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2019-2020年高考化學一輪復習第23講電解池金屬腐蝕與防護練習新人教版 【考綱要求】　1.理解電解池的構成、工作原理及應用，能寫出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，金屬腐蝕的危害及防止金屬腐蝕的措施。 考點一|電解原理(重點保分型——師生共研) 授課提示：對應學生用書第111頁 [核心知識大通關] 1．電解 2．電解池 (1)概念：電解池是把電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置。 (2)構成條件 ①有與直流電源相連的兩個電極。 ②兩個電極插入電解質溶液(或熔融電解質)中。 ③形成閉合回路。 (3)電解池中電子和離子的移動 ①電子：從電源負極流出后，流向電解池的陰極；再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。 3．電解工作原理(以電解CuCl2溶液為例) 總反應方程式：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑。 4．陰、陽兩極放電順序 (1)惰性電極：石墨、鉑、金電極。 活性電極：除石墨、鉑、金以外的電極。 (2)放電順序 ①陰極(與電極材料無關)： ②陽極(與電極材料有關)： 小題熱身 正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“”。 (1)電解質溶液的導電過程就是電解質溶液被電解的過程。(　　) (2)某些不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過電解可以實現(xiàn)。(　　) (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)電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH逐漸增大。(　　) (5)電解時，電解液中陽離子移向陽極，發(fā)生還原反應。(　　) (6)電解硫酸鈉溶液一段時間，可向電解液中加適量水以恢復到原濃度。(　　) (7)電解硫酸銅溶液一段時間，為復原可加適量Cu(OH)2。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)　(4)　(5)　(6)√　(7) [考向精練提考能] 考向一　電極反應式、電解方程式的書寫 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．然后寫出陰、陽兩極的放電順序 4．分析電極反應，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。 5．最后寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式。 1．按要求書寫電極反應式和總方程式： (1)用惰性電極電解AgNO3溶液 陽極反應式：_______________________________； 陰極反應式：_________________________________； 總反應離子方程式：_____________________________________。 (2)用惰性電極電解MgCl2溶液 陽極反應式：_____________________________________； 陰極反應式：___________________________________________； 總反應離子方程式：_______________________________________。 (3)用鐵做電極電解NaCl溶液 陽極反應式：___________________________________________； 陰極反應式：_____________________________________________； 總反應化學方程式：________________________________________。 (4)用鐵做電極電解NaOH溶液 陽極反應式：___________________________________________； 陰極反應式：__________________________________________； 總反應離子方程式：_________________________________________。 (5)用Al做電極電解NaOH溶液 陽極反應式：_________________________________________； 陰極反應式：_____________________________________； 總反應離子方程式：_____________________________________。 (6)用Al做陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜 陽極反應式：_______________________________________； 陰極反應式：____________________________________________； 總反應離子方程式：______________________________________。 (7)用Al做陽極，石墨做陰極，電解NaHCO3溶液 陽極反應式：______________________________________； 陰極反應式：_____________________________________； 總反應離子方程式：____________________________________。 (8)用惰性電極電解熔融MgCl2 陽極反應式：_________________________________________； 陰極反應式：_________________________________________； 總反應離子方程式：____________________________________。 答案：(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋) 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－) Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ (3)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－) Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ (4)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－) Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑ (5)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑) 2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑ (6)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ (7)2Al＋6HCO－6e－===2Al(OH)3↓＋6CO2↑ 6H＋＋6e－===3H2↑(或6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－) 2Al＋6HCO＋6H2O===2Al(OH)3↓＋6CO2↑＋3H2↑＋6OH－ (8)2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg Mg2＋＋2Cl－Mg＋Cl2↑ 2．某水溶液中含有等物質的量濃度的Cu(NO3)2和NaCl，以惰性電極對該溶液進行電解，分階段寫出電解反應的化學方程式。 解析：第一階段　陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 第二階段　陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 第三階段　陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 將電極反應式合并可得電解反應的化學方程式。 答案：第一階段的反應：CuCl2Cu＋Cl2↑ 第二階段的反應： 2Cu(NO3)2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HNO3 第三階段的反應：2H2O2H2↑＋O2↑ [練后反思]　規(guī)避“三個”失分點 1．書寫電解池中電極反應式時，一般以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。 2．要確保兩極電子轉移數(shù)目相同，且應注明條件“電解”。 3．電解水溶液時，應注意放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與放電。 考向二　以惰性電極電解電解質溶液的規(guī)律 3．用惰性電極電解NaOH溶液 陰極反應式：_______________________________________； 陽極反應式：_______________________________________； 電解方程式：______________________________________。 答案：4H＋＋4e－===2H2↑ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2H2O2H2↑＋O2↑ [練后反思]　 由框內陰、陽離子組成可溶于水的電解質，用惰性電極電解時，只電解水。 4．(1)用惰性電極電解鹽酸 陰極反應式：__________________________________________； 陽極反應式：__________________________________________； 電解離子方程式：_______________________________________。 (2)模仿3題的形式，歸納電解時只電解電解質的電解質溶液(下同)。 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2Cl－H2↑＋Cl2↑ (2)由框內陰、陽離子組成可溶于水的電解質，用惰性電極電解其水溶液時，只電解電解質： 5．(1)用惰性電極電解NaCl溶液 陰極反應式：___________________________________________； 陽極反應式：___________________________________________； 電解離子方程式：_____________________________________。 (2)歸納電解時放H2生成堿的電解質。 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O＋2Cl－H2↑＋Cl2↑＋2OH－ (2)由框內陰、陽離子組成能溶于水的電解質，用惰性電極電解時，放H2生成堿： Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)> >OH－>含氧酸根離子 6．(1)用惰性電極電解CuSO4溶液 陰極反應式：_________________________________________； 陽極反應式：_________________________________________； 電解離子方程式：_____________________________________。 (2)歸納電解時，放出O2生成酸的電解質。 答案：(1)2Cu2＋＋4e－===2Cu 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ (2)由框內陰、陽離子組成能溶于水的電解質，用惰性電極電解其溶液時，放出O2生成酸： >H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋ S2－>I－＞Br－>Cl－>OH－> 考向三　電解原理和電解規(guī)律的綜合考查 7．用鉑電極電解一定濃度的下列物質的水溶液，在電解后的電解液中加適量水，能使溶液濃度恢復到電解前濃度的是(　　) A．NaCl　　　　　　　　　 B．Na2CO3 C．CuSO4 D．K2S 解析：加適量水能使溶液恢復到電解前的濃度，則實際是電解水，故只有B項符合條件。 答案：B 8．(xx全國高考卷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SO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。 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廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C．負極反應為2H2O－4e－===O2＋4H＋，負極區(qū)溶液pH降低 D．當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成 解析：負極區(qū)(陰極)電極反應為4H＋＋4e－===2H2↑，正極區(qū)(陽極)電極反應為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。A項，通電后SO向正極移動，正極區(qū)OH－放電，溶液酸性增強，pH減??；C項，負極反應為4H＋＋4e－===2H2↑，溶液pH增大；D項，當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.25 mol O2生成。 答案：B 考點二|電解原理的應用(重點保分型——師生共研) 授課提示：對應學生用書第113頁 [核心知識大通關] 1．電解飽和食鹽水 (1)電極反應 陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應) 陰極反應式：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應) (2)總反應方程式： 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (3)應用：氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。 2.電鍍 如圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題： (1)鍍件做陰極，鍍層金屬銀做陽極。 (2)電解質溶液是AgNO3溶液。 (3)電極反應： 陽極：Ag－e－===Ag＋； 陰極：Ag＋＋e－===Ag。 (4)特點：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。 3．電解精煉銅 (1)電極材料：陽極為粗銅；陰極為純銅。 (2)電解質溶液：含Cu2＋的鹽溶液。 (3)電極反應： 陽極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋； 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。 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。 (1)冶煉鈉 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 電極反應： 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑； 陰極：2Na＋＋2e－===2Na。 (2)冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 電極反應： 陽極：6O2－－12e－===3O2↑ 陰極：4Al3＋＋12e－===4Al。 小題熱身 正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“”。 (1)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可電解MgO和AlCl3。(　　) (2)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑設計成電解池，應用Cu做陽極。(　　) (3)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料。(　　) (4)在鍍件上電鍍銅時，鍍件應連接電源的正極。(　　) (5)電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料。(　　) (6)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。(　　) (7)電解MgCl2溶液所發(fā)生反應的離子方程式為2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。(　　) 答案：(1)　(2)√　(3)　(4)　(5)√　(6)√　(7) [考向精練提考能] 1．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？ 答案：(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，陰極增加多少銅；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．(1)電鍍時，鍍件與電源的________極連接。 (2)化學電鍍的原理是利用化學反應生成金屬單質沉積在鍍件表面形成鍍層。 ①若用銅鹽進行化學鍍銅，應選用________(填“氧化劑”或“還原劑”)與之反應。 ②某化學鍍銅的反應速率隨鍍液pH變化如圖所示。該鍍銅過程中，鍍液pH控制在12.5左右。據(jù)圖中信息，給出使反應停止的方法：_______________________。 解析：(1)電鍍時，鍍件與電源的負極相連。(2)①銅鹽中，銅化合價降低，做氧化劑，需要選擇還原劑；②pH降低，鍍銅反應速率降低，pH在8～9之間，反應幾乎停止。 答案：(1)負　(2)①還原劑　②調節(jié)溶液pH在8～9之間 3．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)。 (1)圖中a極要連接電源的________(填“正”或“負”)極，C口流出的物質是________。 (2)SO放電的電極反應式為_____________________________。 (3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強，用平衡移動原理解釋原因。________________________________________________________________________。 答案：(1)負　硫酸 (2)SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋ (3)H2OH＋＋OH－，在陰極H＋放電生成H2，c(H＋)減小，水的電離平衡正向移動，堿性增強 4．次磷酸(H3PO2)是一種精細磷化工產(chǎn)品，具有較強還原性，回答下列問題： 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)： (1)寫出陽極的電極反應式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)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。其缺點是產(chǎn)品中混有________雜質。該雜質產(chǎn)生的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)陽極為水電離出的OH－放電，電極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)陽極室中的H＋穿過陽膜進入產(chǎn)品室，原料室中的H2PO穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應生成H3PO2。(3)在陽極區(qū)H2PO或H3PO2可能失電子發(fā)生氧化反應，即生成物中會混有PO。 答案：(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (2)陽極室的H＋穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應生成H3PO2 (3)PO　H2PO或H3PO2被氧化 考點三|金屬的腐蝕和防護(重點保分型——師生共研) 授課提示：對應學生用書第114頁 [核心知識大通關] 1．金屬腐蝕的本質 金屬原子失電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應。 2．化學腐蝕和電化學腐蝕的比較 類型 化學腐蝕 電化學腐蝕 條件 金屬與接觸到的物質直接反應 不純金屬接觸到電解質溶液發(fā)生原電池反應 本質 M－ne－===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 注：通常兩種腐蝕同時存在，但電化學腐蝕比化學腐蝕普遍得多，危害也更嚴重 3.電化學腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕) 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 水膜性質 酸性 弱酸性或中性或堿性 負極反應 Fe－2e－===Fe2＋ 正極反應 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 總反應 Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 其他反應 吸氧腐蝕還伴隨以下反應： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O＋(3－x)H2O 注：吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍 4.金屬的防護 (1)犧牲陽極的陰極保護法利用原電池原理。 (2)外加電流的陰極保護法利用電解池原理。 (3)改變金屬內部結構→如制成不銹鋼。 (4)加保護層→如電鍍、噴漆、覆膜等。 小題熱身 正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“”。 (1)干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕。(　　) (2)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。(　　) (3)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的負極反應式為Fe－3e－===Fe3＋。(　　) (4)鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比鍍銅前更容易生銹。(　　) (5)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。(　　) (6)外加電流的陰極保護法是將被保護金屬接在直流電源的正極。(　　) (7)在船體外嵌入鋅塊，可以減緩船體的腐蝕，屬于犧牲陰極的保護法。(　　) 答案：(1)　(2)　(3)　(4)√　(5)　(6)　(7) [考向精練提考能] 考向一　腐蝕快慢與防護方法的比較 1．判斷金屬腐蝕快慢的方法 (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，腐蝕越快。 (4)對同一種電解質溶液來說，電解質濃度越大，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。 1．(1)(RJ選修4P883、4題改編)以下裝置中(杯中均盛有海水) Zn片腐蝕由快到慢的順序為________。 (2)(RJ選修4P889題改編)鍍鋅鐵板(俗稱白鐵)和鍍錫鐵板(俗稱馬口鐵)，________鐵板更耐腐蝕，原因為_________________________。 答案：(1)④③⑥①②⑤　(2)鍍鋅　鍍層破壞后，鍍鋅鐵板中的鐵為正極受到保護，鍍錫鐵板中的鐵為負極加快腐蝕 2．下列鐵制品(鐵釘或鋼鐵管道)易被腐蝕的是(　　) 解析：Fe接電源負極，做陰極，被保護，A不易被腐蝕；B和C均為犧牲陽極的陰極保護法，鐵質管道受到保護，均不易被腐蝕；CuFe和水膜很容易形成原電池，F(xiàn)e易被氧化，故鐵質鉚釘易被腐蝕。 答案：D 3．下列有關金屬腐蝕與防護的說法正確的是(　　) A．出土青銅器生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學腐蝕過程，但不是化學反應過程 B．當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用 C．在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法 D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕 解析：電化學腐蝕過程發(fā)生了化學反應，A錯誤；錫層破損后，鐵與錫構成原電池，鐵做負極，加快了鐵的腐蝕，B錯誤；海輪外殼中的金屬鐵與連接的鋅塊構成原電池，鋅做負極，可以保護海輪外殼，C正確；利用外加直流電源保護器件時，必須將其連接在電源負極，D錯誤。 答案：C 考向二　析氫腐蝕和吸氧腐蝕 正確判斷“介質”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關鍵。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。 4.如圖裝置中，小試管內為紅墨水，具支試管內盛有pH＝4久置的雨水和生鐵片。實驗時觀察到：開始時導管內液面下降，一段時間后導管內液面回升，略高于小試管內液面。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 B．雨水酸性較強，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C．墨水回升時，碳電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．具支試管中溶液pH減小 解析：生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯；雨水酸性較強，開始時鐵片發(fā)生化學腐蝕和析氫腐蝕，產(chǎn)生氫氣，導管內液面下降，一段時間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導管內液面回升，B錯；墨水回升時，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，碳為正極，電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C對；鐵片無論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，具支試管內溶液pH均增大，D錯。 答案：C 5.研究電化學腐蝕及防護的裝置如圖所示。下列說法錯誤的是(　　) A．d為石墨，鐵片腐蝕加快 B．d為石墨，石墨上電板反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕 D．d為鋅塊，鐵片上電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑ 解析：由于活動性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構成原電池時，F(xiàn)e為負極，失去電子被氧化為Fe2＋，加快鐵片的腐蝕，A正確；d為石墨，由于是中性電解質，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，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正確；若d為鋅塊，則由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn為原電池的負極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護，鐵片不易被腐蝕，C正確；若d為鋅塊，由于電解質溶液呈中性，發(fā)生的是吸氧腐蝕，鐵片上電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D錯誤。 答案：D 6.(xx河北衡水中學檢測)如圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面圖。下列說法正確的是(　　) A．該電化學腐蝕為析氫腐蝕 B．圖中生成鐵銹最多的是C區(qū)域 C．A區(qū)域比B區(qū)域更易腐蝕 D．鐵閘中負極的電極反應：Fe－2e－===Fe2＋ 解析：該電化學腐蝕為吸氧腐蝕，A錯誤；A區(qū)域暴露在空氣中發(fā)生化學腐蝕，B、C、D區(qū)域均發(fā)生電化學腐蝕，海水越深氧氣含量越少，越不易發(fā)生電化學腐蝕，所以腐蝕最嚴重的是B區(qū)域，B錯誤；根據(jù)以上分析可知B區(qū)域比A區(qū)域更易腐蝕，C錯誤；原電池中負極失去電子，則負極電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋，D正確。 答案：D [真題發(fā)掘知識串聯(lián)]串線索　固雙基　回扣關鍵知識 以飽和食鹽水的電解為載體　串聯(lián)電解原理及金屬的腐蝕與防護的相關知識 授課提示：對應學生用書第115頁 高考載體　(上海高考卷) 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。 知識串聯(lián)——高考還可以這樣考 (1)閉合K2，該裝置為電解裝置，則： ①陰極反應式：___________________________________， ②陽極反應式：______________________________________， 如何通過實驗檢驗該電極產(chǎn)物？________________________________________________________________________， ③總反應的化學方程式：________________________________________________________________________。 (2)閉合K2，電解一段時間后，如何操作才能使電解液恢復到電解前的狀態(tài)？________________________________________________________________________。 (3)閉合K1，鐵棒上發(fā)生的電極反應式是________。此時石墨棒周圍溶液pH如何變化？________。 (4)閉合K2，鐵棒不會被腐蝕，此種金屬的防護方法是____________________。 (5)閉合K1，鐵棒被腐蝕，此電化學腐蝕是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕？________，寫出其正極反應式____________________。 (6)閉合K2，電路中通過0.002NA個電子時，兩極共產(chǎn)生氣體的物質的量是____________________。 答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑?、?Cl－－2e－===Cl2↑　將濕潤的KI淀粉試紙置于U形管右側管口，若試紙變藍，說明產(chǎn)生的氣體是Cl2?、?NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (2)通入HCl氣體 (3)Fe－2e－===Fe2＋　升高 (4)外加電流的陰極保護法 (5)吸氧腐蝕　2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (6)0.002 mol 課時作業(yè)(授課提示：對應學生用書第289頁) 1．下列現(xiàn)象與電化學腐蝕無關的是(　　) A．生鐵比純鐵易生銹 B．純銀飾品久置表面變暗 C．黃銅(銅鋅合金)制品不易產(chǎn)生銅綠 D．與銅管連接的鐵管易生銹 解析：A項，生鐵能夠構成原電池，所以比純鐵易生銹；B項，純銀不符合構成原電池的條件，故它表面變暗與電化學腐蝕無關；C項，銅鋅合金能構成原電池，鋅做負極被氧化，銅被保護起來，不易被腐蝕；D項，銅管與鐵管連接構成原電池，鐵做負極，易被腐蝕。 答案：B 2．相同材質的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是(　　) 解析：A、D均可由Fe、Cu構成原電池而加速鐵的腐蝕；在B中，食鹽水提供電解質溶液環(huán)境，炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬做負極，碳做正極，易被腐蝕；C中銅鍍層把鐵完全覆蓋，構不成原電池而不被腐蝕。 答案：C 3．下列說法不正確的是(　　) A.鋼鐵表面水膜的酸性很弱或呈中性，發(fā)生吸氧腐蝕 B.鋼鐵表面水膜的酸性較強，發(fā)生析氫腐蝕 C.將鋅板換成銅板對鋼閘門保護效果更好 D.鋼閘門作為陰極而受到保護 解析：根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法，兩個連接的金屬，其金屬越活潑，越容易失去電子，越易被腐蝕，金屬活動性：Zn>Fe>Cu，故將鋅板換成銅板對鋼閘門沒有起到保護作用，且使腐蝕加快，C不正確。 答案：C 4.為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設計了如圖所示裝置，下列有關說法錯誤的是(　　) A．正極的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．將石墨電極改成Mg電極，難以觀察到鐵銹生成 C．若向自來水中加入少量NaCl(s)，可較快地看到鐵銹 D．分別向鐵、石墨電極附近吹入O2，前者鐵銹出現(xiàn)得快 解析：鐵是負極，失電子被氧化成Fe2＋，在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應生成OH－，故將氧氣吹向石墨電極，鐵銹出現(xiàn)得更快，A正確，D錯誤；若將石墨電極換成Mg電極，則負極為Mg，F(xiàn)e被保護，難以看到鐵生銹，B正確；向自來水中加入NaCl(s)，可使電解質溶液的導電能力增強，加快腐蝕速率，C正確。 答案：D 5.全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖方法保護埋在酸性土壤中的鋼質管道，使其免受腐蝕。關于此方法，下列說法不正確的是(　　) A．土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因為在潮濕的土壤中形成了原電池 B．金屬棒M的材料應該是比鎂活潑的金屬 C．金屬棒M上發(fā)生反應：M－ne－===Mn＋ D．這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護法 解析：鋼鐵為鐵碳合金，土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因為在潮濕的土壤中形成了原電池，A項正確；金屬棒M的材料應該是比鐵活潑的金屬，不能比鎂活潑，比鎂活潑的金屬能與水快速反應，B項錯誤；金屬棒M做原電池的負極，被氧化，發(fā)生反應：M－ne－===Mn＋，C項正確；這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護法，D項正確。 答案：B 6．下列描述不符合生產(chǎn)實際的是(　　) A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁時用鐵做陽極 B．電解法精煉粗銅時用純銅做陰極 C．電解飽和食鹽水制燒堿時用涂鎳碳鋼網(wǎng)做陰極 D．在鍍件上電鍍鋅時用鋅做陽極 解析：鐵做陽極時，鐵發(fā)生氧化反應生成Fe2＋而進入電解液中，在陰極析出使鋁不純。 答案：A 7．現(xiàn)將氯化鋁溶液蒸干灼燒并熔融后用鉑電極進行電解，下列有關電極產(chǎn)物的判斷正確的是(　　) A．陰極產(chǎn)物是氫氣　　　　　 B．陽極產(chǎn)物是氧氣 C．陰極產(chǎn)物是鋁和氧氣 D．陽極產(chǎn)物只有氯氣 解析：將氯化鋁溶液蒸干灼燒得到Al2O3，電解熔融的Al2O3，陽極為O2－放電，陽極產(chǎn)物為氧氣；陰極為Al3＋放電，陰極產(chǎn)物為鋁。 答案：B 8．(xx河北冀州中學月考)下列電解質溶液用惰性電極進行電解時，一段時間后，溶液的pH增大的是(　　) A．稀碳酸鈉溶液 B．硫酸鈉溶液 C．稀硫酸 D．硫酸銅溶液 解析：A項，電解稀碳酸鈉溶液，實質是電解水，碳酸鈉溶液濃度增大，pH增大，正確；B項，電解硫酸鈉溶液的實質也是電解水，但溶液仍為中性，pH不變，錯誤；C項，電解稀硫酸的實質是電解水，硫酸濃度增大，pH減小，錯誤；D項，電解硫酸銅溶液時生成硫酸、氧氣和銅，故pH減小，錯誤。 答案：A 9．圖中是化學能與電能相互轉化的兩套裝置。下列分析正確的是(　　) A．兩裝置中，鐵電極均要消耗 B．圖乙裝置中兩極均有氣泡產(chǎn)生 C．圖甲裝置鐵電極上發(fā)生的電極反應為Fe－3e－===Fe3＋ D．隨著反應的進行，圖甲裝置中溶液的pH增大，圖乙裝置中溶液的pH不變 解析：圖甲是原電池，較活潑的金屬鐵做負極，負極上鐵失電子生成亞鐵離子進入溶液，鐵電極逐漸溶解，圖乙是電解池，鐵做陰極，陰極上氫離子得電子生成氫氣，鐵不溶解，故A錯誤；圖乙是電解池，石墨作陽極，陽極上生成O2，鐵做陰極，H＋放電生成H2，故B正確；圖甲中Fe做負極，電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋，故C錯誤；圖甲電池的總反應為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，隨反應的進行c(H＋)減小，溶液pH增大，圖乙相當于電解水，H2SO4濃度增大，溶液的pH減小，故D錯誤。 答案：B 10.(xx福建四地六校聯(lián)考)將等物質的量濃度的Cu(NO3)2和KCl等體積混合后，用石墨電極進行電解，電解過程中，溶液pH隨時間t變化的曲線如圖所示，則下列說法錯誤的是(　　) A．AB段陽極只產(chǎn)生Cl2，陰極只產(chǎn)生Cu B．BC段表示在陰極上是H＋放電產(chǎn)生了H2 C．CD段相當于電解水 D．陽極先析出Cl2，后析出O2，陰極先產(chǎn)生Cu，后析出H2 解析：設Cu(NO3)2和KCl的物質的量各為n mol，在AB段，陽極發(fā)生反應：2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極發(fā)生反應：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極上n mol氯離子失n mol電子，陰極上n mol銅離子得n mol電子，由于銅離子水解使溶液酸性增強，銅離子濃度逐漸減小，溶液pH逐漸增大，故A正確；在BC段，陽極發(fā)生反應：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，陰極發(fā)生反應：Cu2＋＋2e－===Cu，陰極上n mol銅離子再得n mol電子，溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH迅速減小，故B錯誤；在CD段，陽極發(fā)生反應：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極發(fā)生反應：2H＋＋2e－===H2↑，實質是電解水，溶液中氫離子濃度逐漸增大，pH減小，故C正確；由上述分析可知，陽極先析出Cl2，后析出O2，陰極先產(chǎn)生Cu，后析出H2，故D正確。 答案：B 11．二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色易溶于水的氣體，常用作飲用水消毒。實驗室通過如下過程制備二氧化氯。 下列說法正確的是(　　) A．電解時發(fā)生反應的離子方程式為NH＋3Cl－2H2↑＋NCl3 B．溶液X中大量存在的陰離子有Cl－、OH－ C．可用飽和食鹽水除去ClO2中的NH3 D．可用明礬除去飲用水中殘留的NaClO2 解析：電荷不守恒，應是NH＋2H＋＋3Cl－3H2↑＋NCl3，A錯誤；由題圖可知，NCl3和NaClO2按一定的物質的量之比混合，恰好生成了ClO2和NH3，由氫元素守恒可知，有水參與反應，1 mol NCl3轉化為1 mol NH3，由NaClO2和ClO2中氯原子和氧原子個數(shù)之比為1∶2，結合得失電子守恒和電荷守恒可知，反應還生成了NaCl和NaOH，故溶液X中大量存在的陰離子為Cl－和OH－，B正確；ClO2是一種黃綠色易溶于水的氣體，不能用飽和食鹽水除去ClO2中的NH3，C錯誤；明礬不與NaClO2反應，明礬水解生成的Al(OH)3膠體也不能吸附NaClO2，故D錯誤。 答案：B 12.(1)鋼鐵銹蝕圖示如圖甲所示： ①用箭頭畫出圖甲中電子的運動方向； ②請你分析高鐵鐵軌銹蝕的原因是________________。 (2)某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨做電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖乙的裝置。對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是________(填字母)。 a．a(chǎn)為正極，b為負極；NaClO和NaCl b．a(chǎn)為負極，b為正極；NaClO和NaCl c．a(chǎn)為陽極，b為陰極；HClO和NaCl d．a(chǎn)為陰極，b為陽極；HClO和NaCl 答案：(1)① ②Fe－2e－===Fe2＋；由于電解質溶液中有H2CO3，電離出氫離子，2H＋＋2e－===H2↑，發(fā)生析氫腐蝕；電解質中又溶于氧氣，O2＋4e－＋2H2O===4OH－，發(fā)生吸氧腐蝕　(2)b 13．(xx北京昌平診斷)NOx、SO2的大量排放是造成霧霾天氣的主要原因，研究其處理方法變廢為寶越來越受到人們重視。按要求回答下列問題： (1)用間接電化學法除去NO的過程，如圖甲所示： 已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，寫出陰極的電極反應式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)富集廢氣中SO2，并使其與O2反應制備硫酸，裝置使用多孔電極材料，如圖乙所示。 ①X極的電極反應式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②消耗11.2 L(標準狀況)氣體B時，通過質子交換膜的H＋的個數(shù)為________。 (3)工業(yè)上，可電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖丙所示，為使電解產(chǎn)物全部轉化為NH4NO3，需補充物質M。 ①寫出陽極的電極反應式：________________________________________________________________________。 ②M是________，說明理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③總化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(2)①分析物質流向知，氣體A為SO2，氣體B為O2，X極是負極，電極反應式為SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋；Y極為正極，電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②n(O2)＝＝0.5 mol，生成的n(OH－)＝0.5 mol4＝2 mol，為了維持溶液中電荷平衡，應有2 mol H＋從左側通過質子交換膜向右側遷移。(3)由圖丙可知，陽極區(qū)NO發(fā)生氧化反應生成NO，陰極區(qū)NO發(fā)生還原反應生成NH，陽極反應式為5NO－15e－＋10H2O===20H＋＋5NO，陰極反應式為3NO＋15e－＋18H＋===3NH＋3H2O，電解過程中陽極產(chǎn)生的NO的物質的量大于陰極產(chǎn)生的NH的物質的量，為使電解產(chǎn)物全部轉化成硝酸銨，需要補充NH3。總化學方程式為8NO＋7H2O＋2NH35NH4NO3。 答案：(1)2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O 2NO＋2S2O＋2H2O===N2↑＋4HSO (2)①SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋　②2NA (3)①5NO－15e－＋10H2O===20H＋＋5NO ②NH3　電解過程中陽極生成的n(NO)大于陰極生成的n(NH) ③8NO＋7H2O＋2NH35NH4NO3