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專題18 電解池 金屬腐蝕與保護 【復習目標】 1.理解電解池的構(gòu)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、防止金屬腐蝕的措施。 【考情分析】本部分內(nèi)容高考命題注重電解原理的實質(zhì)，從氧化還原反應的角度認識電化學，注重與元素及其化合物、有機化學、電解質(zhì)溶液、化學實驗設計、新能源等知識的聯(lián)系。主要考查內(nèi)容有電解池的工作原理，如電解池陽、陰極的判斷，電極反應式的書寫及溶液pH的變化等；電解規(guī)律及其應用，如氯堿工業(yè)、粗銅的精煉、電鍍等；金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因和防止金屬腐蝕的措施。題型有選擇題、填空題。 【考點過關】 考點一電解 1.電解的工作原理 定義 在電流作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程，將電能轉(zhuǎn)變成化學能的裝置叫電解池 形成條件 兩電極接直流電源 兩電極（一般為惰性電極）同時插入同一電解質(zhì)溶液 用導線相互連接組成閉合回路 電極判斷 電極反應 陽極反應 陽極上發(fā)生失電子的氧化反應 若為活性電極：則電極本身失去電子，發(fā)生氧化反應 若為惰性電極，則電極本身不反應，溶液中的陰離子失去電子，發(fā)生氧化反應。陰離子放電順序(還原性強弱順序)：S2―＞I―＞Br―＞Cl―＞OH―＞NO3-＞SO42-＞F－ 陰極反應 陰極上發(fā)生得電子的還原反應 電極本身不反應，溶液中陽離子在陰極上獲得電子，發(fā)生還原反應。放電順序：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+ 2.電解的類型 3.電解的規(guī)律 【考點演練】下列說法正確的是 。 ①用電解法精煉粗銅時，粗銅作陰極 ②電解稀硫酸制H2和O2時銅做陽極 ③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 ④電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極 ⑤電解是把電能轉(zhuǎn)化成化學能 ⑥任何溶液被電解時，必然導致氧化還原反應的發(fā)生 ⑦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 ⑧與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕 ⑨鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學腐蝕 ⑩用如圖裝置電解精煉鋁 ?可充電電池在充電的時候是電解池 ?氯堿工業(yè)中,燒堿在陽極區(qū)生成 答案：①⑤⑥? 考點二電解規(guī)律的應用 電解制取燒堿 離子交換膜電解槽主要由陽極（用金屬鈦網(wǎng)制成，涂有鈦、釕等氧化物涂層）、陰極（由碳鋼網(wǎng)制成，上面涂有鎳涂層）、離子交換膜、電解槽框、導電銅棒等組成。離子交換膜只允許陽離子通過，而阻止陰極離子和氣體通過 陽極（用石墨） 2Cl― －2e－=Cl2 ↑ 陰極（用Fe） 2 H＋ + 2e－= H2↑ 總反應方程式 2NaCl + 2 H2O 2NaOH +H2↑+Cl2↑ 食鹽水的精制 電解前應除去食鹽溶液中的Ca2＋、Mg2＋、SO42―等雜質(zhì)離子，加入試劑依次為NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、稀鹽酸（或?qū)aCl2溶液和NaOH溶液的順序互換） 電鍍 利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程 電鍍是一種特殊的電解，要求鍍件必須作陰極，鍍層金屬作陽極，含鍍層金屬離子的可溶性鹽溶液作電解質(zhì)溶液（作為電鍍液） 形成條件 電解時，鍍層金屬作陽極，Cu－2e－===Cu2＋ 鍍件作陰極，Cu2＋＋2e－===Cu 含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液 用直流電源 特征 陽極本身放電被氧化 宏觀上看無新物質(zhì)生成 電解液的總量、濃度、pH均不變 精煉銅 電解精煉銅時，陽極材料是粗銅，陰極材料是精銅，電解質(zhì)溶液是CuSO4溶液(或 Cu(NO3)2溶液) 粗銅中往往含有鋅、鐵、鎳、銀、金等多種雜質(zhì)，當含雜質(zhì)的銅在陽極不斷溶解時，位于金屬活動性順序銅以前的金屬雜質(zhì)如Zn、Fe、Ni等，也會同時放電：Zn－2e－= Zn2+ 、Fe －2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋ ，位于金屬活動性順序銅之后的金、銀等金屬雜質(zhì)，因為失去電子能力比Cu弱，難以在陽極失去電子變成陽離子溶解下來，而以陽極泥的形式沉積下來，陽極泥可作為提煉金、銀等貴重金屬的原料。長時間電解后，電解質(zhì)溶液必須補充 冶煉金屬 Na、Mg、Al等活潑金屬都可用電解它們的熔融鹽或氧化物制得 2NaCl 2Na +Cl2↑(制Na) MgCl2Mg +Cl2↑(制Mg) 2Al2O34Al+3O2↑(制Al) 【考點演練】 （1）電解飽和草酸溶液可以制得高檔香料乙醛酸(H2C2O3),裝置如下圖所示,寫出復合膜電極的電極反應式: 。 （2）解NO制備NH4NO3,其工作原理如下圖所示。為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補充物質(zhì)有A,A是 ,說明理由: 。 （3）電解制備Al(OH)3時,電極分別為Al片和石墨,電解總反應式為 。 一種可超快充電的新型鋁電池,充放電時AlCl4—和Al2Cl72—兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化,其他離子不參與電極反應,放電時負極Al的電極反應式為 。 （4）電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如圖，電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰陽兩極均為惰性電極，A極為________，電極反應式為________，B極為________，電極反應式為_______________。 （5）化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣：Fe＋2H2O＋2OH－FeO42—＋3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色FeO42—，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。電解一段時間后，c(OH－)降低的區(qū)域在________(填“陰極室”或“陽極室”)，電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出，其原因是__________________________。 （6）次磷酸(H3PO2)是一種精細磷化工產(chǎn)品，具有較強還原性， H3PO2也可用電滲析法制備。“四室電滲析法”工作原理如下圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)：寫出陽極的電極反應式：_________________________________________，分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：______________________________________。 （7）利用下圖所示裝置電解制備NCl3(氯的化合價為＋1價)，其原理是NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑，b接電源的 (填“正”或“負”)極，陽極反應式是 。 （8）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，其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。圖中a極要連接電源的 (填“正”或“負”)極，C口流出的物質(zhì)是 ，SO32—放電的電極反應式為 ，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 。 （9）電化學沉解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。電化學降解NO3—的原理如圖，電源正極為 (填“A”或“B”)，陰極反應式為 。 （10）電解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如下圖所示，KHCO3應進入 (填“陰極”或“陽極”)室。結(jié)合方程式簡述再生K2CO3的原理是 。 —。（4）H2產(chǎn)生是因為H2O電離的H＋在陰極上得電子，即6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，所以B極為陰極，A極為陽極，電極反應式為CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO32—＋6H2O，陽極反應式容易錯寫成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。（5）根據(jù)電解總反應：Fe＋2H2O＋2OH－FeO42—＋3H2↑，結(jié)合陽極發(fā)生氧化反應知，陽極反應式為Fe－6e－＋8OH－=== FeO42—＋4H2O，結(jié)合陰極發(fā)生還原反應知，陰極反應式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，則陽極室消耗OH－且無補充，故c(OH－)降低。結(jié)合題給信息“Na2FeO4易被氫氣還原”知，陰極產(chǎn)生的氫氣不能接觸到Na2FeO4，故需及時排出。（6）陽極為水電離出的OH－放電，電極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，陽極室中的H＋穿過陽膜進入產(chǎn)品室，原料室中的H2PO2—穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應生成H3PO2。（7）b電極，H＋得電子生成H2，發(fā)生還原反應 ，所以b電極為陰極，連接電源的負極。陽極反應物為NH4Cl，生成物為NCl3，題目中給出氯的化合價為＋1價，所以氯失電子，化合價升高，氮、氫不變 答案：（1）H2C2O4+2e-+2H+=H2C2O3+H2O（2）NH3 根據(jù)反應8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,電解產(chǎn)生的HNO3多（3）2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑ Al-3e-+7AlCl4—=4Al2 Cl7—（4）陽極 CO(NH2)2＋8OH－－6e－=N2↑＋CO32—＋6H2O 陰極 6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－（5）陽極室 防止Na2FeO4與H2反應使產(chǎn)率降低（6）2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ ，陽極室的H＋穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2—穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應生成H3PO2（7）負 3Cl－－6e－＋NH4+=NCl3＋4H＋（8）負 硫酸 S O32—－2e－＋H2O=S O42—＋2H＋ 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（9）A 2NO3—＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O （10）陰極 水電離出H＋在陰極得電子生成H2，使水的平衡正移，產(chǎn)生的OH－和HCO3—反應生成CO32—，使得K2CO3再生 考點三金屬的腐蝕與保護 1.金屬的腐蝕 定義 金屬的腐蝕指金屬或合金周圍接觸到氣體或液體，失去電子被氧化而消耗進行化學反應而腐蝕損耗的過程 實質(zhì) 金屬原子失去電子被氧化而消耗的過程 分類 化學腐蝕 金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸，金屬被氧化，無電流產(chǎn)生 電化學腐蝕 不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸，較活潑金屬被氧化，有微弱電流產(chǎn)生 兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍 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>有防護腐蝕措施的腐蝕 同種金屬的腐蝕在強電解質(zhì)中>弱電解質(zhì)中>非電解質(zhì)中； 活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快 對同一電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快 2.電化學腐蝕 類型 吸氧腐蝕 析氫腐蝕 條件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性較強 正極反應 O2+4e-+2H2O==4OH- 2H++2e-==H2↑ 負極反應 Fe－2e-==Fe2+ Fe－2e-==Fe2+ 腐蝕作用 是主要的腐蝕類型，具有廣泛性 發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi) 3.金屬的防護 方法 措施 金屬表面覆蓋保護層 涂礦物性油脂、油漆或覆蓋搪瓷塑料；鍍耐腐蝕的金屬或合金；用化學方法鈍化使金屬表面形成一層致密的氧化物膜 電化學保護法 外加電流的陰極保護法(電解池原理)如鋼閘門接低壓直流電負極，石墨接電源正極作陽極，浸入水中； 犧牲陽極的陰極保護法(原電池原理)，如船殼上釘上鋅塊 改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 普通鋼鐵加入鉻、鎳等轉(zhuǎn)變?yōu)椴讳P鋼等 【考點演練】我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術價值和歷史價值。但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕，故對其進行修復和防護具有重要意義。 (1)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進一步被腐蝕。如將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復分解反應，該化學方程式為______________________。 (2)如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖。 ①腐蝕過程中，負極是________(填圖中字母“a”或“b”或“c”)； ②環(huán)境中的Cl－擴散到孔口，并與正極反應產(chǎn)物和負極反應產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為_______________________________________________； ③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為________L(標準狀況)。 解析：(1)復分解反應為相互交換成分的反應，因此該反應的化學方程式為Ag2O＋2CuCl= 2AgCl＋Cu2O。(2)①負極發(fā)生失電子的反應，銅作負極失電子，因此負極為c。負極反應：Cu－2e－=Cu2＋，正極反應：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；②正極產(chǎn)物為OH－，負極產(chǎn)物為Cu2＋，兩者與Cl－反應生成Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓；③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為0.02 mol，由Cu元素守恒知，發(fā)生電化腐蝕失電子的Cu單質(zhì)的物質(zhì)的量為0.04 mol，失去電子0.08 mol，根據(jù)電子守恒可得，消耗O2的物質(zhì)的量為0.02 mol，所以理論上消耗氧氣的體積為0.448 L(標準狀況)。 答案：(1)Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O(2)①c ②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓ ③0.448 【過關練習】 1.（2018年高考全國卷Ⅰ）最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示，其中電極分別為ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應為： ①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+ ②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+ 該裝置工作時，下列敘述錯誤的是 A. 陰極的電極反應：CO2+2H++2e-＝CO+H2O B. 協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應：CO2+H2S＝CO+H2O+S C. 石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的低 D. 若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需為酸性 式為：CO2+H2S= CO+H2O+S，B正確；石墨烯與光伏電池的正極相連，ZnO石墨烯與光伏電池的負極相連，則石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的高，C錯誤；因Fe3+在pH為3.4的溶液中會轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，所以若采用Fe3+/ Fe2+替代EDTA—Fe3+/ EDTA—Fe2，溶液必修為酸性，D正確。答案：C 2.（2017年高考全國卷Ⅰ）支持海港碼頭基礎的防腐技術，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(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整 3.（莆田市2018屆高三下學期3月教學質(zhì)量檢測）高鐵酸鈉（Na2FeO4）是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，其工作原理如右圖所示，兩端隔室中離子不能進入中間隔室。下列說法錯誤的是 A. 電解時，銅電極連接電源負極 B. 甲溶液可回用于該電解池 C. 離子交換膜a是陰離子交換膜 D. 陽極電極反應式：Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O 解析：A. 工業(yè)上用電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，說明Fe溶解進入溶液，則Fe電極為陽極連接電源的正極，Cu電極為陰極連接電源的負極，故A正確；B. 在Cu電極上，水電離的H+放電使陰極區(qū)c(OH－)增大，Na+通過陽離子交換膜a進入陰極區(qū)，使陰極區(qū)c(NaOH)增大，則甲溶液為NaOH，可以回用于該電解池，故B正確；C. 根據(jù)B項分析可知，因Na+要通過離子交換膜a從中間隔室進入陰極區(qū)，所以離子交換膜a是陽離子交換膜，故C錯誤；D. Fe電極溶解生成FeO42－進入溶液，電極反應式為：Fe－6e－+8OH－=FeO42－+4H2O，故D正確。答案：C 4.（河南省2018屆高三4月普通高中畢業(yè)班高考適應性考試）工業(yè)上電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示(圖中電極均為石墨電極)。下列說法錯誤的是 A. a 極連接電源的負極 B. 陽極反應為NO+5e-+6H+=NH4++H2O C. 總反應方程式為8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3 D. 為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補充物質(zhì)A，A 是NH3 5.（六安市皖西省示范高中聯(lián)盟2018屆高三上學期期末） 電化學在日常生活中用途廣泛，下圖①是鎂、次氯酸鈉燃料電池的示意圖，電池總反應式為：Mg+ClO-+H2O═Cl-+Mg(OH)2↓，圖②是電解法除去工業(yè)廢水中的Cr2O72-．下列說法正確的是 A. 圖②中Cr2O72-離子向鐵電極移動，與該極附近的OH-結(jié)合轉(zhuǎn)化成Cr（OH）3除去 B. 圖②中陽極上的電極反應式為：Fe-3e-═Fe3+ C. 圖①中發(fā)生的氧化反應是：ClO-+H2O+2e-═Cl-+2（OH）- D. 若圖①中7.2g鎂溶解產(chǎn)生的電量用以圖②廢水處理，理論可除去Cr2O72-的物質(zhì)的量為0.05mol 解析：A．圖②中惰性電極為陰極，F(xiàn)e電極為陽極，則Cr2O72-離子向金屬鐵電極移動，與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應生成的金屬陽離子與惰性電極附近的OH-結(jié)合轉(zhuǎn)化成Cr（OH）3除去，A錯誤；B．圖②中陽極上的電極反應式為：Fe-2e-＝Fe2+，B錯誤；C．該原電池中，鎂作負極，負極上鎂失電子發(fā)生氧化反應，C錯誤；D．n（Mg）=7.2g24g/mol=0.3mol，由電子守恒可知6Mg～6Fe2+～Cr2O72-，因此理論可除去Cr2O72-的物質(zhì)的量為0.3mol6＝0.05mol，D正確。答案：D 6.（赤峰二中2018屆高三下學期第一次月考）現(xiàn)在污水治理越來越引起人們重視，可以通過膜電池除去廢水中的乙酸鈉和對氯苯酚，同時利用此裝置的電能在鐵上鍍銅，下列說法正確的是 A. 當外電路中有0.2mole-轉(zhuǎn)移時，A極區(qū)增加的H+的個數(shù)為0.2NA B. A極的電極反應式為 C. 鐵電極應與Y相連接 D. 反應過程中甲中右邊區(qū)域溶液pH逐漸升高 生氧化反應，發(fā)生的電極反應為，生成H+，溶液的pH應該逐漸減小，故D項錯誤。綜上所述，答案：C 7.（河南省2018屆普通高中畢業(yè)班高考適應性測試） 一種處理高濃度乙醛廢水的方法——隔膜電解法，其原理如圖所示，電解質(zhì)溶液為一定濃度含乙醛的Na2SO4溶液，電解后乙醛在兩個電極分別轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸。下列說法正確的是 A. a電極為陰極，b電極為陽極 B. 陽極的電極反應式為CH3CHO-2e-+H2O=CH3COOH+2H+ C. 設電解時溶液體積不變，則陰極區(qū)Na2SO4的物質(zhì)的量增大 D. 電解過程中，M 池溶液的pH 變大，N 池溶液的pH 變小 8. (2017屆威海模擬)鋼鐵是目前應用最廣泛的金屬材料，了解鋼鐵腐蝕的原因與防護方法具有重要意義，對鋼鐵制品進行抗腐蝕處理，可適當延長其使用壽命。 (1)抗腐蝕處理前，生產(chǎn)中常用鹽酸來除鐵銹?，F(xiàn)將一表面生銹的鐵件放入鹽酸中，當鐵銹除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應的化學方程式為___________________________。 (2)利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。 ①若X為碳棒，為減緩鐵件的腐蝕，開關K應置于________處。 ②若X為鋅，開關K置于M處，該電化學防護法稱為________________。 (3)圖中若X為粗銅，容器中海水替換為硫酸銅溶液，開關K置于N處，一段時間后，當鐵件質(zhì)量增加3.2 g時，X電極溶解的銅的質(zhì)量________3.2 g(填“<”“>”或“＝”)。 (4)圖中若X為銅，容器中海水替換為FeCl3溶液，開關K置于M處，銅電極發(fā)生的反應是________________，若將開關K置于N處，發(fā)生的總反應是______________。 答案：(1)Fe＋2FeCl3===3FeCl2(2)①N ②犧牲陽極的陰極保護法 (3)<(4)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu＋2Fe2＋===2Fe3＋＋Cu2＋ 9. (2017屆仙桃模擬)利用電化學原理，將NO2、O2和熔融KNO3制成燃料電池，模擬工業(yè)電解法來處理含Cr2O72—廢水，如下圖所示；電解過程中溶液發(fā)生反應：Cr2O72—＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。 (1)甲池工作時，NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑Y，Y是N2O5，可循環(huán)使用。則石墨Ⅱ是電池的________極；石墨Ⅰ附近發(fā)生的電極反應式為________________________________。 (2)工作時，甲池內(nèi)的NO3—向________極移動(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)；在相同條件下，消耗的O2和NO2的體積比為________。 (3)乙池中Fe(Ⅰ)棒上發(fā)生的電極反應為___________________________________。 (4)若溶液中減少了0.01 mol Cr2O72—，則電路中至少轉(zhuǎn)移了________mol電子。 (5)向完全還原為Cr3＋的乙池工業(yè)廢水中滴加NaOH溶液，可將鉻以Cr(OH)3沉淀的形式除去，已知Cr(OH)3存在以下溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3＋(aq)＋3OH－(aq)，常溫下Cr(OH)3的溶度積Ksp＝c(Cr3＋)c3(OH－)＝1.010－32，要使c(Cr3＋)降至10－5 molL－1，溶液的pH應調(diào)至________。 解析：(1)根據(jù)圖示知甲池為燃料電池，電池工作時，石墨Ⅰ附近NO2轉(zhuǎn)變成N2O5，發(fā)生氧化反應，電極反應式為NO2＋NO3—－e－===N2O5；石墨Ⅱ是電池的正極，O2得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O2＋4e－＋2N2O5===4N NO3—。(2)電池工作時，電解質(zhì)溶液中的陰離子移向負極，即甲池內(nèi)的N NO3—向石墨Ⅰ極移動；根據(jù)兩極的電極反應式NO2＋N NO3—－e－===N2O5、O2＋4e－＋2N2O5===4N NO3—，根據(jù)得失電子守恒知，在相同條件下，消耗O2和NO2的體積比為1∶4。(3)乙池為電解池，F(xiàn)e(Ⅰ)棒為電解池的陽極，發(fā)生的電極反應為Fe－2e－===Fe2＋。(4)根據(jù)反應Cr2O72—＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O知，若溶液中減少了0.01 mol Cr2O72—，則參加反應的Fe2＋為0.06 mol，根據(jù)電極反應：Fe－2e－===Fe2＋知電路中至少轉(zhuǎn)移了0.12 mol電子。(5)常溫下Cr(OH)3的溶度積Ksp＝c(Cr3＋)c3(OH－)＝1.010－32，c(Cr3＋)＝10－5 molL－1，則c3(OH－)＝1.010－27，c(OH－)＝1.010－9 molL－1，c(H＋)＝10－5 molL－1，溶液的pH應調(diào)至5。 答案：(1)正 NO2＋N NO3—－e－===N2O5 (2)石墨Ⅰ 1∶4 (3)Fe－2e－===Fe2＋ (4)0.12 (5)5 10. (2016屆石景山上學期期末)知識的梳理和感悟是有效學習的方法之一。某學習小組將有關“電解飽和食鹽水”的相關內(nèi)容進行梳理，形成如下問題(顯示的電極均為石墨)。 (1)圖1中，電解一段時間后，氣球b中的氣體是 (填化學式)，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)生器中反應的總離子方程式為 。 (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。該工藝的相關物質(zhì)運輸與轉(zhuǎn)化關系如圖3所示(其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過)。 ①燃料電池B中的電極反應式分別為：負極 ，正極 。 ②分析圖3可知，氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)為a%、b%、c%，由大到小的順序為 。 答案：(1)H2 右(2)負 Cl－＋H2OClO－＋H2↑(3)①2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－②b%>a%>c% 11. (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 (填化學式)溶液，陽極電極反應式為 ， 電解過程中Li＋向 (填“A”或“B”)電極遷移。 (2)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機陽離子、Al2Cl7—和AlCl4—組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應接電源的 極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極電極反應式為 。 若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為 。 （3）電解硫酸亞鐵和硫酸鋁溶液得到液體聚合硫酸鋁鐵[AlaFeb(OH)m(SO4)n]。裝置如圖所示(陰離子交換膜只允許陰離子通過，電極為惰性電極)： ①陰極室的電極反應式是 。 ②電解過程陽極室溶液pH的變化是 (填“增大”、“減小”或“不變”)。 ③簡述在反應室中生成液體聚合硫酸鋁鐵的原理 。 （4）如圖是一種用電解原理來制備H2O2，并用產(chǎn)生的H2O2處理廢氨水的裝置。 ①為了不影響H2O2的產(chǎn)量，需要向廢氨水中加入適量HNO3調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，則所得溶液中c(NH4+) (填“>”、“＜”或“＝”)c(NO3—)。 ②Ir－Ru惰性電極吸附O2生成H2O2，其電極反應式為 。 ③理論上電路中每轉(zhuǎn)移3 mol e－，最多可以處理廢氨水中溶質(zhì)(以NH3計)的質(zhì)量是 g。 答案：(1)LiOH 2Cl－－2e－===Cl2↑ B(2)負 4Al2Cl7—＋3e－===Al＋7AlCl4— H2（3）①2H＋＋2e－===H2↑ ②減小 ③電解過程中反應室中的SO42—通過陰離子交換膜進入陽極室，陰極室中的OH－通過陰離子交換膜進入反應室，生成聚合硫酸鋁鐵（4）①＜ ②O2＋2H＋＋2e－===H2O2 ③17