgO和AlCl(1)在粗銅的電解過(guò)程中，粗銅板應(yīng)是圖中電極(填圖中的字母);在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)置為,溶液中c(Cu2+)(填“變大”“變小”或“不變”)。類型電化學(xué)腐蝕定義或非電解質(zhì)溶液等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，會(huì)被氧化腐蝕特點(diǎn) 電流產(chǎn)生 類型吸氧腐蝕負(fù)極反應(yīng)正極反應(yīng)總反應(yīng)Fe(OH)?→Fe?O?·xH?O(鐵銹)較快，一般極少 聯(lián)系往往兩種腐蝕交替發(fā)生，但吸氧腐蝕更普遍，兩種過(guò)程都有3.金屬電化學(xué)腐蝕規(guī)律(1)對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō)，在不同溶液中腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。(3)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，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(qiáng)，腐蝕越快。(4)對(duì)同一電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)。電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。4.金屬電化學(xué)保護(hù)的兩種方法正極為被保護(hù)的金屬；負(fù)極5.其他防護(hù)方法(1)覆蓋保護(hù)層(涂油漆、油脂、搪瓷、陶瓷、瀝青、塑料等),電鍍。(2)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)→可根據(jù)不同的用途，運(yùn)用不同的金屬或非金屬制成合金，如制成不銹鋼。【跟蹤訓(xùn)練】1.判斷正誤，正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)因空氣中CO?的存在，金屬表面形成一層酸膜，所以大多數(shù)金屬發(fā)生的是析氫腐蝕。()(2)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。()(3)干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕。()(4)鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe-3e?=Fe3+。()(5)原電池分為正、負(fù)極，電解池分為陰、陽(yáng)極，所以犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法應(yīng)用的是電解池原理。()(6)在鐵板上鍍鋅是因?yàn)殇\比鐵活潑，形成原電池而保護(hù)鐵不易被腐蝕。()(7)鋼鐵水閘可用犧牲陽(yáng)極或外加電流的陰極保護(hù)法防止其腐蝕。()(8)鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹。()(9)在潮濕空氣中，鋼鐵表面形成水膜，金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕。()(10)A1、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。()(11)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對(duì)金屬的保護(hù)作用。()2.深度思考：①若棉團(tuán)浸有NH?CI溶液，鐵釘發(fā)生腐蝕，正極反應(yīng)式為,右試管中現(xiàn)象是 ACB ②形成鐵銹最多的部位是,原因01簡(jiǎn)單的電鍍實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹俊緦?shí)驗(yàn)用品】燒杯、砂紙、導(dǎo)線、2～3V的直流電源、電流表。鐵制待鍍件、銅片、電鍍液(以CuSO?溶液為主配制)、1mol-L?1NaOH溶液、20%鹽酸?！緦?shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論】1.用砂紙把鐵制待鍍件打磨干凈，放入1mol-L?1NaOH溶液中除去油污，然后用蒸餾水洗凈。再放入20%鹽酸中除銹，幾分鐘后取出，并用蒸餾水洗凈。2.把鐵制待鍍件與2～3V的直流電源的負(fù)極相連，銅片與直流電源的正極相連。將兩極平行浸入電鍍液中，兩極間距5cm,5～10min后取出，觀察待鍍件表面發(fā)生的變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：【問(wèn)題與討論】1.若用如圖所示裝置，模擬鐵制品上鍍銅，則電解質(zhì)溶液c、電極a、電極b的電極材料分別是什么?電鍍過(guò)程中電解質(zhì)溶液的濃度如何變化?2.電鍍前，如果將銅片與直流電源的負(fù)極相連，鐵制鍍件與直流電源的正極相連。通電后觀察到的現(xiàn)象是什么?陰極和陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)分別是什么?3.查閱資料，了解工業(yè)生產(chǎn)中提高電鍍質(zhì)量的方法。【深度剖析】(1)電鍍銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2+)不變；(2)電鍍時(shí)，陽(yáng)極(鍍層金屬)失去電子的數(shù)目與陰極鍍層金屬離子得到電子的數(shù)目相等，因此電鍍液中電解質(zhì)的濃度保持不變。(3)電解或電鍍時(shí)，電極質(zhì)量減小的電極必為金屬電極——陽(yáng)極；電極質(zhì)量增加的電極必為陰極，即溶液中的金屬陽(yáng)離子得電子變成金屬附著在陰極上?！靖櫽?xùn)練】1.在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是A.鋅作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B.鐵作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子C.鐵作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子D.鋅作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有亞鐵離子2.將“銅牌”變成“銀牌”的裝置如圖所示。下列說(shuō)法正銅牌鍍件掛鉤A.銅牌連接電源的正極B.反應(yīng)前后，溶液a的濃度不變C.溶液a可以為CuSO?溶液D.反應(yīng)一段時(shí)間后，電源反接，銅牌可恢復(fù)原狀實(shí)驗(yàn)探究05制作簡(jiǎn)單的燃料電池【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹俊緦?shí)驗(yàn)用品】【實(shí)驗(yàn)步驟】1.電解水。在U形管中注入1mol-L?1Na?SO?溶液，然后向其中滴入1～2滴酚酞溶液。在U形管的兩邊分別插入一根石墨棒，并用鱷魚(yú)夾、導(dǎo)線連接電源。閉合K?,接通直流電源開(kāi)始電解，現(xiàn)象為：兩極石墨棒均產(chǎn)生右側(cè)石墨棒附近溶液_o十K十K石墨當(dāng)上述電解過(guò)程進(jìn)行1～2min后，打開(kāi)K?,斷開(kāi)直流電源。將兩根石墨棒用導(dǎo)線分別與電流表(或發(fā)光二極管、音樂(lè)盒等)相連，閉合K?,現(xiàn)象為：電流表指針發(fā)生o【問(wèn)題和討論】電解水能量陽(yáng)極陰極電極負(fù)極：2H?-4e?=4H+正極：O?+4e?+4H?=2H?O總反應(yīng)式：2H?+O?=2H?O陽(yáng)極：2H?O-4e?=O?↑+4H陰極：4H?O+4e?==2H?↑+4OH電子流向負(fù)極→正極離子流向陽(yáng)離子→正極，陰離子→負(fù)極反應(yīng)類型自發(fā)的氧化還原反應(yīng)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)【跟蹤訓(xùn)練】A.為了增加水的導(dǎo)電能力，可以加入氯化鈉固體C.陰極區(qū)溶液的pH不斷減小D.在兩極滴加酚酞，與電源正極相連的一極顯紅色A.正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)B.若電解質(zhì)溶液為H?SO?溶液，硫酸根離子移向正極C.若電解質(zhì)溶液為KOH溶液，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的pH不變D.氫氧燃料電池是一種綠色電池，未來(lái)有很大的發(fā)展前景3.將氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)在氧氣中燃燒時(shí)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。此種電池能量利用率可高達(dá)80%(一般柴油發(fā)電機(jī)只有40%左右),A.上述燃料電池的負(fù)極反應(yīng)物是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)B.氫氧燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該電池的產(chǎn)物為水，經(jīng)過(guò)處理之后可供宇航員使用C.乙醇燃料電池的電解質(zhì)常用KOH,該電池的負(fù)極反應(yīng)為C?H?OH-12e?=2CO?↑+3H?OD.以KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，甲烷燃料電池的正極反應(yīng)為O?+2H?O+4e=4OH4.下圖為氫氧燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極材料為疏松多孔石墨棒。當(dāng)氧氣和氫氣分別連續(xù)不斷地從正、負(fù)兩極通入燃料電池時(shí)，便可在閉合回路中不試回答下列問(wèn)題：(1)燃料電池的優(yōu)點(diǎn)是;電解質(zhì)溶液中的OH?移向(填“負(fù)”或“正”)極。類型電解質(zhì)特點(diǎn)實(shí)例電解產(chǎn)物電極反應(yīng)特點(diǎn)電解電解質(zhì)溶液的電解質(zhì)溶液的復(fù)原陰極陽(yáng)極電解水型陰極：4H++4e?=2H?↑水濃度強(qiáng)堿活潑金電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子分別在兩極放電濃度減小通HCl不活潑型活潑金陰極：2H?+2e?=H?↑陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)通HCl不活潑陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電電解生成加CuO生酸型金屬含質(zhì)和水新電解質(zhì)【跟蹤訓(xùn)練】(4)電解CuCl?溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色。()(8)電解NaCl溶液得到22.4LH?(標(biāo)準(zhǔn)狀況),理論上需要轉(zhuǎn)移NA個(gè)電子。()(1)電解質(zhì)溶液通電時(shí)，一定會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎?為什么?(2)若用惰性電極電解CuSO?溶液一段時(shí)間后，需加入98gCu(OH)?固體，才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原，則這段時(shí)間，整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為多少?02電化學(xué)綜合計(jì)算的三種常用方法【跟蹤訓(xùn)練】a石墨烯復(fù)合導(dǎo)OH+H+電凝膠顆粒高濃度含苯酚廢水NbNa?SO?溶液質(zhì)子交換膜微生物Cr?O2-A.a極區(qū)每處理1molCr?O2-,理論上NaCI溶液中有6molCl通過(guò)陰離子膜C.d電極的電極反應(yīng)為C?H?OH-28e+11H?O=6CD.若電解過(guò)程中，電子的有效利用率為60%,每處理掉0.2mol的Cr?O2-,理論上N電極需要通入3.甲烷燃料電池采用鉑作電極材料，兩個(gè)電極上分別通入CH?和O?,電解質(zhì)溶液為KOH溶液。某研究小組將上述甲烷燃料電池作為電源，進(jìn)行電解飽和食鹽水和電鍍的實(shí)驗(yàn)，如圖所示，其中乙裝置中X為離子交換膜。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是氧氣KOH溶液飽和NaCl溶液AgNO?溶液A.乙中X為陽(yáng)離子交換膜B.當(dāng)電路中通過(guò)0.4mole時(shí)，乙中Fe電極上產(chǎn)生氯氣4.48L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C.用丙裝置給銅鍍銀，b應(yīng)是AgD.甲烷燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)式是CH?-8e"+10OH=CO2+7H?O(1)金屬活動(dòng)性順序中銀以前的金屬(含銀)作電極時(shí)，由于金屬本身可以參與陽(yáng)極反應(yīng)，稱為金屬電極或活性電極(如Zn、Fe、Cu、Ag等);金屬活動(dòng)性順序中銀以后的金屬或非金屬作電極時(shí)，稱為惰性電極，(2)電解時(shí)，在外電路中有電子通過(guò)，而在溶液中是靠離子移動(dòng)導(dǎo)電，即電子不通過(guò)電解質(zhì)溶液。(3)①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電。②最常用、最重要的放電順序是陽(yáng)極：CI?>OH;陰極：Ag+>Cu2+>H+。③電解水溶液時(shí)，K?~AI3+不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、A1等金屬。(4)電解時(shí)溶液pH的變化規(guī)律。①若電解時(shí)陰極上產(chǎn)生H?,陽(yáng)極上無(wú)O?產(chǎn)生，電解后溶液pH增大；②若陰極上無(wú)H?產(chǎn)生，陽(yáng)極上產(chǎn)生O?,則電解后溶液pH減小；③若陰極上有H?產(chǎn)生，陽(yáng)極上有O?產(chǎn)生，且VH?=2VO?,則有“酸更酸，堿更堿，中性就不變”,即：a.如果原溶液是酸溶液，則pH變?。籦.如果原溶液為堿溶液，則pH變大；c.如果原溶液為中性溶液，則電解后pH不變?！靖櫽?xùn)練】1.判斷正誤，正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”(1)電解池工作時(shí)電子從電源的負(fù)極流出，流入陰極通過(guò)溶液到陽(yáng)極，然后從陽(yáng)極流出，流回電源正(2)用惰性電極電解飽和食鹽水一段時(shí)間后，加入鹽酸可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)。()(3)陽(yáng)極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)。()(5)電解池中的電解質(zhì)可能是熔融狀態(tài)或固體電解質(zhì)。()(6)陽(yáng)極失去的電子經(jīng)過(guò)直流電源，流向陰極。()(7)電解池中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)不一定同時(shí)發(fā)生。()(8)電解池工作時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陰離子向陰極移動(dòng)。()(9)可充電電池充電時(shí)，電池的正極應(yīng)連接外接電源的負(fù)極。()(10)電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解槽的陰極。()易混易錯(cuò)02電解原理應(yīng)用的四點(diǎn)注意事項(xiàng)(Cl?)通過(guò)，這樣既能防止H?和Cl?混合發(fā)生爆炸，又能避免Cl?和NaOH溶液反應(yīng)生成NaCIO而影響燒堿(2)電解或電鍍時(shí)，電極質(zhì)量減小的電極必為金屬電極——陽(yáng)極；電極質(zhì)量增加的電極必為陰極，即于銅的雜質(zhì)以陽(yáng)極泥的形式沉積。電解過(guò)程中電解質(zhì)溶液中的Cu2+濃度會(huì)逐漸減小。【跟蹤訓(xùn)練】NaCINaCI進(jìn)口→Cl?出口Na出口陰極陰極陽(yáng)極戊戊室陰膜丁室膜②丙室膜①乙室陽(yáng)膜甲室個(gè)個(gè)bd個(gè)AgNO?溶液CuSO?溶液水浸泡過(guò)的鐵水釘C.電解法制金屬鈉4.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.鍍鋅鐵的