2019-2020年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第三講 電解池金屬腐蝕與防護(hù)講義.doc

2019-2020年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第三講 電解池金屬腐蝕與防護(hù)講義xx高考導(dǎo)航考綱要求真題統(tǒng)計(jì)命題趨勢1.了解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。xx，卷 28T(2)；xx，卷 27T(4)；xx，卷 27T(3)預(yù)計(jì)xx年高考仍將重點(diǎn)考查電解池的工作原理，如陰陽極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫及溶液pH的變化等；借助電解原理進(jìn)行的工業(yè)實(shí)際問題如新材料的制取等。復(fù)習(xí)備考時(shí)應(yīng)注重電解原理的實(shí)質(zhì)，從氧化還原反應(yīng)的角度認(rèn)識(shí)電化學(xué)，注重與元素化合物、有機(jī)化學(xué)、電解質(zhì)溶液、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、新能源等知識(shí)的聯(lián)系?？键c(diǎn)一電解原理學(xué)生用書P145一、電解使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。在此過程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。二、電解池1電解池的構(gòu)成條件(1)有與電源相連的兩個(gè)電極。(2)兩個(gè)電極插入電解質(zhì)溶液(或熔融鹽)中。(3)形成閉合回路。2電極名稱及電極反應(yīng)式以用惰性電極電解CuCl2溶液為例：總反應(yīng)方程式：CuCl2CuCl2。3電解池中電子和離子的移動(dòng)(1)電子：從電源負(fù)極流出后，流向電解池陰極；從電解池的陽極流向電源的正極。(2)離子：陽離子移向電解池的陰極，陰離子移向電解池的陽極。三、陰、陽極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫1判斷電解池的陰、陽極(1)根據(jù)外接電源的正、負(fù)極判斷電源正極連接陽極；電源負(fù)極連接陰極。(2)根據(jù)電極產(chǎn)物判斷電極溶解、逸出O2(或電極區(qū)變酸性)或逸出Cl2的為陽極；析出金屬、逸出H2(或電極區(qū)變堿性)的為陰極。2電極反應(yīng)式的書寫步驟(1)分析電解質(zhì)水溶液的組成：找全離子并分陰、陽兩組(不要忘記水溶液中的H和OH)。(2)排出陰、陽兩極的放電順序陽極活性電極(Zn、Fe、Cu等)：電極材料失電子；惰性陽極(Pt、Au、石墨等)：S2>I>Br>Cl>OH>含氧酸根。陰極Ag>Fe3>Cu2>H(酸中)>Fe2>Zn2。(3)寫出兩極電極反應(yīng)式陽極：活性電極失去電子生成相應(yīng)的金屬陽離子；溶液中的陰離子失去電子生成相應(yīng)的單質(zhì)或高價(jià)態(tài)化合物。陰極：溶液中的陽離子得到電子生成相應(yīng)的單質(zhì)或低價(jià)態(tài)化合物。(4)寫出電解總反應(yīng)式在兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同的前提下，兩極反應(yīng)式相加即可得總反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式。1分析電解下列物質(zhì)的過程，并總結(jié)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)濃度變化溶液pH變化電解質(zhì)溶液復(fù)原方法含氧酸(如H2SO4)陽極： _陰極：_加_強(qiáng)堿(如NaOH)陽極： _陰極： _加_活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4)陽極： _陰極：_加_無氧酸(如HCl，除HF外)陽極： _陰極： _續(xù)表電解質(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)濃度變化溶液pH變化電解質(zhì)溶液復(fù)原方法不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2，除氟化物外)陽極： _陰極： _加_活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)陽極： _陰極：_水和鹽生成新電解質(zhì)不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)陽極： _陰極： _2Cu22H2O2CuO24H生成新電解質(zhì)加_(1)電解過程中放H2生堿型和放O2生酸型的實(shí)質(zhì)是什么？在放H2生堿型的電解中，若滴入酚酞試液，哪一極附近溶液變紅？電解質(zhì)溶液的復(fù)原遵循什么原則？(2)上表中要使電解后的NaCl溶液復(fù)原，滴加鹽酸可以嗎？上表中要使電解后的CuSO4溶液復(fù)原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？答案：(從左到右，從上到下)4OH4e=O22H2O4H4e=2H2水2H2OO22H2增大減小水4OH4e=O22H2O4H4e=2H2水2H2OO22H2增大增大水4OH4e=O22H2O4H4e=2H2水2H2OO22H2增大不變水2Cl2e=Cl22H2e=H2酸2HClCl2H2減小增大通入HCl氣體2Cl2e=Cl2Cu22e=Cu鹽CuCl2CuCl2減小CuCl22Cl2e=Cl22H2e=H22Cl2H2OCl2H22OH增大通入HCl氣體4OH4e=O22H2O2Cu24e=2Cu水和鹽減小CuO(或CuCO3)(1)放H2生堿型實(shí)質(zhì)是水電離出H在陰極上放電，破壞了陰極附近水的電離平衡，使OH濃度增大，若滴入酚酞試液，陰極附近溶液變紅；放O2生酸型的實(shí)質(zhì)是水電離出OH在陽極上放電，破壞了陽極附近水的電離平衡，使H濃度增大。電解質(zhì)溶液的復(fù)原應(yīng)遵循“從溶液中析出什么補(bǔ)什么”的原則，即從溶液中析出哪種元素的原子，則應(yīng)按比例補(bǔ)入哪些原子。(2)電解NaCl溶液時(shí)析出的是等物質(zhì)的量的Cl2和H2，所以應(yīng)通入氯化氫氣體，加入鹽酸會(huì)引入過多的水。不可以，加入Cu(OH)2固體會(huì)使溶液的濃度比原來低。2按要求書寫有關(guān)的電極反應(yīng)式及總方程式。(1)用惰性電極電解AgNO3溶液陽極反應(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溶液陽極反應(yīng)式：_；陰極反應(yīng)式：_；總反應(yīng)化學(xué)方程式：_。(4)用銅作電極電解HCl溶液陽極反應(yīng)式：_；陰極反應(yīng)式：_；總反應(yīng)離子方程式：_。解析：注意陽極若是活性材料，則陽極金屬失電子形成離子。答案：(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2H2OCu(OH)2H2(4)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2HCu2H2名師點(diǎn)撥電解過程中溶液pH的變化規(guī)律(1)電解時(shí)，只生成H2而不生成O2，則溶液的pH增大。(2)電解時(shí)，只生成O2而不生成H2，則溶液的pH減小。(3)電解時(shí)，既生成H2又生成O2，則實(shí)際為電解H2O。若原溶液為酸性溶液，則溶液的pH減?。蝗粼芤簽閴A性溶液，則溶液的pH增大；若原溶液為中性溶液，則溶液的pH不變。(xx高考福建卷)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是()A該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能B該裝置工作時(shí)，H從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C每生成1 mol O2，有44 g CO2被還原Da電極的反應(yīng)為3CO218H18e=C3H8O5H2O解析該裝置為電解裝置，模擬“人工樹葉”，故為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A項(xiàng)錯(cuò)誤；b極連接電源的正極，為陽極，H為陽離子，在電解池中向a極(陰極)區(qū)移動(dòng)，B項(xiàng)正確；右側(cè)H2OO2發(fā)生的是氧化反應(yīng)，每生成1 mol O2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，C3H8O中碳元素的化合價(jià)是2，3CO2C3H8O，轉(zhuǎn)移18 mol電子，故生成1 mol O2消耗 2/3 mol CO2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；a電極發(fā)生的是還原反應(yīng)：3CO218H18e=C3H8O5H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B寫出例1中b電極上的反應(yīng)式以及該裝置的總反應(yīng)的化學(xué)方程式。答案：b電極上的電極反應(yīng)式：2H2O4e=O24H；總反應(yīng)的化學(xué)方程式：6CO28H2O=9O22C3H8O。分析電解過程的思維程序(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。(2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組(不要忘記水溶液中的H和OH)。(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序。注意陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電。最常用、最重要的放電順序是陽極：Cl>OH；陰極：Ag>Cu2>H。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KAl等金屬。(4)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。(5)最后寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 題組一電解原理的考查1(教材改編)判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。()(2)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。()(3)電解池的陽極和原電池的正極都發(fā)生氧化反應(yīng)。()(4)電解NaCl溶液的陽極反應(yīng)一定是2Cl2e=Cl2。()解析：原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，(3)錯(cuò)；電解NaCl溶液時(shí)若用活潑金屬作陽極，則活潑金屬失電子，(4)錯(cuò)。答案：(1)(2)(3)(4)2(xx高考上海卷)如圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中。下列分析正確的是()AK1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2BK1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高CK2閉合，鐵棒不會(huì)被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法DK2閉合，電路中通過0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生0.001 mol 氣體解析：選B。K1閉合構(gòu)成原電池，鐵是活潑的金屬，鐵棒是負(fù)極，鐵失去電子，發(fā)生的反應(yīng)為Fe2e=Fe2；石墨棒是正極，溶液中的氧氣得到電子轉(zhuǎn)化為OH，電極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高，A不正確，B正確。K2閉合構(gòu)成電解池，鐵棒與電源的負(fù)極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電產(chǎn)生氫氣，鐵不會(huì)被腐蝕，屬于外加電流的陰極保護(hù)法；石墨棒是陽極，溶液中的氯離子放電生成氯氣，兩極電極反應(yīng)式分別為2H2e=H2、2Cl2e=Cl2，電路中通過0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極均產(chǎn)生 0.001 mol氣體，共計(jì)是0.002 mol氣體，C、D均不正確。題組二電極反應(yīng)式的書寫3xx高考全國卷，27(3)PbO2也可以通過石墨為電極，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_。解析：電解池的陽極發(fā)生失電子反應(yīng)(氧化反應(yīng))，因?yàn)镻b2PbO2屬于氧化反應(yīng)，所以發(fā)生的電極反應(yīng)為Pb22H2O2e=PbO2 4H；由于Cu2的放電能力強(qiáng)于Pb2，故陰極上的電極反應(yīng)為Cu22e=Cu，則陰極產(chǎn)生的現(xiàn)象是石墨上包上銅鍍層；若電解液中不加入Cu(NO3)2，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為Pb22e=Pb，這樣一來就不能有效利用Pb2。答案：Pb22H2O2ePbO24H石墨上包上銅鍍層Pb22e=Pb不能有效利用Pb24用惰性電極電解NaCl和CuSO4的混合溶液，電解過程中兩極均有兩種產(chǎn)物產(chǎn)生，判斷陰、陽兩極的產(chǎn)物并寫出電極反應(yīng)方程式。(1)陽極產(chǎn)物：_；電極反應(yīng)：_。(2)陰極產(chǎn)物：_；電極反應(yīng)：_。解析：在混合液中，尤其注意離子的放電順序，溶液中的陰離子有Cl、SO、OH，放電順序?yàn)镃l>OH>SO，陽離子有Na、Cu2、H，放電順序?yàn)镃u2>H>Na，結(jié)合題中“兩極均有兩種產(chǎn)物產(chǎn)生”，按順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式即可。答案：(1)Cl2、O22Cl2e=Cl2、4OH4e=2H2OO2(2)Cu、H2Cu22e=Cu、2H2e=H2書寫電解池電極方程式的四個(gè)常見失分點(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)離子方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫成分子式。(2)陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電。(3)要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且總反應(yīng)式注明條件“電解”。(4)電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序中H、OH之后的離子一般不參與放電。 考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用學(xué)生用書P147一、電解飽和食鹽水1電極反應(yīng)陽極：2Cl2e=Cl2(反應(yīng)類型：氧化反應(yīng))。陰極：2H2e=H2(反應(yīng)類型：還原反應(yīng))。2總反應(yīng)化學(xué)方程式及離子方程式化學(xué)方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；離子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。3應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。二、電鍍和電解精煉銅電鍍(Fe表面鍍Cu)電解精煉銅陽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)Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2Cu2e=Cu2陰極電極材料待鍍金屬鐵純銅電極反應(yīng)Cu22e=Cu電解質(zhì)溶液含Cu2的鹽溶液注：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極泥三、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。1冶煉鈉2NaCl2NaCl2電極反應(yīng)：陽極：2Cl2e=Cl2；陰極：2Na2e=2Na。2冶煉鎂MgCl2MgCl2電極反應(yīng)：陽極：2Cl2e=Cl2；陰極：Mg22e=Mg。3冶煉鋁2Al2O34Al3O2電極反應(yīng)：陽極：6O212e=3O2；陰極：4Al312e=_4Al。1(教材改編)連一連。(a)原電池負(fù)極(b)原電池正極(1)氧化反應(yīng)(c)電解池陽極(d)電鍍池鍍件(e)氯堿工業(yè)生成H2的電極 (2)還原反應(yīng)(f)電解精煉的粗銅答案：(a)(1)(b)(2)(c)(1)(d)(2)(e)(2)(f)(1)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，陰、陽兩極均為惰性電極。(1)A極為_，電極反應(yīng)式為_。(2)B極為_，電極反應(yīng)式為_。解析：H2產(chǎn)生是因?yàn)镠2O電離的H在陰極上得電子，即6H2O6e=3H26OH，所以B極為陰極，A極為陽極，電極反應(yīng)式為CO(NH2)26e8OH=N2CO6H2O。答案：(1)陽極CO(NH2)28OH6e=N2CO6H2O(2)陰極6H2O6e=3H26OH名師點(diǎn)撥在電解原理的幾個(gè)常見應(yīng)用中，電鍍和電解精煉銅比較相似，但注意區(qū)別：電鍍過程中，溶液中離子濃度不變，電解精煉銅時(shí)，由于粗銅中含有Zn、Fe、Ni等活潑金屬，反應(yīng)過程中失去電子形成陽離子存在于溶液中，而陰極上Cu2被還原，所以電解精煉過程中，溶液中的陽離子濃度會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)陰、陽兩極的質(zhì)量變化也不相等。(xx高考上海卷)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)離子交換膜的作用為_、_。(2)精制飽和食鹽水從圖中_位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中_位置流出。(選填“a”“b”“c”或“d”)解析(1)圖中的離子交換膜只允許陽離子通過，是陽離子交換膜，不能使陰離子和氣體通過，這樣就可以阻止陽極的Cl和產(chǎn)生的Cl2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)生反應(yīng)而爆炸。(2)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。精制飽和食鹽水從與陽極連接的圖中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；水不斷消耗，所以從b位置不斷加入蒸餾水，從c位置流出的是稀的NaCl溶液。答案(1)能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)生反應(yīng)而爆炸(2)ad電解氯化鈉溶液時(shí)，如何用簡便的方法檢驗(yàn)產(chǎn)物？答案：陽極產(chǎn)物Cl2可以用淀粉KI試紙檢驗(yàn)，陰極產(chǎn)物H2可以通過點(diǎn)燃法檢驗(yàn)，NaOH可以用酚酞試劑檢驗(yàn)。工業(yè)上用粗鹽生產(chǎn)燒堿、氯氣和氫氣的過程 題組一電解原理的常規(guī)應(yīng)用1(教材改編)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。下列說法正確的是()A氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4OH4e=2H2OO2B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：D2以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是()A未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電過程B因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系C電鍍時(shí)保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護(hù)作用答案：C題組二電解原理的綜合應(yīng)用3(xx高考浙江卷)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2OCO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如下圖所示。下列說法不正確的是()AX是電源的負(fù)極B陰極的電極反應(yīng)式是H2O2e=H2O2CO22e=COO2C總反應(yīng)可表示為H2OCO2H2COO2D陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是11解析：選D。A項(xiàng)，根據(jù)圖示，X極產(chǎn)物為H2和CO，是H2O與CO2的還原產(chǎn)物，可判斷在X極上發(fā)生還原反應(yīng)，由此判斷X極為電源的負(fù)極，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，根據(jù)題意，電解質(zhì)為固體金屬氧化物，可以傳導(dǎo)O2，故在陰極上發(fā)生的反應(yīng)為H2O2e=H2O2、CO22e=COO2，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，根據(jù)電極產(chǎn)物及B項(xiàng)發(fā)生的電極反應(yīng)可知，該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為H2OCO2H2COO2，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，根據(jù)C項(xiàng)的電解總反應(yīng)方程式可知，陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比為21，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4(xx高考山東卷)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。利用如右所示裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為_溶液(填化學(xué)式)，陽極電極反應(yīng)式為_，電解過程中Li向_電極遷移(填“A”或“B”)。解析：根據(jù)電解裝置圖，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液，B極區(qū)產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，剩余OH與Li結(jié)合生成LiOH，所以B極區(qū)電解液應(yīng)為LiOH溶液，B電極為陰極，則A電極應(yīng)為陽極。陽極區(qū)電解液應(yīng)為LiCl溶液，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2。根據(jù)電流方向，電解過程中Li向B電極遷移。答案：LiOH2Cl2e=Cl2B電解原理應(yīng)用中的注意要點(diǎn)(1)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。(2)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；活潑性小于銅的雜質(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。(3)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，因此電鍍液的濃度保持不變。 考點(diǎn)三有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算學(xué)生用書P1491計(jì)算類型原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算等。2方法技巧(1)根據(jù)電子守恒計(jì)算用于串聯(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)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。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒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4 mol e為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：4e2Cl2(Br2、I2)O2陽極產(chǎn)物2H22Cu4AgM陰極產(chǎn)物(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)1用惰性電極電解下列溶液，在陰、陽兩極生成氣體的體積比為11的是()ANaCl溶液BCuCl2溶液CCuSO4溶液 DKOH溶液解析：選A。A項(xiàng)，電解方程式為2NaCl2H2OCl2(陽極)H2(陰極)2NaOH，A正確；B項(xiàng)，電解方程式為CuCl2Cu(陰極)Cl2(陽極)，陰極沒有氣體生成，B不正確；C項(xiàng)，電解方程式為2CuSO42H2O2Cu(陰極)O2(陽極)2H2SO4，陰極沒有氣體生成，C不正確；D項(xiàng)，電解方程式為2H2O2H2(陰極)O2(陽極)，陰、陽兩極生成氣體的體積比為21，D不正確。2用惰性電極按下圖中裝置完成實(shí)驗(yàn)，其中A、B兩燒杯分別盛放200 g 10% NaOH溶液和足量CuSO4溶液。通電一段時(shí)間后，c極上有Cu析出，又測得A燒杯溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.23%。試回答下列問題：(1)電源的P極為_極。(2)b極產(chǎn)生氣體的體積為_L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(3)c極上析出Cu的質(zhì)量為_g。(4)d極上所發(fā)生的電極反應(yīng)為_。解析：m(NaOH)200 g10%20 g。電解后溶液的質(zhì)量為195.5 g。被電解的水的質(zhì)量為200 g195.5 g4.5 g，其物質(zhì)的量為0.25 mol。由此可知，b極產(chǎn)生的O2為0.125 mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.8 L。根據(jù)電子得失守恒得：0.125 mol4n(Cu)2，解得n(Cu)0.25 mol，則m(Cu)16 g。答案：(1)負(fù)(2)2.8(3)16(4)2H2O4e=O24H名師點(diǎn)撥在電化學(xué)計(jì)算中，除上述常見問題外，還常利用QIt和Qn(e)NA1.601019Cn(e)F來計(jì)算電路中通過的電量，要熟練掌握。(xx安徽六校聯(lián)考)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，電解質(zhì)溶液為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示。回答下列問題：(1)甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為_、_；(2)閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是_，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為_；(3)若每個(gè)電池中甲烷通入量均為1 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反應(yīng)完全，則理論上通過電解池的電量為_(法拉第常數(shù)F9.65104 Cmol1，列式計(jì)算)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為_L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。解析(1)總反應(yīng)式為CH42O22OH=CO3H2O，正極反應(yīng)式為2O24H2O8e=8OH，則負(fù)極反應(yīng)式由總反應(yīng)式減正極反應(yīng)式得到；(2)由圖可看出通入甲烷的一極為負(fù)極，因而與之相連的b電極為陰極，產(chǎn)生的氣體為氫氣；(3)1 mol甲烷被氧化失去8 mol電子，電量為(896 500) C，因題中雖有兩個(gè)燃料電池，但為串聯(lián)電路，電子的傳遞只能用一個(gè)池的甲烷量計(jì)算，1 L甲烷為1/22.4 mol，可求理論上通過電解池的電量；甲烷失電子數(shù)是Cl失電子數(shù)的8倍，則得到氯氣的體積為4 L(CH48e8Cl4Cl2)。答案(1)2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=CO7H2O(2)H22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(3)89.65104 Cmol13.45104 C4例3中若每個(gè)電池中甲烷通入量均為0.28 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反應(yīng)完全，則最多能產(chǎn)生的氫氣體積為_L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，若氯化鈉溶液的體積為100 mL，則電解所得溶液的pH_(忽略電解前后溶液體積變化)。解析：甲烷失電子數(shù)同樣是H得電子數(shù)的8倍，則得到氫氣的體積為0.28 L41.12 L(CH48e8H4H2)；甲烷失電子數(shù)也是OH的8倍，則c(OH)1.0 molL1，所以溶液pH14。答案：1.1214題組電化學(xué)的計(jì)算1(xx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1103 mol的OH放電時(shí)，溶液顯淺藍(lán)色，則下列敘述正確的是()A陽極上析出3.6 mL O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)B陰極上析出32 mg CuC陰極上析出11.2 mL H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)D陽極和陰極質(zhì)量都無變化解析：選B。用惰性電極電解CuSO4溶液時(shí)，電極反應(yīng)為陰極：2Cu24e=2Cu，陽極：4OH4e=O22H2O。當(dāng)有1103 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。2將兩個(gè)鉑電極插入500 mL CuSO4溶液中進(jìn)行電解，通電一定時(shí)間后，某一電極增重0.064 g(設(shè)電解時(shí)該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)，此時(shí)溶液中氫離子濃度約為()A4103 mol/LB2103 mol/LC1103 mol/L D1107 mol/L解析：選A。陰極反應(yīng)：Cu22e=Cu，增重0.064 g應(yīng)是Cu的質(zhì)量，設(shè)生成H的物質(zhì)的量為x，根據(jù)總反應(yīng)方程式：2Cu22H2O2CuO24H 264 g4 mol 0.064 g xx0.002 molc(H)4103 mol/L?？键c(diǎn)四金屬的腐蝕與防護(hù)學(xué)生用書P150一、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)Mne=Mn現(xiàn)象金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕區(qū)別無電流產(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)腐蝕更普遍二、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)(強(qiáng))酸性弱酸性或中性正極反應(yīng)2H2e=H22H2OO24e=4OH負(fù)極反應(yīng)Fe2e=Fe2總反應(yīng)Fe2H= Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2其他反應(yīng)鐵銹的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(鐵銹)(3x)H2O三、金屬的防護(hù)1電化學(xué)防護(hù)(1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法利用原電池原理負(fù)極(陽極)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。1判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)所有金屬純度越大，越不易被腐蝕。()(2)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣。()(3)干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕。()(4)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。()(5)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3。()(6)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對金屬的保護(hù)作用。()(7)外加電流的陰極保護(hù)法利用了電解原理；犧牲陽極的陰極保護(hù)法利用了原電池原理。二者均能有效地保護(hù)金屬不容易被腐蝕。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2下面各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是()A>>>B>>>C>>> D>>>答案：A名師點(diǎn)撥影響金屬腐蝕的因素包括金屬本身的性質(zhì)和外界環(huán)境兩個(gè)方面。就金屬本身的性質(zhì)來說，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。外界環(huán)境對金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。由于在通常情況下，金屬表面不會(huì)遇到酸性較強(qiáng)的溶液，所以吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式，而且析氫腐蝕最終也會(huì)被吸氧腐蝕所代替。(xx高考重慶卷)我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值。但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕，故對其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。(1)研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴(yán)重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用，下列敘述正確的是_。A降低了反應(yīng)的活化能B增大了反應(yīng)的速率C降低了反應(yīng)的焓變D增大了反應(yīng)的平衡常數(shù)(2)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，該化學(xué)方程式為_。(3)如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。腐蝕過程中，負(fù)極是_(填圖中字母“a”或“b”或“c”)；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_；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)催化劑能降低反應(yīng)的活化能和加快反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的平衡常數(shù)和焓變，所以A、B正確。(2)復(fù)分解反應(yīng)為相互交換成分的反應(yīng)，因此該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ag2O2CuCl=2AgClCu2O。(3)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)：Cu2e=Cu2，正極反應(yīng)：O22H2O4e=4OH。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2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl。4.29 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)AB(2)Ag2O2CuCl=2AgClCu2O(3)c2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl0.448在日常生產(chǎn)和生活中，鋼鐵制品比銅制品更普遍，鋼鐵的腐蝕原理更需要了解。試敘述鋼鐵生銹(Fe2O3xH2O)的主要過程。答案：(1)吸氧腐蝕：負(fù)極：2Fe4e=2Fe2，正極：O22H2O4e=4OH，原電池反應(yīng)：2FeO22H2O=2Fe(OH)2。(2)Fe(OH)2被氧化：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(3)Fe(OH)3分解形成鐵銹：2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O。(1)判斷析氫腐蝕與吸氧腐蝕的依據(jù)正確判斷“介質(zhì)”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關(guān)鍵。潮濕的空氣、中性溶液發(fā)生吸氧腐蝕；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液發(fā)生析氫腐蝕。(2)判斷電極附近溶液pH變化，可以通過一般經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷：不論原電池還是電解池，如果pH發(fā)生變化，一般失電子的電極pH減小，得電子的電極pH增大。 題組一吸氧腐蝕與析氫腐蝕的辨析1如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH4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。下列說法正確的是()A生鐵片中的碳是原電池的陽極，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O22H2O4e=4OHD具支試管中溶液pH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O22H2O4e=4OH，C對；鐵片無論是發(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.按如圖所示裝置，進(jìn)行鐵釘被腐蝕的實(shí)驗(yàn)，一周后觀察(設(shè)水不蒸發(fā))。(1)若試管中液面上升，發(fā)生的是_腐蝕，則正極反應(yīng)式為_，負(fù)極反應(yīng)式為_。要順利完成此實(shí)驗(yàn)，所用的電解質(zhì)溶液可以是_。(2)若試管中液面下降，發(fā)生的是_腐蝕，正極反應(yīng)式為_，負(fù)極反應(yīng)式為_。要順利完成此實(shí)驗(yàn)，所用的電解質(zhì)溶液可以是_。答案：(1)吸氧2H2OO24e=4OH2Fe4e=2Fe2氯化鈉溶液(或其他合理答案)(2)析氫2H2e=H2Fe2e=Fe2稀硫酸(或其他合理答案)題組二金屬腐蝕的影響因素與金屬的防護(hù)3相同材質(zhì)的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是()解析：選C。A、D均可由Fe、Cu構(gòu)成原電池而加速鐵的腐蝕；在B中，食鹽水提供電解質(zhì)溶液環(huán)境，炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬作負(fù)極，易被腐蝕；C中銅鍍層把鐵完全覆蓋，構(gòu)不成原電池而不被腐蝕。4利用如圖裝置，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：鐵被保護(hù)，可以是作原電池的正極，或者電解池的陰極，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，鋅作負(fù)極，稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法。答案：N犧牲陽極的陰極保護(hù)法金屬腐蝕快慢判斷金屬腐蝕既受到其組成的影響，又受到外界因素的影響。通常金屬腐蝕速率大小遵循以下規(guī)律：(1)在同一種電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的速率大小是電解池的陽極>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極。(2)對同一種金屬來說，在相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)溶液中的腐蝕。(3)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。(4)活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，腐蝕越快。 考點(diǎn)五原電池與電解池的組合裝置學(xué)生用書P151將原電池和電解池結(jié)合在一起，或幾個(gè)電解池串聯(lián)在一起，綜合考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，是高考試卷中電化學(xué)部分的重要題型。解答該類試題時(shí)電池種類的判斷是關(guān)鍵，整個(gè)電路中各個(gè)電池工作時(shí)電子守恒是數(shù)據(jù)處理的法寶。一、多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷1直接判斷非常直觀明顯的裝置，如有燃料電池、鉛蓄電池等在電路中時(shí)，則其他裝置為電解池。如圖：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個(gè)不同的金屬電極或一個(gè)金屬電極和一個(gè)碳棒作電極；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)碳棒電極。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：A為電解池，B為原電池。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)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、有關(guān)概念的分析判斷在確定了原電池和電解池后，電極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶液中離子的移動(dòng)、pH的變化及電解質(zhì)溶液的恢復(fù)等，只要按照各自的規(guī)律分析就可以了。三、綜合裝置中的有關(guān)計(jì)算原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計(jì)算的根本依據(jù)就是電子轉(zhuǎn)移的守恒，分析時(shí)要注意兩點(diǎn)：串聯(lián)電路中各支路電流相等；并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)。圖中裝置甲是原電池，乙是電解池，若電路中有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移，則Zn極溶解6.5 g，Cu極上析出H2 2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，Pt極上析出Cl2 0.1 mol，C極上析出Cu6.4 g。甲池中H被還原，生成ZnSO4，溶液pH變大；乙池中是電解CuCl2，由于Cu2濃度的減小使溶液pH微弱增大，電解后再加入適量CuCl2固體可使溶液復(fù)原。1(xx高考天津卷)已知：鋰離子電池的總反應(yīng)為LixCLi1xCoO2 CLiCoO2鋰硫電池的總反應(yīng)為2LiS Li2S有關(guān)上述兩種電池說法正確的是()A鋰離子電池放電時(shí)，Li向負(fù)極遷移B鋰硫電池充電時(shí)，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)C理論上兩種電池的比能量相同D上圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電解析：選B。鋰