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第20講電解池金屬的腐蝕與防護(hù) 考綱要求 1 理解電解池的構(gòu)成 工作原理及應(yīng)用 能書(shū)寫(xiě)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 金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施 考點(diǎn)1電解原理 知識(shí)梳理 1 電解 還原 氧化 電 化學(xué) 2 電解池 1 構(gòu)成條件 有與相連的兩個(gè)電極 或熔融鹽等 形成 電源 電解質(zhì)溶液 閉合回路 2 電極名稱(chēng)及電極反應(yīng)式 如圖 陽(yáng)極 氧化 陰極 還原 3 電子和離子的移動(dòng)方向 3 電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)步驟與方法 陰 陽(yáng) 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(shí) 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 多維思考 提示 1 2 3 4 5 6 7 1 判斷下列說(shuō)法是否正確 正確的打 錯(cuò)誤的打 1 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程一定發(fā)生了化學(xué)變化 2 根據(jù)金屬活動(dòng)性順序 Cu和稀H2SO4不反應(yīng) 因此不能根據(jù)電化學(xué)的原理實(shí)現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生H2 3 電解CuCl2溶液 陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色 4 電解時(shí) 電解液中陽(yáng)離子移向陽(yáng)極 陰離子移向陰極 5 電解時(shí) 電子的移動(dòng)方向?yàn)?電源負(fù)極 陰極 陽(yáng)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(shí) 陽(yáng)極上Cl 失電子變?yōu)镃l2 2 請(qǐng)思考回答 1 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 2 若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后 需加入98gCu 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 請(qǐng)寫(xiě)出解答過(guò)程 2 4NA 方法一 98gCu OH 2的物質(zhì)的量為1mol 相當(dāng)于電解了1mol的CuSO4后 又電解了1mol的水 所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA 2NA 4NA 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 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(yáng)兩極得到的產(chǎn)物是什么 并寫(xiě)出相應(yīng)的電極反應(yīng)式 考點(diǎn)演練 D 考向一電解規(guī)律的應(yīng)用1 2017 黑龍江哈爾濱模擬 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(wú)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)嚢韬笕芤撼手行?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(guò)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(zhì)溶液的四種類(lèi)型可知 歸納總結(jié)以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律1 電解水型 2 電解電解質(zhì)型 3 放H2生堿型 4 放O2生酸型 考向二電極反應(yīng)式 電解總方程式的書(shū)寫(xiě)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(qǐng)根據(jù)圖示分析 Fe電極的電極反應(yīng)為 與鐵電極相連的為電源的極 4 導(dǎo)學(xué)號(hào)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(guò)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L(zhǎng)iOH和LiCl溶液 B極區(qū)電解液為溶液 填化學(xué)式 陽(yáng)極電極反應(yīng)式為 電解過(guò)程中Li 向電極遷移 填 A 或 B 解析 1 產(chǎn)生H2的極為陰極 同時(shí)產(chǎn)生OH Li 通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極 陰極區(qū)電解液為L(zhǎng)iOH溶液 陽(yáng)極區(qū)電解液為L(zhǎng)iCl溶液 Cl 發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)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(yáng)極區(qū)進(jìn)行電解 電解過(guò)程中陽(yáng)極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng) 寫(xiě)出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式 電解后陽(yáng)極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì) 其離子方程式可寫(xiě)成 方法規(guī)律陰 陽(yáng)極的判斷和電解產(chǎn)物的分析方法 1 陰 陽(yáng)極的判斷方法 1 根據(jù)外接電源 正極連陽(yáng)極 負(fù)極連陰極 2 根據(jù)電流方向 從陰極流出 從陽(yáng)極流入 3 根據(jù)電子流向 從陽(yáng)極流出 從陰極流入 4 根據(jù)離子流向 陰離子移向陽(yáng)極 陽(yáng)離子移向陰極 2 做到 兩看 正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式 1 一看電極材料 若是金屬 Au Pt除外 作陽(yáng)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) 考向三有關(guān)電化學(xué)的計(jì)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(dāng)通電一段時(shí)間后 兩極均收集到2 24L氣體 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 假定電解后溶液體積仍為500mL 下列說(shuō)法正確的是 A 原混合溶液中c K 為0 2mol L 1B 上述電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移0 2mol電子C 電解得到的Cu的物質(zhì)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(shí)間后 向所得的溶液中加入0 1molCu2 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(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 A 0 4molB 0 5molC 0 6molD 0 8mol 解析 Cu2 OH 2CO3可改寫(xiě)為2CuO H2O CO2 因反應(yīng)后生成的CO2離開(kāi)溶液 所以加入0 1molCu2 OH 2CO3相當(dāng)于加入0 2molCuO 0 1molH2O 根據(jù)2Cu O2 4e 2mol4mol0 2mol0 4mol2H2O O2 4e 24mol0 1mol0 2mol轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)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(gè)石墨電極電解 當(dāng)a極上產(chǎn)生22 4L 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 氣體時(shí) 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(chǎn)生22 4L 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 氣體 溶液質(zhì)量共減少227g 1 a極上產(chǎn)生22 4L 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 氣體時(shí) b極增加的質(zhì)量為 答案 1 128g 2 原溶液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度為 解析 2 電源反接后 b為陽(yáng)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(guò)程可分為三個(gè)階段 電鍍銅 此階段溶液質(zhì)量變化 m1 0 答案 2 2 5mol L 1 歸納總結(jié) 電化學(xué)的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng) 各電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等 無(wú)論是單一電池還是串聯(lián)電解池 均可抓住電子守恒計(jì)算 1 解題關(guān)鍵 1 電極名稱(chēng)要區(qū)分清楚 2 電極產(chǎn)物要判斷準(zhǔn)確 3 各產(chǎn)物間量的關(guān)系遵循電子得失守恒 2 三種計(jì)算方法 考點(diǎn)2電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 知識(shí)梳理 1 電解飽和食鹽水 1 原理 還原 氧化 總反應(yīng)方程式 2 應(yīng)用 氯堿工業(yè)制燒堿 氫氣和氯氣等 陽(yáng) 陰 2 電鍍 鋅 待鍍金屬制品 鍍層金屬陽(yáng)離子 如鐵上鍍Zn 見(jiàn)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(lái)冶煉活潑金屬Na Ca Mg Al等 多維思考 1 判斷下列說(shuō)法是否正確 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(shè)計(jì)成電解池 應(yīng)用Cu作陽(yáng)極 4 電解飽和食鹽水時(shí) 兩個(gè)電極均不能用金屬材料 5 在鍍件上電鍍銅時(shí) 鍍件應(yīng)連接電源的正極 提示 1 2 3 4 5 提示 1 甲圖中銅片質(zhì)量減小 鐵制品質(zhì)量增加 乙圖中粗銅質(zhì)量減小 精銅質(zhì)量增加 2 甲圖中CuSO4溶液濃度幾乎未變化 因?yàn)殛?yáng)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?yàn)榇帚~中混有Zn Fe等雜質(zhì) 放電后轉(zhuǎn)化成Zn2 Fe2 等離子 此時(shí)Cu2 會(huì)轉(zhuǎn)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(qǐng)分析兩裝置中各電極的質(zhì)量變化 2 請(qǐng)分析兩裝置中電解質(zhì)溶液濃度的變化 考點(diǎn)演練 C 考向一電解原理的基本應(yīng)用1 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(yáng)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Cu2 2e CuD 電解后Fe Zn Ag等雜質(zhì)會(huì)沉積在電解槽底部形成陽(yáng)極泥 解析 根據(jù)電解池原理 粗銅作陽(yáng)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(yáng)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(shuō)法正確的是 A 若將上述鍍鋅裝置的兩極直接用導(dǎo)線相連可構(gòu)成原電池 電鍍過(guò)程是該原電池的充電過(guò)程B 因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能 電鍍時(shí)通過(guò)的電量與鋅的析出量無(wú)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(duì)鐵制品失去保護(hù)作用 C 考向二應(yīng)用電解原理的物質(zhì)制備3 2018 山東菏澤一模 以鉻酸鉀 K2CrO4 為原料用電化學(xué)法制備K2Cr2O7的裝置如圖 下列說(shuō)法正確的是 A 4 制備二氧化錳的裝置如圖 陽(yáng)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(yáng)離子移動(dòng)的方向 下列說(shuō)法正確的是 A N是電源的負(fù)極B 右側(cè)氣孔逸出的氣體可能為副產(chǎn)物H2C 石墨電極的電極反應(yīng)式為Mn2 2e 2H2OMnO2 4H D 電解過(guò)程中陽(yáng)離子交換膜左側(cè)硫酸濃度基本不變 右側(cè)減小 C 解析 陽(yáng)離子向陰極移動(dòng) 說(shuō)明左側(cè)為陰極 則M為電源負(fù)極 N為電源正極 A錯(cuò)誤 右側(cè)為陽(yáng)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(cuò)誤 石墨電極為陽(yáng)極 錳離子失去電子生成二氧化錳 C正確 電解過(guò)程中陽(yáng)離子向左側(cè)移動(dòng) 左側(cè)溶液中H 放電生成H2 硫酸的濃度不變 右側(cè)MnSO4電解生成MnO2和H2SO4 硫酸濃度增加 D錯(cuò)誤 考向三應(yīng)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(jìn)行電解 可循環(huán)再生NaOH 同時(shí)得到H2SO4 其原理如圖所示 電極材料為石墨 下列有關(guān)敘述不正確的是 B 6 導(dǎo)學(xué)號(hào)96656126用一種陰 陽(yáng)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(shuō)法正確的是 A 陽(yáng)極室溶液由無(wú)色變成棕黃色B 電解一段時(shí)間后 陰極室溶液中的溶質(zhì)一定是 NH4 3PO4C 電解一段時(shí)間后 陰極室溶液的pH升高D 當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子的電量時(shí) 陰極有0 25mol的O2生成 C 考點(diǎn)3金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 知識(shí)梳理 1 金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變成 金屬發(fā)生氧化反應(yīng) 2 金屬腐蝕的類(lèi)型 1 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕 金屬陽(yáng)離子 電解質(zhì)溶液 無(wú) 有微弱 電化學(xué) 化學(xué) 2 析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以鋼鐵的腐蝕為例 較強(qiáng) 吸氧 3 金屬的保護(hù) 原電池 電解池 1 判斷下列說(shuō)法是否正確 正確的打 錯(cuò)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(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)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(huì)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(xué)腐蝕表面漸漸變暗 8 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)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(shù)天后導(dǎo)管中觀察到的現(xiàn)象是 甲中正極反應(yīng)為 乙中正極反應(yīng)為 試管中殘留氣體平均相對(duì)分子質(zhì)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(hù)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?yàn)?A B C D 考點(diǎn)演練 C 解析 是Fe為負(fù)極 雜質(zhì)為正極的原電池腐蝕 是鋼鐵的吸氧腐蝕 腐蝕較慢 實(shí)質(zhì)均為原電池裝置 中Fe為正極 被保護(hù) 中Fe為負(fù)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(yáng)極 Cu接電源負(fù)極作陰極 加快了Fe的腐蝕 Fe接電源負(fù)極作陰極 Cu接電源正極作陽(yáng)極 防止了Fe的腐蝕 根據(jù)以上分析可知 鐵被腐蝕由快到慢的順序?yàn)?2 導(dǎo)學(xué)號(hào)96656127埋在地下的鋼管常用如圖所示的方法加以保護(hù) 使其免受腐蝕 關(guān)于此方法 下列說(shuō)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(huì)升高D 這種方法屬于外加電流的陰極保護(hù)法 C 解析 金屬棒X的材料若為銅 則鋼管更易被腐蝕 A錯(cuò)誤 鈉為活潑金屬 易與潮濕土壤中的H2O發(fā)生反應(yīng) B錯(cuò)誤 鋼管吸氧發(fā)生還原反應(yīng) 產(chǎn)生OH 附近土壤的pH可能會(huì)升高 C正確 該裝置沒(méi)有外接電源 不屬于外加電流的陰極保護(hù)法 D錯(cuò)誤 3 下列與金屬腐蝕有關(guān)的說(shuō)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(méi)有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)C 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3中 用犧牲鎂塊的方法來(lái)防止地下鋼鐵管道的腐蝕 鎂塊相當(dāng)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(cuò)誤 負(fù)極反應(yīng)為Fe 2e Fe2 Fe2 與K3 Fe CN 6 反應(yīng)生成KFe Fe CN 6 藍(lán)色沉淀 B錯(cuò)誤 D為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 鎂塊相當(dāng)于原電池的負(fù)極 D錯(cuò)誤 1 判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 1 對(duì)同一電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō) 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(duì)同一金屬來(lái)說(shuō) 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(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō) 電解質(zhì)溶液濃度越大 金屬腐蝕越快 2 兩種保護(hù)方法的比較外加電流的陰極保護(hù)法保護(hù)效果大于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 歸納總結(jié) 考向二析氫腐蝕和吸氧腐蝕4 2017 河北邯鄲月考 將經(jīng)過(guò)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(guò)一段時(shí)間 試管中的導(dǎo)管內(nèi)水柱上升B 試管中鐵釘由于發(fā)生電解反應(yīng)而被腐蝕C 鐵釘在該裝置中被腐蝕的情況隨時(shí)間的延長(zhǎng)而加快D 試管中鐵釘發(fā)生腐蝕的一個(gè)電極反應(yīng)式為2Cl 2e Cl2 A 5 利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 開(kāi)始時(shí) a b兩處液面相平 密封好 放置一段時(shí)間 下列說(shuō)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 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(diǎn)突破19隔膜技術(shù)在電化學(xué)裝置中的應(yīng)用 1 常見(jiàn)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(lèi) 1 陽(yáng)離子交換膜 簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)膜 只允許陽(yáng)離子通過(guò) 即允許H 和其他陽(yáng)離子通過(guò) 不允許陰離子通過(guò) 2 陰離子交換膜 簡(jiǎn)稱(chēng)陰膜 只允許陰離子通過(guò) 不允許陽(yáng)離子通過(guò) 3 質(zhì)子交換膜 只允許H 通過(guò) 不允許其他陽(yáng)離子和陰離子通過(guò) 2 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 能選擇性地通過(guò)離子 起到平衡電荷 形成閉合回路的作用 3 能提高產(chǎn)品的純度 題組鞏固 題組一隔膜在原電池中的應(yīng)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(shuō)法錯(cuò)誤的是 A 電池的正極反應(yīng)為H2O2 2e 2OH B 電池放電時(shí)Na 從a極區(qū)移向b極區(qū)C 電子從電極b經(jīng)外電路流向電極aD b極室的輸出液經(jīng)處理后可輸入a極室循環(huán)利用 C 2 2017 湖南長(zhǎng)沙長(zhǎng)郡中學(xué)一模 某太陽(yáng)能電池的工作原理如圖所示 下列說(shuō)法正確的是 A 題組二膜在生活 工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)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(chǎn)硫酸和燒堿 生產(chǎn)裝置如圖所示 測(cè)得同溫同壓下 氣體甲 乙的體積比約為1 2 下列說(shuō)法中正確的是 A a極與電源的負(fù)極相連B b電極反應(yīng)式 2H2O 4e O2 4H C 離子交換膜c d均為陰離子交換膜D 產(chǎn)物丙為硫酸溶液 D 4 2017 河北衡水中學(xué)月考 為解決淀粉廠廢水中BOD嚴(yán)重超標(biāo)的問(wèn)題 有人設(shè)計(jì)了電化學(xué)降解法 如圖是利用一種微生物將廢水中有機(jī)物 主要成分是 C6H10O5 n 的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 下列說(shuō)法中正確的是 A N極是負(fù)極B 該裝置工作時(shí) H 從右側(cè)經(jīng)陽(yáng)離子交換膜移向左側(cè)C 負(fù)極的電極反應(yīng)為 C6H10O5 n 7nH2O 24ne 6nCO2 24nH D 物質(zhì)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(jī)物 則N極為正極 A錯(cuò)誤 M極為負(fù)極 發(fā)生氧化反應(yīng) 電極反應(yīng)為 C6H10O5 n 7nH2O 24ne 6nCO2 24nH C正確 原電池中陽(yáng)離子移向正極 該裝置工作時(shí) H 從左側(cè)經(jīng)陽(yáng)離子交換膜轉(zhuǎn)向右側(cè) B錯(cuò)誤 O2在正極得電子結(jié)合H 生成水 物質(zhì)X為水 D錯(cuò)誤 5 導(dǎo)學(xué)號(hào)96656128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(shuō)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(yīng) 4OH 4e O2 2H2OB 電解過(guò)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(guò)程中需要控制廢水pHD 若將圖中陽(yáng)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 B 微點(diǎn)突破20電化學(xué)裝置圖的識(shí)別 1 單裝置的判斷無(wú)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(lèi)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(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個(gè)金屬電極一個(gè)碳棒電極 而電解池則一般兩個(gè)都是惰性電極 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) 如圖所示 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(lèi)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(fù)極 甲是電解池 A是陽(yáng)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) 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(cè)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(shuō)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(gè)電極上都有單質(zhì)生成且物質(zhì)的量之比為1 1D 欲用乙裝置給銅鍍銀 U極應(yīng)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(shuō)明通電時(shí)氫氧化鐵膠粒移向該電極 即W連接電源的負(fù)極 則N為負(fù)極 M為正極 A正確 通電時(shí) 甲裝置中總反應(yīng)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(shí)鍍層金屬作陽(yáng)極 即U極應(yīng)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(shí) 銅電極質(zhì)量增加2 16g 試回答下列問(wèn)題 1 電源中X電極為直流電源的極 解析 1 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(yáng)極 Y是正極 X是負(fù)極 答案 1 負(fù) 2 pH變化 A 填 增大 減小 或 不變 下同 B C 3 通電5min時(shí) B中共收集到224mL 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 氣體 溶液體積為200mL 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(wú)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(yáng)極 不斷溶解 Ag 濃度基本不變 pH不變 3 通電5min時(shí) C中析出0 02molAg 電路中通過(guò)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(guò)0 04mol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4x 4y 0 02mol 電子轉(zhuǎn)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(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化 解析 4 通電5min時(shí) 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(diǎn)中學(xué)協(xié)作體模擬 如圖所示 甲池的總反應(yīng)式為N2H4 O2N2 2H2O 下列關(guān)于該電池工作時(shí)說(shuō)法正確的是 A 甲池中負(fù)極反應(yīng)為N2H4 4e N2 4H B 甲池溶液pH不變 乙池溶液pH減小C 反應(yīng)一段時(shí)間后 向乙池中加一定量CuO固體 能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度D 甲池中消耗2 24LO2 此時(shí)乙池中理論上最多產(chǎn)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(shuō)法不正確的是 C 5 導(dǎo)學(xué)號(hào)96656129某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)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(yáng)離子交換膜 根據(jù)要求回答相關(guān)問(wèn)題 1 通入氫氣的電極為 填 正極 或 負(fù)極 負(fù)極的電極反應(yīng)式為 解析 1 甲屬于原電池 投放燃料的電極是負(fù)極 投放氧化劑的電極是正極 所以通入氫氣的電極是負(fù)極 負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水 電極反應(yīng)式為H2 2e 2OH 2H2O 答案 1 負(fù)極H2 2e 2OH 2H2O 2 石墨電極為 填 陽(yáng)極 或 陰極 反應(yīng)一段時(shí)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(fù)極 所以是陰極 則石墨電極是陽(yáng)極 陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣 陰極上氫離子放電 導(dǎo)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(yáng)極鐵極 3 如果粗銅中含有鋅 銀等雜質(zhì) 丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)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(yīng)式為 解析 3 如果粗銅中含有鋅 銀等雜質(zhì) 陽(yáng)極上不僅銅還有鋅失電子進(jìn)入溶液 陰極上析出銅 根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等知 陽(yáng)極上溶解的銅小于陰極上析出的銅 所以丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)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(yīng)式為Cu2 2e Cu 答案 3 減小Cu2 2e Cu 4 假設(shè)乙裝置中氯化鈉溶液足夠多 若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下 有224mL氧氣參加反應(yīng) 則乙裝置中陽(yáng)離子交換膜左側(cè)溶液質(zhì)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(zhuǎn)移2e 因?yàn)閄是陽(yáng)離子交換膜 所以陰極生成NaOH和氫氣 224mL氧氣的物質(zhì)的量為0 01mol 氧氣得到電子0 04mol 根據(jù)串聯(lián)電池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等 陰極生成0 04molNaOH 0 02mol氫氣 所以乙裝置中陽(yáng)離子交換膜左側(cè)溶液質(zhì)量將增加 增加的質(zhì)量為 0 04 23 0 02 2 g 0 88g 答案 4 增加0 88 串聯(lián) 類(lèi)電池的解題流程 方法技巧 真題體驗(yàn)感悟考法 明確考向 考向一金屬的腐蝕與防護(hù)1 2017 全國(guó) 卷 11 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(yáng)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(yáng)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 C 解析 支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁應(yīng)用電解原理防腐 鋼管樁作為電解池的陰極被保護(hù) 高硅鑄鐵作為惰性輔助陽(yáng)極起傳遞電流的作用 通電后 外電路電子從陽(yáng)極高硅鑄鐵流出 流入直流電源的正極 從直流電源的負(fù)極流出 流入陰極鋼管樁 通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 通入的保護(hù)電流根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整 表述不正確的是C選項(xiàng) D 2 2015 上海卷 14 研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示 下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是 考向二電解原理的應(yīng)用3 2017 全國(guó) 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(zhì)溶液一般為H2SO4 H2C2O4混合溶液 下列敘述錯(cuò)誤的是 A 待加工鋁質(zhì)工件為陽(yáng)極B 可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C 陰極的電極反應(yīng)式為 Al3 3e AlD 硫酸根離子在電解過(guò)程中向陽(yáng)極移動(dòng) C 4 2016 全國(guó) 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(chǎng)的作用下 兩膜中間的Na 和可通過(guò)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 B 5 2015 福建卷 11 某模擬 人工樹(shù)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(shuō)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1molO2 有44gCO2被還原D a電極的反應(yīng)為 3CO2 18H 18e C3H8O 5H2O B