江蘇專用2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化3第三單元電解原理金屬的腐蝕與防護(hù)教案.doc

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第三單元　電解原理　金屬的腐蝕與防護(hù) 1．理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。 2．了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。 　電解原理 [知識(shí)梳理] 1．電解 使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。 2．電解池(也叫電解槽) 電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。 3．電解池的組成和工作原理(以電解CuCl2溶液為例) 總反應(yīng)方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑。 4．電子和離子移動(dòng)方向 (1)電子：從電源的負(fù)極流向電解池的陰極；從電解池的陽(yáng)極流向電源的正極。 (2)離子：陽(yáng)離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽(yáng)極。 5．分析電解過(guò)程的思維程序 (1)首先判斷陰、陽(yáng)極，分析陽(yáng)極材料是惰性電極還是活潑電極。 (2)其次分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽(yáng)兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。排出陰、陽(yáng)兩極的放電順序。 陰極：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。 陽(yáng)極：活潑電極>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子。 (3)然后分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。 (4)最后寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 6．電解規(guī)律(用惰性電極電解) 電解質(zhì) (水溶液) 電極反應(yīng)式 被電解 的物質(zhì) 總化學(xué)方程式 或離子方程式 電解質(zhì) 濃度 溶液 pH 電解質(zhì)溶 液復(fù)原方法 含氧酸 (如H2SO4) 陽(yáng)極：2H2O－4e－=== 4H＋＋O2↑ 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 減小 加H2O 強(qiáng)堿 (如NaOH) 陽(yáng)極：4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O 陰極：4H2O＋4e－=== 2H2↑＋4OH－ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 增大 加H2O 活潑金屬 的含氧酸鹽 (如KNO3、 Na2SO4) 陽(yáng)極：4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 不變 加H2O 無(wú)氧酸 (如HCl， 除HF外) 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 酸 2HClCl2↑＋H2↑ 減小 增大 通入HCl氣體 不活潑金屬 的無(wú)氧酸鹽 (如CuCl2， 除氟化物外) 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 鹽 CuCl2Cu＋Cl2↑ 減小 加CuCl2固體 活潑金屬的 無(wú)氧酸鹽 (如NaCl) 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 水和鹽 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新 電解質(zhì) 增大 通入HCl氣體 不活潑金屬 的含氧酸鹽 (如CuSO4) 陽(yáng)極：2H2O－4e－===4H＋ ＋O2↑ 陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 水和鹽 2Cu2＋＋2H2O 2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成 新電 解質(zhì) 減小 加CuO或 CuCO3 [自我檢測(cè)] 1．按要求書寫有關(guān)的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式。 (1)用惰性電極電解AgNO3溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式：___________________________________________； 陰極反應(yīng)式：___________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：_____________________________________。 (2)用惰性電極電解MgCl2溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式：___________________________________________； 陰極反應(yīng)式：___________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：_____________________________________。 (3)用銅作電極電解NaCl溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式：___________________________________________； 陰極反應(yīng)式：___________________________________________； 總化學(xué)方程式：_________________________________________。 (4)用銅作電極電解鹽酸 陽(yáng)極反應(yīng)式：___________________________________________； 陰極反應(yīng)式：___________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：_____________________________________。 答案：(1)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ (2)2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ (3)Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑ Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑ (4)Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑ Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ 2．(教材改編)下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是(　　) A．銅鋅原電池中銅一般作負(fù)極 B．電解熔融氯化鈉制鈉時(shí)用銅作陽(yáng)極 C．在鍍件上電鍍銅時(shí)用金屬銅作陽(yáng)極 D．電解稀硫酸制H2、O2時(shí)銅作陽(yáng)極 解析：選C。A項(xiàng)，鋅比銅活潑，故銅一般作正極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電解熔融氯化鈉時(shí)用銅作陽(yáng)極，陽(yáng)極上Cl－不能失電子生成Cl2，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電鍍時(shí)，待鍍金屬作陰極，鍍層金屬為陽(yáng)極，正確；D項(xiàng)，電解H2SO4制H2、O2時(shí)，陽(yáng)極必為惰性電極，錯(cuò)誤。 (1)陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是電解質(zhì)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：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。 (3)電解水溶液時(shí)，K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋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、Al等金屬。 　(2016高考全國(guó)卷Ⅰ，11，6分)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na＋和SO可通過(guò)離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是(　　) A．通電后中間隔室的SO離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大 B．該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O－4e－===O2＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pH降低 D．當(dāng)電路中通過(guò)1 mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.5 mol的O2生成 [解析]　該裝置為電解池。H2O在正(陽(yáng))極區(qū)放電，生成O2和H＋，正(陽(yáng))極區(qū)溶液pH減小，中間隔室中的陰離子SO通過(guò)cd離子交換膜移向正(陽(yáng))極，故正(陽(yáng))極區(qū)可得到H2SO4；當(dāng)電路中通過(guò)1 mol電子時(shí)生成 0.25 mol O2；H2O在負(fù)(陰)極區(qū)放電，生成OH－和H2，負(fù)(陰)極區(qū)溶液pH增大，中間隔室中的陽(yáng)離子Na＋通過(guò)ab離子交換膜移向負(fù)(陰)極，故負(fù)(陰)極區(qū)可得到NaOH，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。 [答案]　B 上述例題中裝置不變，若向中間隔室里加入的是含NaNO3廢水，則兩端隔室分別得到什么產(chǎn)物？若是含NaCl廢水呢？ 答案：加入含NaNO3廢水時(shí)，陽(yáng)極室得到O2和HNO3，陰極室得到NaOH和H2；加入含NaCl廢水時(shí)，陽(yáng)極室得到Cl2，陰極室得到NaOH和H2。 題組一　電解原理和電解規(guī)律的考查 1．以石墨為電極，電解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．陰極附近溶液呈紅色 B．陰極逸出氣體 C．陽(yáng)極附近溶液呈藍(lán)色 D．溶液的pH變小 解析：選D。以石墨為電極，電解KI溶液，陰離子在陽(yáng)極的放電能力：I－>OH－。陽(yáng)離子在陰極的放電能力：H＋>K＋。所以該電解反應(yīng)的方程式是2KI＋2H2OI2＋H2↑＋2KOH。由于在溶液中含有少量酚酞和淀粉，所以在陽(yáng)極附近淀粉遇碘單質(zhì)變?yōu)樗{(lán)色；在陰極逸出H2，由于產(chǎn)生OH－，溶液顯堿性，使酚酞溶液變?yōu)榧t色。因?yàn)楫a(chǎn)生了堿，溶液堿性增強(qiáng)，所以溶液的pH變大。 2．(2018唐山高三檢測(cè))用石墨電極電解CuCl2溶液(見下圖)。下列分析正確的是(　　) A．a(chǎn)端是直流電源的負(fù)極 B．通電使CuCl2發(fā)生電離 C．陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu D．通電一段時(shí)間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體 解析：選A。A項(xiàng)銅離子移向陰極，則a為負(fù)極。B項(xiàng)CuCl2發(fā)生電離是在水分子的作用下完成的，并非通電才能發(fā)生。C項(xiàng)反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu應(yīng)在陰極上發(fā)生，陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng)應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑。D項(xiàng)通電一段時(shí)間后，應(yīng)在陽(yáng)極附近觀察到黃綠色氣體。 題組二　電極反應(yīng)式的書寫 3．(2015高考四川卷)用如圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時(shí)，控制溶液pH為9～10，陽(yáng)極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無(wú)污染的氣體，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．用石墨作陽(yáng)極，鐵作陰極 B．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：Cl－＋2OH－ －2e－===ClO－＋H2O C．陰極的電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．除去CN－的反應(yīng)：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 解析：選D。A.由題干信息可知Cl－在陽(yáng)極放電生成ClO－，則陽(yáng)極應(yīng)為惰性電極，A項(xiàng)正確；B.Cl－在陽(yáng)極放電生成ClO－，Cl的化合價(jià)升高，故在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，又已知該溶液呈堿性，B項(xiàng)正確；C.陽(yáng)離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在堿性條件下，H2O提供陽(yáng)離子(H＋)，C項(xiàng)正確；D.由于溶液是堿性條件，故除去CN－發(fā)生的反應(yīng)為2CN－＋5ClO－ ＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．(1)PbO2可以通過(guò)石墨為電極，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________________，陰極上觀察到的現(xiàn)象是__________________________________； 若電解液中不加入Cu(NO3)2，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為________________________， 這樣做的主要缺點(diǎn)是_________________________________________。 (2)將燒堿吸收H2S后的溶液加入如圖所示的電解池的陽(yáng)極區(qū)進(jìn)行電解。電解過(guò)程中陽(yáng)極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：S2－－2e－===S　(n－1)S＋S2－===S ①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：__________________________________________。 ②電解后陽(yáng)極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成：__________________________________________。 解析：(1)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，即Pb2＋失去電子被氧化生成PbO2，同時(shí)考慮鹽溶液水解得到的強(qiáng)酸性環(huán)境；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，即氧化性強(qiáng)的Cu2＋得到電子生成銅；若電解液中不加入Cu(NO3)2，陰極Pb2＋得電子變?yōu)镻b，這樣就不能有效利用Pb2＋。(2)①在陰極電解質(zhì)溶液是NaOH，同時(shí)圖中顯示產(chǎn)生了H2，因此陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；②加入H2SO4后，H＋與S反應(yīng)生成S和H2S。 答案：(1)Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋　石墨上包上銅鍍層　Pb2＋＋2e－===Pb　不能有效利用Pb2＋ (2)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑ 電解池電極反應(yīng)式的書寫——“二判二析一寫” 題組三　有關(guān)電解的計(jì)算 5．(2018開封高三模擬)用兩支惰性電極插入CuSO4溶液中，通電電解，當(dāng)有110－3 mol的OH－放電時(shí)，溶液顯淺藍(lán)色，則下列敘述正確的是(　　) A．陽(yáng)極上析出3.6 mL O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況) B．陰極上析出32 mg Cu C．陰極上析出11.2 mL H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況) D．陽(yáng)極和陰極質(zhì)量都無(wú)變化 解析：選B。用惰性電極電解CuSO4溶液時(shí)，電極反應(yīng)為陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu，陽(yáng)極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。當(dāng)有110－3 mol的OH－放電時(shí)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2為5.6 mL，在陰極上析出32 mg Cu，陰極質(zhì)量增加。 6．在如圖所示的裝置中，若通直流電5 min時(shí)，銅電極質(zhì)量增加2.16 g。試回答下列問(wèn)題： (1)電源中X為直流電源的________極。 (2)pH變化：A________，B________，C________。(填“增大”“減小”或“不變”) (3)通電5 min時(shí)，B中共收集224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為________(設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化)。 (4)若A中的KCl足量且溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為________(設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化)。 解析：(1)三個(gè)裝置是串聯(lián)的電解池。電解AgNO3溶液時(shí)，Ag＋在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成Ag，所以質(zhì)量增加的銅電極是陰極，則銀電極是陽(yáng)極，Y是正極，X是負(fù)極。 (2)電解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；電解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH減??；電解AgNO3溶液，銀為陽(yáng)極，不斷溶解，Ag＋濃度基本不變，pH不變。 (3)通電5 min時(shí)，C中析出0.02 mol Ag，電路中通過(guò)0.02 mol電子。B中共收集0.01 mol氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過(guò)0.04 mol電子，電子轉(zhuǎn)移不守恒。因此，B中電解分為兩個(gè)階段，首先電解CuSO4溶液，生成O2和Cu，然后電解水，生成O2和H2，B中收集到的氣體是O2和H2的混合物。設(shè)電解CuSO4溶液時(shí)生成O2的物質(zhì)的量為x，電解H2O時(shí)生成O2的物質(zhì)的量為y，生成H2的物質(zhì)的量為2y，則4x＋4y＝0.02 mol(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x＋3y＝0.01 mol(氣體物質(zhì)的量之和)，解得x＝y(tǒng)＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝20.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝0.005 mol0.2 L＝0.025 molL－1。 (4)通電5 min時(shí)，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH－)＝0.02 mol0.2 L＝0.1 molL－1，pH＝13。 答案：(1)負(fù)　(2)增大　減小　不變 (3)0.025 molL－1　(4)13 解電解計(jì)算題的常用方法 　電解原理的應(yīng)用 [知識(shí)梳理] 1．電解飽和食鹽水 (1)電極反應(yīng) 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑(反應(yīng)類型：氧化反應(yīng))； 陰極：2H＋＋2e－===H2↑(反應(yīng)類型：還原反應(yīng))。 (2)總反應(yīng)方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 離子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 (3)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。 2．電鍍和電解精煉銅 電鍍(以Fe 上鍍Cu為例) 電解精煉銅 陽(yáng)極 電極 材料 鍍層金屬銅 粗銅(含Zn、Fe、 Ni、Ag、Au等雜質(zhì)) 電極 反應(yīng) Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、 Fe－2e－===Fe2＋、 Ni－2e－===Ni2＋、 Cu－2e－===Cu2＋ 陰極 電極 材料 待鍍金屬鐵 純銅 電極 反應(yīng) Cu2＋＋2e－===Cu 電解質(zhì)溶液 含Cu2＋的鹽溶液 注：(1)電鍍時(shí)，溶液中離子濃度保持不變； (2)電解精煉銅時(shí)，粗銅中的Ag、Au等不反應(yīng)，沉積在電解池底部形成陽(yáng)極泥 3.電冶金 利用電解熔融鹽的方法來(lái)冶煉活潑金屬Ca、Na、Mg、Al等。 (1)冶煉鈉：2NaCl2Na＋Cl2↑ 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑； 陰極：2Na＋＋2e－===2Na。 (2)冶煉鎂：MgCl2Mg＋Cl2↑ 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑； 陰極：Mg2＋＋2e－===Mg。 (3)冶煉鋁：2Al2O34Al＋3O2↑ 陽(yáng)極：6O2－－12e－===3O2↑； 陰極：4Al3＋＋12e－===4Al。 [自我檢測(cè)] 1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”。 (1)反應(yīng)Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可以設(shè)計(jì)成電解池，但不能設(shè)計(jì)成原電池。(　　) (2)電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料。(　　) (3)根據(jù)得失電子守恒可知電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等。(　　) (4)電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能。(　　) (5)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化。(　　) (6)任何水溶液電解時(shí)，必發(fā)生氧化還原反應(yīng)。(　　) 答案：(1)√　(2)　(3)　(4)√　(5)√　(6)√ 2．下列描述中，符合生產(chǎn)實(shí)際的是________(填序號(hào))。 ①電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽(yáng)極 ②電解法精煉粗銅，用純銅作陰極 ③電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極 ④在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽(yáng)極 解析：①中電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，應(yīng)用石墨作陽(yáng)極，若用鐵作陽(yáng)極，鐵會(huì)被氧化。 答案：②③④ 　(2017高考全國(guó)卷Ⅱ，11，6分)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4H2C2O4混合溶液。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．待加工鋁質(zhì)工件為陽(yáng)極 B．可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極 C．陰極的電極反應(yīng)式為Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根離子在電解過(guò)程中向陽(yáng)極移動(dòng) [解析]　利用電解氧化法在鋁制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工鋁質(zhì)工件作陽(yáng)極，A項(xiàng)正確；陰極與電源負(fù)極相連，對(duì)陰極電極材料沒(méi)有特殊要求，可選用不銹鋼網(wǎng)等，B項(xiàng)正確；電解質(zhì)溶液呈酸性，陰極上應(yīng)是H＋放電，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在電解過(guò)程中，電解池中的陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，D項(xiàng)正確。 [答案]　C (2017高考海南卷)一種電化學(xué)制備NH3的裝置如圖所示，圖中陶瓷在高溫時(shí)可以傳輸H＋。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．Pd電極b為陰極 B．陰極的反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－===2NH3 C．H＋由陽(yáng)極向陰極遷移 D．陶瓷可以隔離N2和H2 解析：選A。此裝置為電解池，總反應(yīng)是N2＋3H22NH3，Pd電極b上是氫氣失去電子化合價(jià)升高，Pd電極b為陽(yáng)極，故A說(shuō)法錯(cuò)誤；根據(jù)A選項(xiàng)分析，Pd電極a為陰極，反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B說(shuō)法正確；H＋在陰極上與N2反應(yīng)，則H＋由陽(yáng)極移向陰極，故C說(shuō)法正確；根據(jù)裝置圖，陶瓷可以隔離N2和H2，故D說(shuō)法正確。 題組一　電解原理的“常規(guī)”應(yīng)用 1. 利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅 D．制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂 解析：選D。氯堿工業(yè)中陽(yáng)極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時(shí)陽(yáng)極粗銅溶解，陰極Cu2＋放電析出Cu，由于粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，溶液中Cu2＋濃度變?。昏F片上鍍銅時(shí)，陰極應(yīng)該是鐵片，陽(yáng)極是純銅。 2．金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　) A．陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－===Ni B．電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等 C．電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2＋和Zn2＋ D．電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中有Cu和Pt 解析：選D。陽(yáng)極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)：Ni－2e－===Ni2＋，A錯(cuò)；由于Fe、Zn的還原性大于Ni，所以陽(yáng)極同時(shí)還發(fā)生：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋，比較兩電極反應(yīng)，因Fe、Zn、Ni的相對(duì)原子質(zhì)量不等，當(dāng)兩極通過(guò)的電量相等時(shí)，陽(yáng)極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不相等，B錯(cuò)；純鎳作陰極，電解質(zhì)溶液中需含有Ni2＋，因Ni2＋的氧化性大于Fe2＋和Zn2＋，所以溶液中陽(yáng)離子有Fe2＋、Zn2＋和Ni2＋，C錯(cuò)；Cu、Pt還原性小于Ni，所以不反應(yīng)，D正確。 題組二　電解原理的“不尋?！睉?yīng)用 3．(2018泉州高三檢測(cè))工業(yè)上用電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示。 已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中發(fā)生水解 ②氧化性：Ni2＋(高濃度)＞H＋＞Ni2＋(低濃度) 下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．電解過(guò)程中，B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減少 C．為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過(guò)程中需要控制廢水pH D．若將圖中陽(yáng)離子膜去掉，將A、B兩室合并，則電解反應(yīng)總方程式發(fā)生改變 解析：選B。A項(xiàng)，電極反應(yīng)式為陽(yáng)極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極：Ni2＋＋2e－===Ni、2H＋＋2e－===H2↑，正確；B項(xiàng)，由于C中Ni2＋、H＋不斷減少，Cl－通過(guò)陰離子膜從C移向B，A中OH－不斷減少，Na＋通過(guò)陽(yáng)離子膜從A移向B，所以B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低濃度)的氧化性，所以為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過(guò)程需要控制廢水的pH，正確；D項(xiàng)，若去掉陽(yáng)離子膜，在陽(yáng)極Cl－放電生成Cl2，反應(yīng)總方程式發(fā)生改變，正確。 4．(1)根據(jù)2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O設(shè)計(jì)圖示裝置(均為惰性電極)電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，圖中右側(cè)電極連接電源的______極，其電極反應(yīng)式為_______________ ________________________________________________________________________。 (2)電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如下： 電解池中隔膜僅阻止氣體通過(guò)，陰、陽(yáng)兩極均為惰性電極。 ①A極為________，電極反應(yīng)式為________________________________。 ②B極為________，電極反應(yīng)式為_______________________________。 解析：(1)根據(jù)NaOH溶液濃度的變化及Na＋交換膜，左側(cè)為陰極區(qū)域，右側(cè)為陽(yáng)極區(qū)域，電極反應(yīng)式為 陰極：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－； 陽(yáng)極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。 (2)H2產(chǎn)生是因?yàn)镠2O電離的H＋在陰極上得電子，即6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，所以B極為陰極，A極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO＋6H2O，陽(yáng)極反應(yīng)式容易錯(cuò)寫成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 答案：(1)正　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O (2)①陽(yáng)極　CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O?、陉帢O　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ 電解原理應(yīng)用中的注意要點(diǎn) (1)陽(yáng)離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)只允許陽(yáng)離子(Na＋、H＋)通過(guò)，而阻止陰離子(Cl－、OH－)和分子 (Cl2)通過(guò)，這樣既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影響燒堿質(zhì)量。 (2)電解或電鍍時(shí)，電極質(zhì)量減少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)離子得電子生成金屬附著在陰極上。 (3)電解精煉銅，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子，變成金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，其活潑性小于銅的雜質(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。 　金屬的腐蝕與防護(hù) [知識(shí)梳理] 1．化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較 類型 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬與接觸到的 物質(zhì)直接反應(yīng) 不純金屬接觸到電解質(zhì) 溶液發(fā)生原電池反應(yīng) 本質(zhì) M－ne－===Mn＋ 現(xiàn)象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕 區(qū)別 無(wú)電流產(chǎn)生 有電流產(chǎn)生 聯(lián)系 兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍 2.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 水膜性質(zhì) 酸性 弱酸性或中性 負(fù)極反應(yīng) Fe－2e－===Fe2＋ 正極反應(yīng) 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－ ===4OH－ 總反應(yīng) Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O=== 2Fe(OH)2 其他反應(yīng) 鐵銹的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O 3.金屬的防護(hù) (1)電化學(xué)防護(hù) ①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法——利用原電池原理 負(fù)極(陽(yáng)極)是作保護(hù)材料的金屬，正極(陰極)是被保護(hù)的金屬設(shè)備。 ②外加電流的陰極保護(hù)法——利用電解原理 陰極是被保護(hù)的金屬設(shè)備；陽(yáng)極是惰性電極。 (2)其他方法 ①改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金； ②使金屬與空氣、水等物質(zhì)隔離，如電鍍、噴油漆等。 [自我檢測(cè)] 1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”。 (1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。(　　) (2)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。(　　) (3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3＋。(　　) (4)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。(　　) (5)外加電流的陰極保護(hù)法構(gòu)成了電解池；犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法構(gòu)成了原電池。二者均能有效地保護(hù)金屬不容易被腐蝕。(　　) 解析：(1)銀器表面變黑，主要是生成Ag2S，鋼鐵表面生銹是生成Fe2O3nH2O，原理不同，錯(cuò)誤；(2)銅是生成“銅綠”[Cu2(OH)2CO3]，錯(cuò)誤；(3)鋼鐵腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失電子生成Fe2＋，錯(cuò)誤；(4)若鍍層比被保護(hù)金屬活潑，如鐵表面鍍鋅，鋅層破損后，鋅鐵構(gòu)成原電池，鐵作正極，受到保護(hù)，錯(cuò)誤。 答案：(1)　(2)　(3)　(4)　(5)√ 2．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?yàn)開_______________。 解析：①是Fe為負(fù)極、雜質(zhì)碳為正極的原電池腐蝕，是鐵的吸氧腐蝕，腐蝕較慢。②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活潑性差別大于Fe和Sn的活潑性差別，故FeCu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極作陽(yáng)極，Cu接電源負(fù)極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負(fù)極作陰極，Cu接電源正極作陽(yáng)極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。故鐵在海水中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)棰?④>②>①>③>⑥。 答案：⑤④②①③⑥ 電化學(xué)腐蝕規(guī)律 (1)對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō)，腐蝕快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。 (2)活動(dòng)性不同的兩金屬：活動(dòng)性差別越大，活動(dòng)性強(qiáng)的金屬腐蝕越快。 (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)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。 (5)從防腐措施方面分析，腐蝕的快慢為無(wú)防護(hù)條件的防腐>有一般防護(hù)條件的防腐>犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法防腐>外加電流的陰極保護(hù)法防腐。 　(2017高考全國(guó)卷Ⅰ，11，6分)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是(　　) A．通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 B．通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁 C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽(yáng)極材料和傳遞電流 D．通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整 [解析]　依題意，鋼管樁為陰極，電子流向陰極，陰極被保護(hù)，鋼管樁表面腐蝕電流是指鐵失去電子形成的電流，接近于0，鐵不容易失去電子，A項(xiàng)正確；陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，電子經(jīng)外電路流向陰極，B項(xiàng)正確；高硅鑄鐵作陽(yáng)極，陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)極上主要是海水中的水被氧化生成氧氣，惰性輔助陽(yáng)極不被損耗，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)海水對(duì)鋼管樁的腐蝕情況，增大或減小電流強(qiáng)度，D項(xiàng)正確。 [答案]　C (2015高考上海卷)研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．d 為石墨，鐵片腐蝕加快 B．d為石墨，石墨上電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕 D．d為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ 解析：選D。A.由于活動(dòng)性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負(fù)極，失去電子被氧化變?yōu)镕e2＋進(jìn)入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒(méi)有形成原電池時(shí)鐵片的腐蝕速率快，正確。B.d為石墨，由于是中性電解質(zhì)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正確。C.若d為鋅塊，則由于金屬活動(dòng)性：Zn>Fe，Zn為原電池的負(fù)極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護(hù)，鐵片不易被腐蝕，正確。D.d為鋅塊，由于電解質(zhì)為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，錯(cuò)誤。 題組一　金屬的腐蝕 1. 如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝4的久置的雨水和生鐵片。實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到：開始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)液面。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．生鐵片中的碳是原電池的陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng) B．雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C．墨水回升時(shí)，碳電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．具支試管中溶液pH逐漸減小 解析：選C。生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯(cuò)；雨水酸性較強(qiáng)，開始時(shí)鐵片發(fā)生析氫腐蝕，產(chǎn)生氫氣，導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導(dǎo)管內(nèi)液面回升，B錯(cuò)；墨水回升時(shí)，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，碳極為正極，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C對(duì)；鐵片無(wú)論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，具支試管內(nèi)溶液pH均增大，D錯(cuò)。 2.(1)如圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。 ①該電化學(xué)腐蝕稱為________。 ②圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是________(填字母)。 (2)(2015高考重慶卷)下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。 ①腐蝕過(guò)程中，負(fù)極是________(填圖中字母“a”或“b”或“c”)； ②環(huán)境中的Cl－擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為______________________________________________； ③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 解析：(1)①金屬在中性和較弱的酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕。 ②發(fā)生吸氧腐蝕，越靠近液面接觸到的O2越多，生成的鐵銹越多。 (2)①負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)，銅作負(fù)極失電子，因此負(fù)極為c。負(fù)極反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋，正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ②正極反應(yīng)產(chǎn)物為OH－，負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物為Cu2＋，兩者與Cl－反應(yīng)生成Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。 ③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為0.02 mol，由Cu元素守恒知，發(fā)生電化學(xué)腐蝕失電子的Cu單質(zhì)的物質(zhì)的量為0.04 mol，失去電子0.08 mol，根據(jù)電子守恒可得，消耗O2的物質(zhì)的量為0.02 mol，所以理論上消耗氧氣的體積為0.448 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 答案：(1)①吸氧腐蝕?、贐 (2)①c?、?Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓?、?.448 題組二　金屬的防護(hù) 3．下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是(　　) A．水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極 B．金屬護(hù)欄表面涂漆 C．汽車底盤噴涂高分子膜 D．地下鋼管連接鎂塊 解析：選A。外加電流的陰極保護(hù)法是指把要保護(hù)的金屬連接在直流電源的負(fù)極上，使其作為電解池的陰極被保護(hù)，A項(xiàng)符合題意；金屬表面涂漆或噴涂高分子膜是防止金屬與其他物質(zhì)接觸發(fā)生反應(yīng)，B、C選項(xiàng)不符合題意；地下鋼管連接鎂塊，是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，D項(xiàng)不符合題意。 4．對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長(zhǎng)其使用壽命。 (1)以鋁材為陽(yáng)極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_________________________________。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽(yáng)極的原因是__________________。 在此過(guò)程中，兩個(gè)電極上質(zhì)量的變化值：陰極________陽(yáng)極(填“>”“<”或“＝”)。 (3)利用如圖所示裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。 若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于________處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為________________________。 解析：(3)鐵被保護(hù)，可以作原電池的正極或電解池的陰極。故若X為碳棒，開關(guān)K應(yīng)置于N處，F(xiàn)e作陰極受到保護(hù)；若X為鋅，開關(guān)K置于M處，鐵作正極，稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。 答案：(1)2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ (2)能向電鍍液中不斷補(bǔ)充Cu2＋，使電鍍液中的Cu2＋濃度保持恒定?。? (3)N　犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 (1)金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。 (2)酸性條件下鐵易發(fā)生析氫腐蝕，弱酸性和中性條件下鐵易發(fā)生吸氧腐蝕，后者更普遍。 (3)金屬防護(hù)的方法有覆蓋保護(hù)層法、犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法、外接電源的陰極保護(hù)法、改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)法等。 [課后達(dá)標(biāo)檢測(cè)] 一、選擇題 1．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，燒堿在陽(yáng)極區(qū)生成 B．電解熔融氯化鋁冶煉金屬鋁 C．電鍍時(shí)，用鍍層金屬作陽(yáng)極 D．將鋼閘門與外接電源正極相連，可防止其腐蝕 解析：選C。A項(xiàng)，水中的H＋在陰極放電，溶液中c(OH－)增大，燒堿在陰極區(qū)生成，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電鍍時(shí)，鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，正確；D項(xiàng)，將鋼閘門與外接電源負(fù)極相連，作陰極(外加電流陰極保護(hù)法)，可防止其腐蝕，錯(cuò)誤。 2. 電滲析法是一種利用A、B離子交換膜進(jìn)行海水淡化的方法，其原理如圖所示。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等離子，電極為惰性電極。下列敘述中正確的是(　　) A．是原電池裝置，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．是電解裝置，只發(fā)生物理變化 C．左右池中得到淡水 D．A膜是陰離子交換膜，B膜是陽(yáng)離子交換膜 解析：選D。A項(xiàng)，該裝置有外接電源，是電解池，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電解過(guò)程發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，錯(cuò)誤；a為陽(yáng)極，海水中的Cl－、OH－放電，海水中的陰離子透過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入左池，b為陰極，海水中的H＋放電，海水中的陽(yáng)離子透過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入右池，所以左右兩池得不到淡水，中間得到的是淡水，C錯(cuò)誤，D正確。 3. 探究電解精煉銅(粗銅含有Ag、Zn、Fe)和電化學(xué)腐蝕裝置如圖，下列敘述正確的是(　　) A．精煉銅時(shí)，電解質(zhì)為硫酸銅溶液，X電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu B．精煉銅時(shí)，溶液中Ag＋、Zn2＋、Fe2＋濃度增大 C．X電極為石墨，Y電極為Cu，則銅受到保護(hù) D．X電極為Fe，Y電極為Cu，則鐵受到保護(hù) 解析：選C。A項(xiàng)，精煉銅時(shí)，X為陽(yáng)極，銅及比銅活潑的金屬失電子，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Ag的金屬性弱于銅，不會(huì)在陽(yáng)極放電，以沉淀形式形成陽(yáng)極泥，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，Y為陰極，受到保護(hù)，正確；D項(xiàng)，X為陽(yáng)極，鐵作陽(yáng)極，優(yōu)先失電子，錯(cuò)誤。 4．(2018濟(jì)南高三檢測(cè))如圖所示，X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無(wú)色、無(wú)味氣體放出。符合這一情況的是下表中的(　　) 選項(xiàng) a極板 b極板 X Z A 鋅 石墨 負(fù)極 CuSO4 B 石墨 石墨 負(fù)極 NaOH C 銀 鐵 正極 AgNO3 D 銅 石墨 負(fù)極 CuCl2 解析：選A。由題意知，通電后a極板質(zhì)量增加，說(shuō)明有金屬析出，由此可知，a極為電解池的陰極，則X為電源負(fù)極，B、C均不符合；又b處放出的是無(wú)色、無(wú)味的氣體，D不符合。 5．(2018山西四校聯(lián)考)500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.3 molL－1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到氣體1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．原混合溶液中c(Na＋)＝0.2 molL－1 B．電解后溶液中c(H＋)＝0.2 molL－1 C．上述電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol電子 D．電解后得到的Cu的物質(zhì)的量為0.1 mol 解析：選B。陽(yáng)極是陰離子放電，放電能力：OH－>NO，根據(jù)題給信息，陽(yáng)極一定是OH－放電，生成0.05 mol氧氣，轉(zhuǎn)移0.2 mol電子；陰極離子放電能力：Cu2＋>H＋>Na＋，所以Cu2＋先放電，然后是H＋放電，陰極生成0.05 mol氫氣時(shí)，轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，根據(jù)得失電子守恒知，Cu2＋轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，n(Cu2＋)＝0.05 mol。所以原溶液中n[Cu(NO3)2]＝0.05 mol，又n(NO)＝0.3 molL－10.5 L＝0.15 mol，則n(NaNO3)＝0.05 mol。原混合溶液中c(Na＋)＝0.1 molL－1，A項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)合以上分析及電解總方程式Cu2＋＋2H2OCu＋H2↑＋O2↑＋2H＋可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2、0.05 mol H2和0.1 mol H＋，電解后溶液中c(H＋)＝＝0.2 molL－1，B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；上述電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 6．如圖所示為用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是TiO2中的氧解離進(jìn)入熔融鹽中而得到純鈦。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．a(chǎn)極是正極，石墨極是陰極 B．反應(yīng)后，石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化 C．電解過(guò)程中，O2－、Cl－均向a極移動(dòng) D．陰極的電極反應(yīng)式為TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ 解析：選D。TiO2發(fā)生還原反應(yīng)得到純鈦，故加入高純TiO2的電極是電解池的陰極，a極是電源的負(fù)極，石墨極是陽(yáng)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；O2－在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，高溫下，石墨與O2反應(yīng)生成CO、CO2，導(dǎo)致石墨質(zhì)量減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解過(guò)程中，陰離子向陽(yáng)極(石墨極)移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；TiO2中的氧解離進(jìn)入熔融鹽而得到純鈦，發(fā)生了還原反應(yīng)，生成了Ti和O2－，D項(xiàng)正確。 7．(2018慶陽(yáng)高三一診)一定條件下，利用如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的儲(chǔ)氫，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．外電路電子的移動(dòng)方向：A→電源→B B．氣體X在反應(yīng)中通常體現(xiàn)還原性 C．電極D為惰性電極，E為活潑電極 D．電極D的電極反應(yīng)式為C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12 解析：選D。苯→環(huán)己烷，相當(dāng)于加氫，為還原反應(yīng)，所以電極D為陰極，電極E為陽(yáng)極，A為負(fù)極，B為正極。A項(xiàng)，電子由A極→電極D，電極E→B極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陽(yáng)極OH－放電生成氧氣，X氣體為氧氣，通常表現(xiàn)氧化性，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，E為陽(yáng)極，若活潑電極為陽(yáng)極，優(yōu)先失電子，無(wú)氣體X生成，錯(cuò)誤。 8．某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電流方向：電極Ⅳ→A→電極Ⅰ B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng) C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu 解析：選A。當(dāng)多個(gè)池串聯(lián)時(shí)，兩電極材料活潑性相差大的作原電池，其他池作電解池，由此可知圖示中左邊兩池組成原電池，右邊組成電解池。A項(xiàng)，電子移動(dòng)方向：電極Ⅰ→A→電極Ⅳ，電流方向與電子移動(dòng)方向相反，正確。B項(xiàng)，原電池負(fù)極在工作中失去電子，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤。C項(xiàng)，原電池正極得電子，銅離子在電極Ⅱ上得電子，生成銅單質(zhì)，該電極質(zhì)量逐漸增大，錯(cuò)誤。D項(xiàng)，電解池中陽(yáng)極為活性電極時(shí)，電極本身失電子，形成離子進(jìn)入溶液中，因?yàn)殡姌OⅡ?yàn)檎龢O，因此電極Ⅲ為電解池的陽(yáng)極，其電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，錯(cuò)誤。 9．(2016高考北京卷)用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)二 裝置 現(xiàn)象 a、d處試紙變藍(lán)；b處變紅，局部褪色；c處無(wú)明顯變化 兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；…… 下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)不合理的是(　　) A．a(chǎn)、d處：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．b處： 2Cl－－2e－===Cl2↑ C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋ D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅 解析：選B。由于有外接電源，所以實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二均為電解池裝置。實(shí)驗(yàn)一中，鐵絲中的電流方向?yàn)閺膁到c，電子移動(dòng)方向?yàn)閺腸到d，所以實(shí)驗(yàn)一的裝置是比較復(fù)雜的電解池，其中a為陰極，c為陽(yáng)極，d為陰極，b為陽(yáng)極。a、d處發(fā)生反應(yīng)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A項(xiàng)正確；若b處發(fā)生反應(yīng)2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解釋b處“變紅”和“褪色”現(xiàn)象，B項(xiàng)錯(cuò)誤；c處鐵作陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋濃度較小，且pH試紙本身有顏色，故顏色上無(wú)明顯變化，C項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)二是一個(gè)更加復(fù)雜的電解池裝置，兩個(gè)銅珠的左端均為陽(yáng)極，右端均為陰極，初始時(shí)兩個(gè)銅珠的左端(陽(yáng)極)均發(fā)生反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋，右端(陰極)均發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑，一段時(shí)間后，Cu2＋移動(dòng)到m處，m處附近Cu2＋濃度增大，發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu，m處能生成銅，D項(xiàng)正確。 二、非選擇題 10．Zn-MnO2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。 (1)該電池的負(fù)極材料是________，電池工作時(shí)，電子流向________(填“正極”或“負(fù)極”)。 (2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會(huì)加速某電極的腐蝕。其主要原因是__________________________________。欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的________(填代號(hào))。 a．NaOH　　　　　　　　 b．Zn c．Fe d．NH3H2O (3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是______________。若電解電路中通過(guò)2 mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為________。 解析：(1)還原性較強(qiáng)的Zn作負(fù)極，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。(2)除雜原則是加入的物質(zhì)要過(guò)量(以除盡雜質(zhì))且不能引入新雜質(zhì)，故選Zn將Cu2＋置換而除去。(3)陰極上應(yīng)是H＋得電子。由關(guān)系式知：MnSO4～MnO2～2e－，電路中通過(guò)2 mol電子產(chǎn)生1 mol MnO2，即87 g。 答案：(1)Zn　正極 (2)鋅與還原出來(lái)的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕　b (3)2H＋＋2e－===H2↑　87 g 11．如圖所示為相互串聯(lián)的甲、乙兩電解池，試回答： (1)若甲池利用電解原理在鐵上鍍銀，則A是________、________(填電極材料和電極名稱)，電極反應(yīng)式是________________；B是__________、__________(要求同A)，電極反應(yīng)式是__________________________，應(yīng)選用的電解質(zhì)溶液是________。 (2)乙池中若滴入少量酚酞試液，開始電解一段時(shí)間，鐵極附近呈________色。 (3)電解完畢，若甲槽陰極增重43.2 g，則乙槽中陽(yáng)極上放出的氣體在標(biāo)況下的體積是________mL。 (4)若乙槽中剩余溶液仍為400 mL，則電解后所得溶液的物質(zhì)的量濃度為______molL－1，pH等于______。 解析：(2)Fe極附近H＋放電，破壞了附近水的電離平衡，使c(OH－)增大，顯堿性，遇酚酞試液呈紅色。 (3)甲槽陰極析出銀：n(Ag)＝＝0.4 mol，乙槽中陽(yáng)極上放出的氣體是氯氣：n(Cl2)＝0.2 mol，V(Cl2)＝0.2 mol22 400 mLmol－1＝4 480 mL。 (4)由2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知： n(NaOH)＝0.2 mol2＝0.4 mol，c(NaOH)＝＝1 molL－1，pH＝14。 答案：(1)鐵　陰極　Ag＋＋e－===Ag　銀　陽(yáng)極　Ag－e－===Ag＋　AgNO3溶液 (2)紅　(3)4 480　(4)1　14 12．如圖所示三套實(shí)驗(yàn)裝置，分別回答下列問(wèn)題。 (1)裝置1為鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)。一段時(shí)間后，向插入鐵釘?shù)牟Ａ矁?nèi)滴入NaOH溶液，即可觀察到鐵釘附近的溶液有沉淀，表明鐵被________(填“氧化”或“還原”)；向插入石墨棒的玻璃筒內(nèi)滴入酚酞溶液，可觀察到石墨棒附近的溶液變紅，該電極反應(yīng)式為__________________________________。 (2)裝置2中的石墨是______極(填“正”或“負(fù)”)，該裝置發(fā)生總反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 (3)裝置3中甲燒杯盛放100 mL 0.2 molL－1的NaCl溶液，乙燒杯盛放100 mL 0.5 molL－1的CuSO4溶液。反應(yīng)一段時(shí)間后，停止通電。向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅。 ①電源的M端為________極；甲燒杯中鐵電極的電極反應(yīng)式為_________。 ②乙燒杯中電解反應(yīng)的離子方程式為________________________________。 ③停止電解，取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重0.64 g，甲燒杯中產(chǎn)生的氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況下的