高考化学一轮复习 专题6 化学反应与能量变化 第三单元 电解池 金属的腐蚀与防护（加试）课件 苏教版.ppt

第三单元电解池金属的腐蚀与防护 加试 考试标准 考试标准 考点一 考点二 考点三 考点四 探究高考明确考向 练出高分 考点一电解的工作原理 1 电解定义在作用下 电解质在两个电极上分别发生和的过程 2 能量转化形式电能转化为 3 电解池 1 概念 把电能转化为化学能的装置 2 构成条件 有与相连的两个电极 直流电 氧化反应 还原反应 化学能 电源 知识梳理 1 答案 或 形成 3 电极名称及电极反应式 如图 阳极 氧化 2Cl 2e Cl2 阴极 还原 Cu2 2e Cu 电解质溶液 熔融盐 闭合回路 答案 4 电子和离子的移动方向 特别提醒电解时 在外电路中有电子通过 而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流 即电子本身不会通过电解质溶液 4 分析电解过程的思维程序 1 首先判断阴 阳极 分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极 2 再分析电解质水溶液的组成 找全离子并分阴 阳两组 不要忘记水溶液中的H 和OH 3 然后排出阴 阳两极的放电顺序阴极 阳离子放电顺序 Ag Fe3 Cu2 H 酸 Fe2 Zn2 H 水 Al3 Mg2 Na Ca2 K 阳极 活泼电极 S2 I Br Cl OH 含氧酸根离子 注意 阴极不管是什么材料 电极本身都不反应 一定是溶液 或熔融电解质 中的阳离子放电 最常用 最重要的放电顺序 阳极 Cl OH 阴极 Ag Cu2 H 电解水溶液时 K Al3 不可能在阴极放电 即不可能用电解水溶液的方法得到K Ca Na Mg Al等金属 4 分析电极反应 判断电极产物 写出电极反应式 要注意遵循原子守恒和电荷守恒 5 最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式 5 原电池和电解池 1 原电池和电解池的原理比较 2 原电池和电解池的判断 先分析有无外接电源 无外接电源的可能为原电池 然后用原电池的构成条件判断确定 有外接电源的为电解池 其中 当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同时 则为电镀池 其余情况为电解池 特别提醒原电池 电解池都有两个电极 原电池两个电极的名称是正极和负极 为活动性不同的金属或金属与能导电的非金属 此时负极与电解质溶液发生氧化还原反应 燃料电池中为惰性电极 两极反应的物质为可燃性气体和氧气 电解池两个电极的名称是阴极和阳极 可以是惰性电极也可以是活泼性电极 电极本身和电解质溶液没有反应关系 题组一分类突破电解的规律1 用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程 并总结电解规律 用惰性电极电解 填写表中空白 解题探究 2 1 2 3 4 5 6 4OH 4e O2 2H2O 4H 4e 2H2 H2O 2H2O O2 2H2 减小 增大 不变 H2O H2O H2O 答案 1 电解水型 增大 2 电解电解质型 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 2Cl 2e Cl2 Cu2 2e Cu 酸 盐 CuCl2 Cl2 Cu 减小 增大 CuCl2 2HCl H2 Cl2 1 2 3 4 5 6 答案 3 放H2生碱型 水和盐 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 生成新电解质 增大 通入HCl气体 2Cl 2H2O H2 2OH Cl2 1 2 3 4 5 6 答案 4 放O2生酸型 4OH 4e 2H2O O2 2Cu2 4e 2Cu 2Cu2 2H2O O2 4H 2Cu 减小 CuO CuCO3 1 2 3 4 5 6 答案 题组二突破电极反应式 电解方程式的书写2 按要求书写电极反应式和总方程式 1 用惰性电极电解AgNO3溶液阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 2 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 4OH 4e O2 2H2O 或2H2O 4e O2 4H 4Ag 4e 4Ag 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 或2H2O 2e H2 2OH 1 2 3 4 5 6 答案 3 用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应式 阴极反应式 总反应化学方程式 4 用铁作电极电解NaOH溶液阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 或2H2O 2e H2 2OH Fe 2e 2OH Fe OH 2 2H 2e H2 或2H2O 2e H2 2OH 1 2 3 4 5 6 答案 5 用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 6 用Al作阳极 电解H2SO4溶液 铝材表面形成氧化膜阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 6H2O 6e 3H2 6OH 2Al 6e 3H2O Al2O3 6H 6H 6e 3H2 1 2 3 4 5 6 答案 7 用Al作阳极 石墨作阴极 电解NaHCO3溶液阳极反应式 阴极反应式 8 用惰性电极电解熔融MgCl2阳极反应式 阴极反应式 总反应离子方程式 6H2O 6e 3H2 6OH 或6H 6e 3H2 2Cl 2e Cl2 Mg2 2e Mg 1 2 3 4 5 6 答案 题组三电解原理和电解规律的考查3 右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置 通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液 下列实验现象描述正确的是 A 逸出气体的体积 a电极的小于b电极的B 一电极逸出无味气体 另一电极逸出刺激性气体C a电极附近呈红色 b电极附近呈蓝色D a电极附近呈蓝色 b电极附近呈红色 D 1 2 3 4 5 6 答案 4 以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水 下列关于两个电解池反应的说法正确的是 A 阳极反应式相同B 电解结束后所得液体的pH相同C 阴极反应式相同D 通过相同电量时生成的气体总体积相等 同温同压 1 2 3 4 5 6 解析答案 B项 电解水溶液的pH不变 电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠 氯气和氢气 pH变大 所以电解结束后所得液体的pH不相同 故B错误 C项 以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水阴极上都是2H 2e H2 所以阴极电极反应式相同 故C正确 解析A项 以石墨为电极电解水 阳极 4OH 4e 2H2O O2 以石墨为电极电解饱和食盐水 阳极 2Cl 2e Cl2 二者阳极电极反应式不同 故A错误 1 2 3 4 5 6 解析答案 D项 设转移电子数为4mol 则依据电解方程式 2H2O2H2 O2 4e 电解水生成3mol气体 依据电解方程式2NaCl 2H2O2NaOH Cl2 H2 2e 电解食盐水生成4mol气体 故D错误 答案C 题组四原电池 电解池的判断5 某小组为研究电化学原理 设计如图装置 下列叙述不正确的是 A a和b不连接时 铁片上会有金属铜析出B a和b用导线连接时 铜片上发生的反应为Cu2 2e CuC 无论a和b是否连接 铁片均会溶解 溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D a和b分别连接直流电源正 负极 电压足够大时 Cu2 向铜电极移动 1 2 3 4 5 6 解析答案 解析若a和b不连接 则不能构成原电池 单质铁直接与Cu2 发生氧化还原反应而置换出铜 反应方程式为Fe Cu2 Fe2 Cu A正确 若a和b用导线连接 则构成原电池 此时铁作负极 铜作正极 反应方程式分别为Fe 2e Fe2 Cu2 2e Cu B正确 由A B分析可知 选项C是正确的 若a和b分别连接直流电源正 负极 则构成电解池 此时铜作阳极失去电子被氧化 铁作阴极 在电解池中阳离子向阴极移动 因此选项D是错误的 答案D 1 2 3 4 5 6 6 如图所示 下列叙述正确的是 A Y为阴极 发生还原反应B X为正极 发生氧化反应C Y与滤纸接触处有氧气生成D X与滤纸接触处变红色 1 2 3 4 5 6 解析答案 解析分析题给图示可知 Zn片作负极 Cu片作正极 故右侧装置为电解池 X为阳极 发生氧化反应 选项B错误 阴极为H2O电离出的H 放电 生成H2 选项C错误 X为活性电极 电极反应为Cu 2e Cu2 选项D错误 答案A 1 2 3 4 5 6 1 电解水型电解一段时间后 其电解质的浓度一定增大吗 举例说明 提示不一定 如用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液 一段时间后会析出Na2SO4 10H2O晶体 剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液 此时浓度保持不变 2 复原措施探究 1 要使电解后的NaCl溶液复原 滴加盐酸可以吗 提示不可以 电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2 所以应通入氯化氢气体 加入盐酸会引入过多的水 反思归纳 2 要使电解后的CuSO4溶液复原 加入Cu OH 2固体可以吗 提示应具体情况具体分析 若通电一段时间 CuSO4未电解完 即Cu2 未全部放电 使溶液复原应加入CuO 而加入Cu OH 2会使溶液的浓度减小 若Cu2 全部放电 又继续通电一段时间 此时电解水 要使溶液复原应加入Cu OH 2或Cu2 OH 2CO3 若只加入CuO 此时浓度偏大 3 若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后 需加入98gCu OH 2固体 才能使电解质溶液复原 则这段时间 整个电路中转移的电子数为多少 提示4NA 4 通过以上分析 电解质溶液复原应遵循什么原则 提示电解质溶液的复原应遵循 从溶液中析出什么补什么 的原则 即从溶液中析出哪种元素的原子 则应按比例补入哪些原子 3 根据金属活动顺序表 Cu和稀H2SO4不反应 怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2 提示Cu作阳极 C作阴极 稀H2SO4作电解质溶液 通入直流电就可以实现该反应 电解反应方程式为阳极 Cu 2e Cu2 阴极 2H 2e H2 总反应式 Cu 2H Cu2 H2 4 做到 三看 正确书写电极反应式 1 一看电极材料 若是金属 Au Pt除外 作阳极 金属一定被电解 注 Fe生成Fe2 2 二看介质 介质是否参与电极反应 3 三看电解质状态 若是熔融状态 就是金属的电冶炼 5 规避 三个 失分点 1 书写电解池中电极反应式时 一般以实际放电的离子表示 但书写总电解反应方程式时 弱电解质要写成分子式 2 要确保两极电子转移数目相同 且应注明条件 通电 3 电解水溶液时 应注意放电顺序中H OH 之后的离子一般不参与放电 返回 考点二电解原理的应用 1 电解饱和食盐水 1 电极反应阳极反应式 反应 阴极反应式 反应 2 总反应方程式2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 离子反应方程式 2Cl 2H2O2OH H2 Cl2 3 应用 氯碱工业制 和 2Cl 2e Cl2 氧化 2H 2e H2 还原 烧碱 氯气 氢气 知识梳理 1 答案 2 电镀右图为金属表面镀银的工作示意图 据此回答下列问题 1 镀件作阴极 镀层金属银作阳极 2 电解质溶液是 3 电极反应 阳极 阴极 4 特点 极溶解 极沉积 电镀液的浓度 AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液 Ag e Ag Ag e Ag 阳 阴 不变 答案 3 电解精炼铜 1 电极材料 阳极为 阴极为 2 电解质溶液 含Cu2 的盐溶液 3 电极反应 阳极 阴极 Zn 2e Zn2 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu 粗铜 纯铜 答案 Ni 2e Ni2 Fe 2e Fe2 4 电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na K Ca Mg Al等 1 冶炼钠2NaCl 熔融 2Na Cl2 电极反应 阳极 阴极 2Cl 2e Cl2 2Na 2e 2Na 答案 2 冶炼铝2Al2O3 熔融 4Al 3O2 电极反应 阳极 阴极 6O2 12e 3O2 4Al3 12e 4Al 答案 题组一电解原理的 常规 应用1 利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用 下列说法正确的是 A 氯碱工业中 X电极上反应式是4OH 4e 2H2O O2 B 电解精炼铜时 Z溶液中的Cu2 浓度不变C 在铁片上镀铜时 Y是纯铜D 制取金属镁时 Z是熔融的氯化镁 解题探究 2 1 2 3 4 5 6 解析答案 解析氯碱工业中阳极是Cl 放电生成Cl2 电解精炼铜时阳极粗铜溶解 阴极Cu2 放电析出Cu 由于粗铜中含有锌 铁 镍等杂质 溶液中Cu2 浓度变小 铁片上镀铜时 阴极应该是铁片 阳极是纯铜 答案D 1 2 3 4 5 6 2 使用氯化钠作原料可以得到多种产品 1 实验室用惰性电极电解100mL0 1mol L 1NaCl溶液 若阴 阳两极均得到112mL气体 标准状况 则所得溶液的物质的量浓度是 忽略反应前后溶液体积的变化 解析n H2 n Cl2 0 005mol 参加反应的n NaCl 0 01mol 说明NaCl恰好电解完毕 溶液变为NaOH溶液 n NaOH n NaCl 0 01mol c NaOH 0 1mol L 1 0 1mol L 1 1 2 3 4 5 6 解析答案 2 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液 通电时 为使Cl2被完全吸收 制得有较强杀菌能力的消毒液 设计了如图的装置 对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 填字母 A a为正极 b为负极 NaClO和NaClB a为负极 b为正极 NaClO和NaClC a为阳极 b为阴极 HClO和NaClD a为阴极 b为阳极 HClO和NaCl 1 2 3 4 5 6 解析答案 解析电解饱和氯化钠溶液的总反应 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 题目要求使Cl2被完全吸收 则氯气必须在下部的电极上产生 下部的电极是阳极 推出b为电源的正极 a为负极 生成的Cl2与阴极区产生的NaOH反应 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 则消毒液的主要成分是NaClO NaCl 答案B 1 2 3 4 5 6 3 实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe OH 2沉淀 某同学利用上图装置 只更换一个电极 通过电解法制取较纯净的Fe OH 2沉淀 且较长时间不变色 该同学换上的电解材料是 用元素符号表示 总的反应式是 解析题目要求通过电解法制取Fe OH 2 电解质溶液是NaCl溶液 必须通过电极反应产生Fe2 和OH 根据电极发生反应的特点 选择铁作阳极 铁发生氧化反应产生Fe2 溶液中的阳离子Na H 向阴极移动 根据放电顺序 阴极H 放电产生氢气 H 来源于水的电离 反应式 2H2O 2e H2 2OH 在电场作用下 阳极产生的Fe2 与阴极产生的OH 在定向移动的过程中相遇 发生复分解反应生成Fe OH 2沉淀 将阳极反应式 阴极反应式叠加得到总的反应式 Fe 2H2OFe OH 2 H2 Fe 1 2 3 4 5 6 解析答案 题组二电解原理的 不寻常 应用 一 电解原理在 环境治理 中的不寻常应用3 工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示 下列说法不正确的是 1 2 3 4 5 6 已知 Ni2 在弱酸性溶液中发生水解 氧化性 Ni2 高浓度 H Ni2 低浓度 A 碳棒上发生的电极反应 4OH 4e O2 2H2OB 电解过程中 B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小C 为了提高Ni的产率 电解过程中需要控制废水pHD 若将图中阳离子膜去掉 将A B两室合并 则电解反应总方程式发生改变 1 2 3 4 5 6 解析答案 解析电极反应式为阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 Ni2 2e Ni2H 2e H2 A项正确 B项 由于C室中Ni2 H 不断减少 Cl 通过阴离子膜从C室移向B室 A室中OH 不断减少 Na 通过阳离子膜从A室移向B室 所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大 错误 C项 由于H 的氧化性大于Ni2 低浓度 的氧化性 所以为了提高Ni的产率 电解过程需要控制废水的pH 正确 D项 若去掉阳离子膜 在阳极Cl 首先放电生成Cl2 反应总方程式发生改变 正确 答案B 1 2 3 4 5 6 4 用NaOH溶液吸收烟气中的SO2 将所得的Na2SO3溶液进行电解 可循环再生NaOH 同时得到H2SO4 其原理如下图所示 电极材料为石墨 1 图中a极要连接电源的 填 正 或 负 极 C口流出的物质是 1 2 3 4 5 6 3 电解过程中阴极区碱性明显增强 用平衡移动原理解释原因 1 2 3 4 5 6 解析答案 阴极 2H2O 2e H2 2OH 所以从C口流出的是硫酸 在阴极区 由于H 放电 破坏水的电离平衡 c H 减小 c OH 增大 生成NaOH 碱性增强 从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液 1 2 3 4 5 6 答案 1 负硫酸 3 H2O H OH 在阴极H 放电生成H2 c H 减小 水的电离平衡正向移动 碱性增强 二 电解原理在 物质制备 中的不寻常应用5 一定条件下 下图装置可实现有机物的电化学储氢 忽略其他有机物 生成目标产物的电极反应式为 C6H6 6H 6e C6H12 1 2 3 4 5 6 答案 6 电解尿素 CO NH2 2 的碱性溶液制氢气的装置示意图如下 电解池中隔膜仅阻止气体通过 阴阳两极均为惰性电极 1 A极为 电极反应式为 2 B极为 电极反应式为 1 2 3 4 5 6 解析答案 返回 解析H2产生是因为H2O电离的H 在阴极上得电子 即6H2O 6e 3H2 6OH 或6H 6e 3H2 所以B极为阴极 A极为阳极 电极反应式为CO NH2 2 6e 8OH N2 6H2O 阳极反应式容易错写成4OH 4e 2H2O O2 答案 1 阳极CO NH2 2 8OH 6e N2 6H2O 2 阴极6H2O 6e 3H2 6OH 或6H 6e 3H2 1 2 3 4 5 6 返回 考点三应对电化学定量计算的三种方法 1 计算类型原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算 溶液pH的计算 相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算 产物的量与电量关系的计算等 2 三种方法 1 根据总反应式计算先写出电极反应式 再写出总反应式 最后根据总反应式列出比例式计算 2 根据电子守恒计算 用于串联电路中阴阳两极产物 正负两极产物 相同电量等类型的计算 其依据是电路中转移的电子数相等 用于混合溶液中电解的分阶段计算 知识梳理 1 3 根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁 构建计算所需的关系式 如以通过4mole 为桥梁可构建如下关系式 式中M为金属 n为其离子的化合价数值 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值 熟记电极反应式 灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题 提示在电化学计算中 还常利用Q I t和Q n e NA 1 60 10 19C来计算电路中通过的电量 题组一根据总反应式 建立等量关系进行计算1 两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中 通电电解 当电解液的pH从6 0变为3 0时 设电解过程中阴极没有H2放出 且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计 电极上析出银的质量最大为 A 27mgB 54mgC 106mgD 216mg 解题探究 2 1 2 解析答案 3 解析首先结合离子放电顺序 弄清楚两极的反应 阳极 4OH 4e O2 2H2O 阴极 4Ag 4e 4Ag 电解的总反应式为4AgNO3 2H2O4Ag O2 4HNO3 由电解的总反应式可知 电解过程中生成的n Ag n HNO3 n H 10 3mol L 1 10 6mol L 1 0 5L 5 10 4mol m Ag 5 10 4mol 108g mol 1 0 054g 54mg 答案B 1 2 3 2 将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解 通电一定时间后 某一电极增重0 064g 设电解时该电极无氢气析出 且不考虑水解和溶液体积变化 此时溶液中氢离子浓度约为 A 4 10 3mol L 1B 2 10 3mol L 1C 1 10 3mol L 1D 1 10 7mol L 1 A 1 2 解析答案 3 题组二根据电子守恒 突破电解池的 串联 计算3 甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料 下图是甲醇燃料电池工作的示意图 其中A B D均为石墨电极 C为铜电极 工作一段时间后 断开K 此时A B两极上产生的气体体积相同 1 2 3 1 甲中负极的电极反应式为 1 2 3 解析答案 2 乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为 1 2 3 解析答案 解析工作一段时间后 断开K 此时A B两极上产生的气体体积相同 分析电极反应 B为阴极 溶液中铜离子析出 氢离子得到电子生成氢气 设生成气体物质的量为x 溶液中铜离子物质的量为0 1mol 电极反应为Cu2 2e Cu 0 1mol0 2mol2H 2e H2 2x2xx 1 2 3 解析答案 A电极为阳极 溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气 电极反应为4OH 4e 2H2O O2 4x4xx得到0 2 2x 4x x 0 1mol乙中A极析出的气体是氧气 物质的量为0 1mol 在标准状况下的体积为2 24L 答案2 24L 1 2 3 3 丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如右图 则图中 线表示的是 的变化 反应结束后 要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀 需要 mL5 0mol L 1NaOH溶液 1 2 解析答案 3 解析根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化 可知 铜离子从无到有逐渐增多 铁离子物质的量逐渐减小 亚铁离子物质的量逐渐增大 为Fe3 为Fe2 为Cu2 依据 2 计算得到电子转移为0 4mol 当电子转移为0 4mol时 丙中阳极电极反应Cu 2e Cu2 生成Cu2 物质的量为0 2mol 由图像分析可知 反应前 丙装置中n Fe3 0 4mol n Fe2 0 1mol 当电子转移0 4mol时 Fe3 完全反应 生成0 4molFe2 则反应结束后 Fe2 的物质的量为0 5mol Cu2 的物质的量为0 2mol 所以需要加入NaOH溶液1 4mol 所以NaOH溶液的体积为1 4mol 5mol L 1 0 28L 280mL 答案Fe2 280 1 2 3 串联装置图比较 图甲中无外接电源 二者必有一个装置是原电池 相当于发电装置 为电解装置提供电能 其中两个电极活动性差异大者为原电池装置 即左图为原电池装置 右图为电解装置 图乙中有外接电源 两烧杯均作电解池 且串联电解 通过的电流相等 练后反思 返回 考点四金属的腐蚀和防护 1 金属腐蚀的本质金属原子变为 金属发生 2 金属腐蚀的类型 1 化学腐蚀与电化学腐蚀 失去电子 金属阳离子 氧化反应 其他物质直接 电解质溶液 知识梳理 1 答案 2 析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析 无 有微弱 氧化 氧化 电化学 水膜酸性较强 pH 4 3 水膜酸性很弱或呈中性 答案 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 O2 2H2O 4e 4OH Fe 2H Fe2 H2 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2 吸氧腐蚀 答案 3 金属的防护 1 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 原理a 极 比被保护金属活泼的金属 b 极 被保护的金属设备 外加电流的阴极保护法 原理a 极 被保护的金属设备 b 极 惰性金属或石墨 2 改变金属的内部结构 如制成合金 不锈钢等 3 加防护层 如在金属表面喷油漆 涂油脂 电镀 喷镀或表面钝化等方法 原电池 负 正 电解 阴 阳 答案 题组一正确判断概念1 下列判断正确的是 A 所有金属纯度越大 越不易被腐蚀B 纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理不一样C 干燥环境下金属不被腐蚀D Al Fe Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物 B 解题探究 2 答案 1 2 3 4 5 6 2 下列判断错误的是 A 钢铁发生电化学腐蚀时 负极铁失去电子生成Fe2 B 在金属表面覆盖保护层 若保护层破损后 就完全失去了对金属的保护作用C 外加电流的阴极保护法 构成了电解池 牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池 二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀D 纯铁耐腐蚀 生铁不耐腐蚀 B 1 2 3 4 5 6 答案 题组二腐蚀快慢与防护方法的比较3 如图所示 各烧杯中盛有海水 铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为 A B C D 1 2 3 4 5 6 解析答案 解析 是Fe为负极 杂质碳为正极的原电池腐蚀 是铁的吸氧腐蚀 腐蚀较慢 其电极反应式 负极2Fe 4e 2Fe2 正极2H2O O2 4e 4OH 均为原电池 中Fe为正极 被保护 中Fe为负极 均被腐蚀 但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的 故Fe Cu原电池中Fe被腐蚀的较快 是Fe接电源正极作阳极 Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀 加快了Fe的腐蚀 是Fe接电源负极作阴极 Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀 防止了Fe的腐蚀 根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 答案C 1 2 3 4 5 6 4 下列与金属腐蚀有关的说法 正确的是 A 图1中 铁钉易被腐蚀B 图2中 滴加少量K3 Fe CN 6 溶液 没有蓝色沉淀出现C 图3中 燃气灶的中心部位容易生锈 主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D 图4中 用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀 镁块相当于原电池的正极 1 2 3 4 5 6 解析答案 解析A项 图1中 铁钉处于干燥环境 不易被腐蚀 B项 负极反应为Fe 2e Fe2 Fe2 与K3 Fe CN 6 反应生成KFe Fe CN 6 蓝色沉淀 D项 为牺牲阳极的阴极保护法 镁块相当于原电池的负极 答案C 1 2 3 4 5 6 题组三正确判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀5 一定条件下 碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表 1 2 3 4 5 6 下列说法错误的是 A 当pH 4时 碳钢主要发生析氢腐蚀B 当pH 6时 碳钢主要发生吸氧腐蚀C 当pH 14时 正极反应为O2 4H 4e 2H2OD 在煮沸除氧气后的碱性溶液中 碳钢腐蚀速率会减缓 1 2 3 4 5 6 解析答案 解析C项正极反应应为O2 4e 2H2O 4OH 答案C 1 2 3 4 5 6 6 利用右图装置进行实验 开始时 a b两处液面相平 密封好 放置一段时间 下列说法不正确的是 A a管发生吸氧腐蚀 b管发生析氢腐蚀B 一段时间后 a管液面高于b管液面C a处溶液的pH增大 b处溶液的pH减小D a b两处具有相同的电极反应式 Fe 2e Fe2 1 2 3 4 5 6 解析答案 解析根据装置图判断 左边铁丝发生吸氧腐蚀 右边铁丝发生析氢腐蚀 其电极反应为左边负极 Fe 2e Fe2 正极 O2 4e 2H2O 4OH 右边负极 Fe 2e Fe2 正极 2H 2e H2 a b处的pH均增大 C错误 答案C 1 2 3 4 5 6 1 判断金属腐蚀快慢的规律 1 对同一电解质溶液来说 腐蚀速率的快慢 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀 2 对同一金属来说 在不同溶液中腐蚀速率的快慢 强电解质溶液中 弱电解质溶液中 非电解质溶液中 3 活动性不同的两种金属 活动性差别越大 腐蚀速率越快 4 对同一种电解质溶液来说 电解质浓度越大 金属腐蚀越快 反思归纳 2 两种保护方法的比较外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法 3 根据介质正确判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀正确判断 介质 溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键 潮湿的空气 酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀 NH4Cl溶液 稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀 返回 探究高考明确考向 1 2 3 4 1 正误判断 正确的划 错误的划 1 验证铁的吸氧腐蚀 可以将铁钉放入试管中 用盐酸浸没 2015 福建理综 8D 2 钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀 2015 江苏 11C 3 2015 四川理综 3C 5 答案 2 2015 上海 14 研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示 下列有关说法错误的是 A d为石墨 铁片腐蚀加快B d为石墨 石墨上电极反应为O2 2H2O 4e 4OH C d为锌块 铁片不易被腐蚀D d为锌块 铁片上电极反应为2H 2e H2 1 2 3 4 5 解析答案 解析A项 由于活动性 Fe 石墨 所以铁 石墨及海水构成原电池 Fe为负极 失去电子被氧化变为Fe2 进入溶液 溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原 比没有形成原电池时的速率快 正确 B项 d为石墨 由于是中性电解质 所以发生的是吸氧腐蚀 石墨上氧气得到电子 发生还原反应 电极反应为O2 2H2O 4e 4OH 正确 C项 若d为锌块 则由于金属活动性 Zn Fe Zn为原电池的负极 Fe为正极 首先被腐蚀的是Zn 铁得到保护 铁片不易被腐蚀 正确 D项 d为锌块 由于电解质为中性环境 发生的是吸氧腐蚀 在铁片上电极反应为O2 2H2O 4e 4OH 错误 答案D 1 2 3 4 5 3 2015 四川理综 4 用下图所示装置除去含CN Cl 废水中的CN 时 控制溶液pH为9 10 阳极产生的ClO 将CN 氧化为两种无污染的气体 下列说法不正确的是 A 用石墨作阳极 铁作阴极B 阳极的电极反应式 Cl 2OH 2e ClO H2OC 阴极的电极反应式 2H2O 2e H2 2OH D 除去CN 的反应 2CN 5ClO 2H N2 2CO2 5Cl H2O 1 2 3 4 5 解析答案 解析Cl 在阳极发生氧化反应生成ClO 水电离出的H 在阴极发生还原反应生成H2 又由于电解质溶液呈碱性 故A B C项正确 D项 溶液呈碱性 离子方程式中不能出现H 正确的离子方程式为2CN 5ClO H2O N2 2CO2 5Cl 2OH 错误 答案D 1 2 3 4 5 4 2015 浙江理综 11 在固态金属氧化物电解池中 高温共电解H2O CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式 基本原理如图所示 下列说法不正确的是 1 2 3 4 5 A X是电源的负极B 阴极的电极反应式是H2O 2e H2 O2 CO2 2e CO O2 C 总反应可表示为H2O CO2H2 CO O2D 阴 阳两极生成的气体的物质的量之比是1 1 1 2 3 4 5 解析答案 解析由水和二氧化碳生成氢气和一氧化碳发生还原反应 此极上得到电子 应为阴极 故X极为电源的负极 A B项正确 C项 根据电极上的反应物和生成物 可知总反应方程式正确 D项 因阳极电极反应式为2O2 4e O2 结合电子得失相等 可知阴 阳两极生成气体的物质的量之比为2 1 错误 答案D 1 2 3 4 5 5 2013 浙江理综 11 电解装置如图所示 电解槽内装有KI及淀粉溶液 中间用阴离子交换膜隔开 在一定的电压下通电 发现左侧溶液变蓝色 一段时间后 蓝色逐渐变浅 1 2 3 4 5 解析答案 返回 解析左侧变蓝 说明左侧是阳极 I 在阳极放电 被氧化生成I2 因而右侧是阴极 只能是水电离的H 放电 被还原生成H2 其电极反应为2H2O 2e H2 2OH A项正确 OH 通过阴离子交换膜进入左侧与I2反应生成又通过阴离子交换膜进入右侧 B项正确 电解KI的过程发生如下两个反应 1 2 3 4 5 答案D 3 即得总方程式 C项正确 1 2 3 4 5 返回 练出高分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 下列叙述错误的是 A 生铁中含有碳 抗腐蚀能力比纯铁弱B 用锡焊接的铁质器件 焊接处易生锈C 在铁制品上镀铜时 镀件为阳极 铜盐为电镀液D 铁管上镶嵌锌块 铁管不易被腐蚀 C 答案 2 下列金属防腐的措施中 使用外加电流的阴极保护法的是 A 水中的钢闸门连接电源的负极B 金属护拦表面涂漆C 汽车底盘喷涂高分子膜D 地下钢管连接镁块 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析答案 解析由题干信息可知其反应原理为阳极 Fe Fe 2e Fe2 阴极 Fe 2H 2e H2 因H 不断在阴极上得电子成为H2而析出 且与Fe2 的反应也在消耗H 使得溶液由酸性变为中性 再由中性变为碱性 Cr3 3OH Cr OH 3 Fe3 3OH Fe OH 3 所以A C正确 B不正确 由阳极反应及总反应知 电路中每转移12mol电子 则生成6molFe2 所以有1mol被还原 D正确 答案B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4 1 利用如图所示装置从海水中提取CO2 有利于减少环境温室气体含量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 结合方程式简述提取CO2的原理 解析a室的电极连接电源的正极 作阳极 发生氧化反应 2H2O 4e O2 4H c H 增大 H 从a室通过阳离子膜进入b室 发生反应 HCO H CO2 H2O a室 2H2O 4e O2 4H H 通过阳离子膜进入b室 发生反应 HCO H CO2 H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析答案 用该装置产生的物质处理b室排出的海水 合格后排回大海 处理至合格的方法是 解析海水的pH 8 电解后的海水pH 6 呈酸性 c室的反应 2H2O 2e H2 2OH 可用c室排出的碱液与从b室排出的酸液中和调至接近装置入口海水的pH 即处理合格 c室的反应 2H2O 2e H2 2OH 用c室排出的碱液将从b室排出的酸液调至接近装置入口海水的pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析答案 2 利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料 LiOH可由电解法制备 钴氧化物可通过处理钴渣获得 利用如图装置电解制备LiOH 两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液 B极区电解液为 溶液 填化学式 阳极电极反应式为 电解过程中Li 向 电极迁移 填 A 或 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析答案 解析B极区生成H2 同时会生成LiOH 则B极区电解液为LiOH溶液 电极A为阳极 在阳极区LiCl溶液中Cl 放电 电极反应式为2Cl 2e Cl2 在电解过程中Li 阳离子 向B电极 阴极区 迁移 答案LiOH2Cl 2e Cl2 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 1 如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图 腐蚀过程中 负极是 填图中字母 a 或 b 或 c 环境中的Cl 扩散到孔口 并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2 OH 3Cl 其离子方程式为 若生成4 29gCu2 OH 3Cl 则理论上耗氧体积为 L 标准状况 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析答案 解析 青铜器的腐蚀 如图铜为负极被腐蚀生成Cu2 正极氧气生成OH 正极的反应产物为OH 负极的反应产物为Cu2 与Cl 作用生成Cu2 OH 3Cl 答案 c 2Cu2 3OH Cl Cu2 OH 3Cl 0 448 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 电解制备Al OH 3时 电极分别为Al片和石墨 电解总反应方程式为 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6 氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气 氢气 烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品 下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图 图中的离子交换膜只允许阳离子通过 1 2 3 4 5 6 7 8 9 完成下列填空 1 写出电解饱和食盐水的离子方程式 2 离子交换膜的作用为 3 精制饱和食盐水从图中 位置补充 氢氧化钠溶液从图中 位置流出 选填 a b c 或 d 2OH 能得到纯度更高的氢氧化钠溶液 阻止阳极产生 的Cl2和阴极产生的H2混合发生反应 a d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 7 铁 铜及其化合物在生活 生产中有广泛应用 请回答下列问题 1 钢铁的电化学腐蚀简单示意图如下 将该图稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图 请在下图虚线框内作出修改 并用箭头标出电子流动方向 1 2 3 4 5 6 7 8 9 写出修改前的钢铁吸氧腐蚀时石墨电极的电极反应式 解析答案 O2 2H2O 4e 4OH 解析碳是惰性电极 所以只能形成电解池才能防止铁腐蚀 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8 利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一 某研究小组设计了如图所示的循环系统实现光分解水制氢 反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供 反应体系中I2和Fe2 等可循环使用 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 写出下列反应中的离子方程式 电解池A 电解池B 光催化反应池 解析电解池A中反应的离子方程式为2H 2I H2 I2 电解池B中反应的离子方程式为4Fe3 2H2OO2 4H 4Fe2 光催化反应池 2Fe2 I22Fe3 2I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析答案 2 若电解池A中生成3 36LH2 标准状况 电解池B中生成Fe2 的物质的量为 0 300mol 因为电解池A B是串联电解池 电路中转移的电子数目相等 所以 n Fe2 n e 0 300mol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析答案 3 若循环系统处于稳定工作状态时 电解池A中流入和流出的HI浓度分别为amol L 1和bmol L 1 光催化反应生成Fe3 的速率为cmol min 1 循环系统中溶液的流量为Q 流量为单位时间内流过的溶液体积 试用所给字母的代数式表示溶液的流量Q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析答案 9 PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得 反应的离子方程式为 PbO2也可以通过石墨为电极 Pb NO3 2和Cu NO3 2的混合溶液为电解液电解制取 阳极发生的电极反应式为 阴极上观察到的现象是 若电解液中不加入Cu NO3 2 阴极发生的电极反应式为 这样做的主要缺点是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析答案 返回 解析从信息可知 PbO与ClO 反应生成PbO2 再从化合价升降可判断出氯元素化合价降低 在碱性条件下 氯元素不可能以Cl2形式存在 所以只能是被还原为Cl 从而写出PbO ClO PbO2 Cl 阳极发生氧化反应 水电离出的OH 失电子 反应生成PbO2 所以电极反应为Pb2 2H2O 2e PbO2 4H 阴极上离子得电子的能力是Cu2 Pb2 H 水 所以阴极反应为Cu2 2e Cu 若没有Cu2 阴极反应为Pb2 2e Pb Pb2 不能充分利用 答案PbO ClO PbO2 Cl Pb2 2H2O 2e PbO2 4H 石墨上包上铜镀层Pb2 2e Pb不能有效利用Pb2 1 2 3 4 5 6 7 8 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