高考化學(xué)大一輪學(xué)考復(fù)習(xí)考點(diǎn)突破 第六章 第22講 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)課件 新人教版

第22講電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)第六章化學(xué)反應(yīng)與能量考綱要求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、 防止金屬腐蝕的措施?？键c(diǎn)一電解的原理微專題22隔膜在電化學(xué)中的功能考點(diǎn)二電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用內(nèi)容索引考能提升 探究高考明確考向課時(shí)作業(yè)考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)微專題23串聯(lián)電池的兩大模型考點(diǎn)一電解的原理考點(diǎn)一電解的原理1.電解定義電解定義在 作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生 和 的過程。2.能量轉(zhuǎn)化形式能量轉(zhuǎn)化形式電能轉(zhuǎn)化為 。3.電解池電解池(1)構(gòu)成條件有與 相連的兩個(gè)電極。 (或 )。形成 。知識梳理電流氧化反應(yīng)還原反應(yīng)化學(xué)能電源電解質(zhì)溶液熔融鹽閉合回路(2)電極名稱及電極反應(yīng)式(如圖)陽極氧化2Cl2e=Cl2Cu2+ 2e =Cu陰極還原(3)電子和離子的移動(dòng)方向4.陰陽兩極上放電順序陰陽兩極上放電順序陰離子失去電子或陽離子得到電子的過程叫放電。離子的放電順序取決于離子本身的性質(zhì)即離子得失電子的能力，另外也與離子的濃度及電極材料有關(guān)。(1)陰極：陰極上放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關(guān)。氧化性強(qiáng)的先放電，放電順序：(2)陽極：若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。若是惰性電極作陽極，則僅是溶液中的陰離子放電，常見離子的放電順序是一般情況下，離子按上述順序放電，但如果離子濃度相差十分懸殊，離子濃度大的也可以先放電。如理論上H的放電能力大于Fe2、Zn2，但在電解濃度大的硫酸亞鐵或硫酸鋅溶液中，由于溶液中c(Fe2)或c(Zn2)c(H)，則先在陰極上放電的是Fe2或Zn2，因此陰極上的主要產(chǎn)物為Fe或Zn；但在水溶液中，Al3、Mg2、Na等是不會在陰極上放電的。特別提醒特別提醒深度思考深度思考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)。(1)電解水型電解質(zhì)(水溶液) 電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原含氧酸(如H2SO4)陽極：_陰極：_H2O_增大減小 加_強(qiáng)堿(如NaOH)增大 加_活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4)不變 加_4OH4e=O22H2O4H4e=2H2H2OH2OH2O電解水型電解一段時(shí)間后，其電解質(zhì)的濃度一定增大嗎？舉例說明。不一定，如用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液，一段時(shí)間后會析出Na2SO410H2O晶體，剩余溶液仍為該溫度下的飽和溶液，此時(shí)濃度保持不變。 答案(2)電解電解質(zhì)型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原無氧酸(如HCl)，除HF外陽極：_陰極：_酸減小 增大 通入_氣體不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)，除氟化物外陽極：_陰極：_鹽 加_固體2Cl2e=Cl22H2e=H22Cl2e=Cl2Cu22e=CuHClCuCl2(3)放H2生堿型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原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)增大通入_氣體2Cl2e=Cl22H2e=H2HCl要使電解后的NaCl溶液復(fù)原，滴加鹽酸可以嗎？為什么？不可以，因?yàn)殡娊釴aCl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，加入鹽酸會引入過多的水。 答案(4)放O2生酸型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)陽極：_陰極：_水和鹽_生成新電解質(zhì)減小加 或 4OH4e=2H2OO22Cu24e=2CuCuOCuCO3要使電解后的CuSO4溶液復(fù)原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？為什么？加入CuCO3為什么也可復(fù)原？不可以因?yàn)殡娊釩uSO4溶液時(shí)，盡管Cu2和OH分別放電，按照電極反應(yīng)式Cu22e=Cu、4OH4e=2H2OO2，氫元素變成H2O仍然留在溶液中，只有Cu析出和O2逸出，且物質(zhì)的量之比為21，所以要讓溶液復(fù)原，需要加CuO，而不能加Cu(OH)2。加入CuCO3時(shí)，CO2變?yōu)闅怏w逸出，相當(dāng)于加的是CuO。 答案若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，需加入98 g Cu(OH)2固體，才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原，則這段時(shí)間，整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為多少？4NA 答案 解析方法一：98 g Cu(OH)2的物質(zhì)的量為1 mol，相當(dāng)于電解了1 mol的CuSO4后，又電解了1 mol的水，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA2NA4NA。方法二：可以認(rèn)為整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與Cu(OH)2的O2失電子數(shù)相等，共4NA。(5)通過以上分析，電解質(zhì)溶液復(fù)原應(yīng)遵循什么原則？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。 答案2.根據(jù)金屬活動(dòng)順序表，Cu和稀H2SO4不反應(yīng)，怎樣根據(jù)電化學(xué)的原理實(shí)現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生H2？Cu作陽極，C作陰極，稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，通入直流電就可以實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)。電解反應(yīng)式為陽極：Cu2e=Cu2，陰極：2H2e=H2。總反應(yīng)式：Cu2H Cu2H2。 答案 解題探究題組一電解規(guī)律的應(yīng)用題組一電解規(guī)律的應(yīng)用1.以石墨為電極分別電解水和飽和食鹽水，關(guān)于兩個(gè)電解池反應(yīng)的說法正確的是A.陽極反應(yīng)式相同B.電解結(jié)束后所得液體的pH相同C.陰極反應(yīng)式相同D.通過相同電量時(shí)生成的氣體總體積相等(同溫同壓) 答案 解析A項(xiàng)，以石墨為電極電解水，陽極：4OH4e=2H2OO2，以石墨為電極電解飽和食鹽水，陽極：2Cl2e=Cl2，二者陽極電極反應(yīng)式不同，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電解水溶液的pH不變，電解飽和氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，pH變大，所以電解結(jié)束后所得液體的pH不相同，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，以石墨為電極分別電解水和飽和食鹽水陰極上都是2H2e=H2，所以陰極電極反應(yīng)式相同，故C正確；D項(xiàng)，設(shè)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4 mol，則依據(jù)電解方程式：2H2O 2H2O24e，電解水生成3 mol氣體，依據(jù)電解方程式2NaCl2H2O 2NaOHCl2H22e，電解飽和食鹽水生成4 mol氣體，故D錯(cuò)誤。 2.用惰性電極電解下列各組中的三種電解質(zhì)溶液，在電解的過程中，溶液的pH依次為升高、不變、降低的是A.AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B.KClNa2SO4CuSO4C.CaCl2KOHNaNO3D.HClHNO3K2SO4 答案 解析由電解電解質(zhì)溶液的四種類型可知：類型化學(xué)物質(zhì)pH變化放O2生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生堿型KCl、CaCl2升高電解電解質(zhì)型CuCl2HCl升高電解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不變KOH升高HNO3降低題組二電極方程式及電極產(chǎn)物的判斷題組二電極方程式及電極產(chǎn)物的判斷3.(2016北京理綜，12)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 下列對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是A.a、d處：2H2O2e=H22OHB.b處：2Cl2e=Cl2C.c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe2e=Fe2D.根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅 答案 解析A項(xiàng)，a、d處試紙變藍(lán)，說明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子剩余造成的，正確；B項(xiàng)，b處變紅，局部褪色，說明是溶液中的氯離子放電生成氯氣同時(shí)與H2O反應(yīng)生成HClO和H，Cl2eH2O=HClOH，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，正確；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)一中ac形成電解池，bd形成電解池，所以實(shí)驗(yàn)二中形成3個(gè)電解池，n(右面)有氣泡生成，為陰極產(chǎn)生氫氣，n的另一面(左面)為陽極產(chǎn)生Cu2，Cu2在m的右面得電子析出銅，正確。4.按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：(1)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： 。(2)用Al作電極電解NaOH溶液陽極反應(yīng)式： ；陰極反應(yīng)式： ；總反應(yīng)離子方程式： 。 答案2Cl2e=Cl22H2e=H2(或2H2O2e=H22OH) 答案6H2O6e=3H26OH(或6H6e=3H2)(3)用Al作陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜陽極反應(yīng)式： ；陰極反應(yīng)式： ；總反應(yīng)離子方程式： 。 答案2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H25.(1)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。利用如圖裝置電解制備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 (填化學(xué)式)溶液，陽極電極反應(yīng)式為 ，電解過程中Li向 (填“A”或“B”)電極遷移。LiOH2Cl2e=Cl2B 答案 解析B極區(qū)生成H2 ，同時(shí)會生成LiOH ，則B極區(qū)電解液為LiOH 溶液；電極A為陽極，在陽極區(qū)LiCl 溶液中Cl 放電，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2；在電解過程中Li(陽離子)向B電極(陰極區(qū))遷移。(2)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機(jī)陽離子、Al2Cl 和AlCl 組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應(yīng)接電源的 極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為 。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為 。負(fù)H2 答案 解析在鋼制品上電鍍鋁，故鋼制品應(yīng)作陰極，與電源的負(fù)極相連；因?yàn)殡婂冞^程中“不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)”，Al元素在熔融鹽中以Al2Cl 和AlCl 形式存在，則電鍍過程中負(fù)極上得到電子的反應(yīng)是4Al2Cl 3e=Al7AlCl ；在水溶液中，得電子能力：HAl3，故陰極上發(fā)生的反應(yīng)是2H2e=H2。反思?xì)w納反思?xì)w納做到做到“三看三看”，正確書寫電極反應(yīng)式，正確書寫電極反應(yīng)式(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe2)。(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。(3)三看是否有特殊信息，如4(3)目的是制取氧化鋁，因而陽極產(chǎn)物不能是Al3，再如5(2)是非水體系，且不產(chǎn)生其他離子，因而離子只能在Al2Cl 和AlCl 之間轉(zhuǎn)化。 題組三有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算題組三有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算6.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A.4103 molL1 B.2103 molL1C.1103 molL1 D.1107 molL1 答案 解析 7.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO )0.6 molL1，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2.24 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是A.原混合溶液中c(K)為0.2 molL1B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05 molD.電解后溶液中c(H)為0.2 molL1 答案 解析石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽極反應(yīng)式為4OH4e=2H2OO2，陰極先后發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：Cu22e=Cu,2H2e=H2。從收集到O2為2.24 L可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol 電子，而在生成2.24 L H2的過程中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，所以Cu2共得到0.4 mol0.2 mol0.2 mol電子，電解前Cu2的物質(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)的量都為0.1 mol。電解前后分別有以下守恒關(guān)系：c(K)2c(Cu2)c(NO )，c(K)c(H)c(NO )，不難算出：電解前c(K)0.2 molL1，電解后c(H)0.4 molL1。 8.(2017牡丹江一中月考)用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液時(shí)，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH(不考慮二氧化碳的溶解)。則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為A.0.4 mol B.0.5 molC.0.6 mol D.0.8 mol 答案 解析電解硫酸銅時(shí)，開始硫酸銅和水反應(yīng)生成銅、氧氣和硫酸，后來電解水生成氫氣與氧氣。如果只按照第一階段的電解，反應(yīng)后只需要加入氧化銅或碳酸銅即可恢復(fù)原電解質(zhì)溶液。而題目中加入的是堿式碳酸銅，相當(dāng)于加入了0.2 mol氧化銅和0.1 mol水，而0.1 mol水是第二階段的反應(yīng)所消耗的，該階段轉(zhuǎn)移了0.2 mol電子，第一階段轉(zhuǎn)移了0.4 mol電子，即一共轉(zhuǎn)移了0.6 mol電子，C項(xiàng)正確。練后反思練后反思電化學(xué)綜合計(jì)算的三種常用方法電化學(xué)綜合計(jì)算的三種常用方法(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。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)得失電子守恒定律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：(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)算的作用和價(jià)值，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。提示提示在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用QIt和Qn(e)NA1.601019 C來計(jì)算電路中通過的電量。考點(diǎn)二電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用考點(diǎn)二電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1.氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)(1)電極反應(yīng)陽極反應(yīng)式： ( 反應(yīng))陰極反應(yīng)式： ( 反應(yīng))(2)總反應(yīng)方程式知識梳理2Cl2e=Cl2 氧化2H2e=H2 還原(3)氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程圖2.電鍍電鍍下圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題：(1)鍍件作 極，鍍層金屬銀作 極。(2)電解質(zhì)溶液是 。陽AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液陰(3)電極反應(yīng)：陽極： ；陰極： 。(4)特點(diǎn)： 極溶解， 極沉積，電鍍液的濃度 。Age=AgAge=Ag陽陰不變3.電解精煉銅電解精煉銅(1)電極材料：陽極為 ；陰極為 。(2)電解質(zhì)溶液：含Cu2的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽極： 、 、 、 ；陰極： 。粗銅純銅Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2Cu2e=Cu2Cu22e=Cu4.電冶金電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶煉鈉電極反應(yīng)：陽極： ；陰極： 。2Cl2e=Cl22Na2e=2Na(2)冶煉鋁電極反應(yīng)：陽極： ；陰極： 。6O212e=3O24Al312e=4Al正誤判斷，正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”(1)電鍍銅和電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2)均保持不變()(2)電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料()(3)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3()(4)電解精煉時(shí)，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料()(5)用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，由于放電順序HZn2，不可能在鐵上鍍鋅()深度思考深度思考 解題探究題組一應(yīng)用電解原理制備新物質(zhì)題組一應(yīng)用電解原理制備新物質(zhì)1.下圖為EFC劍橋法用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是在較低的陰極電位下，TiO2(陰極)中的氧解離進(jìn)入熔融鹽，陰極最后只剩下純鈦。下列說法中正確的是A.陽極的電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2B.陰極的電極反應(yīng)式為TiO24e=Ti2O2C.通電后，O2、Cl均向陰極移動(dòng)D.石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化 答案 解析電解質(zhì)中的陰離子O2、Cl向陽極移動(dòng)，由圖示可知陰極生成O2、CO、CO2，所以電極反應(yīng)為2O24e=O2，O2與石墨反應(yīng)生成CO、CO2，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤，只有B項(xiàng)正確。2.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。右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：。 答案(2)離子交換膜的作用為 、。(3)精制飽和食鹽水從圖中 (選填“a”、“b”、“c”或“d”)位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中 位置流出。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) 答案 答案ad3.(2016北京市西城區(qū)高三上學(xué)期一模)利用右圖所示裝置電解制備NCl3(氯的化合價(jià)為1價(jià))，其原理是(1)b接電源的 (填“正”或“負(fù)”)極。負(fù) 答案 解析b電極，H得電子生成H2，發(fā)生還原反應(yīng) ，所以b電極為陰極，連接電源的負(fù)極。(2)陽極反應(yīng)式是 。 解析陽極反應(yīng)物為NH4Cl，生成物為NCl3，題目中給出氯的化合價(jià)為1價(jià)，所以氯失電子，化合價(jià)升高，氮、氫不變價(jià)，然后根據(jù)電荷守恒配平方程式，則陽極反應(yīng)式是3Cl6eNH =NCl34H。 答案 題組二精煉和電鍍題組二精煉和電鍍4.電解法精煉含有Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)的粗銅。下列敘述正確的是A.電解時(shí)以硫酸銅溶液作電解液，精銅作陽極B.粗銅與電源負(fù)極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)C.陰極上發(fā)生的反應(yīng)是 Cu22e=CuD.電解后Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)會沉積在電解槽底部形成陽極泥 答案 解析根據(jù)電解池原理，粗銅作陽極，比銅活潑的Zn、Fe等雜質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，比Cu不活潑的金屬單質(zhì)，如Ag、Au等在陽極底部沉積；精銅作陰極，只發(fā)生Cu22e=Cu。 5.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 解析本題考查了電化學(xué)原理的應(yīng)用中電鍍的知識點(diǎn)。電鍍前，Zn與Fe構(gòu)成原電池，Zn為負(fù)極，F(xiàn)e為正極，電鍍時(shí)，F(xiàn)e為陰極，Zn為陽極，原電池充電時(shí)，原電池負(fù)極為陰極、正極為陽極，故不屬于原電池的充電過程，A錯(cuò)誤；根據(jù)電子守恒，通過電子的電量與析出Zn的量成正比，B錯(cuò)誤；電流恒定，單位時(shí)間通過的電子的物質(zhì)的量恒定，即電解速率恒定，C正確；鍍層破損后，Zn與Fe仍能構(gòu)成原電池，其中Zn為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護(hù)，D錯(cuò)誤。題組三應(yīng)用電解原理治理污染題組三應(yīng)用電解原理治理污染6.用下圖所示裝置處理含CN廢水時(shí)，控制溶液pH為910，并加入NaCl，一定條件下電解，陽極產(chǎn)生的ClO將CN氧化為無害物質(zhì)而除去。鐵電極為 (填“陰極”或“陽極”)，陽極產(chǎn)生ClO的電極反應(yīng)為 。 答案陰極2OHCl2e=ClOH2O7.用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時(shí)得到H2SO4，其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。(1)圖中a極要連接電源的 (填“正”或“負(fù)”)極，C口流出的物質(zhì)是 。負(fù)硫酸 答案 解析根據(jù)Na、SO 的移向判斷陰、陽極。Na移向陰極區(qū)，a應(yīng)接電源負(fù)極，b應(yīng)接電源正極，其電極反應(yīng)式分別為陽極：SO 2eH2O=SO 2H陰極：2H2e=H2所以從C口流出的是H2SO4，在陰極區(qū)，由于H放電，破壞水的電離平衡，c(H)減小，c(OH)增大，生成NaOH，堿性增強(qiáng)，從B口流出的是濃度較大的NaOH溶液。(2)SO 放電的電極反應(yīng)式為 。(3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動(dòng)原理解釋原因 。H2OHOH，在陰極H放電生成H2，c(H)減小，水的電離平衡正向移動(dòng)，堿性增強(qiáng) 答案 答案微專題22隔膜在電化學(xué)中的功能1.常見的隔膜常見的隔膜隔膜又叫離子交換膜，由高分子特殊材料制成。離子交換膜分三類：(1)陽離子交換膜，簡稱陽膜，只允許陽離子通過，即允許H和其他陽離子通過，不允許陰離子通過。(2)陰離子交換膜，簡稱陰膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過。(3)質(zhì)子交換膜，只允許H通過，不允許其他陽離子和陰離子通過。2.隔膜的作用隔膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。 題組一提高產(chǎn)品純度題組一提高產(chǎn)品純度1.(2016宜昌市高三教學(xué)測試)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。下列說法不正確的是已知：Ni2在弱酸性溶液中發(fā)生水解氧化性：Ni2(高濃度)HNi2(低濃度)A.碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)：4OH4e=O2 2H2OB.電解過程中，B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小C.為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pHD.若將圖中陽離子膜去掉，將A、B兩室合并，則電解反應(yīng)總方程式發(fā)生改變專題訓(xùn)練專題訓(xùn)練 答案 解析電極反應(yīng)式為陽極：4OH4e=2H2OO2陰極：Ni22e=Ni2H2e=H2A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，由于C室中Ni2、H不斷減少，Cl通過陰離子膜從C室移向B室，A室中OH不斷減少，Na通過陽離子膜從A室移向B室，所以B室中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，電解過程需要控制廢水的pH，正確；D項(xiàng)，若去掉陽離子膜，在陽極Cl首先放電生成Cl2，反應(yīng)總方程式發(fā)生改變，正確。2.2014新課標(biāo)全國卷，27(4)H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)： 答案 解析寫出陽極的電極反應(yīng)式： 。2H2O4e=O24H陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，在反應(yīng)中OH失去電子，電極反應(yīng)式為2H2O4e=O24H。分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因 。 答案 解析H2O放電產(chǎn)生H，H進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室的H2PO 穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者發(fā)生反應(yīng)：HH2PO H3PO2。 陽極室的H穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO 穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有 雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是 。 答案 解析如果撤去陽膜，H2PO 或H3PO2可能被氧化。解這類問題可以分三步：第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。第二步，寫出電極反應(yīng)式，判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)。反思?xì)w納反思?xì)w納題組二限制離子遷移題組二限制離子遷移3.某原電池裝置如下圖所示，電池總反應(yīng)為2AgCl2=2AgCl。(1)當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移a mol e時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少 mol離子。交換膜右側(cè)溶液中c(HCl) (填“”、“”或“”)1 molL1(忽略溶液體積變化)。2a 答案 解析正極的電極反應(yīng)式為Cl22e=2Cl，負(fù)極的電極反應(yīng)式為AgeCl=AgCl，隔膜只允許氫離子通過，轉(zhuǎn)移a mol電子，必有a mol Cl沉淀。為了維持電荷平衡，交換膜左側(cè)溶液中必有a mol H向交換膜右側(cè)遷移，故交換膜左側(cè)共減少2a mol離子(a mol Cla mol H)。交換膜右側(cè)溶液中氯化氫濃度增大。(2)若質(zhì)子交換膜換成陰離子交換膜，其他不變。若有11.2 L氯氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)參與反應(yīng)，則必有 mol 離子(填離子符號)由交換膜 側(cè)通過交換膜向 遷移。交換膜右側(cè)溶液中c(HCl) (填“”、“”或“”)1 molL1(忽略溶液體積變化)。 答案 解析1Cl右左n(Cl2)0.5 mol，n(Cl)1 mol。正極的電極反應(yīng)式為Cl22e=2Cl，n(e)1 mol，AgeCl=AgCl，交換膜右側(cè)溶液中增加了1 mol負(fù)電荷(或增加了1 mol Cl)，左側(cè)減少了1 mol負(fù)電荷(或減少了1 mol Cl)。如果質(zhì)子交換膜換成陰離子交換膜，只允許陰離子(Cl)通過交換膜，不允許H通過。為了維持電荷平衡，必有1 mol Cl從交換膜右側(cè)溶液中通過交換膜向左側(cè)遷移，氯離子遷移之后，兩側(cè)溶液中鹽酸濃度保持不變。反應(yīng)物相同，不同的交換膜，遷移的離子種類不同；同種交換膜，轉(zhuǎn)移相同的電子數(shù)，如果離子所帶電荷數(shù)不同，遷移離子數(shù)不同。離子遷移依據(jù)電荷平衡，而離子數(shù)目變化量可能不相等。練后反思練后反思 題組三提高電流效率題組三提高電流效率4.已知：電流效率電路中通過的電子數(shù)與消耗負(fù)極失去電子總數(shù)之比?，F(xiàn)有兩個(gè)電池、，裝置如圖所示。下列說法正確的是A.和的電池反應(yīng)不相同B.能量轉(zhuǎn)化形式不同C.的電流效率低于的電流效率D.5 min后，、中都只含1種溶質(zhì) 答案 解析、裝置中電極材料相同，電解質(zhì)溶液部分相同，電池反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)和正極反應(yīng)式相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；和裝置的能量轉(zhuǎn)化形式都是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，B項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置中銅與氯化鐵直接接觸，會在銅極表面發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致部分能量損失(或部分電子沒有通過電路)，導(dǎo)致電流效率降低。而裝置采用陰離子交換膜，銅與氯化銅接觸，不會發(fā)生副反應(yīng)，放電過程中交換膜左側(cè)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，陽離子增多；右側(cè)正極的電極反應(yīng)式為2Fe32e=2Fe2，負(fù)電荷過剩。Cl從交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，電流效率高于裝置， C正確；放電一段時(shí)間后，裝置中生成氯化銅和氯化亞鐵，裝置中交換膜左側(cè)生成氯化銅，右側(cè)生成了氯化亞鐵，可能含氯化鐵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。交換膜隔離兩種電解質(zhì)溶液，避免負(fù)極材料與能發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)溶液直接接觸，能提高電流效率。在這種裝置中，交換膜起到鹽橋作用，且優(yōu)于鹽橋(鹽橋需要定時(shí)替換或再生)。通過限制離子遷移，使指定離子在溶液中定向移動(dòng)形成閉合回路，完成氧化劑和還原劑在不接觸條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)。技巧點(diǎn)撥技巧點(diǎn)撥考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)1.金屬腐蝕的本質(zhì)金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子 變?yōu)?，金屬發(fā)生 。知識梳理失去電子金屬陽離子氧化反應(yīng)類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件 金屬跟 接觸 不純金屬或合金跟 接觸現(xiàn)象 電流產(chǎn)生 電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被_ 較活潑金屬被_聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生， 腐蝕更普遍2.金屬腐蝕的類型金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕非金屬單質(zhì)直接電解質(zhì)溶液無有微弱氧化氧化電化學(xué)(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件 電極反應(yīng)負(fù)極 正極 _總反應(yīng)式 _聯(lián)系 更普遍水膜酸性較強(qiáng)(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性Fe2e=Fe22H2e=H2O22H2O4e=4OHFe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2吸氧腐蝕3.金屬的防護(hù)金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法 原理a. 極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b. 極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。外加電流陰極保護(hù)法 原理a. 極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b. 極：惰性金屬或石墨。(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。原電池負(fù)正電解陰陽1.正誤判斷，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()深度思考深度思考2.寫出鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕生成鐵銹的原理。 答案鐵銹的形成負(fù)極：2Fe4e=2Fe2正極：O24e2H2O=4OH2FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(鐵銹)(3x)H2O 解題探究題組一腐蝕快慢與防護(hù)方法的比較題組一腐蝕快慢與防護(hù)方法的比較1.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)?答案 解析A. B.C. D.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；其電極反應(yīng)式：負(fù)極2Fe4e=2Fe2，正極2H2OO24e=4OH。均為原電池，中Fe為正極，被保護(hù)；中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動(dòng)性差別大于Fe和Sn的，故FeCu原電池中Fe被腐蝕的較快。是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負(fù)極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。是Fe接電源負(fù)極作陰極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)椤?2.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法，正確的是 答案 解析A.圖1中，鐵釘易被腐蝕B.圖2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，沒有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)C.圖3中，燃?xì)庠畹闹行牟课蝗菀咨P，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕D.圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當(dāng)于原 電池的正極A項(xiàng)，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)為Fe2e=Fe2，F(xiàn)e2與K3Fe(CN)6反應(yīng)生成KFeFe(CN)6藍(lán)色沉淀；D項(xiàng)，為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，鎂塊相當(dāng)于原電池的負(fù)極。1.判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律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)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。2.兩種保護(hù)方法的比較兩種保護(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。反思?xì)w納反思?xì)w納 題組二正確判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕題組二正確判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕3.(2016鄭州高三模擬)一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下表。pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2Fe3O4Fe2O3FeO下列說法錯(cuò)誤的是A.當(dāng)pH4時(shí)，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕B.當(dāng)pH6時(shí)，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C.當(dāng)pH14時(shí)，正極反應(yīng)為O2 4H 4e=2H2OD.在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減緩C項(xiàng)正極反應(yīng)為O24e2H2O=4OH。 答案 解析 4.利用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開始時(shí)，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時(shí)間。下列說法不正確的是A.a管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕B.一段時(shí)間后，a管液面高于b管液面C.a處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小D.a、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe2e= Fe2 答案 解析根據(jù)裝置圖判斷，左邊鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，右邊鐵絲發(fā)生析氫腐蝕，其電極反應(yīng)為左邊負(fù)極：Fe2e=Fe2 正極：O24e2H2O=4OH右邊負(fù)極：Fe2e=Fe2 正極：2H2e=H2a、b處的pH均增大，C錯(cuò)誤。題組三高考對金屬腐蝕與防護(hù)的考查題組三高考對金屬腐蝕與防護(hù)的考查5.正誤判斷，正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”(1)驗(yàn)證鐵的吸氧腐蝕，可以將鐵釘放入試管中，用鹽酸浸沒 ()(2015福建理綜，8D)(2)鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護(hù)法防止其腐蝕 ()(2015江蘇，11C)(3) ()(2015四川理綜，3C) 6.(2015上海，14)研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如下圖所示。下列有關(guān)說法錯(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O22H2O4e 4OHC.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2H2e H2 答案 解析A項(xiàng)，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，比沒有形成原電池時(shí)的速率快，正確；B項(xiàng)，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O22H2O4e 4OH，正確；C項(xiàng)，若d為鋅塊，則由于金屬活動(dòng)性：ZnFe，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項(xiàng)，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O22H2O4e 4OH，錯(cuò)誤。微專題23串聯(lián)電池的兩大模型原電池和電解池統(tǒng)稱為電池，將多個(gè)電池串聯(lián)在一起，綜合考查電化學(xué)知識是近年來高考命題的熱點(diǎn)，該類題目能夠考查學(xué)生對解題方法的掌握情況，需要學(xué)生具有縝密的思維能力及巧妙的處理數(shù)據(jù)的能力。 類型一外接電源與電解池的串聯(lián)類型一外接電源與電解池的串聯(lián)1.(2016牡丹江一中月考)下圖裝置中a、b、c、d均為Pt電極。電解過程中，電極b和d上沒有氣體逸出，但質(zhì)量均增大，且增重bd。符合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的鹽溶液是專題訓(xùn)練專題訓(xùn)練 答案 解析選項(xiàng)XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3A項(xiàng)，當(dāng)X為MgSO4時(shí)，b極上生成H2，電極質(zhì)量不增加，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，X為FeSO4，Y為Al2(SO4)3，b、d極上均產(chǎn)生氣體，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，b極上析出Cu，d極上析出Ag，其中d極質(zhì)量大于b極質(zhì)量，錯(cuò)誤。 2.如圖，a、b是石墨電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液顯紅色。下列說法正確的是A.X極是電源負(fù)極，Y極是電源正極B.a極的電極反應(yīng)是2Cl2e=Cl2C.電解過程中CuSO4溶液的pH逐漸增大D.Pt極上有6.4 g Cu析出時(shí)，b極產(chǎn)生2.24 L (標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體 答案 解析a、b是石墨電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液顯紅色，依據(jù)電解質(zhì)溶液為氯化鈉的酚酞溶液，判斷b電極是陰極，Y為電源負(fù)極，X為電源正極，故A錯(cuò)誤；a電極是氯離子失電子發(fā)生的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，故B正確；電解過程中CuSO4溶液中的氫氧根離子在陽極Pt電極失電子生成氧氣，溶液中銅離子在Cu電極得到電子析出銅，溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH逐漸減小，故C、D錯(cuò)誤。3.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。試回答下列問題。 答案 解析(1)電源中X電極為直流電源的_極。負(fù)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)變?yōu)锳g，所以質(zhì)量增加的銅電極是陰極，則銀電極是陽極，Y是正極，X是負(fù)極。(2)pH變化：A：_(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，B：_，C：_。 答案 解析電解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，銀為陽極，不斷溶解，Ag濃度基本不變，pH不變。增大減小不變(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變化)。 答案 解析0.025 molL1通電5 min時(shí)，C中析出0.02 mol Ag，電路中通過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，先電解CuSO4溶液，生成O2，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，則4x4y0.02 mol(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x3y0.01 mol(氣體體積之和)，解得xy0.002 5 mol，所以n(CuSO4)20.002 5 mol0.005 mol，c(CuSO4)0.005 mol0.2 L0.025 molL1。(4)若A中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變化)。 答案 解析13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 L0.1 molL1，pH13。類型二原電池與電解池的串聯(lián)類型二原電池與電解池的串聯(lián)多個(gè)電池“串聯(lián)”在一起，但沒有外接直流電源，其中一個(gè)裝置是原電池，裝置中兩個(gè)電極活潑性差異最大的裝置為原電池，較活潑的作負(fù)極，其余均為電解池。 4.燒杯A中盛入0.1 molL1的H2SO4溶液，燒杯B中盛放0.1 molL1的CuCl2溶液(兩種溶液均足量)，裝置如圖所示，下列說法不正確的是A.A中Fe極質(zhì)量減少，C極有氣體產(chǎn)生B.A為電解池，B為原電池C.當(dāng)A燒杯中產(chǎn)生0.1 mol氣體時(shí)，B燒杯中產(chǎn)生 氣體的物質(zhì)的量也為0.1 molD.經(jīng)過一段時(shí)間，B燒杯中溶液的pH增大 答案 解析構(gòu)成A裝置的活動(dòng)性不同的電極、電解質(zhì)溶液，兩極形成了閉合的回路，所以A為原電池裝置，且A為B的電解提供電能。電極反應(yīng)式分別為(燒杯A中)C正極：2H2e=H2，F(xiàn)e負(fù)極：Fe2e=Fe2。(燒杯B中)陰極：Cu22e=Cu，陽極：2Cl2e=Cl2。燒杯B中電解氯化銅，銅離子濃度減小，水解程度減小，pH增大(不考慮Cl2溶于水)。 5.某同學(xué)按下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。A，B為兩種常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水，當(dāng)K閉合時(shí)，Y極上產(chǎn)生黃綠色氣體。下列分析正確的是A.溶液中c(A2)減小B.B極的電極反應(yīng)：B2e=B2C.Y電極上有Cl2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng)D.反應(yīng)初期，X電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀 答案 解析根據(jù)Y極有黃綠色氣體生成，Y極電極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，即Y為電解池的陽極，B為原電池的正極，A為原電池的負(fù)極。故A極的電極反應(yīng)為A2e=A2，溶液中c(A2)增大，A錯(cuò)誤；B極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；右邊U形管中最初為電解AlCl3溶液，X電極為H放電，c(H)減小，c(OH)增大，且Al3移向X極，因此會產(chǎn)生Al(OH)3白色膠狀沉淀，D正確。6.(2016吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三上學(xué)期第二次模擬考試)甲醇是一種重要的化工原料和新型燃料。下圖是甲醇燃料電池工作的示意圖，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極。工作一段時(shí)間后，斷開K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。 答案 解析(1)甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式為 。甲醇燃料電池是原電池反應(yīng)，甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為CH3OH6e8OH=CO 6H2O。(2)乙中A極析出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_。 答案 解析2.24 L工作一段時(shí)間后，斷開K，此時(shí)A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，分析電極反應(yīng)，B為陰極，溶液中銅離子析出，氫離子得到電子生成氫氣，設(shè)生成氣體物質(zhì)的量為x，溶液中銅離子物質(zhì)的量為0.1 mol，電極反應(yīng)為Cu22e=Cu，0.1 mol 0.2 mol2H 2e=H2， 2x xA電極為陽極，溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應(yīng)為4OH4e=2H2OO2，4x x得到0.22x4x，x0.1 mol所以，乙中A極析出的氣體是氧氣，物質(zhì)的量為0.1 mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L。(3)丙裝置溶液中金屬陽離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如右圖，則圖中線表示的是_的變化；反應(yīng)結(jié)束后，要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀，需要_ mL 5.0 molL1 NaOH溶液。 答案 解析Fe2280根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽離子的物質(zhì)的量的變化，可知，銅離子從無到有逐漸增多，鐵離子物質(zhì)的量逐漸減小，亞鐵離子物質(zhì)的量逐漸增大，為Fe3，為Fe2，為Cu2，依據(jù)(2)計(jì)算得到電子轉(zhuǎn)移為0.4 mol，當(dāng)電子轉(zhuǎn)移為0.4 mol時(shí)，丙中陽極電極反應(yīng)Cu2e=Cu2，生成Cu2物質(zhì)的量為0.2 mol，由圖像分析可知：反應(yīng)前，丙裝置中n(Fe3)0.4 mol，n(Fe2)0.1 mol，當(dāng)電子轉(zhuǎn)移0.4 mol時(shí)，F(xiàn)e3完全反應(yīng)，生成0.4 mol Fe2，則反應(yīng)結(jié)束后，F(xiàn)e2的物質(zhì)的量為0.5 mol，Cu2的物質(zhì)的量為0.2 mol，所以需要加入NaOH溶液1.4 mol，所以NaOH溶液的體積為1.4 mol5.0 molL10.28 L280 mL。1.串聯(lián)裝置圖比較串聯(lián)裝置圖比較練后反思練后反思圖甲中無外接電源，二者必有一個(gè)裝置是原電池(相當(dāng)于發(fā)電裝置)，為電解裝置提供電能，其中兩個(gè)電極活動(dòng)性差異大者為原電池裝置，即左圖為原電池裝置，右圖為電解裝置。圖乙中有外接電源，兩燒杯均作電解池，且串聯(lián)電解，通過的電流相等。2.“串聯(lián)串聯(lián)”類電池的解題流程類電池的解題流程考能考能提升提升探究高考探究高考 明確考向明確考向1.(2016全國卷，11)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SO 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2H2O4e=O24H，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D.當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時(shí)，會有0.5 mol的O2生成 答案 解析12345電解池中陰離子向陽極移動(dòng)，陽離子向陰極移動(dòng)，即SO 離子向正極區(qū)移動(dòng)，Na 向負(fù)極區(qū)移動(dòng)，正極區(qū)水電離的OH發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，H留在正極區(qū)，該極得到H2SO4產(chǎn)品，溶液pH減小，負(fù)極區(qū)水電離的H發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，OH留在負(fù)極區(qū)，該極得到NaOH產(chǎn)品，溶液pH增大，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，B正確；該電解池相當(dāng)于電解水，根據(jù)電解水的方程式可計(jì)算出當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時(shí)，會有0.25 mol的O2生成，D錯(cuò)誤。123452.(2015福建理綜，11)某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，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D.a 電極的反應(yīng)為3CO218H18e= C3H8O5H2O12345 答案 解析A項(xiàng)，該裝置是電解池，在電解和光的作用下H2O在光催化劑的表面轉(zhuǎn)化為O2和H，故該裝置是將電能和光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引的原則，該裝置工作時(shí)，H從陽極b極區(qū)向陰極a極區(qū)遷移，正確；C項(xiàng)，該電解池的總反應(yīng)式為6CO28H2O 2C3H8O9O2，根據(jù)總反應(yīng)方程式可知，每生成1 mol O2，有 mol CO2被還原，其質(zhì)量為 g，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，a電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為3CO218H18e=C3H8O5H2O，錯(cuò)誤。123453.2016天津理綜，10(5)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)獲得氫氣：Fe2H2O2OH FeO3H2，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色FeO ，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。12345電解一段時(shí)間后，c(OH)降低的區(qū)域在_(填“陰極室”或“陽極室”)。12345 答案 解析陽極室根據(jù)題意，鎳電極有氣泡產(chǎn)生是H得電子生成H2，發(fā)生還原反應(yīng)，則鐵電極上OH被消耗且無補(bǔ)充，溶液中的OH減少，因此電解一段時(shí)間后，c(OH)降低的區(qū)域在陽極室。電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，其原因?yàn)?。12345 答案 解析H2具有還原性，根據(jù)題意：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。因此，電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低。防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。12345根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)：c(OH)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢；在N點(diǎn)：c(OH)過高，鐵電極上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低。 M點(diǎn)：c(OH)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢或N點(diǎn)：c(OH)過高，鐵電極上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低 答案 解析4.2015重慶理綜，11(5)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”)； 答案 解析12345c“青銅器的腐蝕”，如圖銅為負(fù)極被腐蝕生成Cu2，正極氧氣生成OH。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 ； 答案 解析12345正極反應(yīng)產(chǎn)物為OH，負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物為Cu2 ，與Cl作用生成Cu2(OH)3Cl。2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl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)。 答案 解析12345nCu2(OH)3Cl 0.02 mol，所以有0.04 mol Cu被氧化，根據(jù)電子得失守恒n(O2) 0.02 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下V(O2)0.02 mol22.4Lmol10.448 L。0.4485.2015廣東理綜，32(4)(5)(4)電解制備Al(OH)3時(shí)，電極分別為Al片 和 石 墨 ， 電 解 總 反 應(yīng) 方 程 式 為 。 答案 解析電解制備Al(OH)3時(shí)，電極分別為Al片和石墨，電解總反應(yīng)方程式為2Al6H2O 2Al(OH)33H2。12345(5)一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時(shí)AlCl 和Al2Cl 兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化，其他離子不參與電極反應(yīng)，放電時(shí)負(fù)極Al的電極反應(yīng)式為_。 答案 解析由題意可知，放電時(shí)負(fù)極Al失去電子與AlCl 結(jié)合生成Al2Cl ，其電極反應(yīng)式為Al3e7AlCl =4Al2Cl 。12345課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)1.(2016盤錦高三一模)用如圖裝置研究電化學(xué)原理，下列分析中錯(cuò)誤的是12345678910111213 答案 解析選項(xiàng) 連接電極材料分析AK1K2ab模擬鐵的吸氧腐蝕石墨鐵BK1K2鋅鐵模擬鋼鐵防護(hù)中犧牲陽極的陰極保護(hù)法CK1K3石墨鐵模擬電解飽和食鹽水DK1K3鐵石墨模擬鋼鐵防護(hù)中外加電流的陰極保護(hù)法A項(xiàng)，在中性條件下，鐵作負(fù)極失電子，石墨作正極，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，則Fe發(fā)生吸氧腐蝕，正確；B項(xiàng)，Zn、Fe形成原電池，Zn作負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e作正極被保護(hù)，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法，正確；C項(xiàng)，F(xiàn)e作陰極，陰極上氫離子得電子，石墨作陽極，陽極上氯離子失電子，電解氯化鈉溶液生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，正確；D項(xiàng)，F(xiàn)e與正極相連，F(xiàn)e作陽極，F(xiàn)e失電子，被腐蝕，F(xiàn)e不能被保護(hù)，錯(cuò)誤。123456789101112132.(2016盤錦高三一模)觀察如圖裝置，下列說法正確的是A.a、b接電流表，該裝置為原電池B.a、b接直流電源，該裝置為電解池C.a、b接直流電源，鐵可能不易被腐蝕D.a、b接電流表或接直流電源，鐵都可能是負(fù)極 答案 解析12345678910111213A項(xiàng)，a、b接電流表，若液體c為非電解質(zhì)溶液，不滿足原電池的構(gòu)成條件，不能形成原電池，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，若液體c為非電解質(zhì)溶液，溶液不導(dǎo)電，所以不能電解，即不是電解池，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，若該裝置是電解池，F(xiàn)e與負(fù)極相連作陰極時(shí)被保護(hù)，即鐵可能不易被腐蝕，正確；D項(xiàng)，接直流電源時(shí)，該裝置可能為電解池沒有正負(fù)極，F(xiàn)e作陰極或陽極，錯(cuò)誤。123456789101112133.工業(yè)上可利用下圖所示電解裝置吸收和轉(zhuǎn)化SO2(A、B均為惰性電極)。下列說法正確的是A.A電極接電源的正極B.A極區(qū)溶液的堿性逐漸增強(qiáng)C.本裝置中使用的是陰離子交換膜D.B極的電極反應(yīng)式為SO22e2H2O=SO 4H 答案 解析12345678910111213123456789101112134.(2016漳州八校第三次聯(lián)考)電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法，即保持污水的pH在5.06.0之間，通過電解生成Fe(OH)