(人教通用版)2022高考化學(xué)新一線大一輪復(fù)習(xí) 第六章 第3講 電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)講義+精練(含解析)
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1、(人教通用版)2022高考化學(xué)新一線大一輪復(fù)習(xí) 第六章 第3講 電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)講義+精練(含解析) 【2019·備考】 最新考綱:1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用。2.能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。3.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)一 電解原理 (頻數(shù):★★★ 難度:★★☆) 1.電解定義 在電流作用下,電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。 2.能量轉(zhuǎn)化形式 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 3.電解池 (1)構(gòu)成條件 ①有與電源相連的兩個(gè)電極。 ②電解質(zhì)溶液(或熔融鹽) ③形成閉合電路。 (2)電極名
2、稱及電極的反應(yīng)式(如圖) (3)電子和離子的移動(dòng)方向(惰性電極) 4.電解過程 (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。 說明 不要忘記水溶液中的H+和OH-,不要把H+、OH-誤加到熔融電解質(zhì)中。 (3)然后排出陰、陽兩極的放電順序 陰極:陽離子放電順序Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 陽極:活潑電極>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子。 說明 ①“活潑電極”一般指Pt、Au以外的金屬。
3、②最常用的放電順序:陽極:活潑金屬>Cl->OH-;陰極:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+。 (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。 名師助學(xué):在掌握放電順序的基礎(chǔ)上,總結(jié)用惰性電極電解電解質(zhì)的規(guī)律,是靈活運(yùn)用電解原理的基礎(chǔ)。 1.電解水型 規(guī)律:H+、OH-放電,電解質(zhì)形成的陽離子要么是H+,要么是放電順序排在H+之后的活潑性較強(qiáng)的金屬對(duì)應(yīng)的陽離子;陰離子要么是OH-,要么是放電順序排在OH-之后的含氧酸根等。 實(shí)例 電解質(zhì) (水溶液) 電極 方程式 電解 物質(zhì) 總化學(xué)
4、方程式 電解質(zhì) 濃度 溶液 pH 溶液 復(fù)原 含氧酸(如H2SO4) 陽極:4OH--4e-===O2↑+2H2O 陰極:4H++4e-===2H2↑ H2O 2H2O O2↑ +2H2↑ 增大 減小 加 H2O 強(qiáng)堿(如NaOH) 增大 加 H2O 活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4) 不變 加 H2O 2.電解電解質(zhì)型 規(guī)律:電解質(zhì)形成的陰、陽離子放電,電解質(zhì)電離形成的陰、陽離子要么是H+、OH-,要么是放電順序排在H+、OH-之前的對(duì)應(yīng)離子。 實(shí)例: 電解質(zhì) (水溶液) 電極 方程式 電解 物質(zhì) 總化學(xué)
5、 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:2Cl--2e-===Cl2↑ 陰極:2H++2e-===H2↑ 酸 2HCl H2↑+Cl2↑ 減小 增大 通入 HCl 氣體 不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2),除氟化物外 陽極:2Cl--2e-===Cl2↑ 陰極:Cu2++2e-===Cu 鹽 CuCl2 Cu+Cl2↑ 加 CuCl2 固體 3.電解電解質(zhì)和水型 規(guī)律:放電離子分別是水電離形成的H+或OH-以及電解質(zhì)形成的陰離子或陽離子。 實(shí)例1 放H2生堿型 電解質(zhì) (水溶液)
6、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:2Cl--2e-===Cl2↑ 陰極:2H++2e-===H2↑ 水和 鹽 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- 生成新 電解質(zhì) 增大 通入 HCl 氣體 實(shí)例2 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:4OH--4e-===2H2O+O2↑ 陰極:2Cu2++4e-
7、===2Cu 水和 鹽 2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ 生成新 電解質(zhì) 減小 加 CuO 或 CuCO3 題組一 電解原理的理解及電解規(guī)律的應(yīng)用 1.下列裝置的線路接通后,經(jīng)過一段時(shí)間,溶液的pH明顯減小的是( ) 解析 A項(xiàng),該裝置是原電池裝置,H+放電生成氫氣,溶液的pH增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),陽極:Cu-2e-+2OH-===Cu(OH)2↓,陰極:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,總反應(yīng)為:Cu+2H2OCu(OH)2+H2↑,pH增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;電解食鹽水,總反應(yīng)為:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,生成氫氧化鈉使溶
8、液的pH增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電解硫酸銅溶液的總反應(yīng)為:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,溶液的pH減小,D項(xiàng)正確。 答案 D 2.(2018·宜昌期末)用圖甲裝置電解一定量的CuSO4溶液,M、N為惰性電極。電解過程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖乙所示。橫軸表示電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量,縱軸表示電解過程產(chǎn)生氣體的總體積。下列說法不正確的是( ) A.A點(diǎn)所得溶液只需加入一定量的CuO固體就可恢復(fù)到起始狀態(tài) B.電解過程中N電極表面先有紅色物質(zhì)生成,后有氣泡產(chǎn)生 C.Q點(diǎn)時(shí)M、N兩電極上產(chǎn)生的總氣體在相同條件下體積相同 D.若M電極材料換成Cu,則電解過程中CuSO4溶液的濃度
9、不變 解析 惰性材料作電極,在陽極上H2O先放電,即陽極的電極反應(yīng)式為2H2O-4e-===O2↑+4H+,在陰極,Cu2+先放電,即陰極的電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,P點(diǎn)后,氣體體積突然增大,說明P點(diǎn)Cu2+消耗完全,P點(diǎn)后,陰極的電極反應(yīng)式是2H++2e-===H2↑,即A點(diǎn)是電解完CuSO4后,又電解了一部分水,應(yīng)加入CuO和H2O或Cu(OH)2,才能恢復(fù)到原來的狀態(tài),故A說法錯(cuò)誤;N極接電源的負(fù)極,N極作陰極,根據(jù)選項(xiàng)A的分析,先有紅色銅析出,然后出現(xiàn)氣體,故B說法正確;Q點(diǎn)的氣體來自兩個(gè)階段,第一階段:陽極電極反應(yīng)式為2H2O-4e-===4H++O2↑,陰極電極反應(yīng)
10、式為Cu2++2e-===Cu,第二階段:陽極電極反應(yīng)式為2H2O-4e-===4H++O2↑,陰極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,P點(diǎn)產(chǎn)生的氣體為氧氣,其體積為b L,從P點(diǎn)到Q點(diǎn),第二階段,陰極產(chǎn)生的氣體體積為2b L,陽極產(chǎn)生的氣體體積為b L,陽極氣體總體積為(b+b)L=2b L,故C說法正確;若M電極換成Cu,陽極上發(fā)生反應(yīng)Cu-2e-===Cu2+,陰極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,因此電解過程中CuSO4溶液的濃度不變,故D說法正確。 答案 A 題組二 電解裝置分析及電極方程式書寫 3.納米級(jí)Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。采用離子交換膜控制電解液
11、中OH-的濃度制備納米級(jí)Cu2O的裝置如圖所示,發(fā)生的反應(yīng)為:2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列說法正確的是( ) A.鈦電極發(fā)生氧化反應(yīng) B.陽極附近溶液的pH逐漸增大 C.離子交換膜應(yīng)采用陽離子交換膜 D.陽極反應(yīng)式是:2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O 解析 鈦電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;銅作陽極,陽極上銅發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O,OH-由陰極區(qū)遷移到陽極區(qū)參與反應(yīng),離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確;由陰極區(qū)遷移過來的OH-在陽極全部參與反應(yīng),消耗OH-,pH值減小,B項(xiàng)錯(cuò)誤。
12、答案 D 4.鉛蓄電池在日常生活中應(yīng)用廣泛?;卮鹣铝袉栴}: (1)鉛蓄電池放電時(shí)的工作原理為Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,現(xiàn)用如圖裝置進(jìn)行電解(電解液足量),測(cè)得當(dāng)鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時(shí)鐵電極的質(zhì)量減少11.2 g。請(qǐng)回答下列問題: ①A是鉛蓄電池的________極。 ②Ag電極的電極反應(yīng)式是_____________________________________, 該電極的電極產(chǎn)物共________ g。 ③Cu電極的電極反應(yīng)式是_______________________________________, CuSO4溶液的濃度
13、________(填“減小”“增大”或“不變”)。 (2)鉛蓄電池的PbO2可由PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)制得,反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________; PbO2也可以石墨為電極,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液制取。陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為_____________________________________________ _______________________________________________________________, 陰極上
14、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____________________________________________。 (3)將Na2S溶液加入如圖所示的電解池的陽極區(qū),用鉛蓄電池進(jìn)行電解,電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng):S2--2e-===S,(n-1)S+S2-===S。 電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)
15、式:_______________________________________。 電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì),其離子方程式可寫成___________________________________________________________。 解析 (1)①因電解過程中鐵電極質(zhì)量減少,判斷A是電源負(fù)極,B是電源正極。 ②電解時(shí)Ag極作陰極,發(fā)生2H++2e-===H2↑,轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時(shí),析出氫氣0.4 g。 ③右側(cè)U形管相當(dāng)于電鍍裝置,Zn電極作陰極,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,銅電極作陽極,電極反應(yīng)式為Cu-2e-===Cu2+,電鍍過程
16、中CuSO4溶液的濃度保持不變。 (2)根據(jù)電子得失守恒可得PbO+ClO-===PbO2+Cl-。用電解法制PbO2,Pb價(jià)態(tài)升高,PbO2應(yīng)為陽極產(chǎn)物,即Pb2++2H2O-2e-===PbO2↓+4H+;陰極Cu2+放電,在石墨極上析出銅;若不加Cu(NO3)2,則陰極為Pb2+放電,損失Pb2+,不能有效利用Pb2+。 (3)陰極只有H+得電子生成H2;反應(yīng)物為S、H+,產(chǎn)物有S,所以S中S的化合價(jià)既升高也降低,有H2S生成,配平即可。 答案 (1)①負(fù) ②2H++2e-===H2↑ 0.4 ③Cu-2e-===Cu2+ 不變 (2)PbO+ClO-===PbO2+Cl-
17、Pb2++2H2O-2e-===PbO2↓+4H+ 石墨上析出銅 Pb2++2e-===Pb↓ 不能有效利用Pb2+ (3)2H++2e-===H2↑ S+2H+===(n-1)S↓+H2S↑ 【易錯(cuò)警示】 規(guī)避“四個(gè)”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)方程式時(shí),弱電解質(zhì)要寫成分子式。 (2)要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同,且注明條件“電解”。 (3)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。 (4)當(dāng)電解池的電極材料為活性電極時(shí),則陽極為電極本身失電子,不能再用電解規(guī)律。 題組三 電解過程中的定量分析
18、 5.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 mol C.0.6 mol D.0.8 mol 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
19、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。 答案 C 6.(2018·華中師大附中期末)用惰性電極電解100 mL 3 mol·L-1的Cu(NO3)2溶液,一段時(shí)間后在陽極收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12 L,停止電解,向電解后的溶液中加入足量的鐵粉,充分作用后溶液中Fe2+濃度為(設(shè)溶液體積不變)( ) A.3 mol·L-1 B.2.75 mol·L-1 C.2 mol·L-1 D.3.75mol·L-1 解析 陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-===4H++O2↑,陰
20、極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,陽極生成的氣體為氧氣,氧氣的物質(zhì)的量為1.12 L÷22.4 L·mol-1=0.05 mol,則 故電解后溶液中生成的HNO3的物質(zhì)的量為0.2 mol。 電解后溶液中硝酸銅的物質(zhì)的量為0.1 L×3 mol·L-1-0.1 mol=0.2 mol,硝酸與足量的鐵反應(yīng)生成硝酸亞鐵,反應(yīng)方程式為8HNO3+3Fe===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,故0.2 mol HNO3生成Fe(NO3)2的物質(zhì)的量為0.2 mol×3/8=0.075 mol,硝酸銅與鐵反應(yīng)生成硝酸亞鐵,離子方程式為Fe+Cu2+===Fe2++Cu,故0.2 mol
21、硝酸銅生成Fe(NO3)2的物質(zhì)的量為0.2 mol,反應(yīng)后溶液中Fe2+的物質(zhì)的量為0.2 mol+0.075 mol=0.275 mol,反應(yīng)后溶液中Fe2+濃度為0.275 mol/0.1 L=2.75 mol·L-1,選B。 答案 B 【方法規(guī)律】 突破電化學(xué)定量計(jì)算的三種方法 考點(diǎn)二 電解原理的應(yīng)用 (頻數(shù):★★★ 難度:★★☆) 1.電解飽和食鹽水 (1)電極反應(yīng) 陽極反應(yīng)式:2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反應(yīng)) 陰極反應(yīng)式:2H++2e-===H2↑(還原反應(yīng)) (2)總反應(yīng)方程式 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 離子反應(yīng)方
22、程式:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ (3)應(yīng)用:氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣 陽極:鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)。 陰極:碳鋼網(wǎng)。 陽離子交換膜: ①只允許陽離子通過,能阻止陰離子和氣體通過。 ②將電解槽隔成陽極室和陰極室。 2.電解精煉銅 3.電鍍銅 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 總方程式 陽極、陰極反應(yīng)式 冶煉鈉 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 2Cl--2e-===Cl2↑ 2Na++2e-===2Na 冶煉鎂 MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 2Cl--2e-===Cl2
23、↑ Mg2++2e-===Mg 冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 6O2--12e-===3O2↑ 4Al3++12e-===4Al 由于AlCl3為共價(jià)化合物熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電,所以電解冶煉鋁時(shí),電解的為熔點(diǎn)很高的氧化鋁,為降低熔點(diǎn),加入了助熔劑冰晶石(Na3AlF6);而且電解過程中,陽極生成的氧氣與石墨電極反應(yīng),所以石墨電極需不斷補(bǔ)充。 1.源于教材電解原理的基本判斷 (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,
24、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H+>Zn2+,不可能在鐵上鍍鋅( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× 2.(溯源題)(2017·課標(biāo)全國Ⅱ,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。判斷下列敘述是否正確 (1)待加工鋁質(zhì)工件為陽極( ) (2)可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極( ) (3)陰極的電極反應(yīng)式為:Al3++3e-===Al( ) (4)硫酸根離
25、子在電解過程中向陽極移動(dòng)( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)√ 探源:本題源于RJ選修4 P80“電解原理應(yīng)用”及其知識(shí)拓展,對(duì)電解原理的應(yīng)用進(jìn)行了考查。 題組一 電解原理在物質(zhì)制備中的應(yīng)用 1.氨是生產(chǎn)氮肥、尿素等物質(zhì)的重要原料。電化學(xué)法是合成氨的一種新方法,其原理如圖所示,下列有關(guān)說法正確的是( ) A.圖中所示物質(zhì)中,X為H2,Y為N2 B.Y參與的電極反應(yīng)為H2+2e-===2H+ C.當(dāng)有3 mol H+通過質(zhì)子交換膜時(shí),Z的體積為22.4 L D.反應(yīng)過程中左邊區(qū)域溶液pH逐漸升高 解析 根據(jù)題圖可知,H+向左邊電極移動(dòng),則左邊電極為陰極
26、,右邊電極為陽極,合成氨的過程中N2得電子發(fā)生還原反應(yīng),H2失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),故X為N2,Y為H2,Z為NH3,A項(xiàng)錯(cuò)誤。H2在陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為H2-2e-===2H+,B項(xiàng)錯(cuò)誤。未指明溫度與壓強(qiáng),無法計(jì)算氣體體積,C項(xiàng)錯(cuò)誤。N2在陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為N2+6H++6e-===2NH3,故左邊區(qū)域溶液中H+濃度逐漸降低,溶液pH逐漸升高,D項(xiàng)正確。 答案 D 2.在電解液不參與反應(yīng)的情況下,采用電化學(xué)法還原CO2可制備ZnC2O4,原理如圖所示。下列說法正確的是( ) A.電解結(jié)束后電解液Ⅱ中c(Zn2+)增大 B.電解液Ⅰ應(yīng)為ZnSO
27、4溶液 C.Pt極反應(yīng)式為2CO2+2e-===C2O D.當(dāng)通入44 g CO2時(shí),溶液中轉(zhuǎn)移1 mol電子 解析 因?yàn)橛沂襔n失去電子生成Zn2+,溶液中的Zn2+通過陽離子交換膜進(jìn)入左室,根據(jù)電荷守恒,陰離子濃度不變,c(Zn2+)不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;右室生成的Zn2+通過陽離子交換膜進(jìn)入左室與生成的C2O結(jié)合為ZnC2O4,因此,電解液Ⅰ為稀的ZnC2O4溶液,不含雜質(zhì),電解液Ⅱ只要是含Zn2+的易溶鹽溶液即可,B項(xiàng)錯(cuò)誤;Pt極反應(yīng)式為2CO2+2e-===C2O,C項(xiàng)正確;當(dāng)通入44 g CO2時(shí),外電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子,溶液中不發(fā)生電子轉(zhuǎn)移,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 C 題組二
28、電解原理在環(huán)境治理中的應(yīng)用 3.用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫,將所得的混合液進(jìn)行電解循環(huán)再生,這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其中陰、陽離子交換膜組合循環(huán)再生機(jī)理如圖所示,下列有關(guān)說法不正確的是( ) A.X為直接電源的負(fù)極,Y為直流電源的正極 B.陽極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-===2H2O+O2↑ C.圖中的b>a D.該過程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2 解析 根據(jù)Na+和SO、HSO的移動(dòng)方向可知Pt(Ⅰ)為陰極,電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,Pt(Ⅱ)為陽極,電極反應(yīng)式為SO-2e-+H2O===SO+2H+。 答案 B 4.(201
29、7·南師附中模擬)電化學(xué)降解法治理水中硝酸鹽的污染原理如圖所示。下列說法正確的是( ) A.B為電源正極 B.電解過程中H+向陽極移動(dòng) C.陰極反應(yīng)式為2NO+6H2O+10e-===N2↑+12OH- D.理論上電解過程中陰、陽兩極產(chǎn)生的氣體在同溫同壓下體積比為2∶5 解析 A項(xiàng),從圖中看,NO轉(zhuǎn)化成N2,N由+5價(jià)降為0價(jià),得電子,應(yīng)為陰極,則B為負(fù)極,錯(cuò)誤;B項(xiàng),電解過程中,H+移向陰極,錯(cuò)誤;C項(xiàng),陽極為OH-放電,留下H+,H+移向陰極參與電極反應(yīng)2NO+12H++10e-===NO2↑+6H2O,錯(cuò)誤;D項(xiàng),陰極:10e-~N2,陽極:4e-~O2,兩者轉(zhuǎn)移電子數(shù)相
30、等,則在同溫同壓下生成的氣體體積比為2∶5,正確。 答案 D 題組三 電解原理在物質(zhì)分離、提純中的應(yīng)用 5.(2018·廣州綜合測(cè)試)用電解法可提純含有某種含氧酸根雜質(zhì)的粗KOH溶液,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是( ) A.陽極反應(yīng)式為4OH--4e-===2H2O+O2↑ B.通電后陰極區(qū)溶液pH會(huì)增大 C.K+通過交換膜從陰極區(qū)移向陽極區(qū) D.純凈的KOH溶液從b口導(dǎo)出 解析 陽極區(qū)為粗KOH溶液,陽極上OH-失電子發(fā)生氧化反應(yīng):4OH--4e-===2H2O+O2↑,A項(xiàng)正確;陰極上H2O得電子發(fā)生還原反應(yīng):2H2O+2e-===H2↑+2OH-,陰極區(qū)
31、附近溶液中c(OH-)增大,pH增大,B項(xiàng)正確;電解時(shí)陽離子向陰極移動(dòng),故K+通過陽離子交換膜從陽極區(qū)移向陰極區(qū),C項(xiàng)錯(cuò)誤;陰極區(qū)生成KOH,故純凈的KOH溶液從b口導(dǎo)出,D項(xiàng)正確。 答案 C 考點(diǎn)三 金屬的腐蝕與防護(hù) (頻數(shù):★☆☆ 難度:★☆☆) 1.金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子,金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。 2.金屬腐蝕的類型 (1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕 類型 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬與接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質(zhì)液體(如石油)等接觸 不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn)象 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質(zhì)
32、金屬被氧化 較活潑金屬被氧化 聯(lián)系 兩者往往同時(shí)發(fā)生,電化學(xué)腐蝕更普遍 (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 水膜酸性較強(qiáng)(pH≤ 4.3) 水膜酸性很弱或呈中 性 電極材料及反應(yīng) 負(fù)極 Fe:Fe-2e-===Fe2+ 正極 C:2H++2e-===H2↑ C:O2+2H2O+4e-===4OH- 總反應(yīng)式 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 聯(lián)系 吸氧腐蝕更普遍 3.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——原電池原理 a.負(fù)極
33、:比被保護(hù)金屬活潑的金屬; b.正極:被保護(hù)的金屬設(shè)備。 ②外加電流的陰極保護(hù)法——電解原理 a.陰極:被保護(hù)的金屬設(shè)備; b.陽極:惰性金屬。 (2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成,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。 教材圖解 LK選修4P21 銅鋅原電池裝置(2)示意圖 RJ選修4P86 犧牲陽極的陰極保護(hù)法示意圖 以上教材中的兩個(gè)圖示中所說的陽極是指原電池的負(fù)極。 1.判斷正誤(RJ選修4·P886改編) (1)黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠( ) (2)生鐵比純鐵容易生銹( )
34、 (3)鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件,在接觸處易生鐵銹( ) (4)用錫焊接的鐵質(zhì)器件,焊接處易生銹( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ 2.依據(jù)教材內(nèi)容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:2Fe-4e-===2Fe2+ 正極:O2+4e-+2H2O===4OH- 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(鐵銹)+(3-x)H2O 3.(溯源題)(2017·課標(biāo)全國Ⅰ,11)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的防腐技術(shù),常用外加電流的陰極
35、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極。判斷下列有關(guān)表述是否正確 (1)通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零( ) (2)通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁( ) (3)高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流( ) (4)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( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)√ 探源:本題源于教材RJ選修4 P84“金屬的電化學(xué)腐蝕”P86“金屬的電化學(xué)防護(hù)”對(duì)金屬腐蝕類型及常見的防腐方法進(jìn)行了考查。 題組一 金屬腐蝕原理分析 1.(2018·鄭州高三模擬)一定條件下,碳鋼腐蝕與溶液pH
36、的關(guān)系如下表: pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蝕快慢 較快 慢 較快 主要產(chǎn)物 Fe2+ Fe3O4 Fe2O3 FeO 下列說法錯(cuò)誤的是( ) A.當(dāng)pH<4時(shí),碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕 B.當(dāng)pH>6時(shí),碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕 C.當(dāng)pH>14時(shí),正極反應(yīng)為O2+4H++4e-===2H2O D.在煮沸除氧氣后的堿性溶液中,碳鋼腐蝕速率會(huì)減緩 解析 C項(xiàng)正極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O===4OH-。 答案 C 2.某同學(xué)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn): 操作 現(xiàn)象 取一塊打磨過的生鐵片,在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的
37、食鹽水 放置一段時(shí)間后,生鐵片上出現(xiàn)如圖所示“斑痕”。其邊緣處為紅色,中心區(qū)域?yàn)樗{(lán)色,在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹 下列說法不合理的是( ) A.生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕 B.中心區(qū):Fe-2e-===Fe2+ C.邊緣處:O2+2H2O+4e-===4OH- D.交界處:4Fe2++O2+10H2O===4Fe(OH)3+8H+ 解析 生鐵片邊緣處為紅色,說明生成了氫氧根離子,O2+2H2O+4e-===4OH-,生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕,故A、C合理;根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,中心區(qū)域?yàn)樗{(lán)色,說明生成了亞鐵離子,F(xiàn)e-2e-===Fe2+,故B合理;在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹,是因?yàn)樯傻臍溲趸瘉嗚F被氧
38、氣氧化生成了氫氧化鐵,故D不合理。 答案 D 3.(2018·河南羅山模擬)某學(xué)生為探究銅生銹的過程設(shè)計(jì)如圖所示裝置,下列選項(xiàng)正確的是( ) A.一段時(shí)間后C棒上有氣泡冒出,附近的溶液變?yōu)榧t色 B.一段時(shí)間后溶液中會(huì)有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生 C.Cu棒為正極,電極反應(yīng)式:Cu-2e-===Cu2+ D.C棒為正極,電極反應(yīng)式:2H++2e-===H2↑ 解析 由于銅的金屬活動(dòng)性比氫弱,在電解質(zhì)溶液中發(fā)生吸氧腐蝕,負(fù)極:Cu-2e-===Cu2+,正極:O2+4e-+2H2O===4OH-,溶液中,Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓,所以B選項(xiàng)正確。 答案 B 題組二 常見金
39、屬防護(hù)措施 4.下列做法有利于金屬防護(hù)的是( ) A.在鋼鐵零件表面涂油漆 B.將鋼鐵制成的閘門與直流電源正極相連 C.菜刀切菜后不洗凈就放回刀架 D.埋在地下的鋼管與銅塊相連 解析 一般鋼鐵容易生銹,如果在鋼鐵零件的表面涂油漆,就能大大增強(qiáng)抗腐蝕能力,延長使用壽命,A項(xiàng)正確;鋼鐵制成的閘門與直流電源的正極相連,閘門成為電解池的陽極,能加速腐蝕,B項(xiàng)錯(cuò)誤;菜刀切菜后不洗凈,容易發(fā)生吸氧腐蝕,C項(xiàng)錯(cuò)誤;鐵比銅活潑,當(dāng)埋在地下的鋼管與銅塊相連時(shí),鋼管成為原電池的負(fù)極,加快了腐蝕,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 A 5.利用如圖裝置,可完成很多電化學(xué)實(shí)驗(yàn)。下列有關(guān)此裝置的敘述不正確的是( )
40、 A.若X為鋅棒,Y溶液為NaCl溶液,開關(guān)K置于M處,可減緩鐵的腐蝕,這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法 B.若X為碳棒,Y溶液為NaCl溶液,開關(guān)K置于N處,可減緩鐵的腐蝕,溶液中的陰離子向碳極移動(dòng) C.若X為銅棒,Y溶液為硫酸銅溶液,開關(guān)K置于M處,銅棒質(zhì)量將增加,此時(shí)外電路中的電子向銅極移動(dòng) D.若X為銅棒,Y溶液為硫酸銅溶液,開關(guān)K置于N處,鐵棒質(zhì)量將增加,溶液中銅離子濃度將減小 解析 A項(xiàng),該裝置為原電池,鐵作正極,可減緩鐵的腐蝕,這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法,A項(xiàng)正確;B項(xiàng),該裝置為電解池,鐵作陰極,可減緩鐵的腐蝕,溶液中的陰離子向碳極移動(dòng),B項(xiàng)正確;C項(xiàng),該裝置為
41、原電池,鐵棒作負(fù)極,銅棒作正極,銅棒質(zhì)量將增加,此時(shí)外電路中的電子向銅極移動(dòng),C項(xiàng)正確;D項(xiàng),開關(guān)K置于N處,該裝置為電鍍裝置,鐵棒質(zhì)量將增加,溶液中銅離子濃度不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 D 【練后歸納】 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(duì)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(duì)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)
42、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。 [試題分析] (2016·全國卷Ⅰ,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2H2O-4e-===O2+4H+,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(huì)有0
43、.5 mol的O2生成 解題思路: 我的答案: 考查意圖:該題以三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水為背景,考查了電解池的工作原理。題目涉及電極產(chǎn)物、溶液的酸堿性和陰陽離子移動(dòng)方向的判斷、電極反應(yīng)式的書寫、電化學(xué)的簡單計(jì)算等知識(shí)點(diǎn);要求考生準(zhǔn)確讀取圖示信息,運(yùn)用邏輯思維能力去辯證地分析與解決電化學(xué)問題;題目兼有“對(duì)立統(tǒng)一”和“模型”思想方法的考查。 題目從多角度考查了電化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),有一定的迷惑性。在今后的教學(xué)中要加強(qiáng)電化學(xué)基礎(chǔ)教學(xué),提高學(xué)生獲取信息的能力,注意引導(dǎo)學(xué)生靈活掌握知識(shí)。該題難度適中,本題抽樣
44、統(tǒng)計(jì)難度為0.56。 解題思路: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(huì)有0.25 mol的O2生成,D錯(cuò)誤。 正確答案:B [真題演練] 1.(安徽理綜)某興趣小組設(shè)計(jì)如圖所示的微型實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí),先斷開K2,閉合K1,兩極均有氣泡產(chǎn)生;
45、一段時(shí)間后,斷開K1,閉合K2,發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是( ) A.?dāng)嚅_K2,閉合K1時(shí),總反應(yīng)的離子方程式為:2H++2Cl-Cl2↑+H2↑ B.?dāng)嚅_K2,閉合K1時(shí),石墨電極附近溶液變紅 C.?dāng)嚅_K1,閉合K2時(shí),銅電極上的電極反應(yīng)式為:Cl2+2e-===2Cl- D.?dāng)嚅_K1,閉合K2時(shí),石墨電極作正極 解析 本題綜合考查電化學(xué)知識(shí),意在考查考生對(duì)原電池、電解池原理的理解。斷開K2,閉合K1時(shí),該裝置為電解池,由兩極均有氣泡產(chǎn)生可知銅電極為陰極,總反應(yīng)的離子方程式為2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-,A項(xiàng)錯(cuò);由此可知銅電極附近溶液中因有OH
46、-生成,溶液變紅色,B項(xiàng)錯(cuò);斷開K1,閉合K2時(shí),裝置為原電池,銅極上產(chǎn)生的氫氣發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為H2-2e-+2OH-===2H2O,C項(xiàng)錯(cuò);由此可知銅電極為負(fù)極,石墨電極為正極,故D項(xiàng)正確。 答案 D 2.(2015·四川理綜,4)用下圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時(shí),控制溶液pH為9~10,陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是( ) A.用石墨作陽極,鐵作陰極 B.陽極的電極反應(yīng)式:Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O C.陰極的電極反應(yīng)式:2H2O+2e-===H2↑+2OH- D.除去CN-的反應(yīng):2C
47、N-+5ClO-+2H+===N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O 解析 Cl-在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成ClO-,水電離出的H+在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成H2,又由于電解質(zhì)溶液呈堿性,故A、B、C項(xiàng)正確;D項(xiàng),溶液呈堿性,離子方程式中不能出現(xiàn)H+,正確的離子方程式為2CN-+5ClO-+H2O===N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-,錯(cuò)誤。 答案 D 3.(2015·上?;瘜W(xué),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:O2+2H2O+4e-―→4OH- C.d為鋅塊,鐵片不易被腐蝕 D.d
48、為鋅塊,鐵片上電極反應(yīng)為:2H++2e-―→H2↑ 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O2+2H2O+4e-―→4OH-,正確;C項(xiàng),若d為鋅塊,則由于金屬活動(dòng)性:Zn>Fe,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O
49、2+2H2O+4e-―→4OH-,錯(cuò)誤。 答案 D 4.[2014·新課標(biāo)全國Ⅰ,27(4)]H3PO2也可用電滲析法制備。 “四室電滲析法”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(yīng)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(diǎn)是產(chǎn)
50、品中混有________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是:_______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 解析?、訇枠O發(fā)生氧化反應(yīng),由于OH-的放電性大于SO,則在反應(yīng)中OH-失去電子,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-===4H++O2↑。②陽極室H2O放電產(chǎn)生H+,H+進(jìn)入產(chǎn)品室,原料室中的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,兩者發(fā)生反應(yīng):H++H2POH3PO2。③如果撤去陽膜,H2PO或H3PO2
51、可能被氧化為PO。 答案?、?H2O-4e-===O2↑+4H+ ②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 ③PO H2PO或H3PO2被氧化 5.[2017·天津理綜,7(4)]某混合物漿液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4??紤]到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小組利用設(shè)計(jì)的電解分離裝置(見下圖),使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液,并回收利用?;卮鹣铝袉栴}。 用惰性電極電解時(shí),CrO能從漿液中分離出來的原因是 ____________________________________
52、__________________________, 分離后含鉻元素的粒子是____________________________________________; 陰極室生成的物質(zhì)為_____________________________________(寫化學(xué)式)。 解析 電解一段時(shí)間后陽極室生成O2和H+、移動(dòng)過來的CrO,在酸性條件下2CrO+2H+Cr2O+H2O,所以分離后含鉻元素的粒子是CrO和Cr2O,陰極室生成的物質(zhì)為NaOH和H2。 答案 在直流電場(chǎng)作用下,CrO通過陰離子交換膜向陽極室移動(dòng),脫離漿液 CrO和Cr2O NaOH和H2 一、選擇題 1.
53、下列防止金屬腐蝕的做法不可行的是( ) A.軍事演習(xí)期間給坦克的履帶上刷上油漆以防止生銹 B.地下鋼管道每隔一段距離就連接一定數(shù)量鎂塊 C.在輪船外殼水線以下部分裝上一定數(shù)量的鋅塊 D.洗衣機(jī)的滾筒采用不銹鋼材料,既耐磨又耐腐蝕 解析 油漆經(jīng)不住高溫,軍事演習(xí)期間,坦克高速行駛履帶會(huì)發(fā)熱,油漆很快脫落,故A項(xiàng)錯(cuò);B、C項(xiàng)均屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法,正確;D項(xiàng)滾筒采用的不銹鋼材料既耐磨又耐腐蝕,正確。 答案 A 2.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
54、過相同電量時(shí)生成的氣體總體積相等(同溫同壓) 解析 A項(xiàng),以石墨為電極電解水,陽極:4OH--4e-===2H2O+O2↑,以石墨為電極電解飽和食鹽水,陽極:2Cl--2e-===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2H++2e-===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4NA,則依據(jù)電解方程式:2H2O2H2↑+O2↑~4e-,電解水生成3 mol氣體,依據(jù)電解方程式2NaCl+2
55、H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑~2e-,電解飽和食鹽水生成4 mol氣體,故D錯(cuò)誤。 答案 C 3.(2018·天津質(zhì)檢)用含有少量銀和鋅的粗銅作陽極,純銅作陰極,硫酸銅溶液作電解液,通電一段時(shí)間后,陽極質(zhì)量減輕了6.4 g,下列說法正確的是( ) A.電解質(zhì)溶液質(zhì)量增加6.4 g B.陰極質(zhì)量增加6.4 g C.陰極質(zhì)量增加的質(zhì)量小于6.4 g D.溶液中Cu2+濃度保持不變 解析 陽極金屬放電,使電解質(zhì)溶液質(zhì)量增加,同時(shí)Cu2+在陰極放電,使電解質(zhì)溶液質(zhì)量減小,A錯(cuò)誤;在陽極上有鋅與銅兩種單質(zhì)放電,而在陰極只有Cu2+放電,且鋅的摩爾質(zhì)量大于銅的摩爾質(zhì)量,B錯(cuò)誤、C正確
56、;電解質(zhì)溶液中c(Cu2+)減小,D錯(cuò)誤。 答案 C 4.下列實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)正確的是( ) 解析 電解飽和食鹽水,鐵作陽極,鐵失去電子,而不是溶液中的氯離子失去電子,A項(xiàng)錯(cuò)誤;原電池中鋅作負(fù)極,銅作正極,鋅和硫酸銅分開,用導(dǎo)線和鹽橋構(gòu)成閉合回路,B項(xiàng)正確;電鍍銀,銀作陽極連接電源的正極,電解質(zhì)溶液應(yīng)為硝酸銀,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電解精煉銅時(shí),粗銅連接電源的正極作陽極,精銅連接電源的負(fù)極作陰極,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 B 5.(2018·杭州一模)電滲析法是一種利用離子交換膜進(jìn)行海水淡化的方法,其原理如圖所示。已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO等離子,電極為惰性電極。下列敘述中正
57、確的是( ) A.B膜是陰離子交換膜 B.通電后,海水中陽離子往a電極處運(yùn)動(dòng) C.通電后,a電極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-===O2↑+2H2O D.通電后,b電極區(qū)周圍會(huì)出現(xiàn)少量白色沉淀 解析 根據(jù)海水中離子成分及離子放電順序知,通電后陽極是氯離子放電,陰極是氫離子放電,電解過程中,海水中陽離子通過B膜進(jìn)入陰極區(qū),所以B膜是陽離子交換膜(海水中陰離子通過A膜進(jìn)入陽極區(qū)),b電極(陰極)區(qū)周圍OH-濃度增大,與鎂離子反應(yīng)生成白色沉淀。 答案 D 6.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是( ) A.圖a中,插入海水中的鐵棒,越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重 B.圖b中,開關(guān)由M
58、改置于N時(shí),F(xiàn)e的腐蝕速率減小 C.圖c中,接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大,Zn上放出氣體的速率也增大 D.圖d中,Zn—MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 解析 圖a中,海水與空氣的交界面處腐蝕嚴(yán)重,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;圖b中,開關(guān)由M改置于N時(shí),形成原電池,Zn電極為負(fù)極,F(xiàn)e為正極,腐蝕速率減小,B選項(xiàng)正確;圖c中,接通開關(guān)時(shí),形成原電池,Zn為原電池的負(fù)極,Zn腐蝕速率增大,Pt上放出氣體的速率增大,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;圖d中,Zn—MnO2干電池中Zn作負(fù)極,干電池自放電腐蝕主要是由Zn的還原作用引起的,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 B 7.早在1807年化學(xué)家戴維用電解熔融氫氧化
59、鈉制得鈉,反應(yīng)原理為:4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O;后來蓋·呂薩克用鐵與熔融氫氧化鈉作用也制得鈉,反應(yīng)原理為:3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有關(guān)說法中正確的是( ) A.電解熔融氫氧化鈉制鈉,陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為:Na++e-===Na B.蓋·呂薩克法制鈉原理是利用鐵的還原性比鈉強(qiáng) C.若戴維法與蓋·呂薩克法制得等量的鈉,則兩反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)之比為2∶1 D.工業(yè)上常用電解熔融氯化鈉法制鈉(如圖),電解槽中石墨極為陽極,鐵為陰極 解析 由4NaOH(熔融)4Na+O2↑+2H2O可知,陽極氫氧根離子放電生成氧氣和水:4OH--4e-=
60、==O2↑+2H2O,A錯(cuò)誤;蓋·呂薩克法中生成鈉蒸氣,有利于反應(yīng)正向移動(dòng),但鈉的還原性比鐵強(qiáng),B錯(cuò)誤;戴維法生成4 mol鈉轉(zhuǎn)移4 mol電子,蓋·呂薩克法生成4 mol鈉轉(zhuǎn)移8 mol電子,則轉(zhuǎn)移電子總數(shù)之比為1∶2,C錯(cuò)誤;電解熔融氯化鈉法制鈉時(shí),石墨極為陽極,Cl-放電生成氯氣,在陰極Na+放電生成Na,D正確。 答案 D 8.用電化學(xué)法制備LiOH的實(shí)驗(yàn)裝置如圖,采用惰性電極,a口導(dǎo)入LiCl溶液,b口導(dǎo)入LiOH溶液,下列敘述正確的是( ) A.通電后陽極區(qū)溶液pH增大 B.陰極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-===O2↑+2H2O C.當(dāng)電路中通過1 mol電子的電
61、量時(shí),會(huì)有0.25 mol的Cl2生成 D.通電后Li+通過陽離子交換膜向陰極區(qū)遷移 ,LiOH濃溶液從d口導(dǎo)出 解析 陽極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑,部分Cl2溶于水并與H2O反應(yīng)使溶液呈酸性,故陽極區(qū)溶液pH減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;陰極上H+得電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)陽極反應(yīng)式2Cl--2e-===Cl2↑知,電路中通過1 mol電子的電量時(shí),會(huì)有0.5 mol Cl2生成,C項(xiàng)錯(cuò)誤;通電后Li+通過陽離子交換膜向陰極區(qū)遷移,LiOH濃溶液從d口導(dǎo)出,D項(xiàng)正確。 答案 D 9.(2018·湖北武漢調(diào)研)廚房垃圾發(fā)酵液
62、可通過電滲析法處理,同時(shí)得到乳酸的原理如圖所示(圖中HA表示乳酸分子,A-表示乳酸根離子)。下列說法正確的是( ) A.通電后,陽極附近pH增大 B.電子從負(fù)極經(jīng)電解質(zhì)溶液回到正極 C.通電后,A-通過陰離子交換膜從陰極進(jìn)入濃縮室 D.當(dāng)電路中通過2 mol電子的電量時(shí),會(huì)有1 mol的O2生成 解析 由圖示判斷左側(cè)為陽極,右側(cè)為陰極,陽極電極反應(yīng)式為4OH--4e-===O2↑+2H2O,氫離子濃度增大,pH減小,A錯(cuò)誤;電子從電源的負(fù)極到電解池的陰極,由陽極回到電源的正極,電子不能進(jìn)入電解質(zhì)溶液,電解質(zhì)溶液中靠離子傳遞電荷,B錯(cuò)誤;氫離子由陽極室進(jìn)入濃縮室,A-由陰極室進(jìn)入
63、濃縮室,得到乳酸,C正確;由電極反應(yīng)式4OH--4e-===O2↑+2H2O可知,當(dāng)電路中通過2 mol電子的電量時(shí),會(huì)有0.5 mol的O2生成,D錯(cuò)誤。 答案 C 10.(2018·衡水模擬)1 L某溶液中含有的離子如下表: 離子 Cu2+ Al3+ NO Cl- 物質(zhì)的量濃度/(mol·L-1) 1 1 a 1 用惰性電極電解該溶液,當(dāng)電路中有3 mol e-通過時(shí)(忽略電解時(shí)溶液體積的變化及電解產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象),下列說法正確的是( ) A.電解后溶液pH=0 B.陽極生成1.5 mol Cl2 C.a(chǎn)=3 D.陰極析出的金屬是銅與鋁 解析
64、當(dāng)電路中有3 mol e-通過時(shí),陽極首先發(fā)生2Cl--2e-===Cl2↑,有0.5 mol Cl2生成,后發(fā)生4OH--4e-===O2↑+2H2O,生成2 mol H+,陰極首先發(fā)生Cu2++2e-===Cu,析出1 mol Cu,后發(fā)生2H++2e-===H2↑,此時(shí)溶液中生成1 mol OH-,最終溶液里得到1 mol H+,c(H+)=1 mol/L,pH=0,故A正確,B錯(cuò)誤;由溶液中電荷守恒可知:2c(Cu2+)+3c(Al3+)=c(NO)+c(Cl-),可求得c(NO)=4 mol·L-1,即a=4,故C錯(cuò)誤;離子放電順序Cu2+>H+>Al3+,沒有Al生成,故D錯(cuò)誤。
65、 答案 A 二、填空題 11.(2018·石景山高三上學(xué)期期末考試)知識(shí)的梳理和感悟是有效學(xué)習(xí)的方法之一。某學(xué)習(xí)小組將有關(guān)“電解飽和食鹽水”的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行梳理,形成如下問題(顯示的電極均為石墨)。 (1)圖1中,電解一段時(shí)間后,氣球b中的氣體是________(填化學(xué)式),U形管________(填“左”或“右”)邊的溶液變紅。 (2)利用圖2制作一種環(huán)保型消毒液發(fā)生器,電解可制備“84”消毒液的有效成分,則c為電源的________極;該發(fā)生器中反應(yīng)的總離子方程式為__________________________________________________________
66、__________ __________________________________________________________________。 (3)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè),一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上。該工藝的相關(guān)物質(zhì)運(yùn)輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖3所示(其中的電極未標(biāo)出,所用的離子膜都只允許陽離子通過)。 ①燃料電池B中的電極反應(yīng)式分別為 負(fù)極____________________________________________________________, 正極___________________________________________________________。 ②分析圖3可知,氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%、b%、c%,由大到小的順序?yàn)開_______。 解析 (1)圖1中,根據(jù)電子流向知,左邊電極是電解池陽極,右邊電極是電解池陰極,陽極上氯離子放電生成氯氣,陰極上氫離子放電生成氫氣,所以氣球a中氣體是氯氣,氣球b中的氣體是氫氣,同時(shí)陰極附近有NaOH生成,溶液呈堿性,無色酚酞遇堿變紅色,所以U形管右邊溶液變紅
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