化學(xué)反應(yīng)與能量5

第3講電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)2022級(jí)教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)核心素養(yǎng)1.了解電解池的構(gòu)成，理解電解池的工作原理及應(yīng)用，并能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的電解池。2．了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因并能解釋相關(guān)現(xiàn)象，了解金屬腐蝕的危害，選擇、設(shè)計(jì)相關(guān)防腐措施。1.變化觀念與平衡思想：認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，并伴有能量的轉(zhuǎn)化；能多角度、動(dòng)態(tài)地分析電解池中發(fā)生的反應(yīng)，并運(yùn)用電解池原理解決實(shí)際問(wèn)題。2．科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：肯定電解原理對(duì)社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)，能對(duì)與電解有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題做出正確的價(jià)值判斷?？键c(diǎn)一電解原理[學(xué)在課內(nèi)]1．電解與電解池[名師點(diǎn)撥]在電解池中反應(yīng)可自發(fā)也可不自發(fā)，不自發(fā)的反應(yīng)可發(fā)生，自發(fā)反應(yīng)進(jìn)行更快。2．構(gòu)成條件(1)電源或一可作電源的原電池。(2)形成閉合回路—電極用導(dǎo)線與電源相連后插入電解質(zhì)溶液中或熔融電解質(zhì)中。3．電解池工作原理示意圖[名師點(diǎn)撥](1)易錯(cuò)警示內(nèi)電路中導(dǎo)電微粒為陰、陽(yáng)離子，導(dǎo)線、電極上導(dǎo)電微粒為電子。(2)電子和離子的移動(dòng)方向(惰性電極)4．陰、陽(yáng)兩極上放電順序(1)陰極：(與電極材料無(wú)關(guān))。氧化性強(qiáng)的先放電，放電順序：eq\o(→,\s\up7(K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Sn2＋、Pb2＋、H＋、Cu2＋、Fe3＋、Ag＋),\s\do5(放電由難到易))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常用放電順序陰極：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋。(2)陽(yáng)極：若是活性電極作陽(yáng)極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。若是惰性電極作陽(yáng)極，放電順序?yàn)樽⒁猓撼Ｓ梅烹婍樞蜿?yáng)極：活性電極S2－>I－>Br－>Cl－>OH－5．以惰性電極電解的幾種類型注意：電解時(shí)溶液酸堿性口訣：氫出堿增，氧出酸增，氫氧失去，“酸”酸、“堿”堿、“中”中。類型電解質(zhì)特點(diǎn)實(shí)例電極反應(yīng)式電解方程式電解對(duì)象電解質(zhì)溶液濃度的變化溶液pH變化電解質(zhì)溶液復(fù)原的方法陰極陽(yáng)極電解水型含氧酸H2SO44H＋＋4e－=2H2↑4OH－＋4e－=2H2O＋O2↑2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑水增大減小加水可溶性強(qiáng)堿NaOH增大活潑金屬含氧酸鹽KNO3不變電解電解質(zhì)型無(wú)氧酸HCl2H＋＋2e－=H2↑2Cl－－2e－=Cl2↑2HCleq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑電解質(zhì)減小增大氯化氫不活潑金屬無(wú)氧酸鹽CuCl2Cu2＋＋2e－=Cu2Cl－－2e－=Cl2↑CuCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑氯化銅放H2生成堿型活潑金屬無(wú)氧酸鹽NaCl2H＋＋2e－=H2↑2Cl－－2e－=Cl2↑2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大氯化氫放O2生成酸型不活潑金屬含氧酸鹽CuSO42Cu2＋＋4e－=2Cu4OH－－4e－=2H2O＋O2↑2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋2H2SO4＋O2↑電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小CuO或CuCO3[考在課外]教材延伸判斷正誤(1)任何化學(xué)反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成電解池反應(yīng)。(×)(2)某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)電解可以實(shí)現(xiàn)。(√)(3)電解硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH逐漸增大。(×)(4)電解時(shí)，電解液中陽(yáng)離子移向陽(yáng)極，陰離子移向陰極。(×)(5)電解時(shí)，電子的移動(dòng)方向?yàn)椋弘娫簇?fù)極→陰極→陽(yáng)極→電源正極。(×)(6)電解池的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。(√)(7)用鐵作電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽(yáng)極上Cl－失電子變?yōu)镃l2。(×)(8)工業(yè)上采用電解MgCl2溶液冶煉金屬鎂。(×)拓展應(yīng)用(1)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)方程式：______________________________________________________。答案2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－=3H2↑2Al＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Al2O3＋3H2↑(2)①電解飽和食鹽水裝置如圖所示陽(yáng)極反應(yīng)式：_______________________________________________________；陰極反應(yīng)式：_________________________________________________________；總反應(yīng)式：______________________________________________________。答案①2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑(2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))Cl2↑＋H2↑＋2OH－②a.如將裝置中右側(cè)碳電極換成鐵電極，對(duì)電極反應(yīng)有無(wú)影響？________b．如果將裝置中左側(cè)碳電極換成鐵電極，對(duì)電極反應(yīng)有無(wú)影響？________。c．上述情況如對(duì)電極反應(yīng)影響，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式。陽(yáng)極反應(yīng)式：___________________________________________________________；陰極反應(yīng)式：______________________________________________________；總反應(yīng)式：____________________________________________________________。答案a．無(wú)b．有c．Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑(2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑思維探究Cu不溶于稀硫酸，現(xiàn)欲使Cu溶于稀硫酸，可采取什么措施？答案Cu溶解為氧化反應(yīng)，應(yīng)采取氧化措施。方法1：設(shè)計(jì)成電解池，如圖所示方法2：加入氧化劑如H2O2、O2等微熱[基礎(chǔ)點(diǎn)鞏固]1．某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)了甲、乙、丙三種裝置(C1、C2、C3均為石墨)。下列敘述正確的是()A．甲、丙中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，乙中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．C1、C2分別是陽(yáng)極、陰極；鋅片、鐵片上都發(fā)生氧化反應(yīng)C．C1上和C3上放出的氣體相同，銅片上和鐵片上放出的氣體也相同D．甲中溶液的pH逐漸增大，丙中溶液的pH逐漸減小解析A項(xiàng)，甲沒(méi)有外接電源，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，為原電池；乙、丙有外接電源，是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，為電解池，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，C1、C2分別連接電源的正、負(fù)極，分別是電解池的陽(yáng)極、陰極；鋅片作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，鐵片作陰極發(fā)生還原反應(yīng)，錯(cuò)誤。C項(xiàng)，C1和C3都是陽(yáng)極，氯離子在陽(yáng)極上失電子生成氯氣，銅片上和鐵片上都是氫離子得電子生成氫氣，正確。D項(xiàng)，甲中正極和丙中陰極上都是氫離子得電子生成氫氣，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的pH均增大，錯(cuò)誤。答案C2．取一張用飽和NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯做電極，接通直流電源，一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個(gè)雙色同心圓，內(nèi)圓為白色，外圈呈淺紅色。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．b電極是陰極B．a(chǎn)電極與電源的正極相連接C．電解過(guò)程中，水是氧化劑D．b電極附近溶液的pH變小解析電解飽和NaCl溶液，陽(yáng)極生成Cl2，Cl2與水反應(yīng)生成HClO和HCl，鹽酸具有酸性，可使pH試紙變紅色，HClO具有漂白性，HClO可將紅色漂白，故內(nèi)圓為白色，外圈為紅色，可推出a為陽(yáng)極，A項(xiàng)正確；a為陽(yáng)極與電源正極相連，B項(xiàng)正確；電解過(guò)程中，H2O得電子，為氧化劑，C項(xiàng)正確；b電極附近有OH－生成，pH增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D[名師點(diǎn)撥])3．(2022·山東聊城一模)鋰—液態(tài)多硫電池具有能量密度高、儲(chǔ)能成本低等優(yōu)點(diǎn)，以熔融金屬鋰、熔融硫和多硫化鋰[Li2Sx(2≤x≤8)]分別作兩個(gè)電極的反應(yīng)物，固體Al2O3陶瓷(可傳導(dǎo)Li＋)為電解質(zhì)，其反應(yīng)原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．該電池比鈉—液態(tài)多硫電池的比能量高B．放電時(shí)，內(nèi)電路中Li＋的移動(dòng)方向?yàn)閺腶到bC．Al2O3的作用是導(dǎo)電、隔離電極反應(yīng)物D．充電時(shí)，外電路中通過(guò)mol電子，陽(yáng)極區(qū)單質(zhì)硫的質(zhì)量增加g解析A項(xiàng)，電池提供2mole－電量時(shí)，該電池對(duì)應(yīng)Li2Sx質(zhì)量為(14＋32x)g，而鈉—液態(tài)多硫電池對(duì)應(yīng)質(zhì)量為(46＋32x)g，故該電池比能量高，正確；B項(xiàng)由圖分析知a為負(fù)極，b為正極，Li＋從a極移向b極，正確；C項(xiàng)Al2O3為固體電解質(zhì)，故能導(dǎo)電，同時(shí)將兩極反應(yīng)物隔開(kāi)，正確；D項(xiàng)當(dāng)外電路中通過(guò)mole－時(shí)，陽(yáng)極區(qū)生成mol硫，故陽(yáng)極區(qū)生成硫的質(zhì)量為g，錯(cuò)誤。答案D4．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molCu2(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(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為()A．mol B．mol C．mol D．mol解析電解硫酸銅時(shí)，開(kāi)始硫酸銅和水反應(yīng)生成銅、氧氣和硫酸，后來(lái)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mol氧化銅和mol水，而mol水是第二階段的反應(yīng)所消耗的，該階段轉(zhuǎn)移了mol電子，第一階段轉(zhuǎn)移了mol電子，即一共轉(zhuǎn)移了mol電子，C項(xiàng)正確。答案C[名師點(diǎn)撥]用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的復(fù)原措施電解后的溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，應(yīng)遵循“出來(lái)是什么加什么，出來(lái)多少加多少”的原則。一般加入陰極產(chǎn)物與陽(yáng)極產(chǎn)物化合的產(chǎn)物。如用惰性電極電解CuSO4溶液(足量)一段時(shí)間后，若使溶液復(fù)原，應(yīng)加入適量CuO或CuCO3，但不能加Cu(OH)2，因?yàn)榧覥u(OH)2水的量增多了。[能力點(diǎn)提升]5．某模擬“人工樹(shù)葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說(shuō)法正確的是()A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能B．該裝置工作時(shí)，H＋從b極區(qū)向a極區(qū)遷移C．每生成1molO2，有44gCO2被還原D．a(chǎn)電極的反應(yīng)為：3CO2＋18H＋－18e－=C3H8O＋5H2O解析A項(xiàng)，該裝置是電解池，在電解和光的作用下H2O在光催化劑的表面轉(zhuǎn)化為O2和H＋，故該裝置是將電能和光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引的原則，該裝置工作時(shí)，H＋從陽(yáng)極b極區(qū)向陰極a極區(qū)遷移，正確；C項(xiàng)，該電解池的總反應(yīng)式為：6CO2＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2C3H8O＋9O2。根據(jù)總反應(yīng)方程式可知，每生成1molO2，有eq\f(2,3)molCO2被還原，其質(zhì)量為eq\f(88,3)g，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，a電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：3CO2＋18H＋＋18e－=C3H8O＋5H2O，錯(cuò)誤。答案B6．(1)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。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．待加工鋁質(zhì)工件為陽(yáng)極B．可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C．陰極的電極反應(yīng)式為Al3＋＋3e－=AlD．硫酸根離子在電解過(guò)程中向陽(yáng)極移動(dòng)(2)(2022·江蘇卷)①電解熔融Al2O3時(shí)，電解過(guò)程中作陽(yáng)極的石墨易消耗，原因是______________________________________________________________。②電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為_(kāi)_______。答案(1)C(2)①石墨電極被陽(yáng)極上產(chǎn)生的O2氧化②4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑H27．鉛蓄電池在日常生活中應(yīng)用廣泛。回答下列問(wèn)題：(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mol電子時(shí)鐵電極的質(zhì)量減少g。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：①A是鉛蓄電池的________極。②Cu電極的電極反應(yīng)式是_______________________________________，CuSO4溶液的濃度________(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_(kāi)________________________________________________________________；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(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________________________________________________________________________________。(3)將Na2S溶液加入如圖所示的電解池的陽(yáng)極區(qū)，用鉛蓄電池進(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－=Seq\o\al(2－,n)。電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：__________________________________________。電解后陽(yáng)極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成____________________________________________________________。(4)Na2FeO4是一種既能殺菌、消毒，又能絮凝凈水的水處理劑，其電解制法如圖所示，請(qǐng)根據(jù)圖示分析：Fe電極的電極反應(yīng)為_(kāi)__________________________，與鐵電極相連的為電源的________極。解析(1)①因電解過(guò)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(yáng)極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，電鍍過(guò)程中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化合價(jià)升高，PbO2應(yīng)為陽(yáng)極產(chǎn)物，即Pb2＋＋2H2O－2e－=PbO2↓＋4H＋。(3)陰極只有H＋得電子生成H2；反應(yīng)物為Seq\o\al(2－,n)、H＋，產(chǎn)物有S，所以Seq\o\al(2－,n)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)②Cu－2e－=Cu2＋不變(2)PbO＋ClO－=PbO2＋Cl－Pb2＋＋2H2O－2e－=PbO2↓＋4H＋(3)2H＋＋2e－=H2↑Seq\o\al(2－,n)＋2H＋=(n－1)S↓＋H2S↑(4)Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O正[名師點(diǎn)撥]電解池電極反應(yīng)分析及電極反應(yīng)式的書寫規(guī)律(1)放電物質(zhì)①首先分析陽(yáng)極材料，如為活性電極(Pt，電極除外)，則電極本身放電。②如為惰性電極，則分析電解液的成分，找全離子并分成陰、陽(yáng)兩組。結(jié)合放電順序確定放電微粒。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，電鍍除外。(2)放電產(chǎn)物①依據(jù)放電規(guī)律判斷②分析介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)③明確電解目的，①、②應(yīng)服從電解目的(3)電極反應(yīng)式，總反應(yīng)式的書寫①書寫電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，如果氫離子來(lái)自于水，那電極反應(yīng)式書寫水或氫離子都可以，但書寫電解總反應(yīng)方程時(shí)，要寫水分子。②書寫電解質(zhì)中電極反應(yīng)式一般分三步：列物質(zhì)，標(biāo)得失→選離子、配電荷→巧用水，配個(gè)數(shù)。③在兩極得失電子數(shù)相等時(shí)兩式相加可得總式，復(fù)雜電極式＝總反應(yīng)式－簡(jiǎn)單電極式。④注明“電解”或通電條件。[高考真題體驗(yàn)]8．(2022·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ，13)最近我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2＋H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(yīng)為：①EDTA-Fe2＋－e－=EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S=2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋該裝置工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．陰極的電極反應(yīng)：CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2OB．協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：CO2＋H2S=CO＋H2O＋S↓C．石墨烯上的電勢(shì)比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需為酸性解析陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，陰極的電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋=CO＋H2O，A項(xiàng)正確；結(jié)合陽(yáng)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)，可知協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)為CO2＋H2S=S＋CO＋H2O，B項(xiàng)正確；石墨烯作陽(yáng)極，其電勢(shì)高于ZnO@石墨烯的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe3＋、Fe2＋在堿性或中性介質(zhì)中會(huì)生成沉淀，它們只穩(wěn)定存在于酸性較強(qiáng)的介質(zhì)中，D項(xiàng)正確。答案C9．(1)[2022·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ，27(3)]制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________________________________________________________________________________________________。電解后，________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。(2)[2022·課標(biāo)全國(guó)Ⅲ，27(3)]KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式_____________________________________。②電解過(guò)程中通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子主要為_(kāi)_______________，其遷移方向是________。(3)[2022·天津理綜，10(3)]O2輔助的Al-CO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。電池的負(fù)極反應(yīng)式：_____________________________________________。電池的正極反應(yīng)式：6O2＋6e－=6Oeq\o\al(－,2)6CO2＋6Oeq\o\al(－,2)=3C2Oeq\o\al(2－,4)＋6O2反應(yīng)過(guò)程中O2的作用是_____________________________________________________________________________________________________________。該電池的總反應(yīng)式：__________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑(或4OH－－4e－=2H2O＋O2↑)，陽(yáng)極室H＋向a室遷移，a室中的Na2SO3轉(zhuǎn)化成NaHSO3。陰極發(fā)生還原反應(yīng)，析出H2，OH－增多，Na＋由a室向b室遷移，則b室中Na2SO3濃度增大。(2)①電解法制備KIO3時(shí)，H2O在陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑或2H＋＋2e－=H2↑。②電解池中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，即由電極a向電極b遷移，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，故主要是K＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜。(3)該電池中Al作負(fù)極，電解質(zhì)為含AlCl3的離子液體，故負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－=Al3＋。正極為多孔碳電極，根據(jù)正極反應(yīng)式，得正極總反應(yīng)為6CO2＋6e－=3C2Oeq\o\al(2－,4)，O2不參與正極的總反應(yīng)，故O2為催化劑。將負(fù)極反應(yīng)式：2Al－6e－=2Al3＋和正極反應(yīng)式：6CO2＋6e－=3C2Oeq\o\al(2－,4)相加，可得該電池的總反應(yīng)式為2Al＋6CO2=Al2(C2O4)3。答案(1)2H2O－4e－=4H＋＋O2↑(或4OH－－4e－=2H2O＋O2↑)a(2)①2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑(或2H＋＋2e－=H2↑)②K＋由a到b(3)Al－3e－=Al3＋(或2Al－6e－=2Al3＋)催化劑2Al＋6CO2=Al2(C2O4)3考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用[學(xué)在課內(nèi)]1．電解飽和食鹽水(1)原理(2)裝置裝置離子交換膜陽(yáng)極鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)陰極碳鋼網(wǎng)陽(yáng)離子交換膜①只允許陽(yáng)離子通過(guò)，能阻止陰離子和氣體通過(guò)②將電解槽隔成陽(yáng)極室和陰極室[名師點(diǎn)撥]①NaOH的產(chǎn)生位置：陰極室。②如去掉陽(yáng)離子交換膜，讓陰極室與陽(yáng)極室產(chǎn)物充分反應(yīng)，總反應(yīng)式為NaCl＋H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))NaClO＋H2↑。2．電鍍銅3．電解精煉銅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等總方程式陽(yáng)極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑2Na＋＋2e－=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑Mg2＋＋2e－=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑6O2－－12e－=3O2↑4Al3＋＋12e－=4Al[考在課外]教材延伸判斷正誤(1)電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料。(×)(2)用惰性電極電解飽和食鹽水，陰極逸出的氣體可使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)。(×)(3)用惰性電極電解MgCl2溶液所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－。(×)(4)在鍍件上電鍍銅時(shí)，鍍件應(yīng)連接電源的正極。(×)(5)電解精煉時(shí)，陽(yáng)極泥可以作為提煉貴重金屬的原料。(√)(6)用Zn作陽(yáng)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(×)(7)粗銅電解精煉時(shí)，若電路中通過(guò)2mole－，陽(yáng)極減少64g。(×)(8)工業(yè)上采用電解MgCl2溶液法冶煉金屬鎂。(×)(9)用銅作陽(yáng)極、石墨作陰極電解CuCl2溶液時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑。(×)拓展應(yīng)用如圖是一個(gè)用鉑絲作電極，電解稀MgSO4溶液的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時(shí)溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍：～，酸性——紅色，堿性——黃色)回答下列問(wèn)題：(1)下列關(guān)于電解過(guò)程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是________(填序號(hào))。①A管溶液由紅變黃②B管溶液由紅變黃③A管溶液不變色④B管溶液不變色(2)寫出A管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式___________________________________________________________________________________________________。(3)檢驗(yàn)b管中氣體的方法是________________________________________________________________________________________________________。答案(1)①④(2)2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑)，Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓(3)用拇指按住管口，取出試管正立，放開(kāi)拇指，將帶有火星的木條伸入試管內(nèi)會(huì)復(fù)燃思維探究電解過(guò)程中A中CuSO4溶液濃度________，而B(niǎo)中CuSO4溶液濃度________，試分析其原因___________________________________________________。答案逐漸減小基本不變A中陽(yáng)極反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2＋等Cu－2e－=Cu2＋陰極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu陽(yáng)極生成Cu2＋的量少于陰極消耗Cu2＋的量，溶液中c(Cu2＋)減小。B中陽(yáng)極反應(yīng)：Cu－2e－=Cu2＋、陰極反應(yīng)Cu2＋＋2e－=Cu陽(yáng)極生成Cu2＋的量與陰極生成Cu2＋的量相等，溶液中c(Cu2＋)不變[基礎(chǔ)點(diǎn)鞏固]1．電浮選凝聚法處理污水的原理如圖所示。電解過(guò)程生成的膠體能使污水中的懸浮物凝聚成團(tuán)而除去，電解時(shí)陽(yáng)極也會(huì)產(chǎn)生少量氣體。下列說(shuō)法正確的是()A．可以用鋁片或銅片代替鐵片B．陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體可能是O2C．電解過(guò)程中H＋向陽(yáng)極移動(dòng)D．若污水導(dǎo)電能力較弱，可加入足量硫酸解析電解原理是鐵作陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋，陰極水中H＋放電生成H2，陽(yáng)極區(qū)生成膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)沉降而凈水。A項(xiàng)，銅鹽無(wú)凈水作用，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陽(yáng)極可能有少量OH－放電，正確；C項(xiàng)，H＋在陰極放電，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，加入的硫酸會(huì)與膠體反應(yīng)，錯(cuò)誤。答案B2．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(shuō)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ZnSO4溶液C．Pt極反應(yīng)式為2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(2－,4)D．當(dāng)通入44gCO2時(shí)，溶液中轉(zhuǎn)移1mol電子解析因?yàn)橛沂襔n失去電子生成Zn2＋，溶液中的Zn2＋通過(guò)陽(yáng)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(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入左室與生成的C2Oeq\o\al(2－,4)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－=C2Oeq\o\al(2－,4)，C項(xiàng)正確；當(dāng)通入44gCO2時(shí)，外電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，溶液中不發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C3．(2022·山東濟(jì)南一模)全釩液流儲(chǔ)能電池一次性充電后，續(xù)航能力可達(dá)1000km，而充電時(shí)只需3～5min，被譽(yù)為“完美電池”，其原理如圖所示(已知V2＋呈紫色，V3＋呈綠色)。電池放電時(shí)，左槽溶液質(zhì)量增加。下列說(shuō)法正確的是()A．充電時(shí)的陰極反應(yīng)為VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2OB．放電時(shí)的正極反應(yīng)為V3＋＋e－=V2＋C．放電過(guò)程中，右槽溶液由紫色變?yōu)榫G色D．若負(fù)載為用石墨電極電解食鹽水的裝置，生成4gNaOH時(shí)該電池中消耗molH＋解析放電時(shí)，左槽溶液質(zhì)量增加可推知H＋移向左槽，故放電時(shí)左側(cè)為正極，右側(cè)為負(fù)極。充電時(shí)，左側(cè)為陽(yáng)極，右側(cè)為陰極。A項(xiàng)充電時(shí)陰極反應(yīng)式為V3＋＋e－=V2＋，錯(cuò)誤；B項(xiàng)放電時(shí)正極反應(yīng)式為VOeq\o\al(＋,2)＋e－＋2H＋=VO2＋＋H2O，錯(cuò)誤；C項(xiàng)放電過(guò)程中右槽V2＋轉(zhuǎn)變?yōu)閂3＋，故溶液顏色由紫色變?yōu)榫G色，正確；D項(xiàng)電解食鹽水生成4gNaOH時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移mole－，由VOeq\o\al(＋,2)＋e－＋2H＋=VO2＋＋H2O可知消耗molH＋，錯(cuò)誤。答案C4．(1)(2022·聊城一模節(jié)選)將粗品PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的電解液，電解Na2PbCl4溶液生成Pb的裝置如圖所示：①陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)____________________________________；②當(dāng)有g(shù)Pb生成時(shí)，通過(guò)質(zhì)子交換膜的n(H＋)＝________。(2)(2022·吉林長(zhǎng)春一模節(jié)選)利用“Na-CO2”電池將CO2變廢為寶。我國(guó)科研人員研制出的可充電“Na-CO2”電池，以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料，總反應(yīng)為4Na＋3CO22Na2CO3＋C。放電時(shí)該電池“吸入”CO2，其工作原理如圖所示：①放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________。②若生成的Na2CO3和C全部沉積在電極表面，當(dāng)轉(zhuǎn)移mole－時(shí)，兩極的質(zhì)量差為_(kāi)_______g。解析(1)由電解目的電解Na2PbCl4溶液生成Pb可知在陰極反應(yīng)式為：PbCleq\o\al(2－,4)＋2e－=Pb＋4Cl－。②當(dāng)有g(shù)Pb生成時(shí)，電路中通過(guò)的電量為mole－故通過(guò)質(zhì)子交換膜的n(H＋)＝mol。(2)①由總反應(yīng)式4Na＋3CO22Na2CO3＋C可知正極反應(yīng)為3CO2＋4e－＋4Na＋=2Na2CO3＋C②當(dāng)轉(zhuǎn)移mole－時(shí)，負(fù)極失重：×23＝(g)，正極增重×106＋×12＝(g)，故兩極質(zhì)量差為＋＝(g)。答案(1)①PbCleq\o\al(2－,4)＋2e－=Pb＋4Cl－②mol(2)①3CO2＋4e－＋4Na＋=2Na2CO3＋C②[名師點(diǎn)撥]電解計(jì)算的三種方法如可以通過(guò)4mole－為橋梁構(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)注意：涉及氣體時(shí)一定要注意氣體狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)狀況。[能力點(diǎn)提升]5．某太陽(yáng)能電池的工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．光照時(shí)，b極的電極反應(yīng)式為VO2＋－e－＋H2O=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋B．光照時(shí)，每轉(zhuǎn)移2mol電子，有2molH＋由a極區(qū)經(jīng)質(zhì)子交換膜向b極區(qū)遷移C．夜間a極的電極反應(yīng)式為V3＋＋e－=V2＋D．硅太陽(yáng)能電池供電原理與該電池相同解析由圖中e－移動(dòng)方向可知b為負(fù)極，a為正極。A項(xiàng)，光照時(shí)b極發(fā)生VO2＋－e－＋H2O=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋，正確；B項(xiàng)，H＋移動(dòng)方向?yàn)閎極區(qū)到a極區(qū)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，夜間a極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為V2＋－e－=V3＋，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該電池供電時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，與硅太陽(yáng)能電池工作原理不同，錯(cuò)誤。答案A6．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(yáng)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(shuō)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(yáng)極的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．圖中的b>aD．該過(guò)程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2解析根據(jù)Na＋和SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)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(yáng)極，電極反應(yīng)式為SOeq\o\al(2－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋。答案B[高考真題體驗(yàn)]7．(2022·課標(biāo)全國(guó)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SOeq\o\al(2－,4)可通過(guò)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SOeq\o\al(2－,4)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(guò)1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有mol的O2生成解析電解池中陰離子向陰極(即正極)移動(dòng)，陽(yáng)離子向陰極(即負(fù)極)移動(dòng)，即SOeq\o\al(2－,4)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(guò)1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有mol的O2生成，錯(cuò)誤。答案B考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)[學(xué)在課內(nèi)]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(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：類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)(pH≤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4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3失水生成鐵銹，吸氧腐蝕更普遍3.金屬電化學(xué)保護(hù)的兩種方法4．其他防護(hù)方法如加保護(hù)層(涂油漆、油脂、搪瓷、陶瓷、瀝青、塑料等)，電鍍。[考在課外]教材延伸判斷正誤(1)生鐵比純鐵容易生銹。(√)(2)Al、Fe、Cu在潮濕空氣中腐蝕均生成氧化物。(×)(3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe－3e－=Fe3＋。(×)(4)因空氣中CO2的存在，金屬表面形成一層酸膜，所以大多數(shù)金屬發(fā)生的是析氫腐蝕。(×)(5)銅在酸性環(huán)境中易發(fā)生析氫腐蝕。(×)(6)鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹。(√)(7)用錫焊接的鐵質(zhì)器件，焊接處易生銹。(√)(8)在船體外嵌入鋅塊，可以減緩船體的腐蝕，屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。(√)拓展應(yīng)用如圖所示，連接甲、乙兩試管的導(dǎo)管中有一段水柱，甲、乙兩支試管中各放一枚鐵釘，甲試管中為NH4Cl溶液，乙試管中為NaCl溶液，數(shù)天后導(dǎo)管中觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________________________________，甲中正極反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________________________，乙中正極反應(yīng)為_(kāi)____________________________________________。答案U形管中液面左側(cè)下降，右側(cè)上升2H＋＋2e－=H2↑O2＋4e－＋2H2O=4OH－思維探究試分析如圖所示的裝置中，Cu－Zn合金的溶解速率與開(kāi)關(guān)分別置于M、N處時(shí)合金的溶解速率的快慢。比較：M處：________N處：________答案加快減慢[基礎(chǔ)點(diǎn)鞏固]1．據(jù)最近報(bào)道，中國(guó)生產(chǎn)的首艘國(guó)產(chǎn)航母“山東”號(hào)已經(jīng)下水。為保護(hù)航母、延長(zhǎng)服役壽命可采用兩種電化學(xué)方法。方法1：艦體鑲嵌一些金屬塊；方法2：航母艦體與電源相連。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．方法1叫外加電流的陰極保護(hù)法B．方法2叫犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法C．方法1中金屬塊可能是鋅、錫和銅D．方法2中艦體連接電源的負(fù)極解析艦體是由鋼板做的。方法1，艦體鑲嵌一些金屬塊，必須是比鐵活潑的金屬如鋅等，錫和銅不行，這種方法叫犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。方法2，航母艦體與電源相連，必須與電源負(fù)極相連，這種方法叫外加電流的陰極保護(hù)法。綜上所述，D項(xiàng)正確。答案D2．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說(shuō)法，正確的是()A．圖甲中，鐵釘易被腐蝕B．圖乙中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，沒(méi)有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)C．圖丙中，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．圖丁中，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)于原電池的正極解析A項(xiàng)，圖甲中，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。答案C3．用飽和氯化鈉溶液潤(rùn)濕的濾紙分別做甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列判斷錯(cuò)誤的是()A．甲是原電池，乙是電解池B．甲中鐵棒比乙中鐵棒更易腐蝕C．d電極上的電極反應(yīng)是Fe－2e－=Fe2＋D．b電極上的電極反應(yīng)是O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析據(jù)原電池和電解池的構(gòu)成條件可知，甲是原電池，乙是電解池，A正確；甲中鐵為原電池的負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)Fe－2e－=Fe2＋，乙中Fe為電解池陰極，發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－=H2↑，F(xiàn)e被保護(hù)，B正確，C錯(cuò)誤；甲中鐵發(fā)生吸氧腐蝕，b為正極，正極上電極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，D正確。答案C[名師點(diǎn)撥]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)溶液濃度越大，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。[能力點(diǎn)提升]4．鋼鐵防護(hù)方法有多種，圖中的方法描述正確的是()A．b為電源負(fù)極B．該方法是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法C．電子流向：a→鋼鐵閘門→輔助電極→b→aD．電源改用導(dǎo)線連接進(jìn)行防護(hù)時(shí)，輔助電極發(fā)生氧化反應(yīng)解析從圖示可知，由于有外加電源，故此為外加電流的陰極保護(hù)法，B錯(cuò)誤；A項(xiàng)，在外加電流的陰極保護(hù)法中，鋼鐵作電解池的陰極，即a為電源的負(fù)極，則b為電源的正極，故A錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在電解池中，電子由電解池的陽(yáng)極→電源的正極，電源的負(fù)極→電解池的陰極，溶液中通過(guò)離子導(dǎo)電而不是電子，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電源改用導(dǎo)線連接進(jìn)行防護(hù)時(shí)，即犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，則輔助電極要作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故D正確。答案D5．一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下表：pH246814腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)下列說(shuō)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－=2H2OD．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C6．深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根腐蝕，其電化學(xué)腐蝕原理如下圖所示，下列與此原理有關(guān)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．正極反應(yīng)：SOeq\o\al(2－,4)＋5H2O＋8e－=HS－＋9OH－B．輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類腐蝕C．這種情況下，F(xiàn)e腐蝕的最終產(chǎn)物為Fe2O3·xH2OD．管道上刷富鋅油漆可以延緩管道的腐蝕解析原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，由圖示可知發(fā)生的電極反應(yīng)為SOeq\o\al(2－,4)＋5H2O＋8e－=HS－＋9OH－，A正確；硫酸鹽還原菌是蛋白質(zhì)，在高溫下易變性，失去催化活性，則輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類腐蝕，B正確；由圖示可知，F(xiàn)e腐蝕生成Fe2＋且在HS－環(huán)境中不易生成Fe3＋，C錯(cuò)誤；管道上刷富鋅油漆，形成Zn-Fe原電池，F(xiàn)e為正極，可以延緩管道的腐蝕，D正確。答案C[高考真題體驗(yàn)]7．(改編題)下列敘述錯(cuò)誤的是()A．[2022·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ，7(A)]合理處理廢舊電池有利于保護(hù)環(huán)境和資源再利用B．[2022·課標(biāo)全國(guó)Ⅲ，7(D)]電熱水器用鎂棒防止內(nèi)膽腐蝕，原理是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法C．[2022·北京理綜，8(D)]電解精煉銅的陽(yáng)極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=CuD．[2022·天津理綜，3(B)]鐵管鍍鋅層局部破損后，鐵管仍不易生銹解析廢舊電池中含有的金屬、電解質(zhì)溶液會(huì)對(duì)水體和土壤等造成污染，處理廢舊電池有利于資源再利用，同時(shí)能夠降低環(huán)境污染，保護(hù)環(huán)境，A項(xiàng)正確；活潑金屬鎂易失去電子，形成原電池時(shí)為負(fù)極，電熱水器內(nèi)膽(Ag)被保護(hù)，此為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，B項(xiàng)正確。電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵管鍍鋅層局部破損后，與電解質(zhì)溶液接觸形成原電池，該原電池中，鋅為負(fù)極，被腐蝕，而鐵管為正極，被保護(hù)，因此鐵管不易生銹，D項(xiàng)正確。答案C8．(2022·福建理綜，24節(jié)選)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。下圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。(1)該電化學(xué)腐蝕稱為_(kāi)_______。(2)圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是______(填字母)。解析(1)海水接近于中性，則鐵閘發(fā)生的是吸氧腐蝕。(2)表面海水中O2濃度較大，腐蝕的較快，故B處產(chǎn)生的鐵銹最多。答案(1)吸氧腐蝕(2)B一、金屬的腐蝕與防護(hù)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感素養(yǎng)說(shuō)明：金屬的腐蝕與防護(hù)是社會(huì)的現(xiàn)實(shí)熱點(diǎn)問(wèn)題，高考中以此類科譜知識(shí)為素材，通過(guò)文字、圖表等信息闡釋化學(xué)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生熱愛(ài)化學(xué)，學(xué)以致用，從而培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。題型一原理探究[題組訓(xùn)練]1．(2022·北京理綜，12)驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過(guò)酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無(wú)明顯變化試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀下列說(shuō)法不正確的是()A．對(duì)比②③，可以判定Zn保護(hù)了FeB．對(duì)比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C．驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑解析②中Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2＋，F(xiàn)e作正極被保護(hù)，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，試管內(nèi)無(wú)明顯變化。但③中沒(méi)有Zn保護(hù)Fe，F(xiàn)e在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕，F(xiàn)e作負(fù)極被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，生成藍(lán)色沉淀，對(duì)比②③可知Zn保護(hù)了Fe，A項(xiàng)正確；①與②的區(qū)別在于：前者是將鐵氰化鉀溶液直接滴入燒杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，①中出現(xiàn)了藍(lán)色沉淀，說(shuō)明有Fe2＋生成。對(duì)比分析可知，可能是鐵氰化鉀氧化Fe生成了Fe2＋，B項(xiàng)正確；通過(guò)上述分析可知，驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法，C項(xiàng)正確；若將Zn換成Cu，鐵氰化鉀仍會(huì)將Fe氧化為Fe2＋，在鐵的表面同樣會(huì)生成藍(lán)色沉淀，所以無(wú)法判斷Fe2＋是不是負(fù)極產(chǎn)物，即無(wú)法判斷Fe與Cu的活潑性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D2．某小組設(shè)計(jì)如圖所示裝置研究電化學(xué)原理，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，則其反應(yīng)與鐵的吸氧腐蝕類似B．若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，則標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生L氣體時(shí)轉(zhuǎn)移電子molC．若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，則該裝置工作時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹹．若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，其原理類似于鋼鐵防護(hù)中外加電流的陰極保護(hù)法解析若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，構(gòu)成原電池，飽和食鹽水呈中性，所以發(fā)生鐵的吸氧腐蝕，A正確；若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，構(gòu)成電解池，B極與電源的負(fù)極相連，作陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，則標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生L氣體，即生成氣體的物質(zhì)的量為mol時(shí)，轉(zhuǎn)移mol電子，B正確；若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，構(gòu)成電解池，該裝置中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，C錯(cuò)誤；金屬的電化學(xué)防護(hù)措施有利用原電池原理的犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和利用電解池原理的外加電流的陰極保護(hù)法，開(kāi)關(guān)K與b連接時(shí)，構(gòu)成電解池，故其原理類似于鋼鐵防護(hù)中外加電流的陰極保護(hù)法，D正確。答案C題型二腐蝕與防護(hù)3．(2022·課標(biāo)全國(guó)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(yáng)極。下列有關(guān)表述不正確的是()A．通入保護(hù)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(qiáng)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(yáng)極材料和傳遞電流D．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)整解析鋼管樁接電源的負(fù)極，高硅鑄鐵接電源的正極，通電后，外電路中的電子從高硅鑄鐵(陽(yáng)極)流向正極，從負(fù)極流向鋼管樁(陰極)，A、B正確；C項(xiàng)，題給信息高硅鑄鐵為“惰性輔助陽(yáng)極”不損耗，錯(cuò)誤。答案C4．如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。(1)腐蝕過(guò)程中，負(fù)極是________(填圖中字母“a““或“b”或“c”)；(2)環(huán)境中的Cl－擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為_(kāi)______________________________________。解析在青銅器被腐蝕過(guò)程中，Cu失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)為原電池的負(fù)極。②負(fù)極產(chǎn)物為Cu失去電子生成的Cu2＋，正極產(chǎn)物為O2獲得電子生成的OH－，Cu2＋、OH－、Cl－反應(yīng)生成Cu2(OH)3Cl沉淀：2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓。答案(1)c(2)2Cu2＋＋3OH－＋Cl－=Cu2(OH)3Cl↓二、“多池組合”裝置提升學(xué)生模型認(rèn)知素養(yǎng)素養(yǎng)說(shuō)明：電化學(xué)在高考中屬于必考內(nèi)容。近幾年多池組合在高考中出現(xiàn)頻度較高。綜合考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)。通過(guò)數(shù)學(xué)建模解答電化學(xué)中電極判斷、電極反應(yīng)式、現(xiàn)象、電解液的恢復(fù)、電量守恒計(jì)算等問(wèn)題，從而提升學(xué)生的模型認(rèn)知素養(yǎng)。題型一外加電源型5．(2022·北京理綜，12)用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍(lán)；b處變紅，局部褪色；c處無(wú)明顯變化兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；……下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)不合理的是()A．a(chǎn)、d處：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．b處：2Cl－－2e－=Cl2↑C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅解析A項(xiàng)，a、d處試紙變藍(lán)，說(shuō)明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子剩余造成的，正確；B項(xiàng)，b處變紅，局部褪色，說(shuō)明是溶液中的氯離子放電生成氯氣同時(shí)與H2O反應(yīng)生成HClO和H＋，Cl－－2e－＋H2O=HClO＋H＋，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，c處為陽(yáng)極，鐵失去電子生成亞鐵離子，正確；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)一中ac形成電解池，bd形成電解池，所以實(shí)驗(yàn)二中形成3個(gè)電解池，n(右面)有氣泡生成，為陰極產(chǎn)生氫氣，n的另一面(左面)為陽(yáng)極產(chǎn)生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得電子析出銅，正確。答案B6．用鉛蓄電池電解AgNO3、Na2SO4的溶液，a、b、c、d電極材料均為石墨。已知鉛蓄電池的總反應(yīng)為Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4(s)＋2H2O(l)，通電時(shí)a電極質(zhì)量增加，下列說(shuō)法正確的是()A．電路中通過(guò)1mol電子時(shí)，Y電極質(zhì)量增加48gB．放電時(shí)鉛蓄電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l)C．c，d電極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為1∶2D．X極為負(fù)極解析鉛蓄電池為外加電源。由a極質(zhì)量增加可知a為陰極，由此可知X為正極，Y為負(fù)極，b為陽(yáng)極，c為陰極，d為陽(yáng)極，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。A項(xiàng)，Y極電極反應(yīng)式為Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4，轉(zhuǎn)移1mole－時(shí)，增重48g，正確；B項(xiàng)負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)失e－，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，c、d兩極上產(chǎn)生氣體分別為H2、O2，二者物質(zhì)的量之比為2∶1，錯(cuò)誤。答案A題型二無(wú)外加電源型7．(2022·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→?→電極ⅠB．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解析分析圖可知：左側(cè)兩個(gè)燒杯的裝置形成原電池，且Ⅰ為負(fù)極，Ⅱ?yàn)檎龢O，而最右邊的裝置為電解池，因此，該裝置中電子流向：電極Ⅰ→?→電極Ⅳ，則電流方向：電極Ⅳ→?→電極Ⅰ，A正確；電極Ⅰ發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤；電極Ⅱ的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=Cu，有銅析出，C錯(cuò)誤；電極Ⅲ為電解池的陽(yáng)極，其電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋，D錯(cuò)誤。答案A8．我國(guó)預(yù)計(jì)在2022年前后建成自己的載人空間站。為了實(shí)現(xiàn)空間站的零排放，循環(huán)利用人體呼出的CO2并提供O2，我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種裝置(如下圖)，實(shí)現(xiàn)了“太陽(yáng)能電能化學(xué)能”轉(zhuǎn)化，總反應(yīng)方程式為2CO2=2CO＋O2。關(guān)于該裝置的下列說(shuō)法中正確的是()A．圖中N型半導(dǎo)體為正極，P型半導(dǎo)體為負(fù)極B．圖中離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C．反應(yīng)完畢，該裝置中電解質(zhì)溶液的堿性增強(qiáng)D．人體呼出的氣體參與X電極的反應(yīng)：CO2＋2e－＋H2O=CO＋2OH－解析根據(jù)題圖中左邊電源內(nèi)負(fù)電荷的移向，可知N型半導(dǎo)體為負(fù)極，P型半導(dǎo)體為正極，A錯(cuò)誤；N型半導(dǎo)體為負(fù)極，X極為電解池的陰極，電極反應(yīng)為：CO2＋2e－＋H2O=CO＋2OH－，生成的氫氧根離子通過(guò)離子交換膜在Y極參加反應(yīng)，所以圖中的離子交換膜為陰離子交換膜，B錯(cuò)誤，D正確；總反應(yīng)方程式為2CO2=2CO＋O2，根據(jù)總反應(yīng)可知，反應(yīng)前后電解質(zhì)溶液的堿性不變，C錯(cuò)誤。答案D[名師點(diǎn)撥]“多池組合”電池分析電極判斷(1)有外加電源：各池均為電解池，電源正極—陽(yáng)極，電源負(fù)極—陰極，電極位置相同，作用也相同。(2)無(wú)外加電源：其一為原電池，其余為電解池。a．燃料電池為原電池，其余為電解池。電極判斷同上。b．一般金屬電極其中最活潑的金屬為原電池的負(fù)極，另一極為正極，其余為電解池，電極判斷同上。c．光電池只需確定電子或陰、陽(yáng)離子的移動(dòng)方向即可判斷陰、陽(yáng)極。計(jì)算，閉合回路中電量守恒。突破一點(diǎn)，其余據(jù)此就可解決。活頁(yè)作業(yè)A組基礎(chǔ)鞏固題1．常溫下用惰性電極電解NaHSO4溶液，電解一段時(shí)間后，下列有關(guān)電解質(zhì)溶液變化的說(shuō)法正確的是()A．電解質(zhì)溶液的濃度增大，pH減小B．電解質(zhì)溶液的濃度增大，pH增大C．電解質(zhì)溶液的濃度減小，pH減小D．電解質(zhì)溶液的濃度不變，pH不變解析NaHSO4=Na＋＋H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，溶液呈酸性，常溫下用惰性電極電解NaHSO4溶液實(shí)質(zhì)是電解水，因此NaHSO4溶液的濃度增大，c(H＋)增大，pH減小，故A項(xiàng)正確。答案A2．某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖裝置研究不同能量之間的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。下列說(shuō)法正確的是()A．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S1，閉合開(kāi)關(guān)S2，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能等B．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S1，閉合開(kāi)關(guān)S2，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于電解池C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于原電池D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解析從裝置圖可知斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，閉合開(kāi)關(guān)S2，構(gòu)成原電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能等，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于電解池，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A3．(2022·山東濰坊檢測(cè))下列說(shuō)法正確的是()A．圖(a)中，隨著電解的進(jìn)行，溶液中H＋的濃度越來(lái)越小B．圖(b)中，Mg電極作電池的負(fù)極C．圖(c)中，發(fā)生的反應(yīng)為Co＋Cd2＋=Cd＋Co2＋D．圖(d)中，K分別與M、N連接時(shí)，F(xiàn)e電極均受到保護(hù)解析圖(a)中，有外加電源，是電解池，電解硫酸溶液實(shí)質(zhì)上是電解水，硫酸濃度增大，溶液中H＋的濃度越來(lái)越大，A錯(cuò)誤；(b)圖裝置是原電池，Al和NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，Mg與NaOH溶液不反應(yīng)，則Al電極是原電池的負(fù)極，Mg電極作原電池的正極，B錯(cuò)誤；圖(c)是原電池，據(jù)圖可知，Cd為負(fù)極，失去電子，Co2＋在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則發(fā)生的反應(yīng)為Cd＋Co2＋=Cd2＋＋Co，C錯(cuò)誤；圖(d)中，K與M連接時(shí)構(gòu)成電解池，F(xiàn)e與電源負(fù)極相連得到保護(hù)，K與N相連時(shí)形成原電池，Zn比Fe活潑，F(xiàn)e作原電池的正極得到保護(hù)，D正確。答案D4．某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置，探究氯堿工業(yè)原理，下列說(shuō)法正確的是()A．石墨電極與直流電源負(fù)極相連B．用濕潤(rùn)淀粉-KI試紙?jiān)阢~電極附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色C．氫氧化鈉在石墨電極附近產(chǎn)生，Na＋向石墨電極遷移D．銅電極的反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑解析若該裝置是探究氯堿工業(yè)原理，則Cu電極應(yīng)該與電源的負(fù)極連接，石墨電極與直流電源正極相連，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu電極為陰極，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑；在陽(yáng)極C電極上發(fā)生反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑；所以用濕潤(rùn)淀粉-KI試紙?jiān)谔茧姌O附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Cu電極為陰極，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑；破壞了附近的水的電離平衡，最終在Cu電極附近氫氧化鈉產(chǎn)生，Na＋向銅電極遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；銅電極的反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，D項(xiàng)正確。答案D5．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＋、SOeq\o\al(2－,4)等離子，電極為惰性電極。下列敘述中正確的是()A．B膜是陰離子交換膜B．通電后，海水中陽(yáng)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↑＋2H2OD．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(yáng)極是氯離子放電，陰極是氫離子放電，電解過(guò)程中，海水中陽(yáng)離子通過(guò)B膜進(jìn)入陰極區(qū)，所以B膜是陽(yáng)離子交換膜(海水中陰離子通過(guò)A膜進(jìn)入陽(yáng)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D6．鋰—空氣電池是一種新型的二次電池，其放電時(shí)的工作原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．正極區(qū)產(chǎn)生的LiOH可回收利用B．電池中的有機(jī)電解液可以用稀鹽酸代替C．該電池放電時(shí)，正極的反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．該電池充電時(shí)，陰極發(fā)生氧化反應(yīng)：Li＋＋e－=Li解析金屬Li在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Li＋，Li＋向正極移動(dòng)，與正極區(qū)生成的OH－結(jié)合形成LiOH，從分離出的LiOH中可以回收Li而循環(huán)使用，故正極區(qū)產(chǎn)生的LiOH可回收利用，A正確；Li能與鹽酸反應(yīng)生成H2，故電池中的有機(jī)電解液不能用稀鹽酸代替，B錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)，O2在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH－，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，C錯(cuò)誤；該電池充電時(shí)，陰極上Li＋得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i＋＋e－=Li，D錯(cuò)誤。答案A7．如圖所示3套實(shí)驗(yàn)裝置，分別回答下列問(wèn)題。(1)裝置1為鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)。一段時(shí)間后，向插入鐵釘?shù)牟Ａ矁?nèi)滴入K3[Fe(CN)6]溶液，即可觀察到鐵釘附近的溶液出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，表明鐵被________(填“氧化”或“還原”)；向插入石墨的玻璃筒內(nèi)滴入酚酞溶液，可觀察到石墨附近的溶液變紅，該電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________。(2)裝置2中的石墨作________(填“正”或“負(fù)”)極，該裝置發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________________________________________。(3)裝置3中甲燒杯盛放100mLmol·L－1的NaCl溶液，乙燒杯盛放100mLmol·L－1的CuSO4溶液。反應(yīng)一段時(shí)間后，停止通電。向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨附近溶液首先變紅。①電源的M端為_(kāi)_______極；甲燒杯中鐵極的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________________________________________。②乙燒杯中電解反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________________________________________________________________________________。③停止通電后，取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重g，甲燒杯中產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_(kāi)_______mL。解析(1)鐵發(fā)生吸氧腐蝕，鐵被氧化生成Fe2＋，正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣得到電子被還原生成OH－，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－。(2)銅可被Fe3＋氧化，發(fā)生反應(yīng)Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，形成原電池時(shí)，銅為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，石墨為正極。(3)由題意知，甲池中石墨極為陰極，則鐵極為陽(yáng)極，乙池中銅作陰極，石墨作陽(yáng)極。①鐵極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，則M端為正極；②乙燒杯中用銅作陰極、石墨作陽(yáng)極來(lái)電解硫酸銅溶液，陽(yáng)極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上銅離子放電析出銅，電解方程式為2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋；③取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重g，則生成Cu的物質(zhì)的量為eq\fg,64g·mol－1)＝mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為mol×2＝mol，甲燒杯中，陽(yáng)極鐵被氧化，陰極產(chǎn)生氫氣，2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑2molLmolVV＝eq\fL×mol,2mol)＝L，即224mL。答案(1)氧化O2＋4e－＋2H2O=4OH－(2)正Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋(3)①正Fe－2e－=Fe2＋②2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋③224B組素養(yǎng)提升題8．連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)俗稱保險(xiǎn)粉，還原性比NaHSO3更強(qiáng)，工業(yè)上廣泛用于紡織品漂白及作脫氧劑等。工業(yè)上可用惰性電極電解NaHSO3溶液得到連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)，如下圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A．得到連二亞硫酸鈉產(chǎn)品電極反應(yīng)式為2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2OH－B．a(chǎn)為陽(yáng)極C．連二亞硫酸鈉產(chǎn)品在陰極得到D．若不加隔膜，則得不到連二亞硫酸鈉解析由電解目的電解NaHSO3溶液制Na2S2O4分析可知a極為陰極，b極為陽(yáng)極，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)正確；陰極反應(yīng)式為2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2OH－，A項(xiàng)正確；陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，如不加隔膜，陽(yáng)極上產(chǎn)生的O2會(huì)氧化連二亞硫酸鈉，故D項(xiàng)正確。答案B9．鐵鉻氧化還原液流電池是一種低成本的儲(chǔ)能電池，電池結(jié)構(gòu)如圖所示，工作原理為Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。下列說(shuō)法正確的是()A．電池充電時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為Cr3＋＋e－=Cr2＋B．電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe2＋－e－=Fe3＋C．電池放電時(shí)，Cl－從負(fù)極穿過(guò)選擇性透過(guò)膜移向正極D．電池放電時(shí)，電路中每通過(guò)mol電子，F(xiàn)e3＋濃度降低mol·L－1解析如圖可知，正極(FeCl3/FeCl2＋鹽酸)、負(fù)極(CrCl3/CrCl2)，負(fù)極反應(yīng)為Cr2＋－e－=Cr3＋，正極反應(yīng)為Fe3＋＋e－=Fe2＋。充電時(shí)，b極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：Cr3＋＋e－=Cr2＋，A正確；充電時(shí)，為電解池，a極(陽(yáng)極)反應(yīng)為Fe2＋－e－=Fe3＋，Cl－由b極移向a極，B、C錯(cuò)誤；沒(méi)有溶液的體積，無(wú)法計(jì)算濃度變化，D錯(cuò)誤。答案A10．利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，甲、乙兩池均為1mol·L－1的AgNO3溶液，A、B均為Ag電極。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始先閉合K1，斷開(kāi)K2，一段時(shí)間后，斷開(kāi)K1，閉合K2，形成濃差電池，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)(Ag＋濃度越大，氧化性越強(qiáng))。下列說(shuō)法不正確的是()A．閉合K1，斷開(kāi)K2后，A極質(zhì)量增大B．閉合K1，斷開(kāi)K2后，乙池溶液濃度增大C．?dāng)嚅_(kāi)K1，閉合K2后，NOeq\o\al(－,3)向B極移動(dòng)D．?dāng)嚅_(kāi)K1，閉合K2后，A極發(fā)生氧化反應(yīng)解析閉合K1，斷開(kāi)K2，為電解池，B為陽(yáng)極，發(fā)生Ag－e－=Ag＋，故乙池濃度增大，B項(xiàng)正確；A為陰極，發(fā)生Ag＋＋e－=Ag，電極質(zhì)量增大，A項(xiàng)正確；閉合K2，斷開(kāi)K1，為原電池，B為正極，NOeq\o\al(－,3)向A極移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；A極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，D項(xiàng)正確。答案C11．利用普通電解精煉銅的方法所制備的銅中仍含雜質(zhì)，利用如圖所示的雙膜(陰離子交換膜和過(guò)濾膜，其中過(guò)濾膜可阻止陽(yáng)極泥及漂浮物進(jìn)入陰極區(qū))電解裝置可制備高純度的銅。下列有關(guān)敘述正確的是()A．電極a為粗銅，電極b為精銅B．陽(yáng)極質(zhì)量減少64g，則穿過(guò)交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)的陰離子的物質(zhì)的量為2molC．乙膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽(yáng)離子進(jìn)入陰極區(qū)D．當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子時(shí)，可生成32g銅解析電解精煉銅裝置中，粗銅作陽(yáng)極，接電源正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；粗銅中含有在通電條件下可溶解的金屬雜質(zhì)，故陽(yáng)極溶解64g金屬時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量不一定是2mol，則穿過(guò)交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)的陰離子的物質(zhì)的量無(wú)法確定，B項(xiàng)錯(cuò)誤；乙膜為過(guò)濾膜，對(duì)陽(yáng)極區(qū)的陽(yáng)極泥及漂浮物進(jìn)行過(guò)濾，甲膜為陰離子交換膜，防止陽(yáng)極溶解的雜質(zhì)陽(yáng)離子進(jìn)入陰極區(qū)，同時(shí)NOeq\o\al(－,3)可穿過(guò)該膜，以平衡陽(yáng)極區(qū)電荷，C項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極只有Cu2＋放電，故當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子時(shí)，生成molCu，D項(xiàng)正確。答案D12．(1)電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。電化學(xué)降解NOeq\o\al(－,3)的原理如圖，電源正極為_(kāi)_______(填“A”或“B”)，陰極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________________________________。(2)如圖是一種用電解原理來(lái)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(NHeq\o\al(＋,4))________(填“>”“<”或“＝”)c(NOeq\o\al(－,3))。②Ir—Ru惰性電極吸附O2生成H2O2，其電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________________________________________。③理論上電路中每轉(zhuǎn)移3mole－，最多可以處理廢氨水中溶質(zhì)(以NH3計(jì))的質(zhì)量是________g。(3)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(yīng)進(jìn)入________(填“陰極”或“陽(yáng)極”)室。簡(jiǎn)述再生K2CO3的原理____________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)由題給原理圖可知，Ag—Pt電極上NOeq\o\al(－,3)發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)?，因此Ag—Pt電極為陰極，電極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，則B為負(fù)極，A為電源正極。(2)①溶液呈現(xiàn)電中性，c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(NOeq\o\al(－,3))＋c(OH－)，pH約為5呈酸性，即c(H＋)>c(OH－)，則c(NHeq\o\al(＋,4))<c(NOeq\o\al(－,3))；②Ir—Ru惰性電極有吸附氧氣作用，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，O2＋2H＋＋2e－=H2O2；③4NH3＋3O2=2N2＋6H2O中，4mol氨氣轉(zhuǎn)移12mol電子，因此轉(zhuǎn)移3mol電子，最多可以處理NH3的物質(zhì)的量為1mol，其質(zhì)量為17g。(3)電解法也可以使K2CO3溶液再生。根據(jù)圖示，可知水電離產(chǎn)生的H＋在陰極獲得電子變?yōu)闅錃庖莩?，水產(chǎn)生的OH－在陽(yáng)極失去電子變?yōu)镺2，產(chǎn)生的OH－和HCOeq\o\al(－,3)反應(yīng)生成COeq\o\al(2－,3)，使得K2CO3再生。答案(1)A2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O(2)①<②O2＋2H＋＋2e－=H2O2③17(3)陰極水電離出H＋在陰極得電子生成H2，使水的電離平衡正移，產(chǎn)生的OH－和HCOeq\o\al(－,3)反應(yīng)生成COeq\o\al(2－,3)，使得K2CO3再生13．(1)(2022·江蘇化學(xué)，16)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下：①“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過(guò)程中作陽(yáng)極的石墨易消耗，原因是___________________________________________________________________。②“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為_(kāi)