高考化學(xué)專題四第3講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)學(xué)案

第3講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)【2020·備考】最新考綱：1.理解電解池的工作原理，能寫出簡單電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。2.認(rèn)識金屬腐蝕的危害，理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理，能運用恰當(dāng)?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕。新課標(biāo)要求：分析化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的原理及其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。能依據(jù)化學(xué)變化中能量轉(zhuǎn)化的原理，提出利用化學(xué)變化實現(xiàn)能量儲存和釋放的有實用價值的建議。最新考情：電解原理的考查多在填空題中，主要考查電解池中兩極反應(yīng)式的書寫，如2017年T16(4)、2014年T20(4)、2011年T20(4)，有時也在選擇題某選項中出現(xiàn)，主要考查電解原理的應(yīng)用。金屬腐蝕與防護(hù)主要在選擇題中某選項出現(xiàn)，如2017年、2015年、2013年、2012年均有涉及。預(yù)測2020年高考一是延續(xù)這種命題特點，二是關(guān)注電解原理在工業(yè)上運用的選擇題。考點一電解原理[知識梳理]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(yīng)和還原反應(yīng)的過程。(1)構(gòu)成條件①有與電源相連的兩個電極。②電解質(zhì)溶液(或熔融鹽)。③形成閉合回路。(2)電極名稱及電極反應(yīng)式(如圖)(3)電子和離子移動方向①電子：從電源負(fù)極流向電解池的陰極；從電解池的陽極流向電源的正極。②離子：陽離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽極。電子和離子移動方向圖示名師助學(xué)：正確理解電子不下水(電解質(zhì)溶液)。(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活性電極。(2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組。名師助學(xué)：不要忘記水溶液中的H＋和OH－，不要把H＋、OH－誤加到熔融電解質(zhì)中。(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序名師助學(xué)：①“活性電極”一般指除Pt、Au以外的金屬。②最常用的放電順序：陽極：活性電極＞Cl－＞OH－；陰極：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋。(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。[題組診斷]電解原理1.用鐵和石墨作電極電解酸性廢水，可將廢水中的POeq\o\al(3－,4)以FePO4(不溶于水)的形式除去，其裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.若X、Y電極材料連接反了，則仍可將廢水中的POeq\o\al(3－,4)除去B.X極為石墨，該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.電解過程中Y極周圍溶液的pH減小D.電解時廢水中會發(fā)生反應(yīng)：4Fe2＋＋O2－4H＋＋4POeq\o\al(3－,4)=4FePO4↓＋2H2O解析根據(jù)題意分析，X電極材料為鐵，Y電極材料為石墨；若X、Y電極材料連接反了，鐵就不能失電子變?yōu)殡x子，也就不能生成FePO4，A項錯誤；Y電極材料為石墨，該電極附近發(fā)生還原反應(yīng)，B項錯誤；電解過程中Y極反應(yīng)：O2＋4e－＋4H＋=2H2O，H＋濃度減少，溶液的pH變大，C項錯誤；鐵在陽極失電子變?yōu)镕e2＋，通入的氧氣把Fe2＋氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋與POeq\o\al(3－,4)反應(yīng)生成FePO4，D項正確。答案D2SO4廢水的原理如下圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)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。下列敘述正確的是()eq\o\al(2－,4)向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品2O－4e－=O2↑＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D.當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5molO2生成解析該裝置為電解池，與電源正極相連的是陽極，陰離子向陽極遷移，OH－放電，產(chǎn)生H＋，SOeq\o\al(2－,4)向正極區(qū)遷移生成硫酸，溶液的pH減小，A錯誤；負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，負(fù)極區(qū)溶液pH升高，鈉離子移向負(fù)極區(qū)，與生成的OH－結(jié)合成NaOH，B正確，C錯誤；當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，會有0.25molO2生成，D錯誤。答案B鉛，實現(xiàn)鉛的再生。在工藝中得到含Na2PbCl4的電解液，電解Na2PbCl4溶液后生成Pb，如圖所示。下列說法不正確的是()A.陽極區(qū)會有氣泡冒出，產(chǎn)生O2B.一段時間后，陽極附近pH明顯增大eq\o\al(2－,4)＋2e－=Pb＋4Cl－2PbCl4濃度下降后可在陰極區(qū)加入PbO，實現(xiàn)電解液的繼續(xù)使用解析陽極2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，陽極區(qū)會有氣泡冒出，產(chǎn)生O2，A項正確；陽極2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，一段時間后，陽極附近氫離子濃度增大，pH明顯減小，B項錯誤；陰極的電極反應(yīng)是發(fā)生還原反應(yīng)，元素化合價降低，陰極的電極反應(yīng)方程式為PbCleq\o\al(2－,4)＋2e－=Pb＋4Cl－，C項正確；陰極電解一段時間后溶液為HCl和NaCl的混合溶液，根據(jù)題意“將PbO粗品溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的電解液”繼續(xù)向陰極區(qū)加PbO粗品可恢復(fù)其濃度且實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，D項正確。答案B【歸納總結(jié)】以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型和規(guī)律類型電極反應(yīng)特點類別(實例)電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰：4H＋＋4e－=2H2↑(或4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑)陽：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－=4H＋＋O2↑)強(qiáng)堿(如NaOH)水增大增大加水含氧酸(如H2SO4)水增大減小加水活潑金屬的含氧酸鹽(如Na2SO4、KNO3)水增大不變加水電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電無氧酸(如HCl)，除HF外電解質(zhì)減小增大通氯化氫不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)，電解質(zhì)減小加氯化銅放H2生堿型陰極：H2O放H2生堿陽極：電解質(zhì)陰離子放電活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大通氯化氫放O2生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽極：H2O放O2生酸不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小加氧化銅或碳酸銅拓展根據(jù)以上電解規(guī)律判斷由H＋、K＋、Mg2＋、Ag＋、Cu2＋、NOeq\o\al(－,3)、Cl－、OH－所組成的電解質(zhì)溶液中，電解對象為水的電解質(zhì)的化學(xué)式為HNO3、KNO3、Mg(NO3)2、KOH，電解質(zhì)本身放電的為HCl、CuCl2。電解池中電極方程式的書寫4.(2019·南京鹽城一模)一種生物電化學(xué)方法脫除水體中NHeq\o\al(＋,4)的原理如下圖所示：下列說法正確的是()A.裝置工作時，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷.裝置工作時，a極周圍溶液pH降低C.裝置內(nèi)工作溫度越高，NHeq\o\al(＋,4)脫除率一定越大D.電極b上發(fā)生的反應(yīng)之一是：2NOeq\o\al(－,3)－2e－=N2↑＋3O2↑解析A項，該反應(yīng)為電解裝置，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，錯誤；B項，a極發(fā)生反應(yīng)之一：NHeq\o\al(＋,4)－8e－＋2H2O=NOeq\o\al(－,2)＋8H＋，c(H＋)增大，正確；C項，溫度升高，細(xì)菌蛋白質(zhì)變性，錯誤；D項，b極發(fā)生反應(yīng)之一為：2NOeq\o\al(－,3)＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2O，錯誤。答案B5.(2017·常州一模)用圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的是()－將CN－氧化過程中，每消耗1molCN－轉(zhuǎn)移10mol電子－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O2O＋2e－=H2↑＋2OH－D.在電解過程中，廢水中的CN－和Cl－均移向陽極解析CN－中C的化合價為＋2價，N為－3價，1molCN－生成CO2和N2轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為5mol，A錯誤；陽極是Cl－失電子產(chǎn)生ClO－，電極反應(yīng)式為Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O，B正確；陰極是H＋得電子產(chǎn)生H2，堿性溶液中陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，C正確；電解過程中陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，D正確。答案A6.(1)(2018·江蘇化學(xué))用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時陽極的電極反應(yīng)式：____________________________________________________________________。(2)(2017·江蘇化學(xué))電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為__________________________，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為________。(3)(2014·江蘇化學(xué))將燒堿吸收H2S后的溶液加入到如圖所示的電解池的陽極區(qū)進(jìn)行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：S2－－2e－=S(n－1)S＋S2－=Seq\o\al(2－,n)寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式：__________________________________________。(4)(2011·江蘇化學(xué)，20)電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖(電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極)。電解時，陽極的電極反應(yīng)式為__________________________________________。(5)(2017·通揚泰淮宿徐二調(diào))20世紀(jì)80年代Townley首次提出利用電化學(xué)膜脫除煙氣中SO2的技術(shù)：將煙氣預(yù)氧化使SO2轉(zhuǎn)化為SO3，再將預(yù)氧化后的煙氣利用如圖所示原理凈化利用。①陰極的電極反應(yīng)式為______________。②若電解過程中轉(zhuǎn)移1mol電子，所得“掃出氣”用水吸收最多可制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%的硫酸________g。解析(2)陽極溶液中的陰離子即水中的OH－放電生成O2(圖示)及H＋(2H2O－4e－=O2↑＋4H＋)，H＋與COeq\o\al(2－,3)結(jié)合生成HCOeq\o\al(－,3)(COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，由圖陽極區(qū)Na2CO3生成NaHCO3)，寫出總反應(yīng)：4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑。陰極水中的H＋放電生成H2。(4)產(chǎn)生H2是由溶液中的H＋在陰極放電所得到，則陽極產(chǎn)生的是N2，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下的電極反應(yīng)式為：CO(NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋N2↑＋6H2O。(5)①由圖可知，在陰極SO3、O2轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(2－,4)，陰極反應(yīng)式為2SO3＋O2＋4e－=2SOeq\o\al(2－,4)。②陽極發(fā)生反應(yīng)2SOeq\o\al(2－,4)－4e－=2SO3＋O2↑，轉(zhuǎn)移1mol電子時生成SO30.5mol，可生成H2SO4為0.5mol，即49g，可制得70%的硫酸的質(zhì)量為49g/70%＝70(g)。答案(1)HNO2－2e－＋H2O=3H＋＋NOeq\o\al(－,3)(2)4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑H2(3)2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(4)CO(NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋N2↑＋6H2O(5)①2SO3＋O2＋4e－=2SOeq\o\al(2－,4)②70【反思?xì)w納】1.做到“三看”，正確書寫電極反應(yīng)式(1)一看電極材料，若是活性電極(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注Fe生成Fe2＋而不是生成Fe3＋)。(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。(3)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的電解冶煉。2.規(guī)避“四個”失分點(1)書寫電解池中電極反應(yīng)式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應(yīng)方程式時，弱電解質(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，應(yīng)注意放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與放電。(4)當(dāng)電解池的電極材料為活性電極時，則陽極本身失電子?？键c二電解原理的應(yīng)用[知識梳理](1)電極反應(yīng)陽極反應(yīng)式：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應(yīng))(2)總反應(yīng)方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑離子反應(yīng)方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑(3)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣陽極：鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)。陰極：碳鋼網(wǎng)。陽離子交換膜：①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過。②將電解槽隔成陽極室和陰極室。利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等總方程式陽極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑2Na＋＋2e－=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑Mg2＋＋2e－=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))4Al＋3O2↑6O2－－12e－=3O2↑4Al3＋＋12e－=4Al[題組診斷]電解反應(yīng)原理的應(yīng)用1.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)()發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2＋＋2e－=NiB.電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C.電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2＋和Zn2＋D.電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt解析陽極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，Ni－2e－=Ni2＋，A錯；由于Fe、Zn的還原性大于鎳，所以陽極同時還有Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋，比較兩電極反應(yīng)，因Fe、Zn、Ni的相對原子質(zhì)量不等，當(dāng)兩極通過的電量相等時，陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不等，B錯；Cu、Pt還原性小于鎳，所以不反應(yīng)，D正確；純鎳作陰極，電解質(zhì)溶液中需含有Ni2＋，因Ni2＋的氧化性大于Fe2＋和Zn2＋，所以溶液中陽離子主要是Ni2＋，C錯。答案D2.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4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B.電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2＋濃度不變C.在鐵片上鍍銅時，Y是純銅D.制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂解析氯堿工業(yè)中陽極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時陽極粗銅溶解，陰極Cu2＋放電析出Cu，溶液中Cu2＋濃度變小；鐵片上鍍銅時，陰極應(yīng)該是鐵片，陽極是純銅。答案D2是一種高效安全的殺菌消毒劑。用氯化鈉電解法生成ClO2的工藝原理示意圖如下圖，發(fā)生器內(nèi)電解生成ClO2。下列說法正確的是()A.a氣體是氯氣，b氣體是氫氣B.氯化鈉電解槽內(nèi)每生成2mola氣體，轉(zhuǎn)移2mole－2發(fā)生器中陰極的電極反應(yīng)式為：2ClOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=Cl2↑＋6H2OD.為使a、b氣體恰好完全反應(yīng)，理論上每生產(chǎn)1molClO2需要補充56L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)b氣體解析根據(jù)流程圖可知加入物質(zhì)為NaClO3和HCl，生成ClO2；發(fā)生氧化還原反應(yīng)，NaClO3被還原生成ClO2，HCl被氧化生成Cl2，同時生成水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO3＋4HCl=2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O，故氣體b是氯氣，氣體a是氫氣，A項錯誤；氯化鈉電解槽內(nèi)每生成2mol氫氣，轉(zhuǎn)移4mole－，B項錯誤；ClO2發(fā)生器中陰極的電極反應(yīng)式為：ClOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋e－=ClO2↑＋H2O，C項錯誤；根據(jù)2NaClO3＋4HCl=2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O，每生產(chǎn)1molClO2，需要1molNaClO3，同時生成0.5mol氯氣，根據(jù)電子守恒氯化鈉電解槽內(nèi)每生成1molNaClO3，同時生成3mol氫氣，為使a、b氣體恰好完全反應(yīng)，理論上每生產(chǎn)1molClO2需要補充氯氣2.5mol，D項正確。答案D【易錯警示】1.陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)，只允許陽離子(Na＋)通過，而阻止陰離子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通過，這樣既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO，影響燒堿質(zhì)量。2.電解或電鍍時，電極質(zhì)量減少的電極必為金屬電極——陽極；電極質(zhì)量增加的電極必為陰極，即溶液中的金屬陽離子得電子變成金屬吸附在陰極上。3.電解精煉銅，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子，變成金屬陽離子進(jìn)入溶液，其活潑性小于銅的雜質(zhì)以陽極泥的形式沉積。電解過程中電解質(zhì)溶液中的Cu2＋濃度會逐漸減小。考點三金屬的腐蝕與防護(hù)[知識梳理]金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬與接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質(zhì)液體(如石油)等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≤4.3)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)系吸氧腐蝕更普遍名師助學(xué)：鐵銹的成分為：Fe2O3·xH2O，其形成過程還涉及到如下反應(yīng)：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。(1)電化學(xué)防護(hù)①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；b.正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。②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)組成，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。名師助學(xué)：犧牲陽極的陰極保護(hù)法中所說的陽極是指原電池的負(fù)極。[題組診斷]金屬的腐蝕1.圖中燒杯中盛的是天然水，鐵腐蝕的速率由快到慢的順序是()A.⑤>②>①>③>④B.④>③>②>①>⑤C.⑤>②>③>④>① D.④>③>⑤>②>①解析認(rèn)真觀察裝置圖，可以觀察到：④是電解池裝置，F(xiàn)e是陽極，鐵失去電子，鐵腐蝕最快。②③⑤是原電池裝置，在⑤池中Fe是正極，被保護(hù)，腐蝕最慢，③池中Fe與Cu金屬活動性相差比②池中Fe與Sn大，腐蝕速率③>②，①池中Fe是化學(xué)腐蝕，相對②中較慢。綜上所述，鐵被腐蝕的速率由快到慢為④>③>②>①>⑤。答案B2.根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是()＋＋2e－=H2↑－－2e－=Cl2↑解析由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過導(dǎo)線，由Zn電極流向Fe電極，則O2在Fe電極發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，燒杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高。燒杯b中，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2＋。答案AB3.在日常生活中，我們經(jīng)?？吹借F制品生銹、鋁制品表面出現(xiàn)白斑等眾多的金屬腐蝕現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^下列裝置所示實驗進(jìn)行探究。下列說法正確的是()A.按圖Ⅰ裝置實驗，為了更快更清晰地觀察到液柱上升，可采用酒精燈加熱具支試管的方法B.圖Ⅱ是圖Ⅰ所示裝置的原理示意圖，圖Ⅱ的正極材料是鐵C.鋁制品表面出現(xiàn)白斑可以通過圖Ⅲ裝置進(jìn)行探究，Cl－由活性炭區(qū)向鋁箔表面遷移，并發(fā)生電極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑D.圖Ⅲ裝置的總反應(yīng)為4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3進(jìn)一步脫水形成白斑解析具支試管內(nèi)氣體受熱壓強(qiáng)增大，不能更快更清晰地觀察到液柱上升，A項錯誤；在鐵腐蝕的原電池反應(yīng)中，鐵作負(fù)極，B項錯誤；負(fù)極電極反應(yīng)式為Al－3e－=Al3＋，正極電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，總反應(yīng)方程式為4Al＋3O2＋6H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3進(jìn)一步脫水形成白斑，C項錯誤，D項正確。答案D【反思?xì)w納】判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律(1)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。(2)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。(3)活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，腐蝕越快。(4)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。金屬的防護(hù)4.下列說法中錯誤的是()(2017·江蘇化學(xué))(2015·江蘇化學(xué))C.若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕(2014·江蘇化學(xué))D.鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹(2012·江蘇化學(xué))解析A項，鋼鐵管道連鋅，鋅作負(fù)極，鋼鐵管道作正極，受到保護(hù)，此方法為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，正確；B項，犧牲陽極的陰極保護(hù)法為原電池原理，外加電流的陰極保護(hù)法為電解原理，正確；C項，鐵－銅構(gòu)成原電池，鐵為負(fù)極，加快鐵的腐蝕，錯誤；D項，鍍層受損后，鐵暴露出來，鐵、銅與雨水構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，加快了鐵的腐蝕，正確。答案C5.(2019·金陵海安南外聯(lián)考)江蘇正在建設(shè)世界最大的海上風(fēng)電場，防腐蝕是海上風(fēng)電的突出問題，下列說法正確的是()A.海水的pH一般在8.0～8.5，對風(fēng)電鋼鐵支架的腐蝕主要是析氫腐蝕B.腐蝕總反應(yīng)為4Fe＋3O2＋2xH2O=2[Fe2O3·xH2O](鐵銹)的ΔH<0，ΔS<0C.鋼部件鍍鋅前，可用堿液洗去表面的鐵銹D.熱噴涂鋅鋁合金，可以減緩管道的腐蝕解析A項，溶液呈堿性，主要發(fā)生吸氧腐蝕，錯誤；B項，該反應(yīng)是熵減的反應(yīng)，說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，正確；C項，鐵銹不溶于堿液，錯誤；D項，鋅鋁合金涂層，可以減緩管道腐蝕，正確。答案BD【知識網(wǎng)絡(luò)回顧】1.同學(xué)將電解池工作時電子、離子流動方向及電極種類等信息表示在下圖中，下列有關(guān)分析完全正確的是()選項ABCDa電極陽極陰極陽極陰極d電極正極正極負(fù)極負(fù)極Q離子陽離子陽離子陰離子陰離子解析電子從電源的負(fù)極流出，故a是陰極，d是正極，溶液中陽離子移向陰極。答案B2.下列關(guān)于電化學(xué)知識說法正確的是()食鹽水在陽極得到氯氣，陰極得到金屬鈉B.電解精煉銅時，陽極質(zhì)量的減少不一定等于陰極質(zhì)量的增加3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在陰極上依次析出Al、Fe、Cu4溶液一段時間后，加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)至原狀態(tài)解析A項，電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為2NaCl＋，錯誤；B項，陽極除銅放電外，比銅活潑的金屬如Zn、Fe也放電，但陰極上只有Cu2＋放電，正確；C項，根據(jù)金屬活動順序表可知，陰極上離子的放電順序是Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Fe2＋＞Al3＋，F(xiàn)e2＋和Al3＋不放電，F(xiàn)e3＋得電子成為Fe2＋，不會析出鐵，所以鐵和Al不可以，因為它們比H活潑，所以在陰極上依次生成的亞鐵離子、Cu、氫氣，錯誤；D項，電解CuSO4溶液，陰極析出Cu，陽極生成氧氣，應(yīng)加入CuO使溶液恢復(fù)至原狀態(tài)，錯誤。答案B3.(2018·南京鹽城徐州連云港高三三模)用下圖所示裝置(熔融CaF2-CaO作電解質(zhì))獲得金屬鈣，并用鈣還原TiO2制備金屬鈦。下列說法正確的是()A.電解過程中，Ca2＋向陽極移動B.陽極的電極反應(yīng)式為：C＋2O2－－4e－=CO2↑C.在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量減少D.若用鉛蓄電池作該裝置的供電電源，“＋”接線柱是Pb電極解析A項，電解過程中，陽離子(Ca2＋)向陰極移動，錯誤；B項，從圖中可以看出，陽極處有CO2生成，C化合價升高失去電子，電解質(zhì)為熔融物，故用O2－平衡電荷，正確；C項，電解過程為：CaO電離成Ca2＋，Ca2＋得電子生成Ca，2Ca＋TiO2=2CaO＋Ti，由Ca守恒知，裝置中CaO的總量不變，錯誤；D項，鉛蓄電池總反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，其中PbO2作正極，根據(jù)“正接正”原理，故“＋”應(yīng)接在PbO2電極上，錯誤。答案B4.(2018·無錫期中)南京大學(xué)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)了一種電化學(xué)“大氣固碳”方法。電池工作原理示意圖如下圖所示。該電池在充電時，通過催化劑的選擇性控制，只有Li2CO3發(fā)生氧化，釋放出CO2和O2。下列說法正確的是()A.該電池放電時的正極反應(yīng)為：2Li－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=Li2CO3B.該電池既可選用含水電解液，也可選無水電解液C.充電時陽極發(fā)生的反應(yīng)是：C＋2Li2CO3－4e－=3CO2＋4LiD.該電池每放、充4mol電子一次，理論上能固定1molCO2解析放電時，負(fù)極：4Li－4e－=4Li＋，正極：3CO2＋4e－＋4Li＋=2Li2CO3＋C，總反應(yīng)為：4Li＋3CO2=2Li2CO3＋C。充電時：陽極：2Li2CO3－4e－=4Li＋＋2CO2↑＋O2↑，陰極：4Li＋＋4e－=4Li，總反應(yīng)為：2Li2CO3eq\o(=,\s\up7(電解))4Li＋2CO2↑＋O2↑。A項，正極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子，錯誤；B項，鋰可以和水反應(yīng)：2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑，不能用水溶劑，錯誤；C項，由題給信息，只有Li2CO3發(fā)生氧化，且生成CO2和O2，錯誤。答案D一、選擇題1.下列說法正確的是()A.氯堿工業(yè)中，燒堿在陽極區(qū)生成C.電鍍時，用鍍層金屬作陽極D.將鋼閘門與外電源正極相連，可防止其腐蝕解析A項，水中的H＋在陰極放電，剩下OH－，燒堿在陰極區(qū)生成，錯誤；B項，氯化鋁是共價化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，錯誤；C項，電鍍時，鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，正確；D項，原電池防腐時，保護(hù)的金屬作正極(犧牲陽極的陰極保護(hù)法)，錯誤。答案C2.化學(xué)科技工作者對含有碳雜質(zhì)的金屬鋁的腐蝕與溶液酸堿性的關(guān)系進(jìn)行了研究，在25℃時得出溶液pH值對鋁的腐蝕影響關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是()2CO3溶液中會發(fā)生電化學(xué)腐蝕析出氧氣解析A項，鋁在濃硫酸中鈍化，錯誤；B項，由圖可知在5<pH<8時，腐蝕度小，正確；C項，堿性溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，錯誤；D項，可以利用電解法在鋁表面生成致密的氧化膜，錯誤。答案B3.探究電解精煉銅(粗銅含有Ag、Zn、Fe)和電化學(xué)腐蝕裝置如圖，下列敘述正確的是()A.精煉銅時，電解質(zhì)為硫酸銅溶液，X電極反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－=CuB.精煉銅時，溶液中Ag＋、Zn2＋、Fe2＋濃度增大C.X電極為石墨，Y電極為Cu，則銅受到保護(hù)D.X電極為Fe，Y電極為Cu，則鐵受到保護(hù)解析A項，精煉銅時，X為陽極，銅及比銅活潑的金屬失電子，錯誤；B項，Ag的金屬性弱于銅，不會在陽極放電，以沉淀形成陽極泥，錯誤；C項，Y為陰極，受到保護(hù)，正確；D項，X為陽極，鐵作陽極，優(yōu)先失電子，錯誤。答案C4.如右圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中。下列說法錯誤的是()1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸降低C.僅K2閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑2閉合，電路中通過aamol氣體解析僅閉合K1，構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋，石墨棒作正極，空氣中的氧氣得電子，電極反應(yīng)方程式為：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，A項正確，B項錯誤；僅閉合K2，構(gòu)成電解池，鐵作陰極，發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)，總反應(yīng)為：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2e－，當(dāng)轉(zhuǎn)移amol電子時，兩極共產(chǎn)生amol氣體，C項正確，D項錯誤。答案BD5.鋰硫電池是一種新型儲能電池，放電時的總反應(yīng)為2Li＋xS=Li2Sx。以該電池為電源制備甲烷的原理如圖所示。下列說法正確的是()B.鋰硫電池的正極反應(yīng)式為Li－e－=Li＋C.陽極反應(yīng)式為CO＋3COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－2e－=4HCOeq\o\al(－,3)eq\o\al(2－,3)增大解析b為鋰硫電池的正極，相應(yīng)電極為陽極，A項錯誤；鋰硫電池的負(fù)極反應(yīng)式為Li－e－=Li＋，B項錯誤；陽極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極反應(yīng)式為CO＋3COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－2e－=4HCOeq\o\al(－,3)，C項正確；根據(jù)陽極反應(yīng)，該裝置工作時溶液中的COeq\o\al(2－,3)降低，HCOeq\o\al(－,3)濃度增大，D項錯誤。答案C6.常溫下，NCl3是一種黃色黏稠狀液體，是制備新型水消毒劑ClO2的原料，可以采用如圖所示裝置制備NCl3。下列說法正確的是()A.每生成1molNCl3，理論上有4molH＋經(jīng)質(zhì)子交換膜由右側(cè)向左側(cè)遷移B.可用濕潤的淀粉-KI試紙檢驗氣體Meq\o\al(＋,4)＋3Cl－－6e－=NCl3＋4H＋D.電解過程中，質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液的pH會減小解析A項，由NHeq\o\al(＋,4)→NCl3，根據(jù)元素化合價變化知，NHeq\o\al(＋,4)中N由－3價升高至＋3價，每生成1molNCl3，理論上有6molH＋由質(zhì)子交換膜右側(cè)向左側(cè)(陰極區(qū))遷移，錯誤。B項，M是氫氣，不能用濕潤的淀粉-KI試紙檢驗，錯誤。C項，石墨電極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NHeq\o\al(＋,4)＋3Cl－－6e－=NCl3＋4H＋，正確。D項，電解過程中，質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液中c(H＋)減小，溶液pH增大，錯誤。答案C的裝置進(jìn)行電解實驗。下列說法正確的是()A.電解過程中，銅電極上有H2產(chǎn)生B.電解初期，主反應(yīng)方程式為：Cu＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(電解))CuSO4＋H2↑C.電解一定時間后，石墨電極上有銅析出D.整個電解過程中，H＋的濃度不斷增大解析電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，有些在通常條件下不能發(fā)生的反應(yīng)(如本題中銅與稀硫酸)通過電解的方法可以發(fā)生反應(yīng)。陽極反應(yīng)：Cu－2e－=Cu2＋，陰極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑(起始)，隨著電解的進(jìn)行，陽極產(chǎn)生的Cu2＋濃度增大，在電場的作用下向陰極移動，由于Cu2＋的氧化性大于H＋，因此Cu2＋離子也會在陰極放電生成銅。因此在整個電解過程中，起始時H＋的濃度不斷減小，隨后基本保持不變。答案BC8.廚房垃圾發(fā)酵液通過電滲析法處理，同時得到乳酸的原理如圖所示(圖中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根離子)。下列說法正確的是()A.通電后，陽極附近pH增大C.通電后，A－通過陰離子交換膜從陰極區(qū)進(jìn)入濃縮室D.當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時，會有1molO2生成解析由題圖可知，陽極上電解水產(chǎn)生H＋和O2，所以通電后，陽極附近pH減小，A項錯誤；電子不進(jìn)入電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是通過帶電離子的定向移動，B項錯誤；電解池中，陰離子向陽極方向移動，故通電后，A－通過陰離子交換膜從陰極區(qū)進(jìn)入濃縮室，C項正確；根據(jù)陽極的電極反應(yīng)式2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時，會有0.5molO2生成，D項錯誤。答案C9.一定條件下，利用如圖所示裝置可實現(xiàn)有機(jī)物的儲氫，下列有關(guān)說明正確的是()A.外電路電子的移動方向：A→電源→BC.電極D為惰性電極，E為活潑電極6H6＋6H＋＋6e－=C6H12解析苯到環(huán)己烷，相當(dāng)于加氫，為還原反應(yīng)，所以電極D為陰極，電極E為陽極，A為負(fù)極，B為正極。A項，電子由A極流出，錯誤；B項，陽極OH－放電生成氧氣，X氣體為氧氣，通常表現(xiàn)氧化性，錯誤；C項，E為陽極，若活性電極為陽極，優(yōu)先失電子，無氣體X生成，錯誤。答案D10.(2017·鹽城期中)2010年喬治華盛頓大學(xué)Licht和他的合作者設(shè)計的捕獲二氧化碳的電化學(xué)部分裝置如圖所示。下列說法正確的是()B.陰極的電極反應(yīng)為：CO2＋4e－=C↓＋2O2－C.陽極的電極反應(yīng)為：2COeq\o\al(2－,3)－4e－=2CO2↑＋O2↑D.陰極上每通過4mole－，陰極區(qū)有1molCO2參與反應(yīng)解析該裝置為電解池，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A錯誤；陰極：3CO2＋4e－=C＋2COeq\o\al(2－,3)，陰極上通過4mol電子時，有3molCO2參與反應(yīng)，B、D錯誤；陽極：2COeq\o\al(2－,3)－4e－=2CO2↑＋O2↑，C正確。答案C11.(2017·蘇州期末)鉛蓄電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，其電極材料是Pb和PbO2，電解液是硫酸溶液?，F(xiàn)用鉛蓄電池電解硫酸鈉稀溶液一段時間后，假設(shè)電解時溫度不變且用惰性電極，下列說法正確的是()A.蓄電池放電時，每消耗0.1molPbO2，則共生成0.1molPbSO4B.電解硫酸鈉溶液時的陽極反應(yīng)式為：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑c(Na2SO4)不變2SO4的濃度、密度都變大解析A項，鉛蓄電池的總反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，每消耗0.1molPbO2，則共生成0.2molPbSO4，錯誤；B項，電解Na2SO4溶液相當(dāng)于電解水，陽極為陰離子放電，則為OH－失去電子生成O2，正確；C項，相當(dāng)于蒸發(fā)溶液，由于沒有晶體析出，所以c(Na2SO4)變大，錯誤；D項，H2SO4被消耗，濃度變小，錯誤。答案B12.用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的NHeq\o\al(＋,4)，模擬裝置如圖所示。下列說法正確的是()B.陰極的電極反應(yīng)式為：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C.電解一段時間后，陰極室溶液中的pH升高D.電解一段時間后，陰極室溶液中的溶質(zhì)一定是(NH4)3PO4解析左室為陽極室，鐵作陽極優(yōu)先失電子：Fe－2e－=Fe2＋，無Fe3＋生成，錯誤；B項，陰極室，溶液中的H＋放電生成H2，錯誤；C項，H＋反應(yīng)生成H2，pH增大，正確；D項，中間室的NHeq\o\al(＋,4)透過陽離子交換膜進(jìn)入右室，由于H3PO4是三元弱酸，產(chǎn)物可能是NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、(NH4)3PO4或它們的混合物，錯誤。答案C二、填空題13.鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為_____________________________________________________________________。(2