適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第6章化學(xué)反應(yīng)與能量第32講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)課件

第32講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)【課標(biāo)指引】

1.能辨識(shí)化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式,能解釋化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)。2.能分析、解釋電解池的工作原理,能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的電解池。3.能利用電化學(xué)原理解釋金屬腐蝕現(xiàn)象,選擇并設(shè)計(jì)防腐措施?？键c(diǎn)一電解原理考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用目錄索引

考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階考點(diǎn)一電解原理必備知識(shí)?梳理1.電解和電解池

電流

氧化反應(yīng)

還原反應(yīng)

電能

化學(xué)能

電源

電解質(zhì)溶液

熔融電解質(zhì)

閉合回路

2.電解池工作原理(以惰性電極電解CuCl2溶液為例)(1)電子、離子移動(dòng)方向①電子移動(dòng)方向:電源負(fù)極→電解池________;電解池的________→電源的正極。

②離子移動(dòng)方向:陽離子:移向電解池________;陰離子:移向電解池________。

氧化

還原

陰極

陽極

陰極

陽極

(2)離子放電順序

3.用惰性電極電解不同類型電解質(zhì)溶液

類型實(shí)例電極反應(yīng)式溶液pH變化溶液復(fù)原方法電解水型含氧酸H2SO4陽極:________________________陰極:________________________總反應(yīng):_______________________

強(qiáng)堿NaOH陽極:________________________陰極:________________________總反應(yīng):_______________________

活潑金屬的含氧酸鹽KNO3陽極:________________________陰極:________________________總反應(yīng):_______________________

2H2O-4e-══4H++O2↑4H++4e-══2H2↑2H2O2H2↑+O2↑減小

4OH--4e-══2H2O+O2↑4H2O+4e-══2H2↑+4OH-2H2O2H2↑+O2↑增大

2H2O-4e-══4H++O2↑4H2O+4e-══2H2↑+4OH-2H2O2H2↑+O2↑不變

加水

類型實(shí)例電極反應(yīng)式溶液pH變化溶液復(fù)原方法電解電解質(zhì)型無氧酸(氫氟酸除外)HCl陽極:________________________陰極:________________________總反應(yīng):_______________________

不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2陽極:________________________陰極:________________________總反應(yīng):Cu2++2Cl-

Cu+Cl2↑—

2Cl--2e-══Cl2↑2H++2e-══H2↑2H++2Cl-

H2↑+Cl2↑增大

通入HCl氣體

2Cl--2e-══Cl2↑Cu2++2e-══Cu加CuCl2固體

類型實(shí)例電極反應(yīng)式溶液pH變化溶液復(fù)原方法放氫生堿型活潑金屬的無氧酸鹽NaCl陽極:________________________陰極:________________________總反應(yīng):_____________________________

放氧生酸型不活潑金屬的含氧酸鹽AgNO3陽極:________________________陰極:________________________總反應(yīng):____________________________

2Cl--2e-══Cl2↑2H2O+2e-══H2↑+2OH-2Cl-+2H2O

H2↑+Cl2↑+2OH-增大

通入HCl氣體

2H2O-4e-══4H++O2↑4Ag++4e-══4Ag4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+減小

加入Ag2O固體

【應(yīng)用示例】用石墨作電極電解溶有物質(zhì)的量之比為3∶1的NaCl和H2SO4的水溶液。根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物,電解可明顯分為三個(gè)階段,這三個(gè)階段電解的電解質(zhì)分別是__________、__________、__________(填化學(xué)式)。

HClNaClH2O解析

根據(jù)離子放電順序可知,電解此混合溶液時(shí),在陽極陰離子放電的先后順序?yàn)镃l-、OH-、

,先生成Cl2后生成O2,在陰極始終為H+放電,逸出H2,整個(gè)電解過程可看成三個(gè)階段:電解HCl溶液、電解NaCl溶液、電解H2O。關(guān)鍵能力?提升考向1電解池裝置及工作原理例1(2023·浙江1月選考卷)在熔融鹽體系中,通過電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi),電解裝置如圖,下列說法正確的是(

)

A.石墨電極為陰極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.電極A的電極反應(yīng):8H++TiO2+SiO2+8e-═TiSi+4H2OC.該體系中,石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng)D.電解時(shí),陽離子向石墨電極移動(dòng)C解析

在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO,失電子發(fā)生氧化反應(yīng),為陽極,A錯(cuò)誤;電極A的電極反應(yīng)為TiO2+SiO2+8e-═TiSi+4O2-,B錯(cuò)誤;根據(jù)圖中信息可知,該體系中,石墨優(yōu)先于Cl-參與反應(yīng),C正確;電解池中石墨電極為陽極,陽離子向陰極電極A移動(dòng),D錯(cuò)誤。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1](2023·上海卷)電解食鹽水間接氧化法去除工業(yè)廢水中氨氮的原理如圖所示,通過電解氨氮溶液(含有少量的NaCl),將NH3轉(zhuǎn)化為N2(無Cl2逸出),下列說法正確的是(

)

A.M為負(fù)極B.N極附近pH不變化C.n(N2)<n(H2)D.電解后c(Cl-)上升C解析

該裝置為電解池裝置,在M電極上氯離子失去電子生成氯氣(無Cl2逸出),然后氯氣將氨氧化為氮?dú)?氯氣又被還原為氯離子,該過程中氯離子做了催化劑,M電極為陽極,陽極區(qū)的總反應(yīng)為2NH3-6e-═N2↑+6H+,A錯(cuò)誤;N電極為陰極,電極反應(yīng)為2H2O+2e-═H2↑+2OH-,故該電極附近pH增大,B錯(cuò)誤;陽極區(qū)的總反應(yīng)為2NH3-6e-═N2↑+6H+,陰極的電極反應(yīng)為2H2O+2e-═H2↑+2OH-,根據(jù)電路中電子轉(zhuǎn)移守恒可知,生成的氫氣更多,C正確;在陽極上氯離子失去電子生成氯氣,然后氯氣又被氨還原為氯離子,電解后氯離子濃度不可能上升,D錯(cuò)誤。考向2電解規(guī)律及應(yīng)用例2用惰性電極電解下列各組中的三種電解質(zhì)溶液,在電解的過程中,溶液的pH依次升高、不變、降低的是(

)A.AgNO3、NaCl、Cu(NO3)2

B.KCl、Na2SO4、CuSO4C.CaCl2、KOH、NaNO3

D.HCl、HNO3、K2SO4B解析

電解AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4溶液時(shí)有酸產(chǎn)生,溶液pH降低;電解NaCl、KCl、CaCl2溶液時(shí)有堿產(chǎn)生,溶液pH升高;電解HCl溶液時(shí)電解的是電解質(zhì)本身,溶液中HCl減少,對(duì)應(yīng)的H+減少,溶液的pH升高;電解KOH、HNO3溶液時(shí)相當(dāng)于電解H2O,電解質(zhì)濃度增大,對(duì)應(yīng)的堿溶液堿性更強(qiáng),酸溶液酸性更強(qiáng)。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]

如圖所示,x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色無味的氣體放出,符合這一情況的是(

)選項(xiàng)a極板b極板x電極z溶液A鋅石墨負(fù)極CuSO4B石墨石墨負(fù)極NaOHC銀鐵負(fù)極AgNO3D銅石墨負(fù)極CuCl2A解析

由題意知a極板質(zhì)量增加,a應(yīng)為陰極,則b為陽極,x為電源負(fù)極,y為電源正極,參考各個(gè)選項(xiàng)知,A項(xiàng)符合,電解時(shí),a極板有Cu附著,b極板有O2放出;B項(xiàng)不符合,電解時(shí)a極板無質(zhì)量變化;C項(xiàng)不符合,陽極為Fe,為活性電極,電解時(shí)Fe在陽極放電溶解,無氣體生成;D項(xiàng)不符合,電解時(shí),Cl-在陽極放電生成Cl2,Cl2為黃綠色、有刺激氣味的氣體。考向3電解的有關(guān)計(jì)算例3(2023·全國甲卷)用可再生能源電還原CO2時(shí),采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率,裝置如下圖所示。下列說法正確的是(

)A.析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx-Ti電極上B.Cl-從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有:2CO2+12H++12e-═C2H4+4H2OD.每轉(zhuǎn)移1mol電子,陽極生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3]

將兩個(gè)鉑電極插入500mLCuSO4溶液中進(jìn)行電解,通電一定時(shí)間后,某一電極增重0.064g(設(shè)電解時(shí)該電極無氫氣析出,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.4×10-3mol·L-1

B.2×10-3mol·L-1C.1×10-3mol·L-1

D.1×10-7mol·L-1A考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用必備知識(shí)?梳理1.氯堿工業(yè)情境思考氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。如圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖,圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。(1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式:___________________________。

(2)離子交換膜的作用為_____________________________________________________________________________________________________。

(3)精制飽和食鹽水從圖中______(填“a”“b”“c”或“d”)位置補(bǔ)充,氫氧化鈉溶液從圖中______位置流出。

2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-能得到純度更高的氫氧化鈉溶液,阻止陽極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生反應(yīng)

ad2.電鍍與電解精煉銅

項(xiàng)目電鍍電解精煉銅示意圖

陽極

先是粗銅中比銅活動(dòng)性強(qiáng)的Zn、Fe等失電子,然后是Cu-2e-═Cu2+陰極

電解質(zhì)溶液c(CuSO4)基本

c(CuSO4)

Cu-2e-══Cu2+Cu2++2e-══CuCu2++2e-══Cu不變

變小

3.電冶金利用電解熔融鹽(或氧化物)的方法來冶煉活潑金屬,如Na、Ca、Mg、Al等。項(xiàng)目電解總反應(yīng)電極反應(yīng)式冶煉鈉

陽極:______________________陰極:2Na++2e-═2Na冶煉鎂

陽極:2Cl--2e-═Cl2↑陰極:______________________冶煉鋁

陽極:______________________陰極:4Al3++12e-═4Al2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑2Cl--2e-══Cl2↑MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑Mg2++2e-══Mg2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑6O2--12e-══3O2↑關(guān)鍵能力?提升考向1氯堿工業(yè)與電解原理例1(2023·浙江6月選考卷)氯堿工業(yè)能耗大,通過如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗,下列說法不正確的是(

)A.電極A接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.電極B的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-═H2↑+2OH-C.應(yīng)選用陽離子交換膜,在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D.改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓,減少能耗B解析

電極A是氯離子變?yōu)槁葰?化合價(jià)升高,失去電子,是電解池陽極,因此電極A接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng),A正確;電極B為陰極,通入氧氣,氧氣得到電子,其電極反應(yīng)式為2H2O+4e-+O2═4OH-,B錯(cuò)誤;右室生成氫氧根,應(yīng)選用陽離子交換膜,左邊的鈉離子進(jìn)入右邊,在右室獲得濃度較高的NaOH溶液,C正確;改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量,提高了電極B處的氧化性,通過提高反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓,減少能耗,D正確。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1]

在氯堿工業(yè)中,離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下,下列說法不正確的是(

)

A.電極A為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B.離子交換膜為陽離子交換膜C.飽和NaCl從a處進(jìn),NaOH溶液從d處出D.OH-遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過電子的數(shù)量D解析

氯堿工業(yè)中的總反應(yīng)為2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),氯堿工業(yè)中Cl2為氧化產(chǎn)物,所以電極A為陽極,電極B為陰極。A.根據(jù)分析可知電極A為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣,正確;B.陽極發(fā)生反應(yīng)的方程式為2Cl--2e-═Cl2↑,陰極:2H2O+2e-═H2↑+2OH-,為了防止生成的氯氣與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng),氫氧化鈉要從d口流出,所以要防止OH-流向陽極即電極A,該離子交換膜為陽離子交換膜,正確;C.根據(jù)B選項(xiàng)的分析可知飽和NaCl從a處進(jìn),NaOH溶液從d處出,正確;D.因?yàn)橛嘘栯x子交換膜的存在,OH-不發(fā)生遷移,Na+遷移到B電極,錯(cuò)誤?？枷?電解精煉與電鍍例2金屬鎳有廣泛的用途,粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì),可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述中正確的是(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)(

)A.陽極發(fā)生還原反應(yīng),其電極反應(yīng)式為Ni2++2e-═NiB.電解過程中,陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等C.電解后,溶液中存在的陽離子只有Fe2+和Zn2+D.電解后,電解槽底部的陽極泥中有Cu和PtD解析

電解時(shí),陽極Zn、Fe、Ni失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;因氧化性Ni2+>Fe2+>Zn2+,故陰極反應(yīng)式為Ni2++2e-═Ni,可見,陽極質(zhì)量減少是因?yàn)閆n、Fe、Ni溶解,而陰極質(zhì)量增加是因?yàn)镹i析出,B項(xiàng)錯(cuò)誤;電解后溶液中的陽離子除Fe2+和Zn2+外,還有Ni2+和H+,C項(xiàng)錯(cuò)誤。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]

以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅,下列說法正確的是(

)A.未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池,電鍍過程是該原電池的充電過程B.因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能,電鍍時(shí)通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系C.電鍍時(shí)保持電流恒定,升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D.鍍鋅層破損后即對(duì)鐵制品失去保護(hù)作用C解析

電鍍前,Zn與Fe構(gòu)成原電池,Zn為負(fù)極,Fe為正極,電鍍時(shí),Fe為陰極,Zn為陽極,原電池充電時(shí),原電池負(fù)極為陰極、正極為陽極,故不屬于原電池的充電過程,A錯(cuò)誤;根據(jù)電子守恒,通過電子的電量與析出Zn的量成正比,B錯(cuò)誤;電流恒定,單位時(shí)間通過的電子的物質(zhì)的量恒定,即電解速率恒定,C正確;鍍層破損后,Zn與Fe仍能構(gòu)成原電池,其中Zn為負(fù)極被腐蝕,Fe為正極被保護(hù),D錯(cuò)誤?？枷?利用電解原理治理污染問題例3三室式電滲析法處理含NH4NO3廢水的原理如圖所示,在直流電源的作用下,兩膜中間的

可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。工作一段時(shí)間后,在兩極區(qū)均得到副產(chǎn)品NH4NO3。下列敘述正確的是(

)A.a極為電源負(fù)極,b極為電源正極B.c膜是陰離子交換膜,d膜是陽離子交換膜C.陰極電極反應(yīng)式為D.當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時(shí),陽極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O25.6LA[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3]MFC-電芬頓技術(shù)不需要外加能量即可發(fā)生,通過產(chǎn)生羥基自由基(·OH)處理有機(jī)污染物,可獲得高效的廢水凈化效果。其耦合系統(tǒng)原理示意圖如圖,下列說法中錯(cuò)誤的是(

)A.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,乙池中消耗22.4LO2時(shí),可以產(chǎn)生2mol·OHB.甲池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,其中a極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.電子移動(dòng)方向?yàn)?a→Y,X→bD.乙池中生成羥基自由基的反應(yīng)為Fe2++H2O2+H+═Fe3++H2O+·OHA解析

乙池中Y電極上的反應(yīng)為O2+2H++2e-═H2O2,之后再發(fā)生反應(yīng)H2O2+H++Fe2+═Fe3++H2O+·OH,當(dāng)產(chǎn)生1

mol羥基自由基時(shí),需要1

mol

H2O2,消耗1

mol

O2。所以標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗22.4

L

O2時(shí),產(chǎn)生1

mol羥基自由基,A錯(cuò)誤;甲池為原電池,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,是燃料電池,b極上氧氣被還原,為正極,a電極為負(fù)極,發(fā)生的是氧化反應(yīng),B正確;甲池為原電池,a電極為負(fù)極,b電極為正極。乙池為電解池,X電極為陽極,Y電極為陰極。串聯(lián)裝置中,電子由原電池負(fù)極流向電解池陰極,即a→Y,由電解池的陽極流向原電池正極,即X→b,C正確;乙池中Y極為陰極,電極反應(yīng)式為O2+2e-+2H+═H2O2,則生成·OH的反應(yīng)為Fe2++H2O2+H+═·OH+Fe3++H2O,D正確。考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)必備知識(shí)?梳理1.金屬的腐蝕(1)金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子________電子變?yōu)榻饘賍_______,金屬發(fā)生________。

(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)腐蝕條件金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)________反應(yīng)

不純的金屬與____________接觸,發(fā)生________反應(yīng)

現(xiàn)象金屬被________較活潑金屬被________區(qū)別無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生聯(lián)系電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍得多,腐蝕速率________,危害也更嚴(yán)重

失去

陽離子

氧化反應(yīng)

直接

電解質(zhì)溶液

原電池

腐蝕

腐蝕

更快

②析氫腐蝕和吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例)類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或呈中性負(fù)極反應(yīng)式Fe-2e-═Fe2+正極反應(yīng)式

總反應(yīng)

聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍2H++2e-══H2↑O2+2H2O+4e-══4OH-Fe+2H+══Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O══2Fe(OH)2【應(yīng)用示例】

(1)若棉團(tuán)浸有NH4Cl溶液,鐵釘發(fā)生_______腐蝕,正極反應(yīng)式為_____________________,右試管中現(xiàn)象是________________________。

(2)若棉團(tuán)浸有NaCl溶液,鐵釘發(fā)生_______腐蝕,正極反應(yīng)式為_____________________,右試管中現(xiàn)象是________________________。

析氫

2H++2e-══H2↑有氣泡冒出

吸氧

O2+4e-+2H2O══4OH-導(dǎo)管內(nèi)液面上升

2.金屬的防護(hù)(1)金屬防護(hù)的原理金屬的防護(hù)主要是從________、與金屬接觸的物質(zhì)及兩者_(dá)_______的條件等方面來考慮的。

金屬

反應(yīng)

(2)金屬腐蝕的防護(hù)方法

負(fù)

正

陰陽【應(yīng)用示例】如圖所示,各燒杯中盛有海水,鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)開_____________。

⑤④②①③⑥

解析

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被腐蝕得較快。⑤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。⑥是Fe接電源負(fù)極作陰極,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的速率由快到慢的順序?yàn)棰?gt;④>②>①>③>⑥。關(guān)鍵能力?提升考向1金屬腐蝕的原理及分析例1(2023·湖南雅禮中學(xué)期末)點(diǎn)蝕又稱為孔蝕,是一種集中于金屬表面很小的范圍并深入到金屬內(nèi)部的腐蝕形態(tài)。某鐵合金鈍化膜破損后的孔蝕如圖,則下列說法正確的是(

)A.為防止孔蝕發(fā)生可以將外接電源正極與金屬相連B.反應(yīng)時(shí)每吸收2.24LO2,則此時(shí)HCl可以氧化0.2molFeC.在腐蝕的過程中鈍化膜作為負(fù)極D.依題孔隙中局部可能發(fā)生析氫腐蝕D解析

與電源正極相連作陽極,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),加快金屬的腐蝕,故為防止孔蝕發(fā)生可以將外接電源負(fù)極與金屬相連,A錯(cuò)誤;未告知O2所處的狀態(tài),無法計(jì)算2.24

L

O2的物質(zhì)的量,故無法計(jì)算此時(shí)HCl可以氧化Fe的物質(zhì)的量,B錯(cuò)誤;由圖示可知,在腐蝕的過程中鈍化膜作為正極,O2在鈍化膜上得到電子發(fā)生還原反應(yīng),C錯(cuò)誤;依題孔隙中局部中可能存在酸性環(huán)境,則可能發(fā)生析氫腐蝕,D正確。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1]

如圖所示,將鐵釘?shù)囊徊糠皱兩喜煌慕饘?放入培養(yǎng)皿中,加入含有飽和食鹽水及瓊脂的溶液,再各滴入幾滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液。下列分析不正確的是(

)

A.a中鐵釘附近呈現(xiàn)藍(lán)色B.b中鐵釘附近出現(xiàn)紅色C.a中銅上發(fā)生反應(yīng)O2+2H2O+4e-═4OH-D.b中鋅上發(fā)生還原反應(yīng)D解析

a中鐵比銅活潑,發(fā)生腐蝕時(shí),鐵作負(fù)極被氧化生成Fe2+,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,鐵釘附近出現(xiàn)藍(lán)色沉淀,A正確;b中Zn比Fe活潑,發(fā)生腐蝕時(shí),Zn作負(fù)極被氧化為Zn2+,鐵釘作正極,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-═4OH-,滴加酚酞溶液,鐵釘負(fù)極溶液變成紅色,B正確,D錯(cuò)誤;a中銅是正極,發(fā)生吸氧腐蝕,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-═4OH-,C正確?？枷?金屬腐蝕的防護(hù)方法例2驗(yàn)證犧牲陽極法,實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。下列說法不正確的是(

)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D解析

實(shí)驗(yàn)②中加入K3[Fe(CN)6]溶液,溶液無變化,說明溶液中沒有Fe2+;實(shí)驗(yàn)③中加入K3[Fe(CN)6]溶液生成藍(lán)色沉淀,說明溶液中有Fe2+,A項(xiàng)正確;對(duì)比①②可知,①中K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化成Fe2+,Fe2+再與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀,B項(xiàng)正確;由以上分析可知,驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí),可以用②③做對(duì)比實(shí)驗(yàn),不能用①的方法,C項(xiàng)正確;K3[Fe(CN)6]可將單質(zhì)鐵氧化為Fe2+,Fe2+與K3[Fe(CN)6]生成藍(lán)色沉淀,附著在Fe表面,無法判斷鐵比銅活潑,D項(xiàng)錯(cuò)誤。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2](2023·陜西西安統(tǒng)考)用圖示的方法可以保護(hù)鋼質(zhì)閘門,下列說法不正確的是(

)

A.當(dāng)a、b間用導(dǎo)線連接時(shí),則X應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)B.當(dāng)a、b間用導(dǎo)線連接時(shí),則X可以是鋅C.當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí),a應(yīng)連接電源的負(fù)極D.當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí),其方法為犧牲陽極法D解析

當(dāng)a、b間用導(dǎo)線連接時(shí)形成了原電池,鐵需要被保護(hù),則鐵為正極,X做負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),X需要的是一種活潑性比鐵強(qiáng)的金屬,可以是鋅,A、B正確;當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí),鐵需要被保護(hù),則鐵做陰極,a應(yīng)連接電源的負(fù)極,C正確;當(dāng)a、b與外接電源相連時(shí),利用電解原理保護(hù)金屬鐵,其方法是外加電流法,D錯(cuò)誤。素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階進(jìn)階1練易錯(cuò)·避陷阱

1.(2023·廣東汕頭二模)間接電解法可對(duì)大氣污染物NO進(jìn)行無害化處理。其工作原理如圖所示(質(zhì)子膜只允許H+通過)。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(

)A.電極b接電源正極,電解過程中附近溶液的pH增大B.電極a的電極反應(yīng)式為C.電解過程中右側(cè)Na2SO4的濃度增大D.電解過程中有4molH+通過質(zhì)子膜時(shí),可處理60gNOA2.(2023·廣東惠州檢測(cè))過硫酸銨[(NH4)2S2O8]可用作氧化劑、漂白劑。利用電解法在兩極分別生產(chǎn)過硫酸銨和過氧化氫的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.a為外接電源的負(fù)極B.電解總反應(yīng):C.陰離子交換膜可用陽離子交換膜替代D.電解池工作時(shí),Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上逐漸減小C解析

S元素化合價(jià)由+6價(jià)升高為+7價(jià),化合價(jià)升高被氧化,故右側(cè)Pt電極為陽極,b為外接電源正極,a為外接電源負(fù)極,左側(cè)Pt電極為陰極,A正確;陰極氧氣被還原,陽極硫酸根被氧化,電解總反應(yīng)正確,B正確;根據(jù)陽極產(chǎn)物可知,反應(yīng)需要消耗硫酸根,陰離子交換膜不可用陽離子交換膜替代,C錯(cuò)誤;電解池工作時(shí),Ⅰ室溶液中氫離子移向陰極,硫酸根移向陽極,消耗硫酸,Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上逐漸減小,D正確。進(jìn)階2練熱點(diǎn)·提素能3.(2024·浙江溫州模擬)利用電化學(xué)富集海水中鋰的電化學(xué)系統(tǒng)如圖所示。該電化學(xué)系統(tǒng)的工作步驟如下:①啟動(dòng)電源1,MnO2所在腔室的海水中的Li+進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu)而形成LixMn2O4;②關(guān)閉電源1和海水通道,啟動(dòng)電源2,使LixMn2O4中的Li+脫出進(jìn)入腔室2。下列說法不正確的是(

)A.啟動(dòng)電源1時(shí),電極1為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.啟動(dòng)電源2時(shí)MnO2電極反應(yīng)式為xLi++2MnO2+xe-═LixMn2O4C.電化學(xué)系統(tǒng)提高了腔室2中LiOH的濃度D.啟動(dòng)至關(guān)閉電源1,轉(zhuǎn)化的n(MnO2)與生成的n(O2)之比為20∶3,可得LixMn2O4中的x=1.2B解析

由題意知,啟動(dòng)電源1,使海水中Li+進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu)形成LiMn2O4;可知二氧化錳中錳的化合價(jià)降低,為陰極,電極1為陽極,連接電源正極;關(guān)閉電源1和海水通道,啟動(dòng)電源2,向電極2上通入空氣,使LixMn2O4中的Li+