《高考化学大一轮学考复习考点突破第六章第22讲电解池金属的电化学腐蚀与防护课件新人教版.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学大一轮学考复习考点突破第六章第22讲电解池金属的电化学腐蚀与防护课件新人教版.ppt（180页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第22讲电解池 金属的电化学腐蚀与防护第六章化学反应与能量考纲要求1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。考点一电解的原理微专题22隔膜在电化学中的功能考点二电解原理在工业生产中的应用内容索引考能提升 探究高考明确考向课时作业考点三金属的腐蚀与防护微专题23串联电池的两大模型考点一电解的原理1.电解定义电解定义在作用下，电解质在两个电极上分别发生和的过程。2.能量转化形式能量转化形式电能转化为。3.电解池电解池(1)构成条件有与相连的两个电极。(或)。形成。知识梳理电流氧化反应还原反应化学能电源电
2、解质溶液熔融盐闭合回路(2)电极名称及电极反应式(如图)阳极氧化2Cl2e=Cl2Cu2+2e=Cu阴极还原(3)电子和离子的移动方向4.阴阳两极上放电顺序阴阳两极上放电顺序阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。(1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，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，则仅是溶液中的阴离子放电，常见离子的放电顺序是一般情况下，离子按上述顺序放电，但如果离子浓度相差十分悬殊，离子浓度大
3、的也可以先放电。如理论上H的放电能力大于Fe2、Zn2，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液中，由于溶液中c(Fe2)或c(Zn2)c(H)，则先在阴极上放电的是Fe2或Zn2，因此阴极上的主要产物为Fe或Zn；但在水溶液中，Al3、Mg2、Na等是不会在阴极上放电的。特别提醒特别提醒深度思考深度思考1.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)。(1)电解水型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：_阴极：_H2O_增大减小 加_强碱(如NaOH)增大 加_活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)不变 加_4OH
4、4e=O22H2O4H4e=2H2H2OH2OH2O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。不一定，如用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，一段时间后会析出Na2SO410H2O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。答案(2)电解电解质型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原无氧酸(如HCl)，除HF外阳极：_阴极：_酸减小增大通入_气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外阳极：_阴极：_盐加_固体2Cl2e=Cl22H2e=H22Cl2e=Cl2Cu22e=CuHClCuCl2(3)放H2生碱型电解质(水溶液)
5、电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：_阴极：_水和盐生成新电解质增大通入_气体2Cl2e=Cl22H2e=H2HCl要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？为什么？不可以，因为电解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。答案(4)放O2生酸型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极：_阴极：_水和盐_生成新电解质减小加或4OH4e=2H2OO22Cu24e=2CuCuOCuCO3要使电解后的CuSO4溶液复
6、原，加入Cu(OH)2固体可以吗？为什么？加入CuCO3为什么也可复原？不可以因为电解CuSO4溶液时，尽管Cu2和OH分别放电，按照电极反应式Cu22e=Cu、4OH4e=2H2OO2，氢元素变成H2O仍然留在溶液中，只有Cu析出和O2逸出，且物质的量之比为21，所以要让溶液复原，需要加CuO，而不能加Cu(OH)2。加入CuCO3时，CO2变为气体逸出，相当于加的是CuO。答案若用惰性电极电解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？4NA答案解析方法一：98gCu(OH)2的物质的量为1mol，相当于电解了1
7、mol的CuSO4后，又电解了1mol的水，所以转移的电子数为2NA2NA4NA。方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O2失电子数相等，共4NA。(5)通过以上分析，电解质溶液复原应遵循什么原则？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。答案2.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？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。电解反应式为阳极：Cu2e=Cu2，阴极：2H2e=H2。总反应式：Cu2HCu2H2。
8、答案解题探究题组一电解规律的应用题组一电解规律的应用1.以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水，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)答案解析2.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A.AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B.KClNa2SO4CuSO4C.CaCl2KOHNaNO3D.HClHNO3K2SO4答案解析题组二电极方程式及电极产物的判断题组二电极方程式及电极产物的判断3.(2016北京理综，12)用石墨电极完成下列电
9、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A.a、d处：2H2O2e=H22OHB.b处：2Cl2e=Cl2C.c处发生了反应：Fe2e=Fe2D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜答案解析4.按要求书写电极反应式和总反应方程式：(1)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： 。(2)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：。答案2Cl2e=Cl22H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)答案6H2O6e=
10、3H26OH(或6H6e=3H2)(3)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：。答案2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H25.(1)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(填化学式)溶液，阳极电极反应式为，电解过程中Li向(填“A”或“B”)电极迁移。LiOH2Cl2e=Cl2B答案解析(2)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
11、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。负H2答案解析在钢制品上电镀铝，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。反思归纳反思归纳做到做到“三看三看”，正确书写电极反应式，正确书写电极反应式(1)一看电极材料，若是金属(Au
12、、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)三看是否有特殊信息，如4(3)目的是制取氧化铝，因而阳极产物不能是Al3，再如5(2)是非水体系，且不产生其他离子，因而离子只能在Al2Cl和AlCl之间转化。题组三有关电化学的计算题组三有关电化学的计算6.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.4103molL1B.2103molL1C.1103molL1D.1107molL1答案解析7.500mLKNO
13、3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6molL1，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2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是A.原混合溶液中c(K)为0.2molL1B.上述电解过程中共转移0.2mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.05molD.电解后溶液中c(H)为0.2molL1答案解析8.(2017牡丹江一中月考)用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为A
14、.0.4molB.0.5molC.0.6molD.0.8mol答案解析练后反思练后反思电化学综合计算的三种常用方法电化学综合计算的三种常用方法(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。(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
15、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。提示提示在电化学计算中，还常利用QIt和Qn(e)NA1.601019C来计算电路中通过的电量。考点二电解原理在工业生产中的应用1.氯碱工业氯碱工业(1)电极反应阳极反应式：(反应)阴极反应式：(反应)(2)总反应方程式知识梳理2Cl2e=Cl2氧化2H2e=H2 还原(3)氯碱工业生产流程图2.电镀电镀下图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1)镀件作极，镀层金属银作极。(2)电解质溶液是。阳AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液阴(3)电极反应：阳极：；阴极：。(4)特点：极溶解，极沉积，电镀液的浓度。Age=AgA
16、ge=Ag阳阴不变3.电解精炼铜电解精炼铜(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：。粗铜纯铜Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2Cu2e=Cu2Cu22e=Cu4.电冶金电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠电极反应：阳极：；阴极：。2Cl2e=Cl22Na2e=2Na(2)冶炼铝电极反应：阳极：；阴极：。6O212e=3O24Al312e=4Al正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2)均保持不变()(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不
17、能用金属材料()(3)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3()(4)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()(5)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序HZn2，不可能在铁上镀锌()深度思考深度思考解题探究题组一应用电解原理制备新物质题组一应用电解原理制备新物质1.下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是A.阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2B.阴极的电极反应式为TiO24e=Ti2O2C.通
18、电后，O2、Cl均向阴极移动D.石墨电极的质量不发生变化答案解析2.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。右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。完成下列填空：(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式：。答案(2)离子交换膜的作用为、。(3)精制饱和食盐水从图中(选填“a”、“b”、“c”或“d”)位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出。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混合发生反应答案答案ad3.(2016北京市西城区高三上学期一模)利用右图所示装置电解制备NCl3(氯的化合价为1价)，其原
19、理是(1)b接电源的(填“正”或“负”)极。负答案解析b电极，H得电子生成H2，发生还原反应 ，所以b电极为阴极，连接电源的负极。(2)阳极反应式是。解析阳极反应物为NH4Cl，生成物为NCl3，题目中给出氯的化合价为1价，所以氯失电子，化合价升高，氮、氢不变价，然后根据电荷守恒配平方程式，则阳极反应式是3Cl6eNH=NCl34H。答案题组二精炼和电镀题组二精炼和电镀4.电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是A.电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极B.粗铜与电源负极相连，发生氧化反应C.阴极上发生的反应是Cu22e=CuD.电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底
20、部形成阳极泥答案解析根据电解池原理，粗铜作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，比Cu不活泼的金属单质，如Ag、Au等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生Cu22e=Cu。5.以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B.因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C.电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用答案解析题组三应用电解原理治理污染题组三应用电解原理治理污染6.用下图所示装置处理含CN废水时，控制溶液pH为910，并加入NaCl，
21、一定条件下电解，阳极产生的ClO将CN氧化为无害物质而除去。铁电极为(填“阴极”或“阳极”)，阳极产生ClO的电极反应为。答案阴极2OHCl2e=ClOH2O7.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。负硫酸答案解析(2)SO放电的电极反应式为。(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。H2OHOH，在阴极H放电生成H2，c(H)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强答案答案微专题22隔膜在电化学中的功能1.
22、常见的隔膜常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。(3)质子交换膜，只允许H通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。2.隔膜的作用隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。题组一提高产品纯度题组一提高产品纯度1.(2016宜昌市高三教学测试)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已
23、知：Ni2在弱酸性溶液中发生水解氧化性：Ni2(高浓度)HNi2(低浓度)A.碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB.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专题训练专题训练答案解析2.2014新课标全国卷，27(4)H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：答案解析写出阳极的电极反应式：。2H2O4e=O24H阳极发生氧化反应，在反应中OH失去电子，电极反应式为2H2O4e=O24H。分
24、析产品室可得到H3PO2的原因。答案解析H2O放电产生H，H进入产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：HH2PO H3PO2。阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有杂质。该杂质产生的原因是。答案解析如果撤去阳膜，H2PO或H3PO2可能被氧化。解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过
25、隔膜。第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。反思归纳反思归纳题组二限制离子迁移题组二限制离子迁移3.某原电池装置如下图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl。(1)当电路中转移amole时，交换膜左侧溶液中约减少mol离子。交换膜右侧溶液中c(HCl)(填“”、“”或“”)1molL1(忽略溶液体积变化)。2a答案解析(2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有11.2L氯气(标准状况)参与反应，则必有mol离子(
26、填离子符号)由交换膜侧通过交换膜向迁移。交换膜右侧溶液中c(HCl)(填“”、“”或“”)1molL1(忽略溶液体积变化)。答案解析1Cl右左反应物相同，不同的交换膜，迁移的离子种类不同；同种交换膜，转移相同的电子数，如果离子所带电荷数不同，迁移离子数不同。离子迁移依据电荷平衡，而离子数目变化量可能不相等。练后反思练后反思题组三提高电流效率题组三提高电流效率4.已知：电流效率电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。现有两个电池、，装置如图所示。下列说法正确的是A.和的电池反应不相同B.能量转化形式不同C.的电流效率低于的电流效率D.5min后，、中都只含1种溶质答案解析交换膜隔离两种电解
27、质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。技巧点拨技巧点拨考点三金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质金属原子变为，金属发生。知识梳理失去电子金属阳离子氧化反应类型化学腐蚀电化学腐蚀条件 金属跟接触 不纯金属或合金跟接触现象电流产生电流产生本质金属被_较活泼金属被_联系两者往往同时发生，腐蚀更普遍2.金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀非金属单质直接电解质溶液无
28、有微弱氧化氧化电化学(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极正极_总反应式_联系更普遍水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性Fe2e=Fe22H2e=H2O22H2O4e=4OHFe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2吸氧腐蚀3.金属的防护金属的防护(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
29、化等方法。原电池负正电解阴阳1.正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样()(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3()(4)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()(5)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()深度思考深度思考2.写出钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铁锈的原理。答案铁锈的形成负极：2Fe4e=2Fe2正极：O24e2H2O=4OH2FeO22H2O=2Fe(OH)24F
30、e(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O解题探究题组一腐蚀快慢与防护方法的比较题组一腐蚀快慢与防护方法的比较1.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为答案解析A.B.C.D.2.下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是答案解析A.图1中，铁钉易被腐蚀B.图2中，滴加少量K3Fe(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.判断金属腐蚀快慢的规律判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质
31、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，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。2.两种保护方法的比较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。反思归纳反思归纳题组二正确判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀题组二正确判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀3.(2016郑州高三模拟)一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快
32、主要产物Fe2Fe3O4Fe2O3FeO下列说法错误的是A.当pH4时，碳钢主要发生析氢腐蚀B.当pH6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀C.当pH14时，正极反应为O24H 4e=2H2OD.在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓C项正极反应为O24e2H2O=4OH。答案解析4.利用下图装置进行实验，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：Fe2e=Fe2答案解析题组三高考对金属腐蚀与防护的考查题组三高考对金属腐蚀
33、与防护的考查5.正误判断，正确的打“”，错误的打“”(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)6.(2015上海，14)研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。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O22H2O4e 4OHC.d为锌块，铁片不易被腐蚀D.d为锌块，铁片上电极反应为2H2e H2答案解析微专题23串联电池的两大模型原电池和电解池统称为电池，将多个电池串联在一起，综合考查电化学知识
34、是近年来高考命题的热点，该类题目能够考查学生对解题方法的掌握情况，需要学生具有缜密的思维能力及巧妙的处理数据的能力。类型一外接电源与电解池的串联类型一外接电源与电解池的串联1.(2016牡丹江一中月考)下图装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重bd。符合上述实验结果的盐溶液是专题训练专题训练答案解析选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO32.如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是A.X极是电源负极，Y极是电源正极B.a极的电极反应是2
35、Cl2e=Cl2C.电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大D.Pt极上有6.4gCu析出时，b极产生2.24L(标准状况)气体答案解析3.在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。试回答下列问题。答案解析(1)电源中X电极为直流电源的_极。负三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。(2)pH变化：A：_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，B：_，C：_。答案解析电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3
36、溶液，银为阳极，不断溶解，Ag浓度基本不变，pH不变。增大减小不变(3)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为(设电解前后溶液体积无变化)。答案解析0.025molL1(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为_(设电解前后溶液体积无变化)。答案解析13通电5min时，A中放出0.01molH2，溶液中生成0.02molKOH，c(OH)0.02mol0.2L0.1molL1，pH13。类型二原电池与电解池的串联类型二原电池与电解池的串联多个电池“串联”在一起，但没有外接直流电源，其中一个
37、装置是原电池，装置中两个电极活泼性差异最大的装置为原电池，较活泼的作负极，其余均为电解池。4.烧杯A中盛入0.1molL1的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1molL1的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，装置如图所示，下列说法不正确的是A.A中Fe极质量减少，C极有气体产生B.A为电解池，B为原电池C.当A烧杯中产生0.1mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1molD.经过一段时间，B烧杯中溶液的pH增大答案解析5.某同学按下图所示的装置进行实验。A，B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当K闭合时，Y极上产生黄绿色气体。下列分析正确的是A.溶液中c(A2)减小B.B极的电极反应
38、：B2e=B2C.Y电极上有Cl2产生，发生还原反应D.反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀答案解析6.(2016吉林省实验中学高三上学期第二次模拟考试)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。答案解析(1)甲中负极的电极反应式为。(2)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为_。答案解析2.24L(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_mL5.0molL1
39、NaOH溶液。答案解析Fe22801.串联装置图比较串联装置图比较练后反思练后反思图甲中无外接电源，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。2.“串联串联”类电池的解题流程类电池的解题流程考能提升探究高考探究高考 明确考向明确考向1.(2016全国卷，11)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
40、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1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成答案解析123452.(2015福建理综，11)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是A.该装置将化学能转化为光能和电能B.该装置工作时，H从b极区向a极区迁移C.每生成1molO2，有44gCO2被还原D.a电极的反应为3CO218H18e=C3H8
41、O5H2O12345答案解析3.2016天津理综，10(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。12345电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。12345答案解析阳极室根据题意，镍电极有气泡产生是H得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH被消耗且无补充，溶液中的OH减少，因此电解一段时间后，c(OH
42、)降低的区域在阳极室。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为。12345答案解析H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。防止Na2FeO4与H2反应使产率降低c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。12345根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降
43、低。M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反 应 慢 或 N点 ： c(OH)过 高 ， 铁 电 极 上 有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低答案解析4.2015重庆理综，11(5)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”)；答案解析12345c“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。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；答案解析12345正 极 反 应 产 物 为 OH， 负 极 反 应 产 物
44、为 Cu2， 与 Cl作 用 生 成Cu2(OH)3Cl。2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl若生成4.29gCu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为_L(标准状况)。答案解析12345nCu2(OH)3Cl0.02mol，所以有0.04molCu被氧化，根据电子得失守恒n(O2)0.02mol，标准状况下V(O2)0.02mol22.4Lmol10.448L。0.4485.2015广东理综，32(4)(5)(4)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。答案解析电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为2Al6H2O2Al(OH)33
45、H2。12345(5)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为_。答案解析由题意可知，放电时负极Al失去电子与AlCl结合生成Al2Cl，其电极反应式为Al3e7AlCl=4Al2Cl。12345课时作业1.(2016盘锦高三一模)用如图装置研究电化学原理，下列分析中错误的是12345678910111213答案解析选项 连接电极材料分析AK1K2ab模拟铁的吸氧腐蚀石墨铁BK1K2锌铁模拟钢铁防护中牺牲阳极的阴极保护法CK1K3石墨铁模拟电解饱和食盐水DK1K3铁石墨模拟钢铁防护中外加电流的阴极
46、保护法2.(2016盘锦高三一模)观察如图装置，下列说法正确的是A.a、b接电流表，该装置为原电池B.a、b接直流电源，该装置为电解池C.a、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀D.a、b接电流表或接直流电源，铁都可能是负极答案解析123456789101112133.工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极)。下列说法正确的是A.A电极接电源的正极B.A极区溶液的碱性逐渐增强C.本装置中使用的是阴离子交换膜D.B极的电极反应式为SO22e2H2O=SO4H答案解析123456789101112134.(2016漳州八校第三次联考)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，
47、即保持污水的pH在5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附作用，可吸附水中的污物而使其沉淀下来，起到净水的作用，其原理如图所示。下列说法正确的是A.石墨电极上发生氧化反应B.为增强污水的导电能力，可向污水中加入适量乙醇C.根据图示，物质A为CO2D.甲烷燃料电池中CO向空气一极移动答案解析123456789101112135.(2016洛阳市高三第一次统一考试)下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH值明显下降的是答案解析123456789101112136.用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是A.
48、阳极反应式为4OH4e=2H2OO2B.通电后阴极区附近溶液pH会增大C.K通过交换膜从阴极区移向阳极区D.纯净的KOH溶液从b出口导出答案解析123456789101112137.(2016揭阳高三下学期第一次模拟)甲图为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。乙图是一种家用环保型消毒液发生器，用惰性电极电解饱和食盐水。下列说法中正确的是A.装置乙的b极要与装置甲的X极连接B.装置乙中a极的电极反应式为2Cl2e=Cl2C.若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中M的电极反应式为C6H12O66H2O24e=6CO224HD.N电极发生还原反应，当N电极消
49、耗5.6L气体(标准状况下)时，则有2NA个H通过离子交换膜答案解析123456789101112138.(2016湖北七市高三3月联合调研)如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是A.反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区B.乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe2e=Fe2C.通入氧气的一极为负极，发生的电极反应为O24e2H2O=4OHD.反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变答案解析123456789101112139.(2016禺山高级中学二轮复习)按如图所示的装置进行电解实验。A极是铜
50、锌合金，B极为纯铜，电解质溶液为硫酸铜溶液(足量)。通电一段时间后，A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68g，溶液质量增加0.03g，则A合金中铜、锌原子个数比为A.41B.31C.21D.任意比答案解析1234567891011121310.(2016沈阳二中高三12月月考)用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列有关说法中正确的是A.X为直流电源的正极，Y为直流电源的负极B.阳极区pH减小C.图中的baD.阴极的电极反应为HSO2eH2O=SO3H和SO2eH2O=S
51、O2H答案解析1234567891011121311.(2016北京石景山高三上学期期末考试)知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。12345678910111213(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是_(填化学式)，U形管_(填“左”或“右”)边的溶液变红。答案解析H2右12345678910111213(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的_极；该发生器中反应的总离子方程式为_。负答案解析12345678910111213(3)氯碱工业是高
52、耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示(其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过)。答案解析燃料电池B中的电极反应式分别为负极，正极。2H24e4OH=4H2OO24e2H2O=4OH12345678910111213分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为_。答案解析b%a%c%图3电解池中加入NaOH目的是增大溶液导电性，通入电解池后生成氢氧化钠，所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%a
53、%c%。12.富铁铝土矿(主要含有Al2O3、Fe2O3、FeO和SiO2)可制备新型净水剂液体聚合硫酸铝铁AlaFeb(OH)m(SO4)n。研究发现，当ab时净水效果最好。工艺流程如下(部分操作和产物略)：过量H2SO4FeSO47H2OH2O2 12345678910111213答案解析(1)Al2O3与H2SO4发生反应的离子方程式是。Al2O36H=2Al33H2OAl2O3与H2SO4发生反应的离子方程式是Al2O36H=2Al33H2O。(2)测得滤液中1。加入FeSO47H2O和H2O2的作用是(结合化学用语说明)。答案解析加入FeSO47H2O和H2O2的作用是利用过氧化氢氧
54、化Fe2补充溶液里的Fe3，发生反应的离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。123456789101112132Fe2H2O22H=2Fe32H2O，补充Fe3(3)将溶液A电解得到液体聚合硫酸铝铁。装置如图所示(阴离子交换膜只允许阴离子通过，电极为惰性电极)：答案解析12345678910111213阴极室的电极反应式是_。2H2e=H2阴极室发生还原反应，是溶液里的H得电子被还原，发生的电极反应式是2H2e=H2。电解过程阳极室溶液pH的变化是_(填“增大”、“减小”或“不变”)。答案解析12345678910111213电解过程阳极室发生氧化反应，溶液里OH被氧化，促进水的
55、电离产生H，溶液pH的变化是减小。减小简述在反应室中生成液体聚合硫酸铝铁的原理。12345678910111213电解工作时，反应室中的SO通过阴离子交换膜进入阳极室，阴极室中的OH通过阴离子交换膜进入反应室，生成聚合硫酸铝铁。电解过程中反应室中的SO通过阴离子交换膜进入阳极室，阴极室中的OH通过阴离子交换膜进入反应室，生成聚合硫酸铝铁答案解析1234567891011121313.(1)电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO的原理如图，电源正极为_(填“A”或“B”)，阴极反应式为。A答案解析(2)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。123
56、45678910111213为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中c(NH) (填“”、“”或“”)c(NO)。答案解析IrRu惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式为。12345678910111213答案解析IrRu惰性电极有吸附氧气作用，氧气得电子发生还原反应，O22H2e=H2O2；O22H2e=H2O2理论上电路中每转移3mole，最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是_g。17答案解析4NH33O2=2N26H2O中，4mol氨气转移12mol电子，因此转移3mol电子，最多可以处理NH3H2O的物质的量为1mol，其质量为17g。(3)电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如右图所示，KHCO3应进入_(填“阴极”或“阳极”)室。结合方程式简述再生K2CO3的原理是_。12345678910111213阴极水电离出H在阴极得电子生成H2，使水的平衡正移，产生的OH和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生答案解析
