《2021届新高考版高考化学一轮复习教师用书：专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021届新高考版高考化学一轮复习教师用书：专题十五 电解池 金属的腐蚀与防护（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题十五 电解池金属的腐蚀与防护433考点1电解原理及其应用1.2019山东德州高三联考高氯酸在化工生产中有广泛应用,工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是()A.装置中,f极为光伏电池的正极B.阴极的电极反应式为2H2O-4e-4H+O2C.d处得到较浓的NaOH 溶液,c处得到HClO4浓溶液D.若转移2 mol电子,理论上生成100.5 g HClO4利用工业上电解制备高氯酸的原理,多角度考查电极名称的判断、电极反应式的书写、电解质溶液中离子的移动方向、简单化学计算等必备知识,较好地体现了“基础性”“综合性”和“应用性”等高考命题原则。解题模型:链接考法3命
2、题角度12.2019四川名校第三次联考一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时,下列说法不正确的是()A.电极丁的反应式为MnO42-e-MnO4-B.电极乙附近溶液的pH减小C.KOH溶液中溶质的质量分数:c%a%b%D.导线中流过2 mol电子时,理论上有2 mol K+移入阴极区本题给出了燃料电池与电解池的组合装置,装置图复杂,信息容量大,需要考生从复杂的信息中提取有效信息,考查了考生接受、吸收、整合化学信息的能力。本题的难点是根据电解池的阴极反应确定气体X及不同位置KOH溶液浓度的大小。解题模型:链接疑难43.2019福建莆
3、田联考如图所示甲装置是一种在微生物作用下将有机废水中的尿素CO(NH2)2转化为环境友好物质并实现化学能转化为电能的装置,且利用甲、乙两装置可实现在铁上镀铜。下列说法不正确的是()A.乙装置中溶液的颜色不变B.铜电极应与Y相连接C.M电极的反应式:CO(NH2)2+H2O-6e-CO2+N2+6H+D.当N电极消耗0.25 mol气体时,铜电极质量减少16 g试题在选材上具有正确的价值取向,利用有机废水发电的甲装置(微生物燃料电池)解决“污水净化”和“能源短缺”两大问题,体现“变废为宝”的化学理念。铁上镀铜的乙装置中铜只能作阳极,考查考生思维的敏捷性。解题模型:链接考法1命题角度34.2019
4、湖北武汉第二次调考电解原理在物质制备、污水处理等领域应用广泛。(1)以甲醇为主要原料,电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图1所示。图1电源负极为(填“A”或“B”),写出阳极的电极反应式:。若参加反应的O2为1.12 m3(标准状况),制得的碳酸二甲酯的质量为kg。(2)高剂量的亚硝酸盐有很大毒性,电化学降解NO2-的原理如图2所示。图2阴极的电极反应式为。若电解过程中转移了3 mol电子,则质子交换膜两侧电解液的质量变化差(m左-m右)为g。利用新型电解槽将有机与无机、定性与定量综合起来,设计了具有较好知识维度和难度梯度的试题,符合高考命题的新趋势。解题模型:链接考法2命题角度;考法4命题角度
5、3考点2金属的腐蚀与防护5.2019浙江适应性考试将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上,一段时间后,发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀变暗,在液滴外沿出现棕色铁锈环(b),如图所示。下列说法不正确的是()A.铁锈环的主要成分是Fe2O3xH2O,铁片腐蚀过程发生的总反应为4Fe+6H2O+3O24Fe(OH)3B.液滴之下氧气含量少,铁片作负极,发生的还原反应为Fe-2e-Fe2+C.液滴边缘是正极区,发生的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-D.铁片腐蚀最严重的区域不是生锈最多的区域本题“细致入微”地考查考生对铁片电化学腐蚀的理解,体现试题设计的基础性。解题模型:链接考法5
6、命题角度16.2019四川成都第一次模拟港珠澳大桥设计寿命120年,对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是()A.防腐原理主要是避免发生反应:2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2B.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,是为了隔绝空气、水等,防止其与钢构件形成原电池C.采用外加电流的阴极保护时需要外接镁、锌等作辅助阳极D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀以闻名世界的港珠澳大桥为背景,考查钢铁的腐蚀及防护等基础知识,体现“综合性”和“应用性”的高考命题趋势。解题模型:链接考法5命题角度27.2019江苏,10,2分将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后,置于如图所示装置中,进行铁的电
7、化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()A.铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-Fe3+B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液,铁不能发生吸氧腐蚀本题结合实验考查电化学腐蚀,体现了“基础性”和“综合性”的高考命题趋势,解答本题需要明确铁发生吸氧腐蚀的本质和条件。解题模型:链接考法5命题角度18.2017全国卷,11,6分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
8、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本题选取真实情境“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”,考查电化学腐蚀在生活中的具体应用,考查考生的观察、理解能力以及从新情境中提取信息的能力,对电化学原理的实践应用能力。解题模型:链接考法5命题角度2考点1电解原理及其应用考法1电解原理及其应用命题角度1电解池中电极名称的判断1 北京高考用石墨电极电解CuCl2溶液(如图所示)。下列分析正确的是A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应:Cu2+2e-CuD.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气
9、体根据电解质溶液中Cu2+(阳离子)的移动方向可判断左边的石墨电极为电解池的阴极,再由与电源负极相连的电极为电解池的阴极判断a端是直流电源的负极,选项A正确。离子化合物的电离不需要通电,其电离条件是“溶于水”或“熔融”,选项B错误。电解池中,还原剂在阳极失去电子发生氧化反应2Cl-2e-Cl2,选项C错误。通电一段时间后,阴极析出金属铜,故在阴极附近可观察到红色固体;阳极放出氯气,故在阳极附近可观察到黄绿色气体,选项D错误。 A1. 2017海南,10,4分一种电化学制备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()A.Pd电极b为阴极B.阴极的反应式为N2+6H+6
10、e-2NH3C.H+由阳极向阴极迁移D.陶瓷可以隔离N2和H2命题角度2电解产物的判断2 常温下,将物质的量浓度相等的CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液的pH随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是A.A点对应溶液的pH小于7,因为Cu2+水解使溶液显酸性B.整个电解过程中阳极先产生Cl2,后产生O2C.BC段对应的电解过程的阳极产物是Cl2D.CD段对应的电解过程电解的物质是水题给图像分段对应的电解产物AB段阳极产物为Cl2、阴极产物为CuBC段阳极产物为O2、阴极产物为CuCD段阳极产物为O2、阴极产物为H2 CuSO4水解,溶液显酸性,A
11、点对应溶液的pH小于7,A项说法正确。根据阳极放电顺序,整个过程中阳极上Cl-先放电,产生Cl2,H2O后放电,产生O2,B项说法正确。阳极先产生Cl2,后产生O2,BC段对应的电解过程溶液pH减小,说明阳极电解H2O,阳极产物是O2和H+,阴极产物为Cu,C项说法错误。CD段对应的电解过程,溶液pH下降速率减小,电解的是H2O,阳极产物为O2、阴极产物为H2,D项说法正确。 C考法点睛学习理解该题的独特之处是结合图像考查电解理论。解答该题的关键是分析图像中不同阶段反应的实质。分析图像的基础是弄清电解质溶液中的离子组成,解答电解混合的电解质溶液的试题时,可以把混合的电解质溶液看作一个整体,即只
12、分析溶液中含有的离子,而不考虑该离子来自哪种电解质。如该题中只需要考虑溶液中含有Na+、SO42-、Cl-、Cu2+、OH-、H+,然后根据离子的放电顺序分析电解产物。命题角度3“活泼阳极”电解池电解产物的判断(新角度)3 2017全国卷,11,6分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H2SO4-H2C2O4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Al3+3e-AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动题给信息“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”的含义是铝制品作活泼阳极被氧化为Al2O
13、3,选项A正确。电解池的阴极总是被保护,所以可选用不锈钢网作为阴极,选项B正确。电解池的阴极反应是氧化剂得电子生成还原产物的反应,电解质溶液为H2SO4-H2C2O4混合溶液,呈酸性,H+在阴极表面得电子被还原为H2,故阴极的电极反应式为2H+2e-H2,选项C错误。电解时,电解池中的阴离子向阳极移动,选项D正确。 C考法归纳迁移创新“活泼阳极”产物的判断用金属活动性顺序表中Ag或Ag以前的金属(如Cu、Fe、Al等)作电解池阳极时,这些金属本身失电子被氧化,常称为“活泼阳极”,“活泼阳极”失电子后得到的离子一般都会与电解质溶液中的离子继续发生复杂的反应。电解精炼铜和电镀是“活泼阳极”电解池在
14、工业上的具体应用。考生做题时,首先要判断阳极是“活泼阳极”还是“惰性阳极”,如果是“活泼阳极”,则阳极自身被氧化;如果是“惰性阳极”,根据离子放电顺序判断阳极反应。最终的氧化产物一般需要根据试题中的信息确定。一般结论试题信息阳极反应(或具体反应过程)Fe作“活泼阳极”时,其氧化产物可能是Fe2+、Fe(OH)2或FeO42-用铁作电极电解含Cr2O72-的酸性废水阳极反应为Fe-2e-Fe2+,生成的Fe2+会还原酸性废水中的Cr2O72-,离子方程式为Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,由于酸性废水中H+不断被消耗,溶液的pH增大,碱性增强,Fe3+和Cr3+分别
15、转化为Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀用铁作电极电解稀NaOH溶液制备Fe(OH)2阳极反应为Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2用铁作电极电解浓KOH溶液制备K2FeO4阳极反应为Fe-6e-+8OH-FeO42-+4H2OAl作“活泼阳极”时,其氧化产物可能是Al2O3、Al(OH)3、AlO2-、Al3+增厚铝制品氧化膜,铝制品作电解池阳极电解稀硫酸阳极反应为2Al-6e-+3H2OAl2O3+6H+用铝作阳极电解烧碱溶液阳极反应为Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2OCu作“活泼阳极”时,其氧化产物可能是Cu2+或Cu2O电镀铜或电解精炼铜阳极反应为Cu-2e-Cu2+用铜电极电解NaCl的碱性水溶液制备Cu2O阳极总反应为2Cu-2e-+2OH-Cu2O+H2O2. 2016天津,10(5),5
