2019屆高考化學一輪復習 第20講 電解池 金屬的腐蝕與防護課件.ppt

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第20講電解池金屬的腐蝕與防護 考綱要求 1 理解電解池的構成 工作原理及應用 能書寫電極反應和總反應方程式 2 了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因 金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施 考點1電解原理 知識梳理 1 電解 還原 氧化 電 化學 2 電解池 1 構成條件 有與相連的兩個電極 或熔融鹽等 形成 電源 電解質溶液 閉合回路 2 電極名稱及電極反應式 如圖 陽極 氧化 陰極 還原 3 電子和離子的移動方向 3 電極反應式的書寫步驟與方法 陰 陽 惰性 活性 活性 特別提示 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時 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物為Fe或Zn 多維思考 提示 1 2 3 4 5 6 7 1 判斷下列說法是否正確 正確的打 錯誤的打 1 電解質溶液的導電過程一定發(fā)生了化學變化 2 根據金屬活動性順序 Cu和稀H2SO4不反應 因此不能根據電化學的原理實現Cu和稀H2SO4反應產生H2 3 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{色 4 電解時 電解液中陽離子移向陽極 陰離子移向陰極 5 電解時 電子的移動方向為 電源負極 陰極 陽極 電源正極 6 電解鹽酸 硫酸等溶液 H 放電 溶液的pH逐漸增大 7 用鐵作電極電解飽和食鹽水時 陽極上Cl 失電子變?yōu)镃l2 2 請思考回答 1 要使電解后的CuSO4溶液復原 加入Cu OH 2固體可以嗎 為什么 加入CuCO3為什么也可復原 2 若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后 需加入98gCu OH 2固體 才能使電解質溶液復原 則這段時間 整個電路中轉移的電子數為多少 請寫出解答過程 2 4NA 方法一 98gCu OH 2的物質的量為1mol 相當于電解了1mol的CuSO4后 又電解了1mol的水 所以轉移的電子數為2NA 2NA 4NA 方法二 可以認為整個電路中轉移的電子數與Cu OH 2的O2 失電子數相等 共4NA 3 用惰性電極電解2mol L 1NaCl和1mol L 1CuSO4的混合溶液 試判斷陰 陽兩極得到的產物是什么 并寫出相應的電極反應式 考點演練 D 考向一電解規(guī)律的應用1 2017 黑龍江哈爾濱模擬 如圖是一個石墨作電極 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電極附近呈藍色D 電解一段時間后 將全部電解液轉移到同一燒杯中 充分攪拌后溶液呈中性 2 用惰性電極電解下列各組中的三種電解質溶液 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 B 解析 由電解電解質溶液的四種類型可知 歸納總結以惰性電極電解電解質溶液的規(guī)律1 電解水型 2 電解電解質型 3 放H2生堿型 4 放O2生酸型 考向二電極反應式 電解總方程式的書寫3 Na2FeO4是一種既能殺菌 消毒 又能絮凝凈水的水處理劑 其電解制法如圖所示 請根據圖示分析 Fe電極的電極反應為 與鐵電極相連的為電源的極 4 導學號96656125 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)電解液為溶液 填化學式 陽極電極反應式為 電解過程中Li 向電極遷移 填 A 或 B 解析 1 產生H2的極為陰極 同時產生OH Li 通過陽離子交換膜進入陰極 陰極區(qū)電解液為LiOH溶液 陽極區(qū)電解液為LiCl溶液 Cl 發(fā)生失電子的氧化反應生成Cl2 2 將燒堿吸收H2S后的溶液加入到如圖所示的電解池的陽極區(qū)進行電解 電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應 寫出電解時陰極的電極反應式 電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質 其離子方程式可寫成 方法規(guī)律陰 陽極的判斷和電解產物的分析方法 1 陰 陽極的判斷方法 1 根據外接電源 正極連陽極 負極連陰極 2 根據電流方向 從陰極流出 從陽極流入 3 根據電子流向 從陽極流出 從陰極流入 4 根據離子流向 陰離子移向陽極 陽離子移向陰極 2 做到 兩看 正確書寫電極反應式 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 介質是否參與電極反應 考向三有關電化學的計算5 500mLKNO3和Cu NO3 2的混合溶液中c 0 6mol L 1 用石墨作電極電解此溶液 當通電一段時間后 兩極均收集到2 24L氣體 標準狀況下 假定電解后溶液體積仍為500mL 下列說法正確的是 A 原混合溶液中c K 為0 2mol L 1B 上述電解過程中共轉移0 2mol電子C 電解得到的Cu的物質的量為0 05molD 電解后溶液中c H 為0 2mol L 1 A 6 2017 遼寧大連模擬 用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液 通電一段時間后 向所得的溶液中加入0 1molCu2 OH 2CO3后恰好恢復到電解前的濃度和pH 不考慮二氧化碳的溶解 則電解過程中轉移電子的物質的量為 A 0 4molB 0 5molC 0 6molD 0 8mol 解析 Cu2 OH 2CO3可改寫為2CuO H2O CO2 因反應后生成的CO2離開溶液 所以加入0 1molCu2 OH 2CO3相當于加入0 2molCuO 0 1molH2O 根據2Cu O2 4e 2mol4mol0 2mol0 4mol2H2O O2 4e 24mol0 1mol0 2mol轉移電子的物質的量 0 4mol 0 2mol 0 6mol C 7 將1L一定濃度的CuSO4溶液 用a b兩個石墨電極電解 當a極上產生22 4L 標準狀況下 氣體時 b極上只有固體析出 然后將a b兩極反接 繼續(xù)通直流電 b極上又產生22 4L 標準狀況下 氣體 溶液質量共減少227g 1 a極上產生22 4L 標準狀況下 氣體時 b極增加的質量為 答案 1 128g 2 原溶液中CuSO4的物質的量濃度為 解析 2 電源反接后 b為陽極 Cu先放電 然后OH 放電 a為陰極 Cu2 先放電 然后H 放電 電解過程可分為三個階段 電鍍銅 此階段溶液質量變化 m1 0 答案 2 2 5mol L 1 歸納總結 電化學的反應是氧化還原反應 各電極上轉移電子的物質的量相等 無論是單一電池還是串聯(lián)電解池 均可抓住電子守恒計算 1 解題關鍵 1 電極名稱要區(qū)分清楚 2 電極產物要判斷準確 3 各產物間量的關系遵循電子得失守恒 2 三種計算方法 考點2電解原理在工業(yè)生產中的應用 知識梳理 1 電解飽和食鹽水 1 原理 還原 氧化 總反應方程式 2 應用 氯堿工業(yè)制燒堿 氫氣和氯氣等 陽 陰 2 電鍍 鋅 待鍍金屬制品 鍍層金屬陽離子 如鐵上鍍Zn 見圖 鋅 鐵 3 電解精煉銅 粗銅 精銅 4 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 多維思考 1 判斷下列說法是否正確 正確的打 錯誤的打 1 電鍍銅和電解精煉銅時 電解質溶液中的c Cu2 均保持不變 2 電解冶煉鎂 鋁通常電解MgCl2和Al2O3 也可電解MgO和AlCl3 3 若把Cu H2SO4CuSO4 H2 設計成電解池 應用Cu作陽極 4 電解飽和食鹽水時 兩個電極均不能用金屬材料 5 在鍍件上電鍍銅時 鍍件應連接電源的正極 提示 1 2 3 4 5 提示 1 甲圖中銅片質量減小 鐵制品質量增加 乙圖中粗銅質量減小 精銅質量增加 2 甲圖中CuSO4溶液濃度幾乎未變化 因為陽極溶解多少銅 陰極就析出多少銅 乙圖中CuSO4溶液濃度逐漸變小 因為粗銅中混有Zn Fe等雜質 放電后轉化成Zn2 Fe2 等離子 此時Cu2 會轉化為Cu 造成CuSO4溶液濃度減小 2 比較下列兩種裝置有哪些不同 1 請分析兩裝置中各電極的質量變化 2 請分析兩裝置中電解質溶液濃度的變化 考點演練 C 考向一電解原理的基本應用1 電解法精煉含有Fe Zn Ag等雜質的粗銅 下列敘述正確的是 A 電解時以硫酸銅溶液作電解液 精銅作陽極B 粗銅與電源負極相連 發(fā)生氧化反應C 陰極上發(fā)生的反應是Cu2 2e CuD 電解后Fe Zn Ag等雜質會沉積在電解槽底部形成陽極泥 解析 根據電解池原理 粗銅作陽極 比銅活潑的Zn Fe等雜質發(fā)生氧化反應 比Cu不活潑的金屬單質 如Ag Au等在陽極底部沉積 精銅作陰極 只發(fā)生Cu2 2e Cu 因此只有C正確 2 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 若將上述鍍鋅裝置的兩極直接用導線相連可構成原電池 電鍍過程是該原電池的充電過程B 因部分電能轉化為熱能 電鍍時通過的電量與鋅的析出量無確定關系C 電鍍時保持電流恒定 升高溫度不改變電解反應速率D 鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護作用 C 考向二應用電解原理的物質制備3 2018 山東菏澤一模 以鉻酸鉀 K2CrO4 為原料用電化學法制備K2Cr2O7的裝置如圖 下列說法正確的是 A 4 制備二氧化錳的裝置如圖 陽極以硫酸錳和硫酸混合液為電解液 陰極以稀硫酸為電解液 電解裝置中大箭頭表示溶液中陽離子移動的方向 下列說法正確的是 A N是電源的負極B 右側氣孔逸出的氣體可能為副產物H2C 石墨電極的電極反應式為Mn2 2e 2H2OMnO2 4H D 電解過程中陽離子交換膜左側硫酸濃度基本不變 右側減小 C 解析 陽離子向陰極移動 說明左側為陰極 則M為電源負極 N為電源正極 A錯誤 右側為陽極 逸出的氣體可能是溶液中的氫氧根離子放電生成的氧氣 B錯誤 石墨電極為陽極 錳離子失去電子生成二氧化錳 C正確 電解過程中陽離子向左側移動 左側溶液中H 放電生成H2 硫酸的濃度不變 右側MnSO4電解生成MnO2和H2SO4 硫酸濃度增加 D錯誤 考向三應用電解原理治理污染5 2017 廣東深圳模擬 用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2 將所得的Na2SO3溶液進行電解 可循環(huán)再生NaOH 同時得到H2SO4 其原理如圖所示 電極材料為石墨 下列有關敘述不正確的是 B 6 導學號96656126用一種陰 陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的 模擬裝置如圖所示 下列說法正確的是 A 陽極室溶液由無色變成棕黃色B 電解一段時間后 陰極室溶液中的溶質一定是 NH4 3PO4C 電解一段時間后 陰極室溶液的pH升高D 當電路中通過1mol電子的電量時 陰極有0 25mol的O2生成 C 考點3金屬的電化學腐蝕與防護 知識梳理 1 金屬腐蝕的本質金屬原子失去電子變成 金屬發(fā)生氧化反應 2 金屬腐蝕的類型 1 化學腐蝕與電化學腐蝕 金屬陽離子 電解質溶液 無 有微弱 電化學 化學 2 析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以鋼鐵的腐蝕為例 較強 吸氧 3 金屬的保護 原電池 電解池 1 判斷下列說法是否正確 正確的打 錯誤的打 1 Al Fe Cu在潮濕空氣中腐蝕均生成氧化物 2 鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的負極反應式為Fe 3e Fe3 3 鍍銅鐵制品鍍層受損后 鐵制品比受損前更容易生銹 4 在潮濕空氣中 鋼鐵表面形成水膜 金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕 5 干燥環(huán)境下金屬不會被腐蝕 6 所有金屬純度越大 越不易被腐蝕 7 純銀器在空氣中因化學腐蝕表面漸漸變暗 8 犧牲陽極的陰極保護法是利用電解原理防腐蝕 9 銅在酸性環(huán)境中易發(fā)生析氫腐蝕 多維思考 提示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 如圖所示 甲 乙兩試管中各放一枚鐵釘 甲試管中為NH4Cl溶液 乙試管中為NaCl溶液 數天后導管中觀察到的現象是 甲中正極反應為 乙中正極反應為 試管中殘留氣體平均相對分子質量的變化為甲 填 增大 減小 或 不變 下同 乙 考向一金屬腐蝕快慢的判斷與金屬的防護1 如圖所示 各燒杯中盛有海水 鐵棒在其中被腐蝕由快到慢的順序為 A B C D 考點演練 C 解析 是Fe為負極 雜質為正極的原電池腐蝕 是鋼鐵的吸氧腐蝕 腐蝕較慢 實質均為原電池裝置 中Fe為正極 被保護 中Fe為負極 被腐蝕 但Fe和Cu的金屬活潑性差別比Fe和Sn的大 故Fe Cu原電池中Fe被腐蝕較快 是Fe接電源正極作陽極 Cu接電源負極作陰極 加快了Fe的腐蝕 Fe接電源負極作陰極 Cu接電源正極作陽極 防止了Fe的腐蝕 根據以上分析可知 鐵被腐蝕由快到慢的順序為 2 導學號96656127埋在地下的鋼管常用如圖所示的方法加以保護 使其免受腐蝕 關于此方法 下列說法正確的是 A 金屬棒X的材料可能為銅B 金屬棒X的材料可能為鈉C 鋼管附近土壤的pH可能會升高D 這種方法屬于外加電流的陰極保護法 C 解析 金屬棒X的材料若為銅 則鋼管更易被腐蝕 A錯誤 鈉為活潑金屬 易與潮濕土壤中的H2O發(fā)生反應 B錯誤 鋼管吸氧發(fā)生還原反應 產生OH 附近土壤的pH可能會升高 C正確 該裝置沒有外接電源 不屬于外加電流的陰極保護法 D錯誤 3 下列與金屬腐蝕有關的說法 正確的是 A 圖1中 鐵釘易被腐蝕B 圖2中 滴加少量K3 Fe CN 6 溶液 沒有藍色沉淀出現C 燃氣灶的中心部位容易生銹 主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕D 圖3中 用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕 鎂塊相當于原電池的正極 C 解析 圖1中 鐵釘處于干燥環(huán)境 不易被腐蝕 A錯誤 負極反應為Fe 2e Fe2 Fe2 與K3 Fe CN 6 反應生成KFe Fe CN 6 藍色沉淀 B錯誤 D為犧牲陽極的陰極保護法 鎂塊相當于原電池的負極 D錯誤 1 判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 1 對同一電解質溶液來說 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 強電解質溶液中 弱電解質溶液中 非電解質溶液中 3 活動性不同的兩種金屬 活動性差別越大 腐蝕速率越快 4 對同一種電解質溶液來說 電解質溶液濃度越大 金屬腐蝕越快 2 兩種保護方法的比較外加電流的陰極保護法保護效果大于犧牲陽極的陰極保護法 歸納總結 考向二析氫腐蝕和吸氧腐蝕4 2017 河北邯鄲月考 將經過酸洗除銹的鐵釘 用飽和食鹽水浸泡后放入如圖所示裝置中 下列敘述正確的是 A 過一段時間 試管中的導管內水柱上升B 試管中鐵釘由于發(fā)生電解反應而被腐蝕C 鐵釘在該裝置中被腐蝕的情況隨時間的延長而加快D 試管中鐵釘發(fā)生腐蝕的一個電極反應式為2Cl 2e Cl2 A 5 利用如圖所示裝置進行實驗 開始時 a b兩處液面相平 密封好 放置一段時間 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式 Fe 2e Fe2 解析 a管發(fā)生吸氧腐蝕 a處溶液的pH增大 b管發(fā)生析氫腐蝕 b處溶液的c H 減小 pH增大 C不正確 C 微點突破19隔膜技術在電化學裝置中的應用 1 常見的隔膜隔膜又叫離子交換膜 由特殊高分子材料制成 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 1 能將兩極區(qū)隔離 阻止兩極區(qū)產生的物質接觸 防止發(fā)生化學反應 2 能選擇性地通過離子 起到平衡電荷 形成閉合回路的作用 3 能提高產品的純度 題組鞏固 題組一隔膜在原電池中的應用1 2017 山東泰安一模 一種以NaBH4和H2O2為原料的新型電池的工作原理如圖所示 下列說法錯誤的是 A 電池的正極反應為H2O2 2e 2OH B 電池放電時Na 從a極區(qū)移向b極區(qū)C 電子從電極b經外電路流向電極aD b極室的輸出液經處理后可輸入a極室循環(huán)利用 C 2 2017 湖南長沙長郡中學一模 某太陽能電池的工作原理如圖所示 下列說法正確的是 A 題組二膜在生活 工業(yè)生產中的應用3 2017 安徽安慶六校聯(lián)考 工業(yè)上常用惰性電極電解硫酸鈉溶液聯(lián)合生產硫酸和燒堿 生產裝置如圖所示 測得同溫同壓下 氣體甲 乙的體積比約為1 2 下列說法中正確的是 A a極與電源的負極相連B b電極反應式 2H2O 4e O2 4H C 離子交換膜c d均為陰離子交換膜D 產物丙為硫酸溶液 D 4 2017 河北衡水中學月考 為解決淀粉廠廢水中BOD嚴重超標的問題 有人設計了電化學降解法 如圖是利用一種微生物將廢水中有機物 主要成分是 C6H10O5 n 的化學能轉化為電能的裝置 下列說法中正確的是 A N極是負極B 該裝置工作時 H 從右側經陽離子交換膜移向左側C 負極的電極反應為 C6H10O5 n 7nH2O 24ne 6nCO2 24nH D 物質X是OH C 解析 該裝置可看作燃料電池 由N極通O2 M極為有機物 則N極為正極 A錯誤 M極為負極 發(fā)生氧化反應 電極反應為 C6H10O5 n 7nH2O 24ne 6nCO2 24nH C正確 原電池中陽離子移向正極 該裝置工作時 H 從左側經陽離子交換膜轉向右側 B錯誤 O2在正極得電子結合H 生成水 物質X為水 D錯誤 5 導學號96656128工業(yè)上用電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質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 H Ni2 低濃度 A 碳棒上發(fā)生的電極反應 4OH 4e O2 2H2OB 電解過程中 B室中NaCl溶液的物質的量濃度將不斷減小C 為了提高Ni的產率 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 則電解反應總方程式發(fā)生改變 B 微點突破20電化學裝置圖的識別 1 單裝置的判斷無外加電源的為原電池 如圖所示 圖1 圖2 有外加電源的為電解池 如圖3 2 多池串聯(lián)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 如圖所示 A為原電池 B為電解池 甲池為原電池 其余為電解池 2 根據電池中的電極材料和電解質溶液判斷 原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個金屬電極一個碳棒電極 而電解池則一般兩個都是惰性電極 如兩個鉑電極或兩個碳棒 原電池中的電極材料和電解質溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應 電解池的電極材料一般不能和電解質溶液自發(fā)反應 如圖所示 B為原電池 A為電解池 3 根據電極反應現象判斷 在某些裝置中根據電極反應或反應現象可判斷電極 并由此判斷電池類型 如圖所示 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是負極 甲是電解池 A是陽極 B是陰極 B D極發(fā)生還原反應 A C極發(fā)生氧化反應 題組鞏固 題組一外接電源與電解池的串聯(lián)1 2017 四川成都測試 如圖所示 X Y Q W都是惰性電極 將電源接通后 W極附近顏色逐漸加深 下列說法中不正確的是 A 電池的M極為正極B 甲裝置中溶液的pH減小C 甲裝置的兩個電極上都有單質生成且物質的量之比為1 1D 欲用乙裝置給銅鍍銀 U極應該是Ag 電鍍液選擇AgNO3溶液 C 解析 W極附近顏色逐漸加深 說明通電時氫氧化鐵膠粒移向該電極 即W連接電源的負極 則N為負極 M為正極 A正確 通電時 甲裝置中總反應為2CuSO4 2H2O2Cu 2H2SO4 O2 甲裝置中溶液的pH減小 n O2 n Cu 1 2 B正確 C不正確 電鍍時鍍層金屬作陽極 即U極應該是Ag 電鍍液為AgNO3溶液 D正確 2 在如圖所示的裝置中 若通直流電5min時 銅電極質量增加2 16g 試回答下列問題 1 電源中X電極為直流電源的極 解析 1 三個裝置是串聯(lián)的電解池 電解AgNO3溶液時 Ag 在陰極發(fā)生還原反應變?yōu)锳g 所以質量增加的銅電極是陰極 則銀電極是陽極 Y是正極 X是負極 答案 1 負 2 pH變化 A 填 增大 減小 或 不變 下同 B C 3 通電5min時 B中共收集到224mL 標準狀況下 氣體 溶液體積為200mL 則通電前CuSO4溶液的物質的量濃度為 設電解前后溶液體積無變化 解析 2 電解KCl溶液生成KOH 溶液pH增大 電解CuSO4溶液生成H2SO4 溶液pH減小 電解AgNO3溶液 銀為陽極 不斷溶解 Ag 濃度基本不變 pH不變 3 通電5min時 C中析出0 02molAg 電路中通過0 02mol電子 B中共收集到0 01mol氣體 若該氣體全為氧氣 則電路中需通過0 04mol電子 電子轉移不守恒 因此 B中電解分為兩個階段 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 設電解CuSO4溶液時生成O2的物質的量為x 電解H2O時生成O2的物質的量為y 則4x 4y 0 02mol 電子轉移守恒 x 3y 0 01mol 氣體體積之和 解得x y 0 0025mol 所以n CuSO4 2 0 0025mol 0 005mol c CuSO4 0 005mol 0 2L 0 025mol L 1 答案 2 增大減小不變 3 0 025mol L 1 4 若A中KCl足量且溶液的體積也是200mL 電解后 溶液的pH為 設電解前后溶液體積無變化 解析 4 通電5min時 A中放出0 01molH2 溶液中生成0 02molKOH c OH 0 02mol 0 2L 0 1mol L 1 pH 13 答案 4 13 題組二原電池與電解池的串聯(lián)3 2017 山西重點中學協(xié)作體模擬 如圖所示 甲池的總反應式為N2H4 O2N2 2H2O 下列關于該電池工作時說法正確的是 A 甲池中負極反應為N2H4 4e N2 4H B 甲池溶液pH不變 乙池溶液pH減小C 反應一段時間后 向乙池中加一定量CuO固體 能使CuSO4溶液恢復到原濃度D 甲池中消耗2 24LO2 此時乙池中理論上最多產生12 8g固體 C 4 2017 遼寧鞍山一中模擬 浮選凝聚法處理酸性污水的工作原理如圖所示 下列說法不正確的是 C 5 導學號96656129某同學設計一個燃料電池 如圖所示 目的是探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理 其中乙裝置中X為陽離子交換膜 根據要求回答相關問題 1 通入氫氣的電極為 填 正極 或 負極 負極的電極反應式為 解析 1 甲屬于原電池 投放燃料的電極是負極 投放氧化劑的電極是正極 所以通入氫氣的電極是負極 負極上氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水 電極反應式為H2 2e 2OH 2H2O 答案 1 負極H2 2e 2OH 2H2O 2 石墨電極為 填 陽極 或 陰極 反應一段時間后 在乙裝置中滴入酚酞溶液 填 鐵極 或 石墨極 區(qū)的溶液先變紅 解析 2 乙池有外接電源 屬于電解池 鐵電極連接原電池的負極 所以是陰極 則石墨電極是陽極 陽極上氯離子放電生成氯氣 陰極上氫離子放電 導致陰極附近氫氧根離子濃度大于氫離子濃度 溶液呈堿性 所以在乙裝置中滴入酚酞溶液 鐵極區(qū)的溶液先變紅 答案 2 陽極鐵極 3 如果粗銅中含有鋅 銀等雜質 丙裝置中反應一段時間 硫酸銅溶液濃度將 填 增大 減小 或 不變 精銅電極上的電極反應式為 解析 3 如果粗銅中含有鋅 銀等雜質 陽極上不僅銅還有鋅失電子進入溶液 陰極上析出銅 根據轉移電子數相等知 陽極上溶解的銅小于陰極上析出的銅 所以丙裝置中反應一段時間 硫酸銅溶液濃度將減小 精銅作陰極 溶液中的銅離子得電子生成銅 則精銅電極上的電極反應式為Cu2 2e Cu 答案 3 減小Cu2 2e Cu 4 假設乙裝置中氯化鈉溶液足夠多 若在標準狀況下 有224mL氧氣參加反應 則乙裝置中陽離子交換膜左側溶液質量將 填 增大 減小 或 不變 且變化了克 解析 4 乙池中的電解總方程式為2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 轉移2e 因為X是陽離子交換膜 所以陰極生成NaOH和氫氣 224mL氧氣的物質的量為0 01mol 氧氣得到電子0 04mol 根據串聯(lián)電池中轉移電子數相等 陰極生成0 04molNaOH 0 02mol氫氣 所以乙裝置中陽離子交換膜左側溶液質量將增加 增加的質量為 0 04 23 0 02 2 g 0 88g 答案 4 增加0 88 串聯(lián) 類電池的解題流程 方法技巧 真題體驗感悟考法 明確考向 考向一金屬的腐蝕與防護1 2017 全國 卷 11 支撐海港碼頭基礎的鋼管樁 常用外加電流的陰極保護法進行防腐 工作原理如圖所示 其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極 下列有關表述不正確的是 A 通入保護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 通入的保護電流應該根據環(huán)境條件變化進行調整 C 解析 支撐海港碼頭基礎的鋼管樁應用電解原理防腐 鋼管樁作為電解池的陰極被保護 高硅鑄鐵作為惰性輔助陽極起傳遞電流的作用 通電后 外電路電子從陽極高硅鑄鐵流出 流入直流電源的正極 從直流電源的負極流出 流入陰極鋼管樁 通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 通入的保護電流根據環(huán)境條件變化進行調整 表述不正確的是C選項 D 2 2015 上海卷 14 研究電化學腐蝕及防護的裝置如圖所示 下列有關說法錯誤的是 考向二電解原理的應用3 2017 全國 卷 11 用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密 耐腐蝕的氧化膜 電解質溶液一般為H2SO4 H2C2O4混合溶液 下列敘述錯誤的是 A 待加工鋁質工件為陽極B 可選用不銹鋼網作為陰極C 陰極的電極反應式為 Al3 3e AlD 硫酸根離子在電解過程中向陽極移動 C 4 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 和可通過離子交換膜 而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室 B 5 2015 福建卷 11 某模擬 人工樹葉 電化學實驗裝置如圖所示 該裝置能將H2O和CO2轉化為O2和燃料 C3H8O 下列說法正確的是 A 該裝置將化學能轉化為光能和電能B 該裝置工作時 H 從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C 每生成1molO2 有44gCO2被還原D a電極的反應為 3CO2 18H 18e C3H8O 5H2O B