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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 第3講 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) [考綱要求]　1.了解電解池的工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2.理解金屬發(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。 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(guò)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形成閉合回路。 (2)電極名稱及電極反應(yīng)式(如圖) (3)電子和離子的移動(dòng)方向 特別提醒　電解時(shí)，在外電路中有電子通過(guò)，而在溶液中是依靠離子定向移動(dòng)形成電流，即電子本身不會(huì)通過(guò)電解質(zhì)溶液。 4．分析電解過(guò)程的思維程序 (1)首先判斷陰、陽(yáng)極，分析陽(yáng)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(yáng)兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。 (3)然后排出陰、陽(yáng)兩極的放電順序 陰極：陽(yáng)離子放電順序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。 陽(yáng)極：活潑電極>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子。 注意　①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電。②最常用、最重要的放電順序是：陽(yáng)極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時(shí)，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。 (4)分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫(xiě)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(xiě)出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 深度思考 用分析電解過(guò)程的思維程序分析電解下列物質(zhì)的過(guò)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(yáng)極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ H2O 2H2OO2↑＋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 (1)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(shuō)明。 答案　不一定，如用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液，一段時(shí)間后會(huì)析出Na2SO410 H2O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。 (2)用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液，一段時(shí)間后，析出w g Na2SO410 H2O晶體，陰極上放出a g氣體，則飽和Na2SO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_________。 答案　100% 解析　2H2O2H2↑＋O2↑ 　 mol　　　mol 被電解的水的質(zhì)量為9a g 被電解的水與w g晶體組成該溫度下的飽和溶液 其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%＝100%。 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(wú)氧酸(如HCl)，除HF外 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 酸 2HClH2↑＋Cl2↑ 減小 增大 通入 HCl 氣體 不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(如CuCl2)，除氟化物外 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 鹽 CuCl2Cu＋Cl2↑ 加 CuCl2 固體 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(wú)氧酸鹽 (如NaCl) 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 水 和 鹽 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新 電解質(zhì) 增大 通入 HCl 氣體 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(yáng)極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 水 和 鹽 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成 新電 解質(zhì) 減小 加CuO 或CuCO3 (1)電解過(guò)程中放H2生堿型和放O2生酸型的實(shí)質(zhì)是什么？在放H2生堿型的電解中，若滴入酚酞試液，哪一極附近溶液變紅？ 答案　放H2生堿型實(shí)質(zhì)是水電離出H＋在陰極上放電，破壞了陰極附近水的電離平衡，使OH－濃度增大，若滴入酚酞試液，陰極附近溶液變紅；放O2生酸型的實(shí)質(zhì)是水電離出OH－在陽(yáng)極上放電，破壞了陽(yáng)極附近水的電離平衡，使H＋濃度增大。 (2)①上表3中要使電解后的NaCl溶液復(fù)原，滴加鹽酸可以嗎？ ②上表4中要使電解后的CuSO4溶液復(fù)原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？ 答案　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。 ①電解NaCl溶液時(shí)析出的是等物質(zhì)的量的Cl2和H2，所以應(yīng)通入氯化氣體，加入鹽酸會(huì)引入過(guò)多的水。 ②a.若通電一段時(shí)間，CuSO4未電解完(即Cu2＋未全部放電)，使溶液復(fù)原應(yīng)加入CuO，而加入Cu(OH)2會(huì)使溶液的濃度減小。b.若Cu2＋全部放電，又繼續(xù)通電一段時(shí)間(此時(shí)電解水)，要使溶液復(fù)原應(yīng)加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此時(shí)濃度偏大。 題組一　突破電極反應(yīng)式、電解方程式的書(shū)寫(xiě) 1．按要求書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式和總方程式 (1)用惰性電極電解AgNO3溶液： 陽(yáng)極反應(yīng)式__________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式__________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式____________________________________________________________。 (2)用惰性電極電解MgCl2溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式__________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式__________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式____________________________________________________________。 (3)用鐵作電極電解NaCl溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式__________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式__________________________________________________________________； 總反應(yīng)化學(xué)方程式____________________________________________________________。 (4)用鐵作電極電解NaOH溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式__________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式__________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式_____________________________________________________________。 (5)用銅作電極電解鹽酸溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式_____________________________________________________________。 (6)用Al作電極電解NaOH溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式_____________________________________________________________。 (7)以鋁材為陽(yáng)極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜 陽(yáng)極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式_____________________________________________________________。 (8)用Al單質(zhì)作陽(yáng)極，石墨作陰極，電解NaHCO3溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式___________________________________________________________________。 (9)用惰性電極電解熔融MgCl2 陽(yáng)極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式_____________________________________________________________。 答案　(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ (3)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ (4)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑ (5)Cu－2e－===Cu2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ (6)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－或6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑ (7)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ (8)2Al＋6HCO－6e－===2Al(OH)3↓＋6CO2↑ 6H＋＋6e－===3H2↑ (9)2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg Mg2＋＋2Cl－Mg＋Cl2↑ 1.做到“三看”，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)。 (3)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的電冶煉。 2．規(guī)避“三個(gè)”失分點(diǎn) (1)書(shū)寫(xiě)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(shū)寫(xiě)總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫(xiě)成分子式。 (2)要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且應(yīng)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。 題組二　電解原理和電解規(guī)律的考查 2．右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加幾滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述正確的是(　　) 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體 C．a(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色 D．a(chǎn)電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色 答案　D 解析　SO、OH－移向b極，在b極OH－放電，產(chǎn)生O2，b極附近c(diǎn)(H＋)>c(OH－)，石蕊溶液變紅。Na＋、H＋移向a極，在a極H＋放電產(chǎn)生H2，a極附近 c(OH－)>c(H＋)，石蕊溶液變藍(lán)。所以產(chǎn)生的氣體體積a電極的大于b電極的；兩種氣體均為無(wú)色無(wú)味的氣體。A、B、C均錯(cuò)。 3．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0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH。則下列說(shuō)法正確的是(雙選)(　　) A．電解過(guò)程中陰極沒(méi)有氣體生成 B．電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.4 mol C．原CuSO4溶液的濃度為0.1 molL－1 D．電解過(guò)程中陽(yáng)極收集到的氣體體積為2.24 L(標(biāo)況下) 答案　BD 解析　由2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑知，如CuSO4未電解完，加CuO即可復(fù)原，而加入Cu(OH)2相當(dāng)于加入CuOH2O，故CuSO4電解完后，還電解了部分水。電解析出了0.1 mol Cu，轉(zhuǎn)移電子0.2 mol，而電解0.1 mol H2O轉(zhuǎn)移電子0.2 mol，故轉(zhuǎn)移的電子的總物質(zhì)的量為0.4 mol。 考點(diǎn)二　電解原理的應(yīng)用 1．電解飽和食鹽水 (1)電極反應(yīng) 陽(yáng)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)方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (3)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。 2．電鍍 右圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問(wèn)題： (1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽(yáng)極。 (2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液。 (3)電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：Ag－e－===Ag＋； 陰極：Ag＋＋e－===Ag。 (4)特點(diǎn)：陽(yáng)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(yáng)極為粗銅；陰極為純銅。 (2)電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。 (3)電極反應(yīng)： 陽(yáng)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(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。 (1)冶煉鈉 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑；陰極：2Na＋＋2e－===2Na。 (2)冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：6O2－－12e－===3O2↑；陰極：4Al3＋＋12e－===4Al。 深度思考 1．(1)電解氯化鈉溶液時(shí)，如何用簡(jiǎn)便的方法檢驗(yàn)產(chǎn)物？ 答案　陽(yáng)極產(chǎn)物Cl2可以用淀粉KI試紙檢驗(yàn)，陰極產(chǎn)物H2可以通過(guò)點(diǎn)燃檢驗(yàn)，NaOH可以用酚酞試劑檢驗(yàn)。 (2)氯堿工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中必須把陽(yáng)極室和陰極室用離子交換膜隔開(kāi)，原因是什么？ 答案　防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2與溶液中的NaOH反應(yīng)。 2．電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極泥是怎樣形成的？ 答案　粗銅中往往含有鋅、鐵、鎳、銀、金等多種金屬雜質(zhì)，當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽(yáng)極不斷溶解時(shí)，金屬活動(dòng)性位于銅之前的金屬雜質(zhì)，如Zn、Fe、Ni等也會(huì)同時(shí)失去電子，但是它們的陽(yáng)離子比銅離子難以還原，所以它們并不能在陰極析出，而只能以離子的形式留在電解液里。金屬活動(dòng)性位于銅之后的銀、金等雜質(zhì)，因?yàn)槭ル娮拥哪芰Ρ茹~弱，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子而溶解，所以當(dāng)陽(yáng)極的銅等失去電子變成陽(yáng)離子溶解之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，形成陽(yáng)極泥。 題組一　電解原理的“常規(guī)”應(yīng)用 1．利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。下列說(shuō)法正確的是(雙選)(　　) A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時(shí)，X是純銅 D．制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂 答案　CD 解析　氯堿工業(yè)中陽(yáng)極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時(shí)陽(yáng)極粗銅溶解，陰極Cu2＋放電析出Cu，由于粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，溶液中Cu2＋濃度變??；鐵片上鍍銅時(shí)，陰極應(yīng)該是鐵片，陽(yáng)極是純銅。 2．使用氯化鈉作原料可以得到多種產(chǎn)品。 (1)實(shí)驗(yàn)室用惰性電極電解100 mL 0.1 molL－1 NaCl溶液，若陰陽(yáng)兩極均得到112 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則所得溶液的物質(zhì)的量濃度是______________(忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化)。 (2)某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖的裝置。 對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是________(填字母序號(hào))。 A．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaCl B．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaCl C．a(chǎn)為陽(yáng)極，b為陰極；HClO和NaCl D．a(chǎn)為陰極，b為陽(yáng)極；HClO和NaCl (3)實(shí)驗(yàn)室中很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀。某同學(xué)利用上圖裝置，只更換一個(gè)電極，通過(guò)電解法制取較純凈的Fe(OH)2沉淀，且較長(zhǎng)時(shí)間不變色。該同學(xué)換上的電解材料是__________(用元素符號(hào)表示)，總的反應(yīng)式是____________________。 答案　(1)0.1 molL－1　(2)B (3)Fe　Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ 解析　(1)n(H2)＝n(Cl2)＝0.005 mol，參加反應(yīng)的n(NaCl)＝0.01 mol，說(shuō)明NaCl恰好電解完畢，溶液變?yōu)镹aOH溶液，n(NaOH)＝n(NaCl)＝0.01 mol，c(NaOH)＝0.1 molL－1。 (2)電解飽和氯化鈉溶液的總反應(yīng)：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，題目要求使Cl2被完全吸收，則氯氣必須在下部的電極上產(chǎn)生，下部的電極是陽(yáng)極，推出b為電源的正極，另一極為負(fù)極a。生成的Cl2與陰極區(qū)產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，則消毒液的主要成分是NaClO、NaCl。 (3)題目要求通過(guò)電解法制取Fe(OH)2，電解質(zhì)溶液是NaCl溶液，必須通過(guò)電極反應(yīng)產(chǎn)生Fe2＋和OH－。根據(jù)電極發(fā)生反應(yīng)的特點(diǎn)，選擇鐵作陽(yáng)極，鐵發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生Fe2＋；溶液中的陽(yáng)離子Na＋、H＋向陰極移動(dòng)，根據(jù)放電順序，陰極H＋放電產(chǎn)生氫氣，H＋來(lái)源水的電離，反應(yīng)式2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。在電場(chǎng)作用下，陽(yáng)極產(chǎn)生的Fe2＋與陰極產(chǎn)生的OH－在定向移動(dòng)的過(guò)程中相遇，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成Fe(OH)2沉淀。將陽(yáng)極反應(yīng)式、陰極反應(yīng)式疊加得到總的反應(yīng)式：Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑。 題組二　電解原理的“不尋?！睉?yīng)用 (一)電解原理在“環(huán)境治理”中的不尋常應(yīng)用 3．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：①Ni2＋在弱酸性溶液中發(fā)生水解 ②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↑＋2H2O B．電解過(guò)程中，B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減少 C．為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過(guò)程中需要控制廢水pH D．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 答案　B 解析　電極反應(yīng)式為 陽(yáng)極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 陰極：Ni2＋＋2e－===Ni 2H＋＋2e－===H2↑ A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，由于C中Ni2＋、H＋不斷減少，Cl－通過(guò)陰離子膜從C移向B，A中OH－不斷減少，Na＋通過(guò)陽(yáng)離子膜從A移向B，所以B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(guò)程需要控制廢水的pH；D項(xiàng)，若去掉陽(yáng)離子膜，在陽(yáng)極Cl－放電生成Cl2，反應(yīng)總方程式發(fā)生改變，正確。 4．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________。 (2)SO放電的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________。 (3)電解過(guò)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________。 答案　(1)負(fù)　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(dòng)，堿性增強(qiáng) 解析　根據(jù)Na＋、SO的移向判斷陰、陽(yáng)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(yáng)極：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋ 陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 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。 (二)電解原理在“物質(zhì)制備”中的不尋常應(yīng)用 5．根據(jù)2CrO＋2H＋Cr2O7＋H2O設(shè)計(jì)圖示裝置(均為惰性電極)電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，圖中右側(cè)電極連接電源的______極，其電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________ ________________________________________________。 答案　正極　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 解析　根據(jù)NaOH溶液濃度的變化及Na＋交換膜，左側(cè)為陰極區(qū)域，右側(cè)為陽(yáng)極區(qū)域，電極反應(yīng)式為 陰極：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 陽(yáng)極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 在陽(yáng)極區(qū)域：2CrO＋2H＋Cr2O7＋H2O。 6．電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如下： 電解池中隔膜僅阻止氣體通過(guò)，陰陽(yáng)兩極均為惰性電極。 (1)A極為_(kāi)_______，電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________。 (2)B極為_(kāi)_______，電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________。 答案　(1)陽(yáng)極　CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O　(2)陰極　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ 解析　H2產(chǎn)生是因?yàn)镠2O電離的H＋在陰極上得電子，即6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，所以B極為陰極，A極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO＋6H2O，陽(yáng)極反應(yīng)式容易錯(cuò)寫(xiě)成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 考點(diǎn)三　應(yīng)對(duì)電化學(xué)定量計(jì)算的三種方法 1．計(jì)算類(lèi)型 原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對(duì)原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算等。 2．三種方法 (1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算 先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)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 ①用于串聯(lián)電路中陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類(lèi)型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。 ②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)得失電子守恒定律關(guān)系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(guò)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(jiàn)的電化學(xué)計(jì)算問(wèn)題。 提示　在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用Q＝It和Q＝n(e－)NA1.6010－19C來(lái)計(jì)算電路中通過(guò)的電量。 題組一　根據(jù)總反應(yīng)式，建立等量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算 1．兩個(gè)惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解過(guò)程中陰極沒(méi)有H2放出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略不計(jì))，電極上析出銀的質(zhì)量最大為(　　) A．27 mg B．54 mg C．106 mg D．216 mg 答案　B 解析　首先結(jié)合離子放電順序，弄清楚兩極的反應(yīng)：陽(yáng)極4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；陰極4Ag＋＋4e－===4Ag，電解的總反應(yīng)式為4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。由電解的總反應(yīng)式可知，電解過(guò)程中生成的n(Ag)＝n(HNO3)＝n(H＋)＝(10－3 molL－1－10－6 molL－1)0.5 L≈510－4 mol，m(Ag)＝510－4 mol108 gmol－1＝0.054 g＝54 mg。 2．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(wú)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．410－3 molL－1 B．210－3 molL－1 C．110－3 molL－1 D．110－7 molL－1 答案　A 解析　根據(jù)2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，得：n(H＋)＝2n(H2SO4)＝2n(Cu)＝2＝0.002 mol，c(H＋)＝＝410－3 molL－1。 題組二　根據(jù)電子守恒，突破電解分階段計(jì)算 3．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6 molL－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2.24 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(shuō)法正確的是(　　) A．原混合溶液中c(K＋)為0.2 molL－1 B．上述電解過(guò)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 mol D．電解后溶液中c(H＋)為0.2 molL－1 答案　A 解析　石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極先后發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。從收集到O2為2.24 L這個(gè)事實(shí)可推知上述電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol 電子，而在生成2.24 L H2的過(guò)程中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 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 molL－1，電解后c(H＋)＝0.4 molL－1。 題組三　根據(jù)電極現(xiàn)象，利用電子守恒，突破電解池的“串聯(lián)”計(jì)算 4．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(wèn)題。 (1)電源中X電極為直流電源的________極。 (2)pH變化：A：________，B：________，C：________(填“增大”、“減小”或“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_(kāi)_______(設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化)。 (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_(kāi)_________(設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化)。 答案　(1)負(fù)　(2)增大　減小　不變 (3)0.025 molL－1　(4)13 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。 (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??；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5 min時(shí)，C中析出0.02 mol Ag，電路中通過(guò)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(guò)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4x＋4y＝0.02 mol(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x＋3y＝0.01 mol(氣體體積之和)，解得x＝y(tǒng)＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝20.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝0.005 mol0.2 L＝0.025 molL－1。(4)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 L＝0.1 molL－1，pH＝13。 無(wú)明顯“外接電源”的電解池的“串聯(lián)”問(wèn)題，主要是根據(jù)“原電池”的形成條件判斷“電源”的正、負(fù)極，從而判斷電解池的陰、陽(yáng)極。 考點(diǎn)四　金屬的腐蝕和防護(hù) 1．金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子，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 類(lèi)型 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸 不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn)象 無(wú)電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質(zhì) 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(lèi)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 反 應(yīng) 負(fù)極 Fe－2e－===Fe2＋ 正極 2H＋＋2e－===H2↑ 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(yáng)極的陰極保護(hù)法—原電池原理 a．負(fù)極：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(yáng)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。 深度思考 1．判斷正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“” (1)所有金屬純度越大，越不易被腐蝕(　　) (2)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣(　　) (3)干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕(　　) (4)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物(　　) (5)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3＋(　　) (6)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(duì)金屬的保護(hù)作用(　　) (7)外加電流的陰極保護(hù)法，構(gòu)成了電解池；犧牲陽(yáng)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(　　) 答案　(1)　(2)　(3)　(4)　(5)　(6) (7)√ 2．寫(xiě)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===Fe2O3xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O 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度由快到慢的順序?yàn)?　　) A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥ 答案　C 解析　①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Fe－2e－===Fe2＋，正極2H2O＋O2＋4e－===4OH－。②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護(hù)；②④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Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極作陽(yáng)極，Cu接電源負(fù)極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負(fù)極作陰極，Cu接電源正極作陽(yáng)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)棰?④>②>①>③>⑥。 2．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．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(lái)防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當(dāng)于原電池的正極 答案　C 解析　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Fe－2e－===Fe2＋，F(xiàn)e2＋與[Fe(CN)6]3－反應(yīng)生成Fe3[Fe(CN)6]2藍(lán)色沉淀；D項(xiàng)，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。 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)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。 題組二　正確判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕 3．如圖所示的鋼鐵腐蝕中，下列說(shuō)法正確的是(雙選)(　　) 　 A．碳表面發(fā)生氧化反應(yīng) B．鋼鐵被腐蝕的最終產(chǎn)物為FeO C．生活中鋼鐵制品的腐蝕以圖②所示為主 D．圖②中，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 答案　CD 解析　A項(xiàng)，碳作正極，應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)；B項(xiàng)，鋼鐵被腐蝕的最終產(chǎn)物為Fe2O3xH2O；C項(xiàng)，生活中鋼鐵制品以發(fā)生吸氧腐蝕為主。 4．利用右圖裝置進(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(chǎn)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(chǎn)處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小 D．a(chǎn)、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe－2e－===Fe2＋ 答案　C 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：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 右邊　負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：2H＋＋2e－===H2↑ a、b處的pH均增大，C錯(cuò)誤。 正確判斷“介質(zhì)”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關(guān)鍵。潮濕的空氣、酸性很弱或中性溶液發(fā)生吸氧腐蝕；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液發(fā)生析氫腐蝕。 探究高考　明確考向 廣東五年高考 1．(xx廣東理綜，11)某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則(　　) A．電流方向：電極Ⅳ→A→電極Ⅰ B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng) C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu 答案　A 解析　當(dāng)多個(gè)池串聯(lián)時(shí)，兩電極材料活動(dòng)性相差大的作原電池，其他池作電解池，由此可知圖示中左邊兩池組成原電池，右邊組成電解池。A項(xiàng)，電子移動(dòng)方向：電極Ⅰ→A→電極Ⅳ，電流方向與電子移動(dòng)方向相反，正確；B項(xiàng)，原電池負(fù)極在工作中失電子，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，原電池正極為得電子一極，銅離子在電極Ⅱ上得電子，生成銅單質(zhì)，該電極質(zhì)量逐漸增大，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解池中陽(yáng)極為非惰性電極時(shí)，電極本身失電子，形成離子進(jìn)入溶液中，因?yàn)殡姌OⅡ?yàn)檎龢O，因此電極Ⅲ為電解池的陽(yáng)極，其電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，錯(cuò)誤。 2.(xx廣東理綜，12)某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如圖裝置。下列敘述不正確的是(　　) A．a(chǎn)和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出 B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu C．無(wú)論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色 D．a(chǎn)和b分別連接直流電流正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2＋向銅電極移動(dòng) 答案　D 解析　鐵的活動(dòng)性強(qiáng)于銅，故鐵能置換出銅且附著在鐵棒上，A正確；B項(xiàng)構(gòu)成原電池，銅片為正極，B正確；C項(xiàng)中無(wú)論a和b是否連接，都有鐵被氧化生成亞鐵離子，故C正確；D項(xiàng)中銅離子應(yīng)移向鐵電極，故D錯(cuò)誤。 3．[xx廣東理綜，32(5)]石墨可用于自然水體中銅件的電化學(xué)防腐，完成下圖防腐示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注。 答案　 解析　要用C通過(guò)電化學(xué)腐蝕保護(hù)銅，只能用電解池原理，所以裝置圖如上圖所示。 4．(xx廣東理綜，32)由熔鹽電解法獲得的粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁。工藝流程如下： (注：NaCl熔點(diǎn)為801 ℃；AlCl3在181 ℃升華) (1)精煉前，需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時(shí)它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì)，相關(guān)的化學(xué)方程式為①_________________________________________________ 和②________________________________________________________________________。 (2)將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有______________；固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在______________。 (3)在用廢堿液處理氣體A的過(guò)程中，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________ __________________________________________________。 (4)鍍鋁電解池中，金屬鋁為_(kāi)_______極。熔融鹽電鍍液中鋁元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，鋁電極的主要電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________ ________________________________________________________________________________________________________。 (5)鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，其原因是___________________ _____________________________________________________。 答案　(1)Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 3SiO2＋4Al3Si＋2Al2O3 (2)HCl、AlCl3　NaCl (3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O， H＋＋OH－===H2O (4)陽(yáng)　Al＋4Cl－－3e－===AlCl， 2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl (5)氧化鋁膜能隔絕空氣，阻礙鋼鐵被腐蝕 解析　(1)坩堝表面的氧化鐵和石英砂分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3,3SiO2＋4Al3Si＋2Al2O3。 (2)粗鋁中含有H2，則與Cl2反應(yīng)生成HCl，則氣泡中含有HCl，同時(shí)Al與Cl2反應(yīng)生成AlCl3，由于AlCl3在181 ℃升華，氣泡中還含有AlCl3。有Na存在，其與Cl2反應(yīng)生成NaCl，NaCl熔點(diǎn)高于700 ℃，存在于浮渣中。 (3)尾氣經(jīng)冷凝后氣體A含有Cl2和HCl，用堿液吸收的離子方程式為Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，OH－＋H＋===H2O。 (4)在電鍍池中，鍍件作陰極，金屬鋁作陽(yáng)極，鋁電極的電極反應(yīng)式為Al＋4Cl－－3e－===AlCl，2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl。 (5)致密的氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕是因?yàn)檠趸X膜能隔絕空氣，阻止Fe與O2反應(yīng)。 各省市兩年高考 1．(xx海南，3)以石墨為電極，電解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．陰極附近溶液呈紅色 B．陰極逸出氣體 C．陽(yáng)極附近溶液呈藍(lán)色 D．溶液的pH變小 答案　D 解析　以石墨為電極，電解KI溶液，發(fā)生的反應(yīng)為2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I(xiàn)2(類(lèi)似于電解飽和食鹽水)，陰極產(chǎn)物是H2和KOH，陽(yáng)極產(chǎn)物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以陽(yáng)極附近的溶液會(huì)變藍(lán)(淀粉遇碘變藍(lán))，陰極附近的溶液會(huì)變紅(溶液呈堿性)，A、B、C正確；由于電解產(chǎn)物有KOH生成，所以溶液的pH逐漸增大，D錯(cuò)誤。 2.(xx上海，12)如右圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中，下列分析正確的是(　　) A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－―→H2↑ B．K1閉合，石墨棒周?chē)芤簆H逐漸升高 C．K2閉合，鐵棒不會(huì)被腐蝕，屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 D．K2閉合，電路中通過(guò)0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生0.001 mol氣體 答案　B 3．(xx 高考試題組合) (1)[xx四川理綜，11(4)]MnO2可作超級(jí)電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是__________________。 答案　Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋ 解析　陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，由MnSO4制得MnO2，錳元素化合價(jià)升高，MnSO4在陽(yáng)極反應(yīng)，根據(jù)原子守恒，反應(yīng)物中有H2O參加，再根據(jù)電荷守恒，生成物中還有H＋，配平電極反應(yīng)式。 (2)[xx山東理綜，30(1)]離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機(jī)陽(yáng)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(guò)程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為_(kāi)_______。 答案　負(fù)　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2 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^(guò)程中“不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽(yáng)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(guò)程中負(fù)極上得到電子的反應(yīng)是4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl；在水溶液中，得電子能力：H＋>Al3＋，故陰極上發(fā)生的反應(yīng)是2H＋＋2e－===H2↑。 (3)[xx北京理綜，26(4)]電解NO制備N(xiāo)H4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是________，說(shuō)明理由：_________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________。 答案　NH3　根據(jù)反應(yīng)：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，電解產(chǎn)生的HNO3多 解析　由電解NO制備N(xiāo)H4NO3的工作原理圖可知，NO在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成NO，電極反應(yīng)式為5NO＋10H2O－15e－===5NO＋20H＋。NO在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成NH，電極反應(yīng)式為3NO＋18H＋＋15e－===3NH＋3H2O，電池總反應(yīng)式為8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，電解產(chǎn)生的HNO3多，故應(yīng)補(bǔ)充N(xiāo)H3，使其轉(zhuǎn)化為NH4NO3。 (4)[xx江蘇，20(1)]將燒堿吸收H2S后的溶液加入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)： S2－－2e－===S　(n－1)S＋S2－===S ①寫(xiě)出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②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_______________ _________________________________________________________。 答案?、?H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑ 解析?、僭陉帢O電解質(zhì)溶液是NaOH，同時(shí)圖示顯示產(chǎn)生了H2，因此陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。②加入H2SO4后，H＋與S反應(yīng)生成S和H2S。 (5)[xx重慶理綜，11(4)]一定條件下，如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫(忽略其他有機(jī)物)。 ①導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向?yàn)開(kāi)_______。(用A、D表示) ②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________________________________________。 ③該儲(chǔ)氫裝置的電流效率η＝________。(η＝生成目標(biāo)產(chǎn)