新课改瘦专用2020版高考化学一轮复习第六章第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护学案含解析.doc

第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护考点(一)电解原理 【点多面广精细研】1电解使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能。2电解池(1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。(2)电解池的构成条件：有外接电源；有与电解质溶液或熔融的电解质相连的两个电极；形成闭合回路。(3)电极名称及电极反应式(以电解CuCl2溶液为例)总反应方程式：CuCl2 CuCl2。(4)电解池中电子和离子的移动：电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。3阴、阳两极上离子的放电顺序(1)阴极：与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序： (2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，放电顺序： 小题练微点判断下列说法的正误(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()(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现()(3)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应()(4)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极()(5)电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极()(6)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色()(7)电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH逐渐增大()(8)电解NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的pH减小()(9)用铜作电极电解CuSO4溶液的方程式为2Cu2H2O2CuO24H()(10)电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) (8)(9)(10)学霸微提醒(1)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。(2)电解水溶液时，KAl3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。(3)Fe3在阴极上放电时生成Fe2而不是得到单质Fe。1.(2018全国卷)最近我国科学家设计了一种CO2H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：EDTAFe2e=EDTAFe32EDTAFe3H2S=2HS2EDTAFe2该装置工作时，下列叙述错误的是()A阴极的电极反应：CO22H2e=COH2OB协同转化总反应：CO2H2S=COH2OSC石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D若采用Fe3/Fe2取代EDTAFe3/EDTAFe2，溶液需为酸性解析：选C由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO石墨烯电极为阴极。由题图可知，电解时阴极反应式为CO22H2e=COH2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2H2S=COH2OS，B项正确；阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高，C项错误；Fe3、Fe2只能存在于酸性溶液中，D项正确。2(2016全国卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C负极反应为2H2O4e=O24H，负极区溶液pH降低D当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成解析：选BA项正极区发生的反应为2H2O4e=O24H，由于生成H，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SO向正极迁移，正极区溶液的pH减小；B项负极区发生的反应为2H2O2e=H22OH，阴离子增多，中间隔室的Na向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4；C项由B项分析可知，负极区产生OH，负极区溶液的pH升高；D项正极区发生的反应为2H2O4e=O24H，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成0.25 mol O2。方法规律1阴、阳极的判断方法根据外接电源正极连阳极，负极连阴极根据电流方向从阴极流出，从阳极流入根据电子流向从阳极流出，从阴极流入根据离子流向阴离子移向阳极，阳离子移向阴极根据电极产物阳极：电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2；阴极：析出金属、逸出H2(或极区变碱性)2.电解产物的分析方法首先明确阳极材料和溶液中存在的所有离子，然后根据如下规律分析判断。(1)阳极：金属活性电极：电极材料失电子，生成相应的金属阳离子；惰性电极：溶液中的阴离子失电子，生成相应的单质或高价化合物(阴离子放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根离子)。(2)阴极：溶液中的阳离子得电子，生成相应的单质或低价化合物(阳离子放电顺序：AgFe3Cu2HFe2Zn2)。3.(2016北京高考)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生下列对实验现象的解释或推测不合理的是()Aa、d处：2H2O2e=H22OHBb处：2Cl2e=Cl2Cc处发生了反应：Fe2e=Fe2D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜解析：选B根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为2H2O2e=H22OH，A选项正确；b处变红，局部褪色，说明b为电解池的阳极，2Cl2e=Cl2，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：Cl2H2OHClHClO，HCl溶液显酸性，HClO具有漂白性，B选项不正确；c处为阳极，铁失去电子生成Fe2，发生的电极反应为Fe2e=Fe2，C选项正确；实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成Cu2，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来Cu2移到m处，m处Cu2得到电子生成单质铜，D选项正确。4(1)(2018全国卷)KIO3可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。(2)(2017江苏高考)电解Na2CO3溶液的原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质A的化学式为_。解析：(1)电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O2e=2OHH2。电解过程中阳极的K通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。(2)阳极上OH失去电子生成O2，由H2O电离出的H可以与CO反应生成HCO。阴极上H2O放电生成H2。答案：(1)2H2O2e=2OHH2K由a到b(2)4CO2H2O4e=4HCOO2H2方法规律以惰性电极电解电解质溶液的规律类型实例电极反应特点电解质溶液浓度pH电解质溶液复原电解水型NaOH阴极：4H4e=2H2阳极：4OH4e=2H2OO2增大增大加水H2SO4增大减小加水Na2SO4增大不变加水电解电解质型HCl电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电减小增大通HClCuCl2减小加CuCl2放H2生碱型NaCl、KCl阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电生成新电解质增大通HCl放O2生酸型CuSO4、Cu(NO3)2阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸生成新电解质减小加CuO1.如图是一个石墨作电极，电解稀的Na2SO4溶液的装置，通电后在石墨电极X和Y附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是()A逸出气体的体积，X电极的小于Y电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C.D电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶解呈中性点拨：由题图分析，X、Y分别为阴极、阳极，电极反应式分别为4H2O4e=2H24OH、2H2O4e=O24H，所以X电极附近OH浓度增大，呈蓝色，Y电极附近H浓度增大，呈红色。解析：选DX、Y电极反应式分别为4H2O4e=2H24OH、2H2O4e=O24H，相同温度和压强下，X电极生成气体体积大于Y电极，A错误；阳极上生成O2，阴极上生成H2，O2和H2都是无色无味气体，B错误；由电极反应式知，X电极附近溶液呈碱性，Y电极附近溶液呈酸性，则X电极溶液呈蓝色，Y电极溶液呈红色，C错误；惰性电极电解稀的Na2SO4溶液，实际是电解水，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性，D正确。2.装置()为铁镍(FeNi)可充电的碱性电池：FeNiO22H2OFe(OH)2Ni(OH)2；装置()为电解示意图。当闭合开关K时，电极Y附近溶液先变红。X、Y电极为惰性电极。下列说法正确的是()A闭合K时，电极X上有无色无味的气体产生B闭合K时，电极X的反应式为2Cl2e=Cl2C闭合K时，电子从电极A流向电极XD闭合K时，电极A的反应式为NiO22e2H=Ni(OH)2解析：选B闭合K时，电极Y附近溶液先变红，说明Y极H放电产生氢气，是阴极，则X极是阳极，Cl放电产生氯气，电极反应式为2Cl2e=Cl2，A项错误，B项正确；电极A是正极，电极B是负极，电子从B极流出，C项错误；装置()为碱性电池，故A极放电时的电极反应式为NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH，D项错误。3下列各组中，每种电解质溶液用惰性电极电解时只生成氢气和氧气的一组是()AHCl、CuCl2、Ba(OH)2BNaOH、CuSO4、H2SO4CNaOH、H2SO4、Ba(OH)2 DNaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：选C用惰性电极电解时，常见离子的放电顺序：阳离子的放电顺序为AgCu2HNaK，阴离子的放电顺序为IBrClOH常见含氧酸根离子。电解HCl溶液生成H2和Cl2，电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2，电解Ba(OH)2溶液生成H2和O2，A不符合；电解NaOH和H2SO4溶液均生成H2和O2，电解CuSO4溶液则生成Cu和O2，B不符合；电解NaOH、H2SO4、Ba(OH)2溶液均相当于电解水，均生成H2和O2，C符合；电解NaBr溶液生成Br2和H2，D不符合。4.用如图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，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阳极的电极反应式为Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反应式为2e=H22OHD除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O注意：书写电解池中电极反应时，需以实际放电的离子表示，但书写总反应时，弱电解质要写成分子式。解析：选D若铁作阳极，则铁失电子生成Fe2，则CN无法除去，故铁只能作阴极，阳极须为惰性电极，可用石墨作阳极，故A项正确；阳极Cl失去电子生成ClO，发生氧化反应，又已知溶液呈碱性，故B项正确；在碱性条件下，水电离出的H在阴极得电子生成H2，发生还原反应，故C项正确；溶液pH为910，呈碱性，反应物中不可能含有大量的H，故D项错误。5(2019贵阳模拟)如图电解装置可将雾霾中的。下列关于该装置的说法错误的是()ASO2通入阳极，该电极上发生氧化反应B物质M为H2SO4C阴极的电极反应为NO5e6H=NHH2OD(NH4)2SO4可作为肥料点拨：SO2通入阳极，被氧化生成SO，NO通入阴极，被还原生成NH。解析：选C阳极上SO2失电子生成SO，则阳极的电极反应式是SO22H2O2e=SO4H，故A正确；SO2中S化合价升高，发生氧化反应，溶液介质为酸性，SO2被转化为SO，则可判断产物M为H2SO4，故B正确；NO转化为NH，N化合价降低，得到电子发生还原反应，则阴极的电极反应式为NO6H5e=NHH2O，故C错误；(NH4)2SO4是铵态氮肥，可作为肥料，故D正确。考点(二)电解原理的应用 【精讲精练快冲关】 知能学通1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)，阴极：2H2e=H2(反应类型：还原反应)。(2)总反应方程式化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。(3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气阳极钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)阴极碳钢网阳离子交换膜只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过；将电解槽隔成阳极室和阴极室；既能阻止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成的NaClO影响烧碱质量2.电镀和电解精炼铜电镀(铁制品上镀Cu)电解精炼铜阳极电极材料镀层金属铜粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu2e=Cu2Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2阴极电极材料待镀铁制品精铜电极反应Cu22e=Cu电解质溶液含Cu2的盐溶液电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥3.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。总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl2阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2Na2e=2Na冶炼镁MgCl2(熔融)MgCl2阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Mg22e=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2阳极：6O212e=3O2阴极：4Al312e=4Al题点练通1H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图。下列叙述错误的是()AM室发生的电极反应式为2H2O4e=O24HBN室中：a% b%C膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸D理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L 气体解析：选DA项，M室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为2H2O4e=O24H，正确；B项，N室为阴极室，溶液中水电离的H得电子发生还原反应，生成H2，促进水的电离，溶液中OH浓度增大，即a%HNi2(低浓度)。下列说法不正确的是()A碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB电解过程中，乙中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少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，将甲、乙两室合并，则电解反应总方程式发生改变解析：选BA项，阳极电极反应式为4OH4e=2H2OO2，阴极：Ni22e=Ni,2H2e=H2，正确；B项，由于丙中Ni2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从丙移向乙，甲中OH不断减少，Na通过阳离子膜从甲移向乙，所以乙中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放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。4(1)电镀时，镀件与电源的_极连接。化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用_(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。 (2)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法中正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。解析：(1)电镀池中，镀件就是待镀金属制品，为阴极，与电源的负极相连；镀层金属为阳极，与电源正极相连。要把铜从铜盐中置换出来，Cu2被还原，所以应加入还原剂。(2)粗铜电解精炼时，粗铜作阳极与电源正极相连，所以粗铜板是图中电极c，d是阴极，发生的反应是Cu22e=Cu，Au、Ag不如铜活泼，以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe比铜活泼，以Fe2的形式进入电解质溶液中。(3)粗铜电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能，a错误；粗铜作阳极与电源正极相连，发生氧化反应，b正确；溶液中的Cu2向阴极移动，c错误；不活泼金属Ag、Pt、Au等金属在阳极沉积，可以回收，d正确。(4)在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al2Cl3e=Al7AlCl；在水溶液中，得电子能力：HAl3，故阴极上发生的反应是2H2e=H2。答案：(1)负还原剂(2)cCu22e=CuAu、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2的形式进入电解质溶液中(3)bd (4)负4Al2Cl3e=Al7AlClH2考点(三)金属的电化学腐蚀与防护 【精讲精练快冲关】 知能学通1金属的腐蚀(1)金属腐蚀的本质金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。(2)金属腐蚀的类型化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的物质直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质Mne=MnMne=Mn现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生联系电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。2金属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原电池原理负极：比被保护金属活泼的金属正极：被保护的金属设备外加电流的阴极保护法电解原理阴极：被保护的金属设备阳极：惰性电极(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。题点练通 1.(2019长宁区模拟)下列关于钢铁发生吸氧腐蚀的分析正确的是()A吸氧腐蚀是吸热反应B铁作原电池正极C正极电极反应为2H2OO24e=4OHD原电池负极反应为Fe3e=Fe3解析：选C钢铁发生吸氧腐蚀属于金属的缓慢氧化，属于放热反应，故A错误；钢铁发生吸氧腐蚀过程中铁作负极，故B错误；正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O22H2O4e=4OH，故C正确；铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应：Fe2e=Fe2，故D错误。2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()ABC D解析：选C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；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FeCu 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。 判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说，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。(2)对同一金属来说，腐蚀由快到慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中(浓度相同)。(3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。(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。 3.(2019河西区模拟)为延长舰船服役寿命可采用的电化学防腐的方法有舰体与直流电源相连；舰体上镶嵌某种金属块。下列有关说法正确的是()A方法中舰体应连电源的正极B方法中镶嵌金属块可以是锌C方法为牺牲阳极的阴极保护法D方法为外加电流的阴极保护法解析：选B方法舰体做阴极，应连电源的负极，故A错误；方法为牺牲阳极的阴极保护法，镶嵌金属块作原电池的负极，其活泼性需要大于Fe，可以是锌，故B正确；方法利用电解原理，为外加电流的阴极保护法，故C错误；方法利用原电池原理，为牺牲阳极的阴极保护法，故D错误。4. (2019潍坊模拟)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是()A通电时，锌环是阳极，发生氧化反应B通电时，阴极上的电极反应为2H2O2e=H22OHC断电时，锌环上的电极反应为Zn22e=ZnD断电时，仍能防止铁帽被腐蚀解析：选C通电时，锌环与电源正极相连，锌环作阳极，锌失电子发生氧化反应，故A正确；铁帽为阴极，阴极上H得到电子生成氢气，阴极电极反应为2H2O2e=H22OH，故B正确；断电时，锌铁形成原电池，锌失电子生成Zn2，锌环上的电极反应为Zn2e=Zn2，Fe作正极被保护，仍能防止铁帽被腐蚀，故C错误、D正确。5.(2017全国卷)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整解析：选C依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于零，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。考点(四)串联电池与电化学定量计算 【多角探明无盲点】串联电池在高考中经常出现，主要有外接电源与电解池的串联、原电池与电解池的串联两种类型，此类题目解题的关键是判断各个电化学装置中的电极，根据电极种类判断电极反应或进行计算。电化学的定量计算主要与串联电池相关，计算的依据是串联电路中转移的电子数相等，主要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。1.有外接电源电极类型的判断方法有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如：则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。2无外接电源电池类型的判断方法(1)直接判断非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如图所示：A为原电池，B为电解池。(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示：B为原电池，A为电解池。(3)根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图所示：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。对点练1假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。为各装置中的电极编号。下列说法错误的是()A当K闭合时，甲装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源B当K断开时，乙装置锌片溶解，有氢气产生C当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为；D当K闭合后，甲、乙装置中pH变大，丙装置中pH不变解析：选A当K闭合时，形成闭合电路，乙中ZnCu形成的原电池比甲中FeC形成的原电池产生的电压大，甲为电解池，乙为原电池。2某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为_。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_。(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_mL(标准状况下)，丙池中_极析出_g铜。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；丙中溶液的pH将_。解析：(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH6e8OH=CO6H2O。(2)乙池为用惰性电极电解AgNO3溶液，其中A作阳极，B作阴极，总反应式为4AgNO32H2O4AgO24HNO3。(3)根据各电极上转移的电子相同，得 n(Ag)4n(O2)2n(Cu)，故V(O2)22.4L0.28 L280 mL，m(Cu)64g1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，则溶液pH增大，而甲中总反应为2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O，溶液pH减小。答案：(1)原电池CH3OH6e8OH=CO6H2O(2)阳极4AgNO32H2O4AgO24HNO3 (3)280D1.60(4)减小增大1.原则电化学的反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。2关键电极名称要区分清楚；电极产物要判断准确；各产物间量的关系遵循电子得失守恒。3计算方法(1)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。如图所示：图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol 电子转移，则Zn极溶解 g，Cu极上析出H22.24 L(标准状况)，Pt极上析出 Cl2 mol，C极上析出Cu g。甲池中H被还原，生成ZnSO4，溶液pH变大；乙池是电解CuCl2，由于Cu2浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。(2)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。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律关系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4 mol e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)该关系式具有总览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。注意在电化学计算中，还常利用QIt和Qn(e)NA1.601019 C来计算电路中通过的电量。对点练3如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题： (1)a为电源的_(填“正”或“负”)极，C池是_池。A池阳极的电极反应为_，C池阴极的电极反应为_。(2)如果B槽中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2的物质的量浓度为_。(3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为_。解析：(1)根据已知条件通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，说明电极5作阴极，Ag放电，电极反应为Age=Ag，转移电子的物质的量为0.02 mol，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。则a是负极，b是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。(2)B槽中电解总反应为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，若转移0.02 mol 电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4O24e可得n(O2)0.005 mol，体积为112 mL(标准状况)224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗CuSO4 x mol，H2O y mol，则有2x2y0.02，xy0.01，解得xy0.005 mol，则c(CuSO4)0.025 molL1。(3)由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，根据关系式NaOHe，生成的n(NaOH)0.02 mol，则c(NaOH)0.1 molL1，即溶液的pH13。答案：(1)负电解2Cl2e=Cl2Age=Ag(2)0.025 molL1(3)13