高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电解池金属的电化学腐蚀与防护,地球与地图,栏目索引,请点击相关,栏目,2,4,1,3,考点,梯级落实,微课,通法悟道,真题,重组集训,课时,规范训练,考点一 电解原理,【,知识梳理,】,1,电解：使,电流,通过电解质溶液,(,或熔融的电解质,),而在阴、阳两极引起,氧化还原反应,的过程。,2,电解池,(,电解槽,),：电解池是把,电能转化为化学能,的装置。,3,电解池的组成和工作原理,(,电解,CuCl,2,溶液,),4,电子和离子移动方向,(1),电子：从电源,负极,流向电解池的,阴极,；从电解池的,阳极,流向电源的,正极,。,(2),离子：,阳离子,移向电解池的阴极；,阴离子,移向电解池的阳极。,5,阴、阳两极放电顺序,(1),阴极：,Ag,Fe,3,Cu,2,H,(,酸,)Fe,2,Zn,2,H,(,水,),Al,3,Mg,2,Na,Ca,2,K,。,(2),阳极：,活泼电极,S,2,I,Br,Cl,OH,含氧酸根离子。,【,问题与探究,】,分析电解下列物质的过程，并总结电解规律,(,用惰性电极电解,),电解质,(,水溶液,),被电解的物质,电解质浓度,溶液,pH,电解质溶液复原,含氧酸,(,如,H,2,SO,4,),强碱,(,如,NaOH),活泼金属的含氧酸盐,(,如,KNO,3,),无氧酸,(,如,HCl),不活泼金属的无氧酸盐,(,如,CuCl,2,),活泼金属的无氧酸盐,(,如,NaCl),不活泼金属的含氧酸盐,(,如,CuSO,4,),水,水,水,酸,盐,水和盐,水和盐,增大,减小,加水,增大,增大,加水,加水,不变,增大,增大,增大,通,HCl,减小,增大,加,CuCl,2,增大,通,HCl,减小,加,CuO,或,CuCO,3,1.,上表中要使电解后的,CuSO,4,溶液复原，加入,Cu(OH),2,固体可以吗？,2.,在框图推断中若出现,“A,H,2,O B,C,D”,的模式，则,A,一般可能为什么物质？,若通电一段时间，,CuSO,4,未电解完,(,即,Cu,2,未全部放电,),，使溶液复原应加入,CuO,，而加入,Cu(OH),2,会使溶液的浓度降低；若,Cu,2,全部放电，又继续通电一段时间,(,此时电解水,),，要使溶液复原应加入,Cu(OH),2,或,Cu,2,(OH),2,CO,3,，若只加入,CuO,，此时浓度偏高。,CuSO,4,、,NaCl(KCl),或,AgNO,3,，要视其他条件而定。,3,(1),用惰性电极电解,AgNO,3,溶液：,阳极反应式,_,；,阴极反应式,_,；,总反应离子方程式,_,。,(2),用惰性电极电解,MgCl,2,溶液,阳极反应式,_,；,阴极反应式,_,；,总反应离子方,程式,_,。,(3),用铁作电极电解,NaCl,溶液,阳极反应式,_,；,阴极反应式,_,；,总化学方程式,_,。,(4),用铜作电极电解盐酸溶液,阳极反应式,_,；,阴极反应式,_,；,总反应离子方程式,_,。,题型二 电极反应式、电解方程式的书写,4OH,4e,=O,2,2H,2,O,4Ag,4e,=4Ag,2H,2e,=H,2,2Cl,2e,=Cl,2,2H,2e,=H,2,Fe,2e,=Fe,2,2H,2e,=H,2,Cu,2e,=Cu,2,4Ag,2H,2,O 4Ag,O,2,4H,=,通电,Mg,2,2Cl,2H,2,O Mg(OH),2,Cl,2,H,2,通电,=,解析：第一阶段阳极：,2Cl,2e,=Cl,2,阴极：,Cu,2,2e,=Cu,第二阶段阴极：,2Cu,2,4e,=2Cu,阳极：,4OH,4e,=O,2,2H,2,O,第三阶段阴极：,4H,4e,=2H,2,阳极：,4OH,4e,=O,2,2H,2,O,将电极反应式合并可得电解反应的化学方程式。,4,CuI,是一种不溶于水的白色固体，可以由反应：,2Cu,2,4I,=2CuI,I,2,得到。现以石墨为阴极，以,Cu,为阳极电解,KI,溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。,(1),阳极区的现象,_,。,(2),阳极电极反应式,_,。,5,某溶液中含有等物质的量浓度的,Cu(NO,3,),2,和,NaCl,，以惰性电极对该溶液进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。,铜电极逐渐溶解，有白色沉淀产生，溶液变为蓝色,2Cu,4I,4e,=2CuI,I,2,考点二 电解原理的应用,【,知识梳理,】,2,电镀与电解精炼铜,电镀,(Fe,上镀,Cu),电解精炼铜,阳极,电极材料,铜,粗铜,(,含,Zn,、,Fe,、,Ni,、,Ag,、,Au,等杂质,),电极反应,Cu,2e,=Cu,2,Cu,2e,=Cu,2,；,Zn,2e,=Zn,2,Fe,2e,=Fe,2,；,Ni,2e,=Ni,2,阴极,电极材料,铁,纯铜,电极反应,Cu,2,2e,=Cu,电解质溶液,CuSO,4,溶液,注：电解精炼铜时，粗铜中的,Ag,、,Au,等不反应，沉在电解池底部形成阳极泥,1,(1),电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？,(2),氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？,2,电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？,3,Cu,的还原性比,H,2,弱，能否采取一定措施使,Cu,将酸中的,H,置换出来？采用什么措施？,2.,粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如,Zn,、,Fe,、,Ni,等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。,阳极产物,Cl,2,可以用淀粉,KI,试纸检验，阴极产物,H,2,可以通过点燃检验，,NaOH,可以用酚酞试剂检验。,防止,H,2,和,Cl,2,混合爆炸，防止,Cl,2,与溶液中的,NaOH,反应。,1.,利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是,(,),A,氯碱工业中，,X,电极上反应式是,4OH,4e,=2H,2,O,O,2,B,电解精炼铜时，,Z,溶液中的,Cu,2,浓度不变,C,在铁片上镀铜时，,Y,是纯铜,D,制取金属镁时，,Z,是熔融的氯化镁,D,2,以,KCl,和,ZnCl,2,混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是,(,),A,未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程,B,因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系,C,电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率,D,镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用,C,3,甲图为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。乙图是一种家用环保型消毒液发生器，用惰性电极电解饱和食盐水。下列说法中不正确的是,(,),A,装置乙的,a,极要与装置甲的,X,极连接,B,装置乙中,b,极的电极反应式为,2Cl,2e,=Cl,2,C,若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中,M,极发生的电极反应为,C,6,H,12,O,6,6H,2,O,24e,=6CO,2,24H,D,N,电极发生还原反应，当,N,电极消耗,5.6 L(,标况下,),气体时，则有,2NA,个,H,通过离子交换膜,因图甲中传递的是质子，葡萄糖在,M,极放电，故电极反应式为,C,6,H,12,O,6,6H,2,O,24e,=6CO,2,24H,，,C,正确,.,。,D,氧气在,N,电极得到电子，电极反应式为,O,2,4H,4e,=2H,2,O,，故消耗,5.6 L,氧气时，转移,1 mol,电子，即有,NA,个,H,通过离子交换膜，,D,错误,.,解析：由图甲分析得出,M(,或,X),为负极，,N(,或,Y),为正极，由图乙分析得出,a,为阴极，,b,为阳极。乙的,a,极要与甲的,X,极相连接，,A,项正确；乙的,b,极为阳极，氯离子放电，,B,项正确。,4,工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜,(,只允许阳离子通过,),，其工作原理如下图所示：,(1),该电解槽的阳极反应式是,_,。,(2),通电开始后，阴极附近溶液,pH,会增大，请简述原因,_,。,(3),除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口,_(,填写“,A”,或“,B”),导出。,4OH,4e,=2H,2,O,O,2,H,放电，促进水的电离，,OH,浓度增大,B,5,对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。,(1),以下为铝材表面处理的一种方法：,碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是,_(,用离子方程式表示,),。为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的,_,。,a,NH,3,b,CO,2,c,NaOH d,HNO,3,以铝材为阳极，在,H,2,SO,4,溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为,_,。,取少量废电解液，加入,NaHCO,3,溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是,_,。,(2),镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是,_,。,解析：,(1),冒气泡的原因是,Al,与,NaOH,溶液反应，离子方程式为,2Al,2OH,2H,2,O=2AlO,2,-,3H,2,；使,AlO,2,-,生成沉淀，最好是通入,CO,2,，若加,HNO,3,，过量时沉淀容易溶解。,2Al,2OH,2H,2,O=2AlO,2,-,3H,2,b,解析：（,1,）阳极是,Al,发生氧化反应，要生成氧化膜，还必须有,H,2,O,参加，故电极反应式为,2Al,3H,2,O,6e,=Al,2,O,3,6H,；加入,NaHCO,3,溶液后产生气泡和白色沉淀，是由于,HCO,消耗,H,，使溶液,pH,不断升高。,2Al,3H,2,O,6e,=Al,2,O,3,6H,HCO,3,-,消耗,H,c(H,),减小，,c(OH,),增大，使,Al(OH),3,沉淀析出,阳极,Cu,可以发生氧化反应生成,Cu,2,考点三金属的腐蚀与防护,【,知识梳理,】,1,化学腐蚀与电化学腐蚀,类型,化学腐蚀,电化学腐蚀,反应物,金属、干燥的气体,或非电解质,不纯金属、电解质溶液,反应类型,直接发生化学反应,原电池反应,有无电流产生,无,有,实质,金属原子失电子被,氧化,2.,电化学腐蚀的分类,(,钢铁腐蚀,),类型,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,水膜性质,酸性,弱酸性、中性或碱性,负极反应,Fe,2e,=Fe,2,正极反应,2H,2e,=H,2,2H,2,O,O,2,4e,=4OH,总反应,Fe,2H,=Fe,2,H,2,2Fe,O,2,2H,2,O=2Fe(OH),2,其他反应,4Fe(OH),2,O,2,2H,2,O=4Fe(OH),3,2Fe(OH),3,=Fe,2,O,3,xH,2,O,(3,x)H2O,注：吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍,(1),牺牲阳极的阴极保护法利用,原电池原理,。,(2),外加电流的阴极保护法利用,电解池原理,。,(3),改变金属内部结构如制成不锈钢。,(4),加保护层如电镀、喷漆、覆膜等。,金属的防护,1,判断正误,(,正确的打“”，错误的打“,”),(1),所有金属纯度越大，越不易被腐蚀,(,),(2),纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样,(,),(3),干燥环境下金属不被腐蚀,(,),(4)Al,、,Fe,、,Cu,在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物,(,),(5),钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成,Fe,3,(,),(6),在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用,(,),(7),外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀,(,),2,探究钢铁生锈,(Fe,2,O,3,xH,2,O),的主要过程。,3,探究影响金属腐蚀的因素。,(1),吸氧腐蚀：,负极：,2Fe,4e,=2Fe,2,正极：,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,原电池反应：,2Fe,O,2,2H,2,O=2Fe(OH),2,(2)Fe(OH),2,被氧化：,4Fe(OH),2,O,2,2H,2,O=4Fe(OH),3,(3)Fe(OH),3,分解形成铁锈：,2Fe(OH),3,=Fe,2,O,3,xH,2,O,(3,x)H,2,O,影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属的腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀,。,1,下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是,(,),A,B,C,D,A,【,题组训练,】,题组一 考查金属腐蚀快慢比较,2,相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是,(,),解析：,A,、,D,均由,Fe,、,Cu,构成原电池加速铁的腐蚀；在,B,中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极，易被腐蚀；,C,中铜镀层把铁完全覆盖，构不成原电池而不被腐蚀。,C,3.,如图装置中，小试管内为红墨水，,具支试管,内盛有,pH,4,久置的雨水和生铁片。实验时观察,到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管,内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法,正确的是,(,),A,生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应,B,雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀,C,墨水回升时，碳电极反应式为,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,D,具支试管中溶液,pH,减小,题组二 吸氧腐蚀和析氢腐蚀,解析：生铁片中的碳是原电池的正极，,A,错；雨水酸性较强，开始时铁片发生化学腐蚀和析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，,B,错；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应为,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,，,C,对；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液,pH,均增大，,D,错。,C,4.,按如图所示装置，进行铁钉被腐蚀的实验，一周后观察,(,设水不蒸发,),。,(1),若试管中液面上升，发生的是,_,腐蚀，,正极反应式为,_,，,负极反应式为,_,。,要顺利完成此实验，所用的电解质溶液可以,是,_,。,(2),若试管中液面下降，发生的是,_,腐蚀，正极反应式为,_,，负极反应式为,_,。,要顺利完成此实验，所用的电解质溶液可以是,_,。,稀硫酸,(,或其,他合理答案,),吸氧,2H,2,O,O,2,4e,=4OH,2Fe,4e,=2Fe,2,析氢,2H,2e,=H,2,Fe,2e,=Fe,2,氯化钠溶液,(,或其他合理答案,),5,下列装置中,(,杯中均盛有海水,),能使铁受到保护不被腐蚀的是,(,),6,利用如图装置，可以模拟铁的,电化学防护。,若,X,为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开,关,K,应置于,_,处。,若,X,为锌，开关,K,置于,M,处，该电化,学防护法称为,_,。,解析：,A,、,D,项中,Fe,为电解池的阳极，加快,Fe,的腐蚀；,B,项中,Fe,为电解池的阴极被保护；,C,项中,Fe,为原电池的负极，易被腐蚀。,B,解析：铁被保护，可以作原电池的正极，或者电解池的阴极。若,X,为碳棒，开关,K,置于,N,处，,Fe,作阴极受到保护；若,X,为锌，开关,K,置于,M,处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。,N,牺牲阳极的阴极保护法,解题技能,原电池、电解池组合装置及相关计算,1,多池串联装置中电池类型的判断,(1),直接判断：非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如图：,A,为原电池，,B,为电解池。,(2),根据电池中的电极材料和电解质溶液判断：原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属与一个碳棒做电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：,B,为原电池，,A,为电解池。,(3),根据电极反应现象判断：在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型，如图：,若,C,极溶解，,D,极上析出,Cu,，,B,极附近溶液变红，,A,极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，,D,是正极，,C,是负极；甲是电解池，,A,是阳极，,B,是阴极。,B,、,D,极发生还原反应，,A,、,C,极发生氧化反应。,2,组合装置中的计算,(1),计算依据：原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：,串联电路中各支路电流相等；,并联电路中总电流等于各支路电流之和。,(2),电解计算的常用方法,提示：,在电化学计算中，还常利用,Q,It,和,Q,n(e,)N,A,1.6010,19,C,来计算电路中通过的电量。,新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入,CH,4,和,O,2,，电解质为,KOH,溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。,(1),甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为,_,、,_,；,(2),闭合,K,开关后，,a,、,b,电极上均有气体产生，其中,b,电极上得到的是,_,，电解氯化钠溶液的总反应方程式为,_,；,解析：,(1),总反应式为,CH,4,2O,2,2OH,=CO,3,2-,3H,2,O,，正极反应式为,2O,2,4H,2,O,8e,=8OH,，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到,。,2O,2,4H,2,O,8e,=8OH,CH,4,10OH,8e,=CO,3,2-,7H,2,O,解析：,(2),由图可看出一二两池为串联的电源，其中甲烷是还原剂，所在电极为负极，因而与之相连的,b,电极为阴极，产生的气体为氢气；,H,2,2NaCl,2H,2,O 2NaOH,H,2,Cl,2,=,通电,(3),若每个电池甲烷通入量为,1 L(,标准状况,),，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为,_,(,法拉第常数,F,9.6510,4,Cmol,1,，列式计算,),，最多能产生的氯气体积为,_L(,标准状况,),。,解析：,1 mol,甲烷氧化失去电子,8 mol,，电量为,896 500 C,，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，,1 L,为,1/22.4 mol,，可求电量；甲烷失电子是,Cl,失电子数的,8,倍，则得到氢气为,4 L(CH,4,8Cl,4Cl,2,),。,4,89.6510,4,Cmol,1,3.4510,4,C,答案：,3.4510,4,C,1,某同学按下图所示的装置进行实验。,A,、,B,为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当,K,闭合时，,SO,4,2-,从右向左通过交换膜移向,A,极。下列分析正确的是,(,),A,溶液中,c(A,2,),减小,B,B,极的电极反应：,B,2e,=B,2,C,Y,电极上有,H,2,产生，发生还原反应,D,反应初期，,X,电极周围出现白色胶状沉淀,解析：根据,SO,4,2-,从右向左通过交换膜移向,A,极，则,A,极为负极，故,A,极的电极反应为,A,2e,=,A,2,，溶液中,c(A,2,),增大，,A,错误；,B,极为正极，发生还原反应，,B,错误；,解析：,Y,极为阳极，为,Cl,放电，发生氧化反应：,2Cl,2e,=Cl,2,，有,Cl,2,产生，,C,错误；右边,U,形管中最初为电解,AlCl,3,溶液，,X,电极为,H,放电，,c(H,),减小，,c(OH,),增大，且,Al,3,移向,X,极，因此会产生,Al(OH),3,白色胶状沉淀，,D,正确。,D,2,500 mL KNO,3,和,Cu(NO,3,),2,的混合溶液中,c(NO),0.6 mol/L,，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到,2.24 L,气体,(,标准状况下,),，假定电解后溶液体积仍为,500 mL,，下列说法正确的是,(,),A,原混合溶液中,c(K,),为,0.2 molL,1,B,上述电解过程中共转移,0.2 mol,电子,C,电解得到的,Cu,的物质的量为,0.05 mol,D,电解后溶液中,c(H,),为,0.2 molL,1,解析：石墨作电极电解,KNO,3,和,Cu(NO,3,),2,的混合溶液，阳极反应式：,4OH,4e,=2H,2,O,O,2,，阴极先后发生两个反应：,Cu,2,2e,=Cu,2H,2e,=H,2,。从收集到,O,2,为,2.24 L,这个事实推知上述电解过程中共转移,0.4 mol,电子，而在生成,2.24 L H,2,的过程中转移,0.2 mol,电子，所以,Cu,2,共得到,0.4 mol,0.2 mol,0.2 mol,电子，电解前,Cu,2,的物质的量和电解得到的,Cu,的物质的量都为,0.1 mol,。电解前后分别有以下守恒关系：,c(K,),2c(Cu,2,),c(NO,3,-,),，,c(K,),c(H,),c(NO,3,-,),，不难算出：电解前,c(K,),0.2 mol/L,，电解后,c(H,),0.4 mol/L,。,A,题组一 电解原理及其应用,1,(2014,广东理综，,11),某同学组装了如图所示的电化学装置，电极,为,Al,，其他均为,Cu,，则,(,),解析：分析图可知：左侧两个烧杯的装置形成原电池，且,为负极，,为正极，而最右边的装置为电解池，因此，该装置中电子流向：电极,A,电极,，则电流方向：电极,A,电极,，,A,正确；电极,发生氧化反应，,B,错误；电极,的电极反应为,Cu,2,2e,=Cu,，有铜析出，,C,错误；电极,为电解池的阳极，其电极反应为,Cu,2e,=Cu,2,，,D,错误。,A,电流方向：电极,A,电极,B,电极,发生还原反应,C,电极,逐渐溶解,D,电极,的电极反应：,Cu,2,2e,=Cu,A,2,(2014,福建理综，,11),某原电池装置如下图所示，电池,总反应为,2Ag,Cl,2,=2AgCl,。,下列说法正确的是,(,),解析：原电池的正极反应为,Cl,2,2e,=2Cl,，,A,项错误；放电时，白色沉淀,AgCl,在左侧电极处产生，,B,项错误；用,NaCl,溶液代替盐酸后，电极反应不发生改变，,C,项错误；当电路中转移,0.01 mol e,时，原电池左侧发生的反应为：,Ag,e,Cl,=AgCl,，减少了,0.01 mol,的,Cl,，根据电荷守恒原理，左侧溶液中的,H,通过阳离子交换膜向右侧转移,0.01 mol,，故,D,项正确。,A,正极反应为,AgCl,e,=Ag,Cl,B,放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成,C,若用,NaCl,溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变,D,当电路中转移,0.01 mol e,时，交换膜左侧溶液中约减少,0.02 mol,离子,D,解析：锂离子电池放电时为原电池，,Li,向正极移动，,A,错误；锂硫电池充电时为电解池，锂电极发生还原反应生成,Li,，,B,正确；电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的多少，两种电池材料不同，其比能量不同，,C,错误；由图可知，锂离子电池的电极材料为,C,和,LiCoO,2,，应为该电池放电完全所得产物，而锂硫电池的电极材料为,Li,和,S,，应为充电完全所得产物，故此时应为锂硫电池给锂离子电池充电的过程，,D,错误。,A,锂离子电池放电时，,Li,向负极迁移,B,锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应,C,理论上两种电池的比能量相同,D,如下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电,3,(2014,天津理综，,6),已知：锂离子电池的总反应为：,LixC,Li,1,x,CoO,2,C,LiCoO,2,，,锂硫电池的总反应为：,2Li,S Li,2,S,。,有关上述两种电池说法正确的是,(,),B,4,(2013,北京理综,9),用石墨电极电解,CuCl,2,溶液,(,如图所示,),。下列分析正确的是,(,),A,a,端是直流电源的负极,B,通电使,CuCl,2,发生电离,C,阳极上发生的反应：,Cu,2,2e,=Cu,D,通电一段时间后，在阴极附近观察到,黄绿色气体,解析：通过图中离子的运动状态可判断连接,a,的为阴极，连接,b,的为阳极，故,a,端为直流电源的负极，,b,端为直流电源的正极，,A,项正确；,CuCl,2,在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，,B,项错误；阳极发生氧化反应，即,2Cl,2e,=Cl,2,，,C,项错误；阴极发生还原反应，析出,Cu,，阳极发生氧化反应，在阳极附近可观察到黄绿色气体，,D,项错误。,A,5,2014,新课标全国卷,，,27(4)H,3,PO,2,也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示,(,阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过,),：,(3),早期采用“三室电渗析法”制备,H,3,PO,2,，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用,H,3,PO,2,稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有,_,杂质，该杂质产生的原因是,_,。,(1),写出阳极的电极反应式,_,。,(2),分析产品室可得到,H,3,PO,2,的原因,_,。,2H,2,O,4e,=O,2,4H,阳极室的,H,穿过阳膜扩散至产品室，原料室的,H,2,PO,2,-,穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成,H,3,PO,2,PO,4,3-,H,2,PO,2,-,或,H,3,PO,2,被氧化,6,2014,重庆理综，,11(4),一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢,(,忽略其他有机物,),。,(1),导线中电子移动方向为,_,。,(,用,A,、,D,表示,),(2),生成目标产物的电极反应式为,_,。,(3),该储氢装置的电流效率,_,。,(,生成目标产物消耗的电子数,/,转移的电子总数,100%,，计算结果保留小数点后,1,位,),解析：由图可知，苯转化为环己烷的过程是加氢过程，发生还原反应，故为阴极反应，,A,为电源的负极，,B,为电源的正极。,(1),电子从负极流向阴极，即,AD,。,(2),该装置的目标是从苯到环己烷实现储氢，电极反应式为,C,6,H,6,6H,6e,=C,6,H,12,。,AD,C,6,H,6,6H,6e,=C,6,H,12,(3),该储氢装置的电流效率,_,。,(,生成目标产物消耗的电子数,/,转移的电子总数,100%,，计算结果保留小数点后,1,位,),解析：阳极反应式为,2H,2,O,4e,=O,2,4H,，生成,2.8 mol,氧气，失去,11.2 mol,电子。电解过程中通过阴、阳极的电子数目相等，即阴极得到电子也为,11.2 mol,。阴极除生成环己烷外，还生成,H,2,：,2H,2e,=H,2,，由题意可知，,2n(H,2,),6n(C,6,H,12,),11.2 mol,，,10 mol,n(H,2,)10%,10 mol24%,n(C,6,H,12,),64.3%,解得,n(H,2,),2 mol,，,n(C,6,H,12,),1.2 mol,，故生成,1.2 mol C,6,H,12,时转移电子,1.2 mol 6,7.2 mol,，电流效率为：,100%64.3%,。,7,(1)2013,山东理综,28(3)(4),如图,为电解精炼银的示意图，,_(,填“,a”,或“,b”),极为含有杂质的粗银，若,b,极有少,量红棕色气体产生，则生成该气体的电极,反应式为,_,。,为处理银器表面的黑斑,(Ag,2,S),，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，,Ag,2,S,转化为,Ag,，食盐水的作用是,_,。,(2)2013,重庆理综,11(2),化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解,NO,的原理如图所示。,电源正极为,_(,填“,A”,或,“,B”),阴极反应式为,_,。,若电解过程中转移了,2 mol,电子，则膜,两侧电解液的质量变化差,(m,左,m,右,),为,_g,。,解析：,(1),电解精炼银时，粗银连接在电源正极上，作阳极，电极本身放电溶解，精银连接到电源负极上，作阴极。,由图可知，,b,极为电解池阴极，发生反应为,Ag,e,=Ag,，若该电极产生红棕色气体即,NO,2,，则应发生如下电极反应：,NO,3,-,2H,e,=NO,2,H,2,O,。,将银器浸于铝质容器的食盐水中并相互接触，则构成原电池，,Al,作负极，银器作正极，,Ag,2,S,得电子还原为单质银，食盐水主要是起到电解质溶液导电的作用。,a,NO,3,-,2H,e,=NO,2,H,2,O,作电解质溶液,(,或导电,),解析：,(2),图中,NO,在,Ag,Pt,电极附近转化成,N,2,，说明,NO,3,-,在该极得电子，则,Ag,Pt,电极作阴极，,B,为负极，,A,为正极。阴极反应式为：,2NO,3,-,6H,2,O,10e,=N,2,12OH,。,阳极反应为：,4OH,4e,=O,2,2H,2,O,，当转移,2 mol,电子时，左侧生成,16 g O,2,，同时有,2 mol H,向右侧移动，所以左侧溶液质量减少了,16 g,2 g,18 g,；右侧生成,5.6 g N,2,，同时质量又增加了,2 mol H,，所以右侧溶液质量减少了,3.6 g,，两侧质量变化差为,18 g,3.6 g,14.4 g,。,A,2NO,3,-,6H,2,O,10e,=N,2,12OH,14.4,8,2012,新课标全国卷,36(3),粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的,电解过程中，粗铜板应是图中电极,_(,填图中的字母,),；在电极,d,上发生的电极反应式为,_,；,若粗铜中还含有,Au,、,Ag,、,Fe,，它们在电解槽中的存在形式和位置为,_,。,Au,、,Ag,以单质的形式沉积在,c(,阳极,),下方，,Fe,以,Fe,2,的形式进入电解液,c,Cu,2,2e,=Cu,题组三 金属的腐蚀与防护,9,(2013,北京理综，,7),下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是,(,),A,水中的钢闸门连接电源的负极,B,金属护栏表面涂漆,C,汽车底盘喷涂高分子膜,D,地下钢管连接镁块,解析：水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，,A,项正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，,B,项错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，,C,项错误；地下钢管连接镁块，形成了原电池，属于牺牲阳极的阴极保护法，,D,项错误。,A,10,(2012,山东理综,13),下列与金属腐蚀有关的说法正确的是,(,),A,图,a,中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重,B,图,b,中，开关由,M,改置于,N,时，,Cu,Zn,合金的腐蚀速率减小,C,图,c,中，接通开关时,Zn,腐蚀速率增大，,Zn,上放出气体的速率也增大,D,图,d,中，,Zn,MnO,2,干电池自放电腐蚀主要是由,MnO,2,的氧化作用引起的,解析：图,a,中，铁棒发生化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，,A,项错误；图,b,中开关由,M,改置于,N,，,Cu,Zn,作正极，腐蚀速率减小，,B,项正确。,图,c,中接通开关时,Zn,作负极，腐蚀速率增大，但氢气在,Pt,上放出，,C,项错误；图,d,中干电池自放电腐蚀是,Zn,与,C,活动性不同形成原电池，与,MnO,2,性质无关，,MnO,2,的作用是原电池放电过程中吸收,H,元素防止电池溶胀，,D,项错误。,B,该电化学腐蚀称为,_,。,图中,A,、,B,、,C,、,D,四个区域，生成铁锈最多的是,_(,填字母,),。,11,(1)2014,广东理综，,32(5),石墨可用于,自然水体中铜件的电化学防腐，完成图中防腐示意图，并作相应标注。,(2)2014,福建理综，,24(1),铁及其化合物与生产、生活关系密切。,下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情示意图。,况的剖面,吸氧腐蚀,B,