江苏专版2020版高考化学一轮复习专题四第十七讲电解池金属的腐蚀与防护学案含解析.doc

电解池金属的腐蚀与防护江苏考纲要求1理解电解池的工作原理，能写出简单电极反应式和电池反应方程式。2认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原理，能运用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。电解原理 教材基础自热身 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，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。注意其中与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。阴极材料分为两类，一类为惰性电极，如石墨、Pt、Ti、Au等导体构成；另一类为活性电极，电极材料参与反应，包括Cu、Ag及比Cu、Ag活泼的金属。(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在惰性电极上离子的放电顺序(1)阴极(与电极材料无关)：(2)阳极(与电极材料有关) ：4原电池和电解池的比较装置类别原电池电解池原理(能量转化)化学能转化为电能电能转化为化学能举例(图)形成条件两根电极(活泼性不同的两种金属或金属与非金属)电解质(可以是溶液也可以是熔融状态)构成闭合回路自发的氧化还原反应两根电极(活泼性可相同也可不同)电解质(可以是溶液也可以是熔融状态)构成闭合回路有外加电源装置特征无外加电源有外加电源电极名称正极负极阳极阴极反应类型还原反应氧化反应氧化反应还原反应是否自发进行自发的氧化还原反应自发或非自发的氧化还原反应电子流向(“电子不下线”)从负极经导线流向正极从负极流向阴极(阳离子在阴极得电子)；从阳极移向正极(阴离子或活泼金属在阳极失电子)溶液中离子的移动(“离子不上线”) 阳离子移向正极；阴离子移向负极阳离子移向阴极；阴离子移向阳极知能深化扫盲点提能点(一)用惰性电极电解电解质溶液的四种类型类型电解质类型电极反应式及总反应式电解质溶液浓度溶液pH电解水型含氧酸，如H2SO4阴极：4H4e=2H2阳极：4OH4e=2H2OO2总反应式：2H2O2H2O2增大减小可溶性强碱，如NaOH增大活泼金属含氧酸盐，如KNO3不变电解电解质型无氧酸，如HCl阴极：2H2e=H2阳极：2Cl2e=Cl2总反应式：2HClH2Cl2减小增大不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2阴极：Cu22e=Cu阳极：2Cl2e=Cl2总反应式：CuCl2CuCl2增大放H2生碱型活泼金属无氧酸盐，如NaCl阴极：2H2e=H2阳极：2Cl2e=Cl2总反应式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2增大放O2生酸型不活泼金属含氧酸盐，如CuSO4阴极：2Cu24e=2Cu阳极：4OH4e=2H2OO2总反应式：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2减小对点练1用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是()AAgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2BKCl Na2SO4 CuSO4CCaCl2 KOH NaNO3DHCl HNO3 K2SO4解析：选BAgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4等随电解的进行，有酸产生，溶液pH降低；KCl、CaCl2等随电解的进行，有碱产生，溶液pH升高；CuCl2、HCl电解的电解质本身，溶液中CuCl2、HCl减少，对应的H减少，溶液的pH升高；KOH、HNO3相当于电解H2O，电解质浓度增大，对应的碱液碱性更强，酸液酸性更强。提能点(二)阴、阳极的判断和电解产物的分析方法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移向阴离子移向阳极，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)。对点练2金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知离子的氧化性：Fe2Ni2Cu2)()A阳极的电极反应式为Ni22e=NiB电解过程中阳极质量减少与阴极质量增加相等C电解后溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D电解后电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt解析：选D阳极Zn、Fe、Ni依次溶解，发生氧化反应，电极反应是Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2，Ni2e=Ni2，A错误；阴极反应Ni22e=Ni，阳极减少的是Zn、Fe、Ni，阴极增加的是Ni，其质量不等，B错误；比镍不活泼的金属Cu、Pt不会失去电子溶解，故以阳极泥的形式沉积下来，在阴极只有Ni2得电子，电极反应式为Ni22e=Ni，溶液中的离子除了Fe2和Zn2外，还有溶液中的Ni2，C错误，D正确。题点全练过高考题点一电极反应式、电解方程式的书写1按要求书写电极反应式和总反应式(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：_。(3)用Fe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Fe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：_。(5)用Cu作电极电解盐酸溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。(6)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：_。(7)以铝材为阳极，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：_。(8)用Al单质作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO3溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。(9)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：_。答案：(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e=Fe22H2e=H2Fe2H2OFe(OH)2H2(4)Fe2e2OH=Fe(OH)22H2O2e=H22OHFe2H2OFe(OH)2H2(5)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2HCu2H2(6)2Al6e8OH=2AlO4H2O6H2O6e=3H26OH(或6H6e=3H2)2Al2H2O2OH2AlO3H2(7)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H2(8)2Al6HCO6e=2Al(OH)36CO26H6e=3H22Al6HCO6H2Al(OH)36CO23H2(9)2Cl2e=Cl2Mg22e=MgMg22ClMgCl2题点二电解原理和电解规律的考查2关于用惰性电极电解CuCl2溶液实验的说法错误的是()A溶液中Cl向阳极移动，Cu2向阴极移动B阳极上发生还原反应，阴极上发生氧化反应C阴极反应：Cu22e=Cu D可以用湿润的KI淀粉试纸检验阳极产生的气体为Cl2解析：选B溶液中Cu2向阴极移动，Cl向阳极移动，A正确；阴极发生还原反应：Cu22e=Cu，阳极发生氧化反应：2Cl2e= Cl2，可以用湿润的KI淀粉试纸检验阳极产生的气体Cl2，B错误，C、D正确。3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A和B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，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味气体CA电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色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电解原理的应用解析：选DA、B电极反应式分别为4H2O4e=2H24OH、2H2O4e=O24H，相同温度和压强下，A电极生成气体体积大于B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，A电极附近溶液呈碱性，B电极附近溶液呈酸性，则A电极溶液呈蓝色，B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。教材基础自热身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题点全练过高考题点一电解原理的基本应用1(2019无锡模拟)H2S有剧毒，石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的H2S废气。先将含H2S的废气(其他成分不参与反应)通入FeCl3溶液中，过滤后将滤液加入到以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解(如图所示)，电解后的溶液可以循环利用。下列有关说法不正确的是( )A过滤所得到沉淀的成分为S和FeSB与外接电源a极相连的电极反应为Fe2e=Fe3C与外接电源b极相连的是铁电极D若有0.20 mol的电子转移，得到氢气2.24 L(标准状况)解析：选AH2S通入FeCl3溶液中，发生反应H2S2FeCl3=2FeCl2S2HCl，以铁和石墨棒为电极电解过滤后的滤液，由图可知右侧产生H2，是因为溶液中的H得到电子产生H2，则右侧为阴极，b极为负极，a极为正极。过滤所得到沉淀的成分为S，没有FeS，A错误；与外接电源a极相连的是阳极，由于电解后的溶液可以循环利用，则电极反应为Fe2e=Fe3，B正确；与外接电源b极相连的是铁电极，C正确；若有0.20 mol的电子转移，生成0.1 mol H2，即得到氢气2.24 L(标准状况)，D正确。2(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。(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题点二电解原理在环境治理中的应用3(2019南京、盐城模拟)一种生物电化学方法脱除水体中NH的原理如图所示：下列说法正确的是( )A装置工作时，化学能转变为电能B装置工作时，a极周围溶液pH 降低C装置内工作温度越高，NH脱除率一定越大D电极b上发生的反应之一是2NO2e=N23O2解析：选B该装置是把电能转化为化学能，故A错误；a极为阳极，电极反应为NH2H2O6e=NO8H，所以a极周围溶液的pH减小，故B正确；该装置是在细菌生物作用下进行的，温度过高导致细菌死亡，NH脱除率会减小，故C错误；b极上反应式为2NO12H10e=N26H2O，故D错误。4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。 已知：Ni2在弱酸性溶液中发生水解；氧化性：Ni2(高浓度)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。题点三电解原理在物质制备中的应用5H3BO3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%b。符合上述实验结果的盐溶液是()选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3解析：选DA项，当X为MgSO4溶液时，b极上生成H2，电极质量不增加，不符合题意；B项，当X为AgNO3溶液，Y为Pb(NO3)2溶液时，b极上析出Ag，d极上产生H2，不符合题意；C项，当X为FeSO4溶液，Y为Al2(SO4)3溶液时，b、d极上均产生气体，不符合题意；D项，b极上析出Cu，d极上析出Ag，依据电子守恒Cu2Ag，则增重d极大于b极，符合题意。2(2019常州模拟)如图是以甲烷和O2构成的燃料电池电解AlCl3溶液的装置，电极材料均为石墨。用该装置进行实验，反应开始后观察到x电极附近出现白色沉淀。下列说法正确的是()A原电池中电解质溶液的pH增大B电解池中电解AlCl3溶液的总反应为2Cl2H2OCl2H22OHCM处通入的气体为CH4，电极反应式为CH410OH8e=CO7H2OD电解池中Cl向x极移动解析：选C以甲烷和O2构成的燃料电池电解AlCl3溶液，反应开始后观察到x电极附近出现白色沉淀，则x电极为阴极，a为负极，应通入CH4，b为正极，应通入O2。原电池中电解质溶液KOH参与反应被消耗，溶液的pH会减小，A错误；电解池中电解AlCl3溶液的总反应为2Al36Cl6H2O3Cl23H22Al(OH)3 ，B错误；M处通入的气体为CH4，电极反应式为CH410OH8e=CO7H2O，C正确；电解池中Cl向阳极即y极移动，D错误。3(2019无锡模拟)下列装置由甲、乙两部分组成(如图所示)，甲是将废水中乙二胺H2N(CH2)2NH2氧化为环境友好物质形成的化学电源。当电池工作时，下列说法正确的是()A电子的流动方向：MFeCuSO4溶液CuNBM极电极反应式：H2N(CH2)2NH216OH16e=2CO2N212H2OC当N极消耗5.6 L O2时，则铁极增重32 gD一段时间后，乙中CuSO4溶液浓度基本保持不变解析：选D根据甲中N极上O2转化为H2O，O2发生还原反应知N极为正极，M极为负极，故电子的流动方向为MFe、CuN，电子不能通过电解质溶液，A项错误；根据乙二胺被氧化为环境友好物质，推知乙二胺转化为CO2、N2，故M极电极反应式为H2N(CH2)2NH24H2O16e=2CO2N216H，B项错误；N极上发生反应：O24H4e=2H2O，Fe极上发生反应：Cu22e=Cu，根据各电极上通过电荷量(或转移电子数)相等，可得关系式：O22Cu，当N极消耗标准状况下5.6 L O2时，铁极增加的质量为264 gmol132 g，但题中没有说明O2所处的状况，C项错误；乙中Cu为阳极，Fe为阴极，原理为铁上镀铜，CuSO4溶液浓度基本保持不变，D项正确。二、电化学计算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(1)电极名称要区分清楚。(2)电极产物要判断准确。(3)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4500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.3 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体1.12 L(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是()A原混合溶液中c(Na)0.2 molL1B电解后溶液中c(H)0.2 molL1C上述电解过程中共转移0.4 mol电子D电解后得到的Cu的物质的量为0.1 mol解析：选B阳极离子放电能力：OHNO，根据题给信息，阳极一定是OH放电，生成0.05 mol O2，转移0.2 mol电子；阴极离子放电能力：Cu2HNa，所以Cu2先放电，然后是H放电，阴极生成0.05 mol H2时，转移0.1 mol电子，根据得失电子守恒知，Cu2得到0.1 mol电子，n(Cu2)0.05 mol，所以原溶液中nCu(NO3)20.05 mol，n(NO)0.3 molL10.5 L0.15 mol，n(NaNO3)0.05 mol。原混合溶液中c(Na)0.1 molL1，A项错误；结合以上分析及电解总方程式Cu22H2OCuH2O22H可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2、0.05 mol H2和0.1 mol H，电解后溶液中c(H)0.2 molL1，B项正确，D项错误；上述电解过程中共转移0.2 mol电子，C项错误。51 L 1 molL1的AgNO3溶液在以银为阳极，铁为阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16 g时，下列判断不正确的是()A溶液浓度仍为1 molL1B阳极上产生112 mL O2(标准状况)C转移的电子数是1.2041022D反应中有0.02 mol金属被氧化解析：选B该过程是在铁上镀银，电镀过程中，溶液的浓度不变，A正确；阳极反应为Age=Ag，阴极反应为Age=Ag，阳极上无氧气生成，B错误；2.16 g Ag的物质的量为0.02 mol，阳极有0.02 mol银被氧化，转移的电子数是1.2041022，C、D均正确。6将1 L一定浓度的CuSO4溶液，用a、b两个石墨电极电解，当a极上产生22.4 L(标准状况下)气体时，b极上只有固体析出。然后将a、b两极反接，继续通直流电，b极上又产生22.4 L(标准状况下)气体，溶液质量共减少227 g。(1)a极上产生22.4 L(标准状况下)气体时，b极增加的质量为_。(2)原溶液中CuSO4的物质的量浓度为_。解析：(1)电解方程式：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2。a极即阳极上产生O2：m(O2)32 gmol132 g，b极即阴极质量增加的是生成Cu的质量：m(Cu)2n(O2)M(Cu)264 gmol1128 g，溶液质量减少160 g。(2)电源反接后，b为阳极，Cu先放电，然后OH放电，a为阴极，Cu2先放电，然后H放电。电解过程可分为三个阶段：电镀铜，此阶段溶液质量变化m10。电解CuSO4溶液：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O22 2 12n1(O2) 2n1(O2) n1(O2)此阶段，溶液质量减少160n1(O2)g。电解H2SO4溶液，其本质是电解水：2H2O电解,2H2O222 12n2(O2)2n2(O2)n2(O2)此阶段，溶液质量减少36n2(O2)g。则有解得：n1(O2)0.25 mol，n2(O2)0.75 mol，所以原溶液中c(CuSO4)2.5 molL1。答案：(1)128 g(2)2.5 molL1金属的腐蚀与防护教材基础自热身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。注意活动性弱于氢(H)的金属(如铜)只能发生吸氧腐蚀，不能发生析氧腐蚀。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：被保护的金属设备如在船只的螺旋桨附近的船体上镶嵌锌块或镁块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：惰性电极如将大型水坝船阀与直流电源负极相连接(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。题点全练过高考题点一金属的腐蚀1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。2为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是()A正极的电极反应式为O22H2O4e=4OH B将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成C若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈D分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快解析：选DFe是负极，失电子被氧化成Fe2，在正极O2得电子发生还原反应生成OH，故将O2吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快；向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率；但若将石墨电极换成Mg电极，则负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈。规律方法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。(5)纯度越高的金属，腐蚀速率越慢。(6)不纯的金属或合金，在潮湿的空气中腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气的条件下的腐蚀速率。题点二金属的防护3下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是()A钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是O22H2O4e=4OHB当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀解析：选B弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A正确；当镀层破损时，Sn、Fe可形成原电池，Fe作负极，加快了Fe的腐蚀，B错误；Fe、Zn、海水形成原电池，Zn失去电子作负极，从而保护了Fe，C正确；采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，D正确。4(2018北京高考)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是()A对比，可以判定Zn保护了FeB对比，K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C验证Zn保护Fe时不能用的方法D将Zn换成Cu，用的方法可判断Fe比Cu活泼解析：选D实验中加入K3Fe(CN)6，溶液无变化，说明溶液中没有Fe2；实验中加入K3Fe(CN)6生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2，A项正确；对比可知，中K3Fe(CN)6可能将Fe氧化成Fe2，Fe2再与K3Fe(CN)6反应生成蓝色沉淀，B项正确；由以上分析可知，验证Zn保护Fe时，可以用做对比实验，不能用的方法，C项正确；K3Fe(CN)6可将单质铁氧化为Fe2，Fe2与K3Fe(CN)6生成蓝色沉淀，附着在Fe表面，无法判断铁比铜活泼，D项错误。课堂真题集训明考向1(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。2(2017全国卷)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A待加工铝质工件为阳极B可选用不锈钢网作为阴极C阴极的电极反应式为Al33e=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析：选C利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H放电，阴极发生的电极反应为2H2e=H2，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。3(2017海南高考)一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H。下列叙述错误的是()APd电极b为阴极B阴极的反应式为N26H6e=2NH3CH由阳极向阴极迁移D陶瓷可以隔离N2和H2解析：选A此装置为电解池，总反应式是N23H2=2NH3，Pd电极b上是氢气发生氧化反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N26H6e=2NH3，故B说法正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。4(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。5(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，铁失去电子生成亚铁离子，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，后来铜离子移到m处，m处铜离子得到电子生成单质铜，故D选项正确。6(1)(2018江苏高考节选)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：_。(2)(2017江苏高考节选)电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。电