第六章 化學(xué)反應(yīng)一能量 第3講 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕及防護(hù)

1、第3講電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)考綱要求1.理解電解池的工作原理，能寫出電極反應(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、了解金屬腐蝕的危害和防止金屬腐蝕的措施。考點(diǎn)一電解的原理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)成條件有與電源相連的兩個(gè)電極。電解質(zhì)溶液(或熔融鹽)。形成閉合回路。(2)電極名稱及電極反應(yīng)式(如圖)(3)電子和離子的移動方向特別提醒電解時(shí)，在外電路中有電子通過，而在溶液中是依靠離子定向移動形成電流，即電子本身不會通過電解質(zhì)溶液。4.分析電解過程的思維程序(1)首先判斷陰、陽

2、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(不要忘記水溶液中的H和OH)。(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。注意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))中的陽離子放電。最常用、最重要的放電順序是：陽極：Cl>OH；陰極：Ag>Cu2&g

3、t;H。電解水溶液時(shí)，KAl3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。深度思考1.用分析電解過程的思維程序分析電解下列物質(zhì)的過程，并總結(jié)電解規(guī)律(用惰性電極電解)電解質(zhì)(水溶液)電極方程式被電解的物質(zhì)總化學(xué)方程式或離子方程式電解質(zhì)濃度溶液pH電解質(zhì)溶液復(fù)原含氧酸(如H2SO4)陽極：4OH4e=O22H2O陰極：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大減小加H2O強(qiáng)堿(如NaOH)陽極：4OH4e=O22H2O陰極：4H4e

4、=2H2水2H2OO22H2增大增大加H2O活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4)陽極：4OH4e=O22H2O陰極：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大不變加H2O無氧酸(如HCl)，除HF外陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2酸2HClCl2H2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：2Cl2e=Cl2陰極：Cu22e=Cu鹽CuCl2CuCl2減小加CuCl2活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2水和鹽2Cl2H2OCl2H22OH生成新電解質(zhì)增大通入HCl氣體不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4

5、)陽極：4OH4e=O22H2O陰極：2Cu24e=2Cu水和鹽2Cu22H2O2CuO24H生成新電解質(zhì)減小加CuO或CuCO32.電解過程中放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在陽極上放電，破壞了陽極附近水的電離平衡，使H濃度增大。3.(1)上表中要使電解后的NaCl溶液復(fù)原，滴加鹽酸可以嗎？(2)上表中要使電解后的CuSO4溶液復(fù)原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？答案電解

6、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)通入氯化氫氣體，加入鹽酸會引入過多的水。(2)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會使溶液的濃度降低。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)濃度偏高。4.若用惰性電極電解飽和的Na2SO4溶液，此時(shí)溶液的濃度和pH怎樣發(fā)生變化？為什么？答案溶液濃度和pH均不發(fā)生變化，因?yàn)?/p>

7、用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液，實(shí)質(zhì)是電解水，會析出Na2SO4·10H2O晶體，剩余溶液仍為該溫度下的飽和溶液，所以濃度和pH值均不變。題組一電解原理和電解規(guī)律的考查1.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.一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣體C.a電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色D.a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)，石蕊試液變紅。Na、H移向a極，在a極

8、H放電產(chǎn)生H2，a極附近c(diǎn)(OH)>c(H)，石蕊試液變藍(lán)。所以產(chǎn)生的氣體體積a電極的大于b電極的；兩種氣體均為無色無味的氣體。A、B、C均錯(cuò)。2.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。則下列說法正確的是 ()A.電解過程中陰極沒有氣體生成B.電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.4 molC.原CuSO4溶液的濃度為0.1 mol·L1D.電解過程中陽極收集到的氣體體積為1.12 L(標(biāo)況下)答案B解析由2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2知，如CuSO4未電解完，加CuO即

9、可復(fù)原，而加入Cu(OH)2相當(dāng)于加入CuO·H2O，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。題組二突破電極反應(yīng)式、電解總方程式的書寫3.按要求書寫電極反應(yīng)式和總方程式(1)用惰性電極電解AgNO3溶液：陽極反應(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溶液陽極反應(yīng)式_；陰極反應(yīng)式_； 總化學(xué)方程式_。(4)用銅作電極電解鹽酸溶液陽

10、極反應(yīng)式_；陰極反應(yīng)式_；總反應(yīng)離子方程式_。(5)用Al作電極電解NaOH溶液陰極反應(yīng)式_；陽極反應(yīng)式_；總反應(yīng)離子方程式_。(6)用惰性電極電解熔融MgCl2陰極反應(yīng)式_；陽極反應(yīng)式_；總反應(yīng)離子方程式_。答案(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e=Fe22H2e=H2Fe2H2OFe(OH)2H2(4)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2HCu2H2(5)6H2O6e=3H26OH或6H6e=3H22Al6e8OH=2AlO4H2O2Al2H2O2OH2A

11、lO3H2(6)Mg22e=Mg2Cl2e=Cl2Mg22ClMgCl24.(1)以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為_。(2)用Al單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進(jìn)行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q。寫出陽極生成R的電極反應(yīng)式：_。答案(1)2Al6e3H2O=Al2O36H(2)Al3HCO3e=Al(OH)33CO2解析(1)依據(jù)信息陽極形成的氧化膜一定為Al2O3，Al失電子生成Al2O3，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液顯酸性，所以有H生成；(2)Al作陽極，失電子，生成Al3，Al3水解顯酸性，溶液中的HCO水解顯

12、堿性，兩者水解互相促進(jìn)，生成Al(OH)3和CO2。1.體會書寫步驟以石墨作電極電解CuSO4溶液的電極反應(yīng)式及總的電解方程式的書寫為例。第一步：明確溶液中存在哪些離子。陽離子：Cu2、H；陰離子：OH、SO。第二步：判斷陰陽兩極附近離子種類及離子放電順序。陰極：Cu2>H；陽極：OH>SO。第三步：寫電極反應(yīng)式和總的電解方程式。陰極：2Cu24e=2Cu；陽極：4OH4e=O22H2O。根據(jù)得失電子數(shù)相等，兩極反應(yīng)式相加得總方程式：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。2.規(guī)避“三個(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

13、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。題組三與酸、堿、鹽電解有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)5.某課外活動小組設(shè)計(jì)了如圖所示裝置，調(diào)節(jié)滑動變阻器，在電流強(qiáng)度適中的情況下用其進(jìn)行緩慢電解NaCl溶液及相關(guān)實(shí)驗(yàn)(此時(shí)，打開止水夾a，關(guān)閉止水夾b)。由于粗心，實(shí)驗(yàn)并未達(dá)到預(yù)期目的，但也看到了令人高興的現(xiàn)象。請幫助他們分析并回答下列問題(圖中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過)：(1)寫出B裝置中的電極反應(yīng)式：Pt極_；Fe極_。(2)寫出觀察到的A裝置中的現(xiàn)象：_；_；_。(3)當(dāng)觀察到A裝置中的現(xiàn)象后，他們關(guān)

14、閉止水夾a，打開止水夾b，再觀察C裝置。若無現(xiàn)象，說明理由；若有現(xiàn)象，請寫出有關(guān)反應(yīng)方程式_。(4)若想達(dá)到電解NaCl溶液的目的，應(yīng)如何改進(jìn)裝置，請?zhí)岢瞿愕囊庖奯。答案(1)2H2e=H2(或2H2O2e=2OHH2)Fe2e=Fe2(2)A裝置燒杯中的H2O倒吸進(jìn)燒瓶并產(chǎn)生紅色噴泉燒瓶中液面上升到高于左側(cè)導(dǎo)管口一定程度后又逐漸下落至與導(dǎo)管口相平最后燒杯中溶液呈紅色，導(dǎo)管口有氣泡逸出(3)Fe22OH=Fe(OH)2，4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3或4Fe28OH2H2OO2=4Fe(OH)3(4)把Fe電極換成C、Pt等惰性電極(或?qū)⒀b置中兩電極調(diào)換位置等)解析(1)據(jù)圖知

15、，Pt極是陰極，氫離子放電生成氫氣，故電極反應(yīng)式為2H2e=H2(或?qū)懗?H2O2e=2OHH2)；Fe極為陽極，屬活潑電極，故電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2。(2)打開止水夾a、關(guān)閉止水夾b時(shí)，生成的氫氣進(jìn)入燒瓶，壓強(qiáng)增大，將氨氣壓出，氨氣將導(dǎo)管內(nèi)空氣排出后，與燒杯中水接觸而開始溶解，引起A裝置燒杯中的H2O倒吸進(jìn)燒瓶產(chǎn)生紅色噴泉；但由于氫氣不溶于水，故燒瓶中液面上升到高于左側(cè)導(dǎo)管口一定程度后又逐漸下落至導(dǎo)管口相平；最終燒杯中溶液呈紅色，導(dǎo)管口有氣泡(氫氣)逸出。(3)關(guān)閉止水夾a、打開止水夾b，Pt極產(chǎn)生的氫氣，會將電解質(zhì)溶液壓入燒杯C中，發(fā)生反應(yīng)：Fe22OH=Fe(OH)2，4Fe(OH

16、)22H2OO2=4Fe(OH)3或4Fe28OH2H2OO2=4Fe(OH)3。(4)若想達(dá)到電解NaCl溶液的目的，應(yīng)把Fe電極換成C、Pt等惰性電極或?qū)⒀b置中兩電極調(diào)換位置等?？键c(diǎn)二電解原理的應(yīng)用1.電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)陽極反應(yīng)式：2Cl2e=Cl2(氧化反應(yīng))陰極反應(yīng)式：2H2e=H2(還原反應(yīng))(2)總反應(yīng)方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2離子反應(yīng)方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2(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)此回答下列問題：(1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。(2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離

17、子的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)： 陽極：Age=Ag；陰極：Age=Ag。(4)特點(diǎn)：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(zhì)溶液：含Cu2的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽極：Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；陰極：Cu22e=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)2NaCl2電極反應(yīng)：陽極：2Cl2e=Cl2；陰極：2Na2e=2Na。(2)冶煉鋁2Al2O3(熔融)4Al3O2電極反應(yīng)：陽極：6O212e=3O2；陰極：4Al31

18、2e=4Al。深度思考1.(1)電解氯化鈉溶液時(shí)，如何用簡便的方法檢驗(yàn)產(chǎn)物？答案陽極產(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)過程中必須把陽極室和陰極室用離子交換膜隔開，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)的銅在陽極不斷溶解時(shí)，金屬活動性位于銅之前的金屬雜質(zhì)，如Zn、Fe、Ni等也會同時(shí)失去電子，但是它們的陽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

19、電解液里。金屬活動性位于銅之后的銀、金等雜質(zhì)，因?yàn)槭ル娮拥哪芰Ρ茹~弱，難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解，所以當(dāng)陽極的銅等失去電子變成陽離子溶解之后，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。下列說法正確的是()A.氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4OH4e=2H2OO2B.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)，Y是純銅D.制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂答案D解析氯堿工業(yè)中陽極是Cl放電生成Cl2；電解精煉銅時(shí)陽極粗銅溶解，陰極Cu2放電析出Cu，溶液中Cu2濃度變小；鐵片上鍍銅時(shí)，陰極應(yīng)

20、該是鐵片，陽極是純銅。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 mol·L1 NaCl溶液，若陰陽兩極均得到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)。A.a為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClB.a為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClC.a為陽極，b為陰極；HClO和NaClD

21、.a為陰極，b為陽極；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，通過電解法制取較純凈的Fe(OH)2沉淀，且較長時(shí)間不變色。該同學(xué)換上的電解材料是_(用元素符號表示)，總的反應(yīng)式是_。答案(1)0.1 mol·L1(2)B(3)FeFe2H2OFe(OH)2H2解析(1)n(H2)n(Cl2)0.005 mol，參加反應(yīng)的n(NaCl)0.01 mol，說明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 mol·L1。(2)電

22、解飽和氯化鈉溶液的總反應(yīng)：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，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)：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，則消毒液的主要成分是NaClO、NaCl。(3)題目要求通過電解法制取Fe(OH)2，電解質(zhì)溶液是NaCl溶液，必須通過電極反應(yīng)產(chǎn)生Fe2和OH。根據(jù)電極發(fā)生反應(yīng)的特點(diǎn)，選擇鐵作陽極，鐵發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生Fe2；溶液中的陽離子Na、H向陰極移動，根據(jù)放電順序，陰極H放電產(chǎn)生氫氣，H來源水的電離，反應(yīng)式2H2O2e=H22OH。在電場作用下

23、，陽極產(chǎn)生的Fe2與陰極產(chǎn)生的OH在定向移動的過程中相遇，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成Fe(OH)2沉淀。將陽極反應(yīng)式、陰極反應(yīng)式疊加得到總的反應(yīng)式：Fe2H2OFe(OH)2H2。題組二電解原理的“不尋?！睉?yīng)用(一)處理廢水3.某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極，槽中盛放含鉻廢水，原理示意圖如下，下列說法不正確的是()A.A為電源正極B.陽極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2OC.陰極區(qū)附近溶液pH降低D.若不考慮氣體的溶解，當(dāng)收集到H2 13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，有0.1 mol Cr2O被還原答案C解析根據(jù)圖示，A作陽極，B作陰極，

24、電極反應(yīng)式為陽極：Fe2e=Fe2陰極：2H2e=H2然后，Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O由于在陰極區(qū)c(H)減小，所以pH增大。根據(jù)6H26Fe2Cr2O得，當(dāng)有13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2放出時(shí)，應(yīng)有0.1 mol Cr2O被還原。(二)制備物質(zhì)4.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，陰陽兩極均為惰性電極。(1)A極為_，電_。(2)B極為_，電極反應(yīng)式為_。答案(1)陽極CO(NH2)28OH6e=N2CO6H2O(2)陰極6H2O6e=3H26OH解析H2產(chǎn)生是因?yàn)镠2O電離的H在陰極上得電子，即6H2O6e=3H2

25、6OH，所以B極為陰極，A極為陽極，電極反應(yīng)式為CO(NH2)26e8OH=N2CO6H2O，陽極反應(yīng)式容易錯(cuò)寫成4OH4e=2H2OO2。(三)處理廢氣5.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_。(3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動原理解釋原因_。答案(1)負(fù)硫酸(2)SO2eH2O=SO2H(3)H2OHOH，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(qiáng)解

26、析根據(jù)Na、SO的移向判斷陰、陽極。Na移向陰極區(qū)，SO移向陽極區(qū)，所以a應(yīng)接電源負(fù)極，b應(yīng)接電源正極，其電極反應(yīng)式分別為陽極：SO2eH2O=SO2H陰極：2H2O2e=H22OH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)，所以從B口流出的是濃度較大的NaOH溶液?？键c(diǎn)三應(yīng)對電化學(xué)定量計(jì)算的三種方法1.計(jì)算類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.方法技巧(1)根據(jù)電子守恒計(jì)算用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電

27、量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。 (2)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(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4 mol e為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：4e2Cl2(Br2、I2)O22H22Cu4AgM 陽極產(chǎn)物 陰極產(chǎn)物(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的電化學(xué)計(jì)算問題。提示在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用QI·t和Qn(e)×NA×1.60

28、5;1019C來計(jì)算電路中通過的電量。題組一根據(jù)電子守恒，突破電化學(xué)的基本計(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)電解過程中陰極沒有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 mgB.54 mgC.106 mgD.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)：陽極4OH4e=O22H2O；陰極Age=Ag，電解的總反應(yīng)式為4AgNO32H2O4AgO24HNO3。由電解的總反應(yīng)式可知，電解過程中生成的n(Ag)n(HNO3)n(H)(103 mol·L1106

29、 mol·L1)×0.5 L5×104 mol，m(Ag)5×104 mol×108 g·mol10.054 g54 mg。題組二根據(jù)電子守恒，突破電解池的“串聯(lián)”計(jì)算2.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_(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。(4)若A

30、中KCl足量且溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為_(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。答案(1)負(fù)(2)增大減小不變(3)0.025 mol·L1 (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減小；電解AgNO3溶液，銀為陽極，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0.02 mol電子。B中共收集0.01 m

31、ol氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過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4x4y0.02 mol(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x3y0.01 mol(氣體體積之和)，解得xy0.002 5 mol，所以n(CuSO4)2×0.002 5 mol0.005 mol，c(CuSO4)0.005 mol÷0.2 L0.025 mol·L1。(4)通電5 min時(shí)，A中放

32、出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH)0.02 mol÷0.2 L0.1 mol·L1，pH13。 無明顯“外接電源”的電解池的“串聯(lián)”問題，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、陽極。題組三根據(jù)電子守恒，突破電解的分階段計(jì)算3.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6 mol·L1，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，下列說法正確的是()A.原混合溶液中c(K)為0.2 mol&#

33、183;L1B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05 molD.電解后溶液中c(H)為0.2 mol·L1答案A解析石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽極反應(yīng)式為4OH4e=2H2OO2，陰極先后發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：Cu22e=Cu,2H2e=H2。從收集到O2為2.24 L這個(gè)事實(shí)可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol 電子，而在生成2.24 L H2的過程中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，所以Cu2共得到0.4 mol0.2 mol0.2 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

34、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 mol·L1，電解后c(H)0.4 mol·L1。4.將等物質(zhì)的量濃度的CuSO4和NaCl等體積混合后，用石墨電極進(jìn)行電解，電解過程中，溶液pH隨時(shí)間t變化的曲線如圖所示，則下列說法錯(cuò)誤的是()A.陽極先析出Cl2，后析出O2，陰極先產(chǎn)生Cu，后析出H2B.AB段陽極只產(chǎn)生Cl2，陰極只產(chǎn)生CuC.BC段表示在陰極上是H放電產(chǎn)生了H2D.CD段相當(dāng)于電解水答案C解析由于兩種溶液的體積相等，物質(zhì)的量濃度也相等，即溶質(zhì)的物質(zhì)的量相等，設(shè)CuSO4和NaCl的物質(zhì)的量各1

35、 mol，電解分3個(gè)階段：第一階段陽極：1 mol氯離子失1 mol電子，陰極：0.5 mol銅離子得1 mol電子，因?yàn)殂~離子水解使溶液顯酸性，隨著電解的進(jìn)行，銅離子的濃度降低，酸性減弱，pH將增大。第二階段陽極：1 mol氫氧根離子失1 mol電子(來源于水的電離)，陰極：0.5 mol銅離子再得1 mol 電子，因?yàn)闅溲醺x子消耗，使水溶液中氫離子濃度增大，pH迅速減小。第三階段陽極：氫氧根離子失電子，陰極：氫離子得電子，它們都來源于水的電離，實(shí)質(zhì)是電解水，導(dǎo)致溶液的體積減小，使溶液中氫離子濃度增大，pH繼續(xù)減小?？键c(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)榻饘訇栯x子，金

36、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：類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe2e=Fe2正極2H2e=H2O22H2O4e=4OH總反應(yīng)式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=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)犧牲陽極的陰極保護(hù)法原電池原理a.負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬

37、；b.正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。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)，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，就完全失去了對金屬的保護(hù)作用()(7

38、)外加電流的陰極保護(hù)法，構(gòu)成了電解池；犧牲陽極的陰極保護(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.寫出鋼鐵、銅制品在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕生成鐵銹、銅綠的原理。答案(1)鐵銹的形成負(fù)極：2Fe4e=2Fe2正極：O24e2H2O=4OH2FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(鐵銹)(3x)H2O(2)銅銹的形成負(fù)極：2Cu4e=2Cu2正極：O22H2O4e=4OH2

39、Cu2H2OO2=2Cu(OH)22Cu(OH)2CO2=Cu2(OH)2CO3(銅綠)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.B.C.D.答案C解析是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Fe2e=Fe2，正極2H2OO24e=4OH。均為原電池，中Fe為正極，被保護(hù)；中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活潑性差別大于Fe和Sn的，故Fe­Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負(fù)極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。是Fe接電源負(fù)極作陰

40、極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，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)?gt;>>>>。2.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法，正確的是()A.圖1中，鐵釘易被腐蝕B.圖2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，沒有藍(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Fe2e=Fe2，F(xiàn)e2與Fe(CN)63反應(yīng)生成Fe3Fe(CN)62藍(lán)色沉淀；D項(xiàng)，為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，鎂塊相

41、當(dāng)于原電池的負(fù)極。(1)判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律對同一電解質(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。對同一金屬來說，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?；顒有圆煌膬煞N金屬，活動性差別越大，腐蝕越快。對同一種電解質(zhì)溶液來說，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.利用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開始時(shí)，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時(shí)間。下列說法不正確的是()A.a管發(fā)生吸

42、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處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小D.a、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe2e=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：Fe2e=Fe2正極：O24e2H2O=4OH右邊負(fù)極：Fe2e=Fe2正極：2H2e=H2a、b處的pH均增大，C錯(cuò)誤。4.如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH4久置的雨水和生 鐵片。實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到：開始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)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(yīng)B.雨水酸

43、性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕C.墨水回升時(shí)，碳電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OHD.具支試管中溶液pH逐漸減小答案C解析生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯(cuò)；雨水酸性較強(qiáng)，開始時(shí)鐵片發(fā)生化學(xué)腐蝕和析氫腐蝕，產(chǎn)生氫氣，導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導(dǎo)管內(nèi)液面回升，B錯(cuò)；墨水回升時(shí)，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，碳極為正極，電極反應(yīng)為O22H2O4e=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(nèi)溶液pH均增大，D錯(cuò)。 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、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

44、明確考向1.(2013·北京理綜，7)下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是()A.水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B.金屬護(hù)欄表面涂漆C.汽車底盤噴涂高分子膜D.地下鋼管連接鎂塊答案A解析A項(xiàng)，水中鋼閘門連接電源的負(fù)極，即作為電化學(xué)保護(hù)裝置的陰極，使其不發(fā)生失電子反應(yīng)而被保護(hù)，正確；B項(xiàng)和C項(xiàng)都屬于外加防護(hù)層的防腐方法，B、C兩項(xiàng)不符合題意，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法，錯(cuò)誤。2.(2013·北京理綜，9)用石墨電極電解CuCl2溶液(見右圖)。下列分析正確的是()A.a端是直流電源的負(fù)極B.通電使CuCl2發(fā)生電離C.陽極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu22e=CuD.

45、通電一段時(shí)間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體答案A解析A項(xiàng)，Cu2移向電解池的陰極，可判斷a極為電源的負(fù)極，正確；B項(xiàng)，CuCl2的電離與通電無關(guān)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陽極上發(fā)生的反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，通電后Cl2應(yīng)在陽極生成，錯(cuò)誤。3.(2013·大綱全國卷，9)電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O)時(shí)，以鐵板作陰、陽極，處理過程中存在反應(yīng)Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O，最后Cr3以Cr(OH)3形式除去。下列說法不正確的是 ()A.陽極反應(yīng)為Fe2e=Fe2B.電解過程中溶液pH不會變化C.過程中有Fe(OH)3沉淀生成D.電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子

46、，最多有1 mol Cr2O被還原答案B解析根據(jù)電解原理寫出電極反應(yīng)式，然后逐一分析。A項(xiàng)電解時(shí)用鐵作陽極，失去電子生成具有還原性的Fe2，F(xiàn)e2將廢水中的Cr2O還原為Cr3；B項(xiàng)電解過程中消耗H，溶液的pH發(fā)生變化；C項(xiàng)電解過程中H2O電離出的H參與反應(yīng)，c(OH)增大，Cr3與Fe3都與OH結(jié)合為沉淀；D項(xiàng)根據(jù)電極反應(yīng)式Fe2e=Fe2，可知每轉(zhuǎn)移12 mol e生成6 mol Fe2，6 mol Fe2可還原1 mol Cr2O。4.(2013·浙江理綜，11)電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)

47、間后，藍(lán)色逐漸變淺。已知：3I26OH=IO5I3H2O下列說法不正確的是()A.右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式：2H2O2e=H22OHB.電解結(jié)束時(shí)，右側(cè)溶液中含IOC.電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式：KI3H2OKIO33H2D.如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)反應(yīng)不變答案D解析結(jié)合題給電解槽裝置，利用電解原理進(jìn)行分析、解決問題。該電解槽的兩極均為惰性電極(Pt)，在一定條件下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，說明發(fā)生電極反應(yīng)：2I2e=I2，由淀粉溶液遇單質(zhì)碘顯藍(lán)色可知，左側(cè)為陽極，右側(cè)為陰極，陰極上溶液中的H得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O2e=H22OH(或2H2e=H

48、2)，A項(xiàng)正確；陰極周圍溶液中產(chǎn)生的OH經(jīng)陰離子交換膜移向左側(cè)，并與左側(cè)電極上產(chǎn)生的I2發(fā)生反應(yīng)：3I26OH=IO5I3H2O，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺，電解結(jié)束時(shí)，左側(cè)溶液中的IO經(jīng)陰離子交換膜進(jìn)入右側(cè)溶液，B項(xiàng)正確；結(jié)合陰、陽極發(fā)生的反應(yīng)及I2與OH的反應(yīng)可知，電解槽內(nèi)總反應(yīng)為I3H2O通電,IO3H2，C項(xiàng)正確；若用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)總反應(yīng)為2I2H2O通電,I2H22OH，D項(xiàng)錯(cuò)。5.(2013·天津理綜，6)為增強(qiáng)鋁的耐腐蝕性，現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源，以Al作陽極、Pb作陰極，電解稀硫酸，使鋁表面的氧化膜增厚。反應(yīng)原理如下：電池：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)電解池：2Al3H2O電解,Al2O33H2電解過程中，以下判斷正確的是()電池電解池AH移向Pb電極H移向Pb電極B每消耗3 mol Pb生成2 m