化學(xué)高分培養(yǎng)計(jì)劃一輪全國創(chuàng)新高分講義：第32講 電解原理 金屬的腐蝕和防護(hù) 含答案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第32講電解原理金屬的腐蝕和防護(hù)一、電解原理1．電解2．電解池（1)定義:電解池是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置.(2）電解池的構(gòu)成條件①有外接直流電源。②有與電源相連的兩個(gè)電極.③形成閉合回路。④電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。（3)電解池工作原理(以電解CuCl2溶液為例)（4)電解原理示意圖二、電解原理的應(yīng)用1．氯堿工業(yè)(1）電極反應(yīng)陽極: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＋2H2Oeq\o（=，\s\up17(電解））2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。總反應(yīng)離子方程式:2Cl－＋2H2Oeq\o（=，\s\up17(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。2．電解精煉銅3．電鍍銅4．電冶金利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等.三、金屬的腐蝕和防護(hù)1．金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變成金屬陽離子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng).2．金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：鐵銹的形成:2Fe＋O2＋2H2O=2Fe（OH）2，4Fe(OH）2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3＋(x－3）H2O=Fe2O3·xH2O(鐵銹).3．金屬的防護(hù)1．正誤判斷，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”。（1）某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),通過電解可以實(shí)現(xiàn).(）（2)電解CuCl2溶液,陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)色。(）(3）電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電,溶液的pH逐漸增大。（)(4）電解時(shí)，電解液中陽離子移向陽極,發(fā)生還原反應(yīng).（)(5）用惰性電極電解飽和食鹽水一段時(shí)間后，加入鹽酸可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)。(）(6）電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料。（）(7）在鍍件上電鍍銅時(shí)，鍍件應(yīng)連接電源的正極。（）答案(1)√(2）×（3）×(4)×(5）×（6)×（7)×2。利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。下列說法正確的是(）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是熔融的氯化鎂答案D解析氯堿工業(yè)中陽極是Cl－放電生成Cl2，A錯(cuò)誤；電解精煉銅時(shí)陽極粗銅溶解，陰極Cu2＋放電析出Cu，但是粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，使得溶液中Cu2＋濃度變小，B錯(cuò)誤；鐵片上鍍銅時(shí),陰極應(yīng)該是鐵片，陽極是純銅，C錯(cuò)誤；D正確?？键c(diǎn)1電解池的工作原理題型一電解規(guī)律的考查典例1（2016·全國卷Ⅰ）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，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－,4）可通過離子交換膜，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SOeq\o\al（2－,4）離子向陽極遷移，陽極區(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．陰極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2＋4H＋，陰極區(qū)溶液pH降低D．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.5mol的O2生成解析陽極區(qū)域水電離出的OH－放電，溶液中c（H＋）增大，pH減小，中間隔室的SOeq\o\al（2－,4)透過cd膜移到陽極區(qū)可得產(chǎn)品H2SO4；陰極區(qū)水電離出的H＋放電:2H＋＋2e－=H2↑，溶液中c（OH－）增大，溶液pH增大,中間隔室的Na＋透過ab膜移入陰極區(qū)，可得產(chǎn)品NaOH；由電子守恒，結(jié)合電極反應(yīng)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑可知,通過1mole－會(huì)有0。25molO2產(chǎn)生。答案B名師精講以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律1．以石墨為電極，電解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列說法錯(cuò)誤的是(）A．陰極附近溶液呈紅色B．陰極逸出氣體C．陽極附近溶液呈藍(lán)色D．溶液的pH變小答案D解析以石墨為電極,電解KI溶液的方程式是2KI＋2H2Oeq\o（=,\s\up17(通電））I2＋H2↑＋2KOH。在陰極由于產(chǎn)生氫氣，溶液顯堿性，遇酚酞溶液變?yōu)榧t色，A正確;陰極有H2生成，B正確;由于其中含有少量酚酞和淀粉，所以在陽極附近碘單質(zhì)遇淀粉,溶液變?yōu)樗{(lán)色，C正確;因?yàn)楫a(chǎn)生了堿,溶液堿性增強(qiáng)，所以溶液的pH變大，D錯(cuò)誤.2。如圖是一個(gè)石墨作電極,電解稀的Na2SO4溶液的裝置，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關(guān)敘述正確的是（)A．逸出氣體的體積，A電極的小于B電極的B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體C．A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍(lán)色D．電解一段時(shí)間后,將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芙獬手行源鸢窪解析A、B電極反應(yīng)式分別為4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－、2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，相同溫度和壓強(qiáng)下,A電極生成氣體體積大于B電極，A錯(cuò)誤；陽極上生成O2，陰極上生成H2，O2和H2都是無色無味氣體，B錯(cuò)誤;由電極反應(yīng)式知，A電極附近溶液呈堿性，B電極附近溶液呈酸性，則A電極溶液呈藍(lán)色,B電極溶液呈紅色，C錯(cuò)誤；惰性電極電解稀的Na2SO4溶液，實(shí)際是電解水，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行?，D正確。題型二電極反應(yīng)式的書寫典例2(2016·北京高考)用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn).下列對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是（)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處能析出銅解析根據(jù)a、d處試紙變藍(lán)，可判斷a、d兩點(diǎn)都為電解池的陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－,A正確；b處變紅,局部褪色，說明b為電解池的陽極,2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl2溶于水生成鹽酸和HClO:Cl2＋H2OHCl＋HClO,HCl溶液顯酸性,HClO具有漂白性,B錯(cuò)誤;c處為陽極，鐵失去電子生成Fe2＋，發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，C正確；實(shí)驗(yàn)一中ac形成電解池，db形成電解池，所以實(shí)驗(yàn)二中也形成電解池，銅珠的左端為電解池的陽極,銅失電子生成Cu2＋，m、n是銅珠的右端,為電解池的陰極,開始時(shí)產(chǎn)生氣體，后來Cu2＋移到m處，m處Cu2＋得到電子生成單質(zhì)銅,故D正確。答案B名師精講1．電極反應(yīng)式的書寫步驟與方法2．規(guī)避電解池中化學(xué)方程式書寫的易失分點(diǎn)（1）書寫電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，要以實(shí)際放電的離子表示，但書寫總電解反應(yīng)方程式時(shí),弱電解質(zhì)要寫成化學(xué)式.(2）電極反應(yīng)的書寫首先根據(jù)題干要求及信息寫出反應(yīng)物和生成物，然后根據(jù)“陰得陽失”加上得失電子數(shù)目,最后根據(jù)電解質(zhì)溶液酸堿性補(bǔ)上H＋、OH－或H2O，依據(jù)電荷守恒配平.（3)確保兩極得失電子數(shù)目相等，且注明條件“電解"。3．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,陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，下列說法正確的是(）A．陰極的電極反應(yīng)式為Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2OB．陽極的電極反應(yīng)式為2CN－＋12OH－－10e－=N2↑＋2COeq\o\al(2－，3)＋6H2OC．電解時(shí)使用鋰釩氧化物二次電池（V2O5＋xLieq\o（，\s\up17（放電),\s\do15(充電））LixV2O5）作電源,電池充電時(shí)a電極的電極反應(yīng)式為LixV2O5－xe－=V2O5＋xLi＋D．除去CN－的反應(yīng)：2CN－＋5ClO－＋2H＋=N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O答案C解析電解質(zhì)溶液呈堿性，則陰極上水得電子生成H2和OH－，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，A錯(cuò)誤；陽極上Cl－在堿性條件下失電子生成ClO－和H2O，電極反應(yīng)式為Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O，B錯(cuò)誤；電解時(shí)a極為電源的正極,充電時(shí)a極為陽極，電極反應(yīng)式為LixV2O5－xe－=V2O5＋xLi＋,C正確；陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，兩種氣體為CO2和N2，該反應(yīng)在堿性條件下不可能存在大量H＋，D錯(cuò)誤。4．按要求書寫有關(guān)的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式.（1）以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面可形成氧化膜.陽極反應(yīng)式:___________________________________________________________________;陰極反應(yīng)式：________________________________________________________________________;總化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。(2)以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，利用太陽能電池將CO2轉(zhuǎn)化為乙烯的工作原理如下圖所示,則N極上的電極反應(yīng)式為__________________________;該電解池中所發(fā)生的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。答案（1)2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－=3H2↑2Al＋3H2Oeq\o（=，\s\up17（電解)）Al2O3＋3H2↑(2）2H2O－4e－=4H＋＋O2↑2CO2＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))C2H4＋3O2解析（2)M極CO2→C2H4，碳元素化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)；N極，H2O放電生成O2和H＋?？偡磻?yīng)為CO2和H2O反應(yīng)生成C2H4和O2?？键c(diǎn)2電解原理的應(yīng)用典例3（2015·上海高考)氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品.下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖,圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。完成下列填空：（1）寫出電解飽和食鹽水的離子方程式：________________________________________________________________________。(2）離子交換膜的作用為________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(3)精制飽和食鹽水從圖中________位置補(bǔ)充,氫氧化鈉溶液從圖中________(選填“a"“b”“c”或“d”）位置流出。解析(1）電解飽和食鹽水時(shí)，溶液中的陽離子H＋在陰極得到電子變?yōu)镠2逸出，使附近的水溶液顯堿性,溶液中的陰離子Cl－在陽極失去電子產(chǎn)生Cl2。該電解反應(yīng)的離子方程式是2Cl－＋2H2Oeq\o（=,\s\up17（電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－。(2）圖中的離子交換膜是陽離子交換膜,可以允許陽離子通過，不能使陰離子通過,這樣就可以阻止陰極溶液中的OH－進(jìn)入陽極室與氯氣發(fā)生反應(yīng)，阻止Cl－進(jìn)入陰極室,使在陰極區(qū)產(chǎn)生的NaOH純度更高。同時(shí)可以阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。（3）隨著電解的進(jìn)行，溶質(zhì)NaCl不斷消耗，所以應(yīng)該及時(shí)補(bǔ)充。精制飽和食鹽水從陽極補(bǔ)充,即從圖中a位置補(bǔ)充，由于陰極H＋不斷放電，附近的溶液顯堿性，氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出;從c位置流出的是稀的NaCl溶液。答案（1)2Cl－＋2H2Oeq\o（=，\s\up17（電解））Cl2↑＋H2↑＋2OH－(2）阻止OH－進(jìn)入陽極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng):2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O，以便得到純度更高的氫氧化鈉溶液阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸(3）ad名師精講電解原理應(yīng)用的注意事項(xiàng)(1)陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例），只允許陽離子（Na＋）通過，而阻止陰離子（Cl－、OH－)和分子(Cl2）通過，這樣既能防止H2和Cl2混合發(fā)生爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影響燒堿的質(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——陽極；電極質(zhì)量增加的電極必為陰極，即溶液中的金屬陽離子得電子變成金屬吸附在陰極上。(3）電解精煉銅，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子，變成金屬陽離子進(jìn)入溶液，其他活潑性弱于銅的雜質(zhì)以陽極泥的形式沉積.電解過程中電解質(zhì)溶液中的Cu2＋濃度會(huì)逐漸減小。(4）電鍍時(shí),陽極（鍍層金屬)失去電子的數(shù)目跟陰極鍍層金屬離子得到電子的數(shù)目相等，因此電鍍液中電解質(zhì)的濃度保持不變。5。工業(yè)上，常用NCl3制備水的消毒劑ClO2。利用如圖裝置電解氯化銨和鹽酸的混合溶液制得NCl3(已知NCl3的水溶液具有漂白性)。下列推斷正確的是()A．石墨極為正極B．鐵極附近電解質(zhì)溶液的pH減小C．每生成1molNCl3時(shí)必轉(zhuǎn)移3mol電子D．電解反應(yīng)為NH4Cl＋2HCleq\o(=,\s\up17(通電))NCl3＋3H2↑答案D解析石墨極為陽極，A錯(cuò)誤；鐵為陰極,電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑,故溶液的酸性逐漸減弱，pH增大，B錯(cuò)誤;每生成1molNCl3，必轉(zhuǎn)移6mol電子，C錯(cuò)誤。6．在微電子工業(yè)中NF3常用作氮化硅的蝕刻劑，工業(yè)上通過電解含NH4F等的無水熔融物生產(chǎn)NF3，其電解原理如圖。下列說法不正確的是()A．a(chǎn)電極為電解池的陽極B．陽極的電極反應(yīng)式：NHeq\o\al(＋,4）＋3F－－6e－=NF3＋4H＋C．H＋由b極移向a極,并參與電極反應(yīng)D．電解過程中可能還會(huì)生成少量氧化性極強(qiáng)的氣體單質(zhì)，該氣體的分子式是F2答案C解析由圖示可知H＋在陰極（b)得到電子生成H2,則a電極是電解池的陽極,A正確;陽極是NHeq\o\al(＋，4）失去電子生成NF3和H＋，B正確；陽離子（H＋)由陽極(a）流向陰極（b),并參與電極反應(yīng),C錯(cuò)誤；電解過程中，F(xiàn)－可能在陽極失去電子生成氧化性極強(qiáng)的F2,D正確。考點(diǎn)3金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)典例4(2016·浙江高考)在一塊表面無銹的鐵片上滴食鹽水，放置一段時(shí)間后看到鐵片上有鐵銹出現(xiàn).鐵片腐蝕過程中發(fā)生的總化學(xué)方程式為2Fe＋2H2O＋O2=2Fe（OH）2，F(xiàn)e（OH)2進(jìn)一步被氧氣氧化為Fe（OH）3，再在一定條件下脫水生成鐵銹,其原理如下圖。下列說法正確的是（）A．鐵片發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕B．鐵片腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域應(yīng)該是生銹最多的區(qū)域C．鐵片腐蝕中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O＋O2＋4e－=4OH－D．鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成無數(shù)微小原電池，發(fā)生了電化學(xué)腐蝕解析鐵失去電子變?yōu)镕e2＋，發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕,A錯(cuò)誤；由于得失電子在不同的區(qū)域，所以鐵片腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域與生銹最多的區(qū)域是不同的區(qū)域，B錯(cuò)誤；鐵片腐蝕中正極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，C錯(cuò)誤；D正確。答案D典例5（2017·全國卷Ⅰ)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)整解析外加強(qiáng)大的電流可以抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流,A正確;被保護(hù)的鋼管樁作陰極,高硅鑄鐵作陽極,電解池中外電路電子由陽極流向陰極，即從高硅鑄鐵流向鋼管樁，B正確；高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,其主要作用是傳遞電流,而不是作為損耗陽極，C錯(cuò)誤;保護(hù)電流要抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整，D正確。答案C名師精講1．判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律(1)對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕速率的快慢：電解池原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防腐措施的腐蝕.(2）對同一金屬來說,在同濃度的不同溶液中腐蝕速率的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中＞弱電解質(zhì)溶液中＞非電解質(zhì)溶液中。(3)活動(dòng)性不同的兩種金屬,活動(dòng)性差別越大，腐蝕速率越快.（4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快。2．金屬腐蝕的防護(hù)(1）電化學(xué)保護(hù)法①犧牲鋅（負(fù)極）保護(hù)鐵(正極），習(xí)慣上叫做犧牲陽極的陰極保護(hù)法.如船殼上釘上鋅塊形成原電池。②外加電流的陰極保護(hù)法:鋼鐵外接電源負(fù)極形成電解池，使之成為陰極而被保護(hù)。如鋼閘門接低壓直流電負(fù)極,石墨接電源正極作陽極,浸入水中.（2)兩種保護(hù)方法的比較外加電流的陰極保護(hù)法保護(hù)效果大于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。7．銅板上鐵鉚釘長期暴露在潮濕的空氣中，形成一層酸性水膜后鐵鉚釘會(huì)被腐蝕，示意圖如圖所示.下列說法不正確的是(）A．因鐵的金屬性比銅強(qiáng)，所以鐵鉚釘被氧化而腐蝕B．若水膜中溶解了SO2，則鐵鉚釘腐蝕的速率變小C．銅極上的反應(yīng)是2H＋＋2e－=H2↑、O2＋4e－＋4H＋=2H2OD．在金屬表面涂一層油脂，能防止鐵鉚釘被腐蝕答案B解析鐵、銅和水膜形成原電池,因?yàn)殍F的金屬性比銅強(qiáng)，所以鐵為負(fù)極，鐵鉚釘被氧化而腐蝕，A正確；若水膜中溶解了SO2，則發(fā)生析氫腐蝕,鐵鉚釘腐蝕的速率加快,B錯(cuò)誤；銅極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)題圖知銅電極吸收了氧氣且生成氫氣,所以發(fā)生兩個(gè)電極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑、O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C正確；在金屬表面涂一層油脂，可隔絕空氣和水，能防止鐵鉚釘被腐蝕，D正確。8．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．地下鋼管連接鎂塊答案A解析水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極，鋼閘門為陰極，從而得以保護(hù)，A正確；金屬護(hù)欄表面涂漆的原理是隔絕金屬護(hù)欄與空氣接觸，從而減緩金屬護(hù)欄的腐蝕，B錯(cuò)誤；汽車底盤噴涂高分子膜的原理也是隔絕與空氣的接觸，C錯(cuò)誤；地下鋼管連接鎂塊形成了原電池，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法，D錯(cuò)誤.微專題多池組合裝置及電化學(xué)計(jì)算一、電池類型的判斷方法1．有外接電源電池類型的判斷方法有外接電源的各電池均為電解池，若電池陽極材料與電解質(zhì)溶液中的陽離子相同，則該電池為電鍍池。如：則甲為電鍍池，乙、丙均為電解池.2．無外接電源、電池類型的判斷方法（1)直接判斷非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中,則其他裝置為電解池。如下圖：A為原電池，B為電解池。(2）根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷原電池一般是兩種不同的金屬電極或一種金屬和一種能導(dǎo)電的非金屬做電極;而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖:B為原電池，A為電解池.（3）根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖：若C極溶解,D極上析出Cu，B極附近溶液變紅,A極上放出黃綠色氣體,則可知乙是原電池，D是正極,C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng),A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。二、電化學(xué)計(jì)算原電池和電解池的計(jì)算,主要包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、相對原子質(zhì)量的計(jì)算、阿伏加德羅常數(shù)測定的計(jì)算、溶液pH的計(jì)算，根據(jù)產(chǎn)物的量求電量及根據(jù)電量求產(chǎn)物的量等。在進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí),可運(yùn)用以下基本方法:（1）根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算.(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。（3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁,構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：（式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值）該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問題。提示：在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－）×NA×1.60×10－19C來計(jì)算電路中通過的電量。(建議用時(shí):40分鐘）一、選擇題（每題8分，共72分）1．下列關(guān)于電化學(xué)知識(shí)的說法正確的是（）A．電解飽和食鹽水在陽極得到氯氣，陰極得到金屬鈉B．電解精煉銅時(shí)，陽極質(zhì)量的減少不等于陰極質(zhì)量的增加C．電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在陰極上依次析出Al、Fe、CuD．電解CuSO4溶液一段時(shí)間后（Cu2＋未反應(yīng)完)，加入適量Cu(OH）2可以使溶液恢復(fù)至原狀態(tài)答案B2．（2017·廣東惠州調(diào)研)某同學(xué)設(shè)計(jì)下圖裝置探究氯堿工業(yè)原理，下列說法正確的是（）A．石墨電極與直流電源負(fù)極相連B．銅電極的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑C．氫氧化鈉在石墨電極附近產(chǎn)生，Na＋向石墨電極遷移D．用濕潤的KI。淀粉試紙?jiān)阢~電極附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色答案B解析該裝置為電解飽和食鹽水，銅作陰極,與電源負(fù)極相連，A錯(cuò)誤；電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，B正確;氫氧化鈉在銅電極附近產(chǎn)生,陽離子向銅電極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；石墨作陽極，與電源正極相連，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，用濕潤的KI。淀粉試紙?jiān)谑姌O附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色，D錯(cuò)誤.3．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是（）A．圖a中，插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重B．圖b中,開關(guān)由M改置于N時(shí),Cu－Zn合金的腐蝕速率減小C．圖c中，接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D．圖d中，Zn－MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的答案B解析因液面處氧氣的濃度大且與海水接觸，故在液面處鐵棒腐蝕最嚴(yán)重，A錯(cuò)誤；接通開關(guān)后形成原電池，Zn的腐蝕速率增大，H＋在Pt電極上放電產(chǎn)生H2，C錯(cuò)誤;干電池自放電腐蝕是NH4Cl產(chǎn)生的H＋的氧化作用引起的,D錯(cuò)誤.4．（2017·河南天一大聯(lián)考）CO2是重要的溫室氣體,對地球溫室效應(yīng)的“貢獻(xiàn)”最大,如何利用CO2是擺在科技工作者面前的重要課題.如圖所示電解裝置可將CO2轉(zhuǎn)化為乙稀，該裝置的電解質(zhì)溶液為強(qiáng)酸性水溶液,電極材料為惰性電極。下列有關(guān)說法正確的是()A．a(chǎn)為電池的正極B．電解過程中H＋移向陽極C．反應(yīng)前后溶液的pH保持不變D．陰極反應(yīng)式：2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O答案D解析二氧化碳得電子生成乙烯,為陰極反應(yīng)，所以a為電池的負(fù)極，A錯(cuò)誤；由離子的定向移動(dòng)可知電解過程中H＋移向陰極，B錯(cuò)誤；陰極二氧化碳得電子生成乙烯，總反應(yīng)為2CO2＋2H2O=C2H4＋3O2，消耗水,c（H＋)增大，pH減小，C錯(cuò)誤;陰極的電極反應(yīng)式為2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O,D正確。5．新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2,KOH溶液為電解液。某研究小組用甲烷燃料電池作為電源，進(jìn)行粗銅的電解實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示:下列說法不正確的是（)A．a(chǎn)極為粗銅，發(fā)生的反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋B．b為陰極，發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuC．電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為2O2＋4H2O＋8e－=8OH－D．甲烷電池中，溶液的pH逐漸減小答案C解析根據(jù)甲烷燃燒的化學(xué)方程式可知,甲烷作還原劑，在負(fù)極發(fā)生反應(yīng)CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al（2－,3)＋7H2O，氧氣在正極發(fā)生反應(yīng)2O2＋4H2O＋8e－=8OH－，C錯(cuò)誤;根據(jù)正負(fù)極反應(yīng)生成和消耗OH－量的關(guān)系得出反應(yīng)過程中溶液的pH逐漸減小，D正確；電解精煉銅時(shí)，與電源正極相連的是粗銅，與電源負(fù)極相連的是純銅,故a極是粗銅,發(fā)生的反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋，A正確；b極是純銅，發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu,B正確。6．用石墨作電極電解0。1mol·L－1的NaCl溶液，通電一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩極收集的氣體體積之比為4∶3(不考慮氣體的溶解),下列說法正確的是（)A．在電解后的溶液中注入一定量的鹽酸可以使溶液恢復(fù)到原始狀態(tài)B．在電解質(zhì)溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下4。48L的氯化氫氣體并注入0.1mol的水可以使溶液恢復(fù)到原始狀態(tài)C．陰極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量是陽極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量的0。75倍D．陽極產(chǎn)生的氣體的平均摩爾質(zhì)量為58g/mol答案D解析分析電解NaCl溶液過程，陽極產(chǎn)生Cl2，陰極產(chǎn)生H2,而由得失電子守恒可知生成的Cl2和H2的體積應(yīng)該相等,現(xiàn)兩極收集的氣體體積之比為4∶3,說明發(fā)生了過度電解，Cl－完全放電后OH－放電生成O2，假設(shè)電解過程中生成了amolH2、bmolO2、cmolCl2，則a∶（b＋c）＝4∶3，再由得失電子守恒可知：2a＝4b＋2c,解得：a＝4b＝2c，則可認(rèn)為電解消耗的n（HCl）∶n(H2O）＝2∶1。當(dāng)n（HCl）∶n(H2O)＝2∶1時(shí)，w（HCl)＝eq\f（2×36。5，2×36。5＋1×18)×100％≈80。2%，遠(yuǎn)大于濃鹽酸的最大濃度，A錯(cuò)誤;只能知道HCl與H2O對應(yīng)的比值關(guān)系，但無法知道確定值，B錯(cuò)誤；陰極生成H2，陽極生成Cl2和O2，陽極產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量是陰極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量的0.75倍，C錯(cuò)誤；由于n（Cl2)∶n(O2)＝c∶b＝2∶1，所以混合氣體的平均摩爾質(zhì)量eq\x\to（M）＝eq\f（1×32＋2×71,2＋1）g/mol＝58g/mol，D正確。7.金屬的腐蝕除化學(xué)腐蝕和普通的電化學(xué)腐蝕外，還有“氧濃差腐蝕”，如在管道或縫隙等處的不同部位氧的濃度不同，在氧濃度低的部位是原電池的負(fù)極。下列說法正確的是（）A．純鐵的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕B．鋼鐵吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe－3e－=Fe3＋C．海輪在浸水部位鑲一些銅錠可起到抗腐蝕作用D．在圖示氧濃差腐蝕中，M極處發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－答案D解析純鐵發(fā)生腐蝕時(shí)，沒有正極材料，不能構(gòu)成原電池，所以發(fā)生化學(xué)腐蝕,A錯(cuò)誤；鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，B錯(cuò)誤;銅不如鐵活潑,銅、鐵在海水中形成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，加快了海輪的腐蝕,C錯(cuò)誤；因氧濃度低的部位是原電池的負(fù)極，由圖示可知，M處O2濃度高，該處O2得到電子,其電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，D正確。8。LiOH是制備鋰離子電池的材料,可由電解法制備。工業(yè)上利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。下列說法中正確的是()A．B極區(qū)電解液為LiOH溶液B．電極每產(chǎn)生22。4L氣體,電路中轉(zhuǎn)移2mole－C．電解過程中Li＋移入B電極區(qū)、OH－移入A電極區(qū)D．電解池中總反應(yīng)方程式為：2HCleq\o（=，\s\up17（電解））2H2↑＋Cl2↑答案A解析電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。由圖可知，右側(cè)生成H2,則B中H＋放電，B為陰極，在B中制備LiOH，B極區(qū)電解液為LiOH溶液，A正確；A中為LiCl溶液，Cl－放電生成Cl2，則陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，電極每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L氣體，電路中轉(zhuǎn)移2mole－，B錯(cuò)誤;Li＋向陰極移動(dòng),即由A透過陽離子交換膜向B移動(dòng)，OH－向陽極移動(dòng),但是OH－不能透過陽離子交換膜,C錯(cuò)誤；電解池的陽極上是Cl－失電子，陰極上是H＋得電子,電解的總反應(yīng)方程式為2H2O＋2LiCleq\o（=,\s\up17（電解)）H2↑＋Cl2↑＋2LiOH，D錯(cuò)誤。9．現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中常用電解氯化亞鐵溶液的方法制得氯化鐵溶液吸收有毒的硫化氫氣體。工藝原理如圖所示.下列說法中不正確的是（)A．左槽中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑B．右槽中的反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑C．H＋從電解池左槽遷移到右槽D．FeCl3溶液可以循環(huán)利用答案A解析根據(jù)裝置圖可知Fe2＋在電解池的左槽中被氧化生成Fe3＋，則左槽是電解池的陽極，右槽是電解池的陰極。陽極（左槽）的電極反應(yīng)式為Fe2＋－e－=Fe3＋，A錯(cuò)誤;陰極（右槽）的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，B正確;電解池中陽離子H＋從電解池陽極(左槽)遷移到陰極(右槽)，C正確；反應(yīng)池中的反應(yīng)為2FeCl3＋H2S=2FeCl2＋2HCl＋S↓，故FeCl3溶液可以循環(huán)利用，D正確。二、非選擇題（共28分)10．（2017·山東威海模擬)(14分）某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí),觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題:(1)甲池為________（填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應(yīng)式為__________________________。（2)乙池中A（石墨）電極的名稱為________(填“正極”“負(fù)極"“陰極”或“陽級”),總反應(yīng)方程式為______________________________.(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5。40g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),丙池中________極析出________g銅.(4）若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，甲中溶液的pH將________（填“增大"“減小"或“不變”）；丙中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)。答案（1)原電池CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al（2－,3)＋6H2O（2）陽極4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up17（電解））4Ag＋O2↑＋4HNO3（3）280D1.60(4）減小增大解析(1)甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al（2－,3）＋6H2O。(2）乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液，其中A作陽極,B作陰極，總反應(yīng)式為:4AgNO3＋2H2Oeq\o（=,\s\up17（電解））4Ag＋O2↑＋4HNO3。（3)根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移的電子相同，得n（Ag)＝4n(O2）＝2n（Cu)，故V（O2）＝eq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1(\f（1,4）×\f（5。40,108)×22.4))L＝0.28L＝280mL，m(Cu）＝eq\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\a