江蘇省2020版高考化學新增分大一輪復習 專題6 化學反應與能量變化 第19講 電解池 金屬的電化學腐蝕與防護講義（含解析）蘇教版.docx

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第19講　電解池　金屬的電化學腐蝕與防護 考綱要求　1.理解電解池的工作原理，能寫出簡單電極反應和電池反應方程式。2.認識金屬腐蝕的危害，理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原理，能運用恰當?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕。 考點一　電解的原理 1.電解和電解池 (1)電解：在電流作用下，電解質在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程。 (2)電解池：電能轉化為化學能的裝置。 (3)電解池的構成 ①有與電源相連的兩個電極。 ②電解質溶液(或熔融電解質)。 ③形成閉合回路。 2.電解池的工作原理 (1)電極名稱及電極反應式(電解CuCl2溶液為例) 總反應式：CuCl2Cu＋Cl2↑ (2)電子和離子的移動方向 ①電子：從電源負極流出后，流向電解池陰極；從電解池的陽極流出后流向電源的正極。 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。 3.陰陽兩極上放電順序 (1)陰極：(與電極材料無關)。氧化性強的先放電，放電順序： (2)陽極：若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應。 若是惰性電極作陽極，放電順序為 注意　①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電。②最常用、最重要的放電順序為陽極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時，K＋～Al3＋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.用惰性電極電解電解質溶液的規(guī)律 類型 實例 電極反應特點或反應式 電解產(chǎn)物 溶液pH變化 溶液 復原 電解水型 含氧酸 H2SO4 溶液中的H＋和OH－分別在陰陽兩極放電： 陰極：____________ 陽極：____________ H2 O2 強堿 NaOH 活潑金屬的含氧酸鹽 KNO3 電解電解質型 無氧酸(氫氟酸除外) HCl 電解質電離的陰陽離子分別在兩極放電： 陽極：____________ H2　Cl2 不活潑金屬的無氧酸鹽 CuCl2 Cu　Cl2 放氫生堿型 活潑金屬的無氧酸鹽 NaCl 陰極水電離的H＋放電，陽極電解質電離的陰離子放電 陰極：____ 陽極：____ 放氧生酸性 不活潑金屬的含氧酸鹽 AgNO3 陽極水電離的OH－放電，陰極電解質的陽離子放電 陰極：____________ Ag 陽極：____ 答案　4H＋＋4e－===2H2↑　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　減小　增大　不變　水　2Cl－－2e－===Cl2↑　增大　HCl　CuCl2　H2(或H2、NaOH)　Cl2　增大　HCl　Ag＋＋e－===Ag　O2　減小　Ag2O (1)電解質溶液的導電過程就是電解質溶液被電解的過程(√) (2)某些不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過電解可以實現(xiàn)(√) (3)直流電源跟電解池連接后，電子從電源負極流向電解池陽極() (4)電解稀硫酸制H2、O2時，可用不活潑的銅作陽極() (5)電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{色() (6)電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH均增大() 1.根據(jù)金屬活動性順序表，Cu和稀H2SO4不反應，怎樣根據(jù)電化學的原理實現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應產(chǎn)生H2? 答案　Cu作陽極，C作陰極，稀H2SO4作電解質溶液，通入直流電就可以實現(xiàn)該反應。電解反應式為陽極：Cu－2e－===Cu2＋，陰極：2H＋＋2e－===H2↑。總反應式：Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑。 2.若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后，需加入98gCu(OH)2固體，才能使電解質溶液復原，則這段時間，整個電路中轉移的電子數(shù)為多少？ 答案　4NA 解析　方法一：98gCu(OH)2的物質的量為1mol，相當于電解了1mol的CuSO4后，又電解了1mol的水，所以轉移的電子數(shù)為2NA＋2NA＝4NA。 方法二：可以認為整個電路中轉移的電子數(shù)與Cu(OH)2的O2－失電子數(shù)相等，共4NA。 題組一　電解規(guī)律及電極產(chǎn)物的判斷 1.用惰性電極電解下列各組中的三種電解質溶液，在電解的過程中，溶液的pH依次為升高、不變、降低的是(　　) A.AgNO3　CuCl2　Cu(NO3)2 B.KCl　Na2SO4　CuSO4 C.CaCl2　KOH　NaNO3 D.HCl　HNO3　K2SO4 答案　B 解析　由電解電解質溶液的四種類型可知： 類型 化學物質 pH變化 放O2生酸型 CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2 降低 放H2生堿型 KCl、CaCl2 升高 電解電解質型 CuCl2 HCl 升高 電解H2O型 NaNO3、Na2SO4、K2SO4 不變 KOH 升高 HNO3 降低 2.以石墨為電極，電解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列說法錯誤的是(　　) A.陰極附近溶液呈紅色 B.陰極逸出氣體 C.陽極附近溶液呈藍色 D.溶液的pH變小 答案　D 解析　以石墨為電極，電解KI溶液，發(fā)生的反應為2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2(類似于電解飽和食鹽水)，陰極產(chǎn)物是H2和KOH，陽極產(chǎn)物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以陽極附近的溶液會變藍(淀粉遇碘變藍)，陰極附近的溶液會變紅(溶液呈堿性)，A、B、C正確；由于電解產(chǎn)物有KOH生成，所以溶液的pH逐漸增大，D錯誤。 3.用石墨作電極，電解稀Na2SO4溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關敘述正確的是(　　) A.逸出氣體的體積：A電極＜B電極 B.一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體 C.A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍色 D.電解一段時間后，將全部電解液轉移到同一燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性 答案　D 解析　SO、OH－移向B電極，在B電極OH－放電，產(chǎn)生O2，B電極附近c(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液變紅，Na＋、H＋移向A電極，在A電極H＋放電產(chǎn)生H2，A電極附近c(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液變藍，C項錯誤、D項正確；A電極產(chǎn)生的氣體體積大于B電極，A項錯誤；兩種氣體均為無色無味的氣體，B項錯誤。 題組二　電子守恒在電化學計算中的應用 4.(2018宜昌調研)以鉛蓄電池為電源，石墨為電極電解CuSO4溶液，裝置如下圖。若一段時間后Y電極上有6.4g紅色物質析出，停止電解。下列說法正確的是(　　) A.a為鉛蓄電池的負極 B.電解過程中SO向右側移動 C.電解結束時，左側溶液質量增重8g D.鉛蓄電池工作時，正極電極反應式為：PbSO4＋2e－===Pb＋SO 答案　C 解析　Y極有Cu析出，發(fā)生還原反應，Y極為陰極，故b為負極，a為正極，A錯誤；電解過程中陰離子向陽極移動，B錯誤；陰極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu，陽極反應式為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，當有6.4gCu析出時，轉移0.2mole－，左側生成1.6gO2，同時有0.1mol (9.6g) SO進入左側，則左側質量凈增加9.6g－1.6g＝8g，C正確；鉛蓄電池的負極是Pb，正極是PbO2，正極反應式為PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，D錯誤。 5.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6molL－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到2.24 L氣體(標準狀況下)，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0.2molL－1 　B.上述電解過程中共轉移0.2mol電子 C.電解得到的Cu的物質的量為0.05mol 　D.電解后溶液中c(H＋)為0.4molL－1 答案　AD 解析　石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極先后發(fā)生兩個反應：Cu2＋＋2e－===Cu，2H＋＋2e－===H2↑。從收集到O2為2.24L可推知上述電解過程中共轉移0.4mol電子，而在生成2.24LH2的過程中轉移0.2mol電子，所以Cu2＋共得到0.4mol－0.2mol＝0.2mol電子，電解前Cu2＋的物質的量和電解得到的Cu的物質的量都為0.1mol。電解前后分別有以下守恒關系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO)，不難算出：電解前c(K＋)＝0.2molL－1，電解后c(H＋)＝0.4molL－1。 電化學綜合計算的三種常用方法 (1)根據(jù)總反應式計算 先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列出比例式計算。 (2)根據(jù)電子守恒計算 ①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。 ②用于混合溶液中電解的分階段計算。 (3)根據(jù)關系式計算 根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。 如以通過4mole－為橋梁可構建如下關系式： 4e－～～ 　　　陽極產(chǎn)物　　　　　　陰極產(chǎn)物 (式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值) 該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。 題組三　電極反應式的書寫與判斷 6.按要求書寫電極反應式和總反應方程式： (1)用惰性電極電解MgCl2溶液 陽極反應式：______________________________________________________________； 陰極反應式：______________________________________________________________； 總反應離子方程式：________________________________________________________。 (2)用Al作電極電解NaOH溶液 陽極反應式：______________________________________________________________； 陰極反應式：______________________________________________________________； 總反應離子方程式：________________________________________________________。 (3)以鋁材為陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜 陽極反應式：______________________________________________________________； 陰極反應式：______________________________________________________________； 總反應方程式：____________________________________________________________。 (4)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應接電源的______極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極反應式為______________________________。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為________。 答案　(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓　Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ (2)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑)　2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑ (3)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋　6H＋＋6e－===3H2↑　2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ (4)負　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2 解析　(4)電鍍時，鍍件作陰極，即鋼制品作陰極，接電源負極，根據(jù)陰極生成Al可知反應式為4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。若改用AlCl3水溶液作電解液，陰極反應為2H＋＋2e－===H2↑，產(chǎn)物為H2。 7.電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉化為NH4NO3，需補充物質A，A是______，說明理由：____________________________________________。 答案　NH3　根據(jù)總反應：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，電解產(chǎn)生的HNO3多，應補充NH3 解析　根據(jù)電解NO制備NH4NO3的工作原理示意圖知：陰極反應式為3NO＋15e－＋18H＋===3NH＋3H2O，陽極反應式為5NO－15e－＋10H2O===5NO＋20H＋，總反應式為8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，為了使電解產(chǎn)生的HNO3全部轉化為NH4NO3，應補充NH3。 做到“三看”，正確書寫電極反應式 (1)一看電極材料，若是金屬(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，介質是否參與電極反應。 (3)三看電解質狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的電冶煉。 考點二　電解原理的應用 1.氯堿工業(yè) 陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應) 陰極反應式：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應) 總反應方程式： 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 2.電鍍與電解精煉 電鍍 電解精煉銅 示意圖 電極反應 陽極 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋ 陰極 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 電解質溶液的濃度變化 CuSO4溶液的濃度不變 CuSO4溶液的濃度變小 3.電冶金 電解冶煉 冶煉鈉 冶煉鋁 電極反應 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2Na＋＋2e－===2Na 陽極：6O2－－12e－===3O2↑ 陰極：4Al3＋＋12e－===4Al 總反應 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ (1)在鍍件上電鍍銅時，也可以用惰性材料作陽極，用硫酸銅溶液作電解液(√) (2)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料() (3)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)均保持不變() (4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3() (5)電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料(√) (6)用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅() 題組一　電解原理的常規(guī)應用 1.金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質，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，其電極反應式為Ni2＋＋2e－===Ni B.電解過程中，陽極質量的減少量與陰極質量的增加量相等 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Pt 答案　D 解析　電解時，陽極Zn、Fe、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應，A項錯誤；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故陰極反應式為Ni2＋＋2e－===Ni，可見，陽極質量減少是因為Zn、Fe、Ni溶解，而陰極質量增加是因為Ni析出，B項錯誤；電解后溶液中的陽離子除Fe2＋和Zn2＋外，還有Ni2＋和H＋，C項錯誤。 2.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。下列說法正確的是(　　) A.氯堿工業(yè)中，X電極上的反應式是：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，X是純銅 D.制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂 答案　CD 解析　氯堿工業(yè)中陽極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時陽極上粗銅溶解，陰極上Cu2＋放電析出Cu，由于粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質，電解質溶液中Cu2＋濃度變??；鐵片上鍍銅時，陰極應該是鐵片，陽極是純銅。 3.(2017全國卷Ⅱ，11)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，電解質溶液一般為H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是(　　) A.待加工鋁質工件為陽極 B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極 C.陰極的電極反應式為Al3＋＋3e－===Al D.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動 答案　C 解析　A項，根據(jù)電解原理可知，Al要形成氧化膜，化合價升高失電子，因此鋁為陽極，正確；B項，陰極僅作導體，可選用不銹鋼網(wǎng)，且不銹鋼網(wǎng)接觸面積大，能增加電解效率，正確；C項，陰極應為氫離子得電子生成氫氣，錯誤；D項，電解時，陰離子移向陽極，正確。 題組二　應用電解原理制備新物質 4.(2018連云港模擬)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，其工作原理如圖所示，兩端隔室中離子不能進入中間隔室。下列說法錯誤的是(　　) A.陽極反應式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O B.甲溶液可循環(huán)利用 C.離子交換膜a是陰離子交換膜 D.當電路中通過2mol電子的電量時，會有1molH2生成 答案　C 解析　A項，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應式：Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，正確；B項，陰極發(fā)生還原反應，水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根，甲溶液為濃的氫氧化鈉溶液，可循環(huán)利用，正確；C項，電解池中陽離子向陰極移動，通過離子交換膜a的是Na＋，故a為陽離子交換膜，錯誤；D項，陰極發(fā)生還原反應，水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根，電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，當電路中通過2mol電子的電量時，會有1molH2生成，正確。 5.用惰性電極電解法制備硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子和陰離子通過)。下列有關說法正確的是(　　) A.陰極與陽極產(chǎn)生的氣體體積比為1∶2 B.b極的電極反應式為2H2O－2e－===O2↑＋4H＋ C.產(chǎn)品室中發(fā)生的反應是B(OH)3＋OH－===B(OH) D.每增加1molH3BO3產(chǎn)品，NaOH溶液增重22g 答案　D 解析　由圖可知，b電極為陽極，電解時陽極上水失電子生成O2和H＋，a電極為陰極，電解時陰極上水得電子生成H2和OH－，原料室中的鈉離子通過陽膜進入a極室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中B(OH)通過陰膜進入產(chǎn)品室，b極室中氫離子通過陽膜進入產(chǎn)品室，B(OH)、H＋發(fā)生反應生成H3BO3；a、b電極反應式分別為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，理論上每生成1mol產(chǎn)品，b極生成1molH＋、a極生成0.5molH2。 6.采用電化學法還原CO2是一種使CO2資源化的方法。如圖是利用此法制備ZnC2O4的示意圖(電解液不參與反應)。下列說法中正確的是(　　) A.Zn與電源的正極相連 B.ZnC2O4在交換膜右側生成 C.電解的總反應為2CO2＋ZnZnC2O4 D.通入11.2LCO2時，轉移0.5mol電子 答案　AC 解析　電解過程中Zn被氧化，作陽極，所以Zn與電源的正極相連，A正確；Zn2＋透過陽離子交換膜到達左側與生成的C2O形成ZnC2O4，B錯誤；沒有給出氣體所處的溫度和壓強，D錯誤。 題組三　應用電解原理治理污染 7.某些無公害免農(nóng)藥果園利用如圖所示電解裝置，進行果品的安全生產(chǎn)，解決了農(nóng)藥殘留所造成的生態(tài)及健康危害問題。下列說法正確的是(　　) A.a為直流電源的負極，與之相連的電極為陰極 B.離子交換膜為陰離子交換膜 C.“酸性水”具有強氧化性，能夠殺菌 D.陰極反應式為H2O＋2e－===H2↑＋O2－ 答案　C 解析　由“堿性水”可推知b為直流電源的負極，a為直流電源的正極，A項錯誤；右側生成OH－，K＋穿過離子交換膜移到右側，即該離子交換膜為陽離子交換膜，B項錯誤；陽極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2＋H2O===HCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有強氧化性，能殺菌，C項正確；水溶液中不可能存在O2－，D項錯誤。 8.(2019重慶調研)用鐵和石墨作電極電解酸性廢水，可將廢水中的PO以FePO4(不溶于水)的形式除去，其裝置如圖所示。 下列說法中正確的是(　　) A.若X、Y電極材料連接反了，則仍可將廢水中的PO除去 B.X極為石墨，該電極上發(fā)生氧化反應 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：4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO===4FePO4↓＋2H2O 答案　D 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，該電極發(fā)生還原反應，B項錯誤；電解過程中Y極上發(fā)生的反應為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，氫離子濃度減小，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PO反應生成FePO4，D項正確。 9.SO2和NOx是主要大氣污染物，利用下圖裝置可同時吸收SO2和NO。下列有關說法錯誤的是(　　) A.a極為直流電源的負極，與其相連的電極發(fā)生還原反應 B.陰極得到2mol電子時，通過陽離子交換膜的H＋為2mol C.吸收池中發(fā)生反應的離子方程式為：2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO D.陽極發(fā)生的反應式為：SO2＋2e－＋2H2O===SO＋4H＋ 答案　D 解析　A項，陰極發(fā)生還原反應，亞硫酸氫根離子得電子生成硫代硫酸根離子，a是直流電源的負極，正確；B項，陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為：2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O，陰極得到2mol電子時，通過陽離子交換膜的H＋為2mol，正確；C項，硫代硫酸根離子與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應，生成氮氣，離子反應方程式為：2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO，正確；D項，陽極發(fā)生失去電子的氧化反應，錯誤。 考點三　金屬的腐蝕與防護 1.金屬腐蝕的本質 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。 2.金屬腐蝕的類型 (1)化學腐蝕與電化學腐蝕 類型 化學腐蝕 電化學腐蝕 條件 金屬跟非金屬單質直接接觸 不純金屬或合金跟電解質溶液接觸 現(xiàn)象 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質 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，電化學腐蝕更普遍 (2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以鋼鐵的腐蝕為例進行分析： 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜酸性較強(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 電極反應 負極 Fe－2e－===Fe2＋ 正極 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 總反應式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 聯(lián)系 吸氧腐蝕更普遍 3.金屬的防護 (1)電化學防護 ①犧牲陽極的陰極保護法——原電池原理 a.負極：比被保護金屬活潑的金屬； b.正極：被保護的金屬設備。 ②外加電流的陰極保護法——電解原理 a.陰極：被保護的金屬設備； b.陽極：惰性金屬或石墨。 (2)改變金屬的內部結構，如制成合金、不銹鋼等。 (3)加防護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。 (1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣() (2)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物() (3)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3＋() (4)在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用() (5)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() (6)鐵表面鍍鋅可增強其抗腐蝕性(√) 實驗探究(如圖所示) (1)若棉團浸有NH4Cl溶液，鐵釘發(fā)生_______腐蝕，正極反應式為_____________________，右試管中現(xiàn)象是______________。 (2)若棉團浸有NaCl溶液，鐵釘發(fā)生____腐蝕，正極反應式為____，右試管中現(xiàn)象是____。 答案　(1)析氫　2H＋＋2e－===H2↑　有氣泡冒出 (2)吸氧　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　導管內液面上升 根據(jù)介質判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕 正確判斷“介質”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關鍵。潮濕的空氣、酸性很弱或中性溶液發(fā)生吸氧腐蝕；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液發(fā)生析氫腐蝕。 題組一　金屬腐蝕的原理 1.炒過菜的鐵鍋未及時洗凈(殘液中含NaCl)，不久便會因被腐蝕而出現(xiàn)紅褐色銹斑。腐蝕原理如圖所示，下列說法正確的是(　　) A.腐蝕過程中，負極是Fe B.Fe失去電子經(jīng)電解質溶液轉移給C C.正極的電極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D.C是正極，O2在C表面上發(fā)生還原反應 答案　AD 解析　A項，鐵鍋中含有的Fe、C，和電解質溶液構成原電池，活潑金屬作負極，F(xiàn)e易失電子，故腐蝕過程中，負極是Fe，正確；B項，原電池中電子由負極Fe經(jīng)外電路向正極C流動，在電解質溶液中依靠離子的移動導電，錯誤；C項，該原電池中，C作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，錯誤；D項，C是正極，O2在C表面上發(fā)生還原反應，正確。 2.下列與金屬腐蝕有關的說法，正確的是(　　) A.圖1中，鐵釘易被腐蝕 B.圖2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍色沉淀出現(xiàn) C.圖3中，燃氣灶的中心部位容易生銹，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕 D.圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當于原電池的正極 答案　C 解析　A項，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項，負極反應為Fe－2e－===Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe(CN)6]反應生成Fe3[Fe(CN)6]2藍色沉淀；D項為犧牲陽極的陰極保護法，鎂塊相當于原電池的負極。 題組二　金屬腐蝕快慢比較 3.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為(　　) A.②①③④⑤⑥B.⑤④③①②⑥　C.⑤④②①③⑥D.⑤③②④①⑥ 答案　C 解析?、冖邰芫鶠樵姵?，③中Fe為正極，被保護；②④中Fe為負極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動性差別大于Fe和Sn的，故Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負極作陰極，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為⑤>④>②>①>③>⑥。 4.一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關系如下，下列說法不正確的是(　　) pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蝕快慢 較快 慢 較快 主要產(chǎn)物 Fe2＋ Fe3O4 Fe2O3 FeO A.在pH＞14溶液中，碳鋼腐蝕的正極反應為O2＋4H＋＋4e－===2H2O B.在pH＜4溶液中，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕 C.在pH＞6溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕 D.在煮沸除氧氣的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會加快 答案　AD 解析　A項，pH＞14的溶液為堿性，正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A符合題意；B項，pH＜4溶液為酸性溶液，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕，正極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，故B不符合題意；C項，pH＞6溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C不符合題意；D項，在堿性溶液中碳鋼發(fā)生吸氧腐蝕，煮沸除氧氣后，腐蝕速率會減慢，故D符合題意。 判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 (1)對同一電解質溶液來說，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>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。 (2)對同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強電解質溶液中>弱電解質溶液中>非電解質溶液中。 (3)活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，腐蝕速率越快。 (4)對同一種電解質溶液來說，電解質濃度越大，金屬腐蝕越快。 題組三　金屬腐蝕防護措施的設計與選擇 5.(2018徐州調研)某同學進行下列實驗 操作 現(xiàn)象 取一塊打磨過的生鐵片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食鹽水 放置一段時間后，生鐵片上出現(xiàn)如圖所示“斑痕”，其邊緣為紅色，中心區(qū)域為藍色，在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹 下列說法不合理的是(　　) A.生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕 B.中心區(qū)的電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋ C.邊緣處的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D.交界處發(fā)生的反應為4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋ 答案　D 解析　生鐵片邊緣處為紅色，說明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，故A、C兩項合理；根據(jù)實驗現(xiàn)象，中心區(qū)域為藍色，說明生成了Fe2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，故B項合理；在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹，是因為生成的氫氧化亞鐵被氧氣氧化成了氫氧化鐵，不是4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋，故D項不合理。 6.利用下圖裝置可以模擬鐵的電化學防護。下列說法錯誤的是(　　) A.若X為鋅棒，開關K置于M處，可減緩鐵的腐蝕 B.若X為鋅棒，開關K置于M處，鐵極發(fā)生氧化反應 C.若X為碳棒，開關K置于N處，可減緩鐵的腐蝕 D.若X為碳棒，開關K置于N處，X極發(fā)生氧化反應 答案　B 解析　若X為鋅棒，開關K置于M處時，鋅作負極，鐵作正極被保護，A項正確、B項錯誤；若X為碳棒，開關K置于N處，鐵連接電源負極作陰極被保護，C項正確；X連接電源正極作陽極被氧化，D項正確。 7.我國多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象，在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕，防護原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　) A.通電時，鋅環(huán)是陽極，發(fā)生氧化反應 B.通電時，陰極上的電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C.斷電時，鋅環(huán)上的電極反應為Zn2＋＋2e－===Zn D.斷電時，仍能防止鐵帽被腐蝕 答案　C 解析　鋅環(huán)與電源的正極相連，為陽極，A項正確；斷電時，Zn比鐵活潑，作負極，電極反應為Zn－2e－===Zn2＋，C項錯誤。 1.[2018江蘇，20(2)]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式：____________________________。 答案　HNO2－2e－＋H2O===3H＋＋NO 解析　由題給信息可知，反應物為HNO2(弱酸)，生成物為HNO3，因此陽極反應式為HNO2－2e－＋H2O===3H＋＋NO。 2.[2014江蘇，20(1)]將燒堿吸收H2S后的溶液加入如圖所示的電解池的陽極區(qū)進行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應： S2－－2e－===S　(n－1)S＋S2－===S ①寫出電解時陰極的電極反應式：____________________________________________。 ②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質，其離子方程式可寫成____________。 答案　①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－?、赟＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑ 解析　①在陰極電解質溶液是NaOH，同時圖示顯示產(chǎn)生了H2，因此陰極發(fā)生的電極反應為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。②加入H2SO4后，H＋與S反應生成S和H2S。 3.三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，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SO可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。 下列敘述正確的是(　　) A.通電后中間隔室的SO離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大 B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C.負極反應為2H2O－4e－===O2＋4H＋，負極區(qū)溶液pH降低 D.當電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的O2生成 答案　B 解析　電解池中陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動，即SO離子向正極區(qū)移動，Na＋向負極區(qū)移動，正極區(qū)水電離的OH－發(fā)生氧化反應生成氧氣，H＋留在正極區(qū)，該極得到H2SO4，溶液pH減小，負極區(qū)水電離的H＋發(fā)生還原反應生成氫氣，OH－留在負極區(qū)，該極得到NaOH，溶液pH增大，故A、C錯誤，B正確；該電解池相當于電解水，根據(jù)電解水的方程式可計算出當電路中通過1mol電子的電量時，會有0.25mol的O2生成，D錯誤。 一、單項選擇題 1.化學用語是學習化學的重要工具，下列用來表示物質變化的化學用語正確的是(　　) A.用銅作陰極，石墨作陽極，電解飽和食鹽水時，陽極的電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑ B.鉛蓄電池放電時的正極反應式為Pb－2e－＋SO===PbSO4 C.粗銅精煉時，與電源正極相連的應是粗銅，該極發(fā)生的電極反應只有Cu－2e－===Cu2＋ D.鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的正極反應式為Fe－2e－===Fe2＋ 答案　A 解析　用銅作陰極，石墨作陽極，電解飽和食鹽水時，氯離子的還原性大于氫氧根離子，陽極的電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑，A項正確；鉛蓄電池放電時的正極反應式為PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，負極反應式為Pb－2e－＋SO===PbSO4，B項錯誤；粗銅精煉時，與電源正極相連的應是粗銅，該極發(fā)生的電極反應除Cu－2e－===Cu2＋外，還有比銅活潑的雜質金屬失電子的反應，C項錯誤；鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的負極反應式為Fe－2e－===Fe2＋，D項錯誤。 2.(2018哈爾濱高三一模)觀察如圖裝置，下列說法正確的是(　　) A.a、b接電流計，該裝置為原電池 B.a、b接直流電源，該裝置為電解池 C.a、b接直流電源，鐵可能不易被腐蝕 D.a、b接電流計或接直流電源，鐵都可能是負極 答案　C 解析　A項，a、b接電流表，若液體c為非電解質溶液，不滿足原電池的構成條件，不能形成原電池，錯誤；B項，若液體c為非電解質溶液，溶液不導電，所以不能電解，即不是電解池，錯誤；C項，若該裝置是電解池，F(xiàn)e與負極相連作陰極時被保護，即鐵可能不易被腐蝕，正確；D項，接直流電源時，該裝置可能為電解池沒有正負極，F(xiàn)e作陰極或陽極，錯誤。 3.電解法精煉含有Fe、Zn、Ag等雜質的粗銅。下列敘述正確的是(　　) A.電解時以硫酸銅溶液作電解液，精銅作陽極 B.粗銅與電源負極相連，發(fā)生氧化反應 C.陰極上發(fā)生的反應是Cu2＋＋2e－===Cu D.電解后Fe、Zn、Ag等雜質會沉積在電解槽底部形成陽極泥 答案　C 解析　根據(jù)電解池原理，粗銅作陽極，比銅活潑的Zn、Fe等雜質發(fā)生氧化反應，比Cu不活潑的金屬單質，如Ag等在陽極底部沉積；精銅作陰極，只發(fā)生Cu2＋＋2e－===Cu。 4.我國預計在2020年前后建成自己的載人空間站。為循環(huán)利用人體呼出的CO2并提供氧氣，我國科學家設計了一種裝置(如圖所示)，實現(xiàn)“太陽能→電能→化學能”轉化，總反應為2CO2===2CO＋O2，下列有關說法不正確的是(　　) A.該裝置屬于電解池 B.X極發(fā)生氧化反應，Y極發(fā)生還原反應 C.人體呼出的水蒸氣參與Y極反應：CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－ D.X極每產(chǎn)生標準狀況下22.4L氣體，有2mol的OH－從Y極移向X極 答案　D 解析　A項，該裝置實現(xiàn)“太陽能—電能—化學能”轉化，將電能轉化為化學能的裝置為電解池，正確；B項，根據(jù)圖中電子的流向“X→Y”可知，X極為陽極，失電子發(fā)生氧化反應，Y為陰極，得電子，發(fā)生還原反應，正確；C項，Y為陰極，根據(jù)總反應可知，陰極為CO2得電子，生成CO，電極反應為CO2＋H2O＋2e－===CO＋2OH－，正確；D項，X極為陽極，OH－放電生成氧氣，電極反應為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，生成1 mol O2，陽極有4 mol OH－放電，根據(jù)溶液電中性原理，X電極區(qū)陰離子減少，則會有4molOH－從Y極透過陰離子交換膜移向X極，使得溶液保持電中性，錯誤。 5.下列關于如圖裝置說法正確的是(　　) A.裝置中電子移動的途徑是：負極→Fe→M溶液→石墨→正極 B.若M為NaCl溶液，通電一段時間后，溶液中可能有NaClO C.若M為FeCl2溶液，可以實現(xiàn)石墨上鍍鐵 D.若M是海水，該裝置是通過“犧牲陽極的陰極保護法”使鐵不被腐蝕 答案　B 解析　裝置中電子移動的途徑：負極→Fe電極，然后是溶液中的陰離子在陽極(石墨)放電→電源的正極，A錯誤；若M為NaCl溶液，通電一段時間后，陽極產(chǎn)生Cl2，溶液中的NaOH與陽極產(chǎn)生的Cl2發(fā)生反應生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B正確；若M為FeCl2溶液，在陽極，溶液中的Fe2＋失去電子變?yōu)镕e3＋，所以不可能實現(xiàn)石墨上鍍鐵，C錯誤；若M是海水，該裝置是電解池，是通過外加電流的陰極保護法使鐵不被腐蝕，不是通過“犧牲陽極的陰極保護法”，D錯誤。 6.(2018南京市、鹽城市高三第一次模擬)一種生物電化學方法脫除水體中NH的原理如下圖所示： 下列說法正確的是(　　) A.裝置工作時，化學能轉化為電能 B.裝置工作時，a極周圍溶液pH降低 C.裝置內工作溫度越高，NH脫除率一定越大 D.電極b上發(fā)生的反應之一是：2NO－2e－===N2↑＋3O2↑ 答案　B 解析　A項，該裝置是把電能轉化為化學能，錯誤；B項，a極為陽極，電極反應之一為NH＋2H2O－6e－===NO＋8H＋，所以a極周圍溶液的pH減小，正確；C項，該裝置是在細菌生物作用下進行的，所以溫度過高，導致細菌死亡，NH脫除率會減小，錯誤；D項，b極上反應之一為2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，錯誤。 7.(2015上海，14)研究電化學腐蝕及防護的裝置如圖所示。下列有關說法錯誤的是(　　) A.d為石墨，鐵片腐蝕加快 B.d為石墨，石墨上電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C.d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕 D.d為鋅塊，鐵片上電極反應為2H＋＋2e－===H2↑ 答案　D 解析　A項，由于活動性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構成原電池，F(xiàn)e為負極，失去電子被氧化變?yōu)镕e2＋進入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時的速率快，正確；B項，d為石墨，由于是中性電解質，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發(fā)生還原反應，電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正確；C項，若d為鋅塊，則由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn為原電池的負極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護，鐵片不易被腐蝕，正確；D項，d為鋅塊，由于電解質為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，錯誤。 二、不定項選擇題 8.空氣污染物NO通常用含Ce4＋的溶液吸收，生成HNO2、NO，再利用電解法將上述吸收液中的HNO2轉化為無毒物質，同時生成Ce4＋，其原理如圖所示。下列說法正確的是(　　) A.H＋由右室進入左室 B.Ce4＋從電解槽的c口流出，且可循環(huán)使用 C.陰極的電極反應式：2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O D.若用甲烷燃料電池作為電源，當消耗標準狀況下33.6 L甲烷時，理論上可轉化HNO2 2 mol 答案　C 解析　A項，根據(jù)電解原理，H＋由左室向右室移動，錯誤；B項，空氣污染物NO通常用含Ce4＋溶液吸收，生成HNO2、NO，N的化合價升高，Ce4＋的化合價降低，然后對此溶液進行電解，又產(chǎn)生Ce4＋，根據(jù)電解原理，應在陽極上產(chǎn)生，即Ce4＋從a口流出，可循環(huán)使用，錯誤；C項，根據(jù)電解原理，陰極上得電子，化合價降低，HNO2轉化為無毒物質，即轉化為N2，陰極電極反應式為2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O，正確；D項，標準狀況下，33.6L甲烷參與反應轉移電子物質的量為mol＝12mol，理論上可轉化HNO2的物質的量為mol＝4mol，錯誤。 9.鋁陽極氧化處理后形成的氧化膜比鋁的天然氧化膜耐磨性、耐腐蝕性及裝飾性有明顯的提高，工業(yè)中以鋁為陽極，置于硫酸溶液中電解，裝置如圖所示，下列說法正確的是(　　) A.陽極電極反應式為2Al－6e－＋6OH－===Al2O3＋3H2O B.隨著電解的進行，溶液的pH逐漸減少 C.當陰極生成氣體3.36L(標準狀況)時，陽極增重2.4g D.電解過程中H＋移向鋁電極 答案　BC 解析　A項，硫酸溶液顯酸性，陽極反應式為2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋；B項，陰極反應式為6H＋＋6e－===3H2↑，電解過程中H2O減少，pH減小；D項，電解過程中H＋移向陰極(石墨極)。 10.如圖所示，在一定電壓下用惰性電極電解由等物質的量濃度的FeCl2、HCl組成的混合溶液。已知在此電壓下，陰、陽離子根據(jù)放電能力順序，都可能在陽極放電。下列分析正確的是(　　) A.C1電極上的電極反應式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ B.C1電極處溶液首先變黃色 C.C2電極上可依次發(fā)生的電極反應為Fe2＋－e－===Fe3＋，2Cl－－2e－===Cl2↑ D.每當C1電極上有2g物質生成時，就會有2NA個電子通過溶液 答案　C 解析　C1電極與電源的負極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，A項錯誤；C1電極處氫離子放電，溶液堿性增強，溶液不會變成黃色，B項錯誤；C2電極與電源的正極相連，作陽極，亞鐵離子的還原性強于氯離子，則依次發(fā)生的電極反應為Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑，C項正確；電子只能通過導線傳遞，不能通過溶液，D項錯誤。 11.(2019啟東中學高三月考)現(xiàn)以CO、O2、熔融鹽Z(Na2CO3)組成的燃料電池，采用電解法處理CO同時制備N2O5，裝置如圖所示，其中Y為CO2。下列說法不合理的是(　　) A.石墨Ⅰ是原電池的負極，發(fā)生氧化反應 B.甲池中的CO向石墨Ⅱ極移動 C.乙池中左端Pt極電極反應式：N2O4－2e－＋2HNO3===2N2O5＋2H＋ D.若甲池消耗標準狀況下的氧氣2.24L，則乙池中產(chǎn)生氫氣0.05mol 答案　BD 解析　A項，石墨Ⅰ電極上CO→CO2，碳元素化合價升高，發(fā)生氧化反應，石墨Ⅰ是原電池的負極，故A不選；B項，甲池是原電池，陰離子移向負極，故CO向石墨Ⅰ極移動，故選B；C項，乙池中左端Pt與原電池正極相連，為電解池陽極，電極反應式：N2O4－2e－＋2HNO3===2N2O5＋2H＋，故C不選；D項，乙池的陰極反應為2H＋＋2e－===H2↑，若甲池消耗標準狀況下的氧氣2.24L，轉移電子0.4mol，則乙池中產(chǎn)生氫氣0.2mol，故選D。 三、非選擇題 12.知識的梳理和感悟是有效學習的方法之一。某學習小組將有關“電解飽和食鹽水”的相關內容進行梳理，形成如下問題(顯示的電極均為石墨)。 (1)圖1中，電解一段時間后，氣球b中的氣體是___________________________(填化學式)，U形管________(填“左”或“右”)邊的溶液變紅。 (2)利用圖2制作一種環(huán)保型消毒液發(fā)生器，電解可制備“84”消毒液的有效成分，則c為電源的________極；該發(fā)生器中反應的總離子方程式為____________________________。 (3)二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。下圖是目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝。 ①陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應式：______________________________________________。 ②當陰極產(chǎn)生標準狀況下112mL氣體時，通過陽離子交換膜離子的物質的量為______。 答案　(1)H2　右 (2)負　Cl－＋H2OClO－＋H2↑ (3)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋?、?.01mol 解析　(1)圖1中，根據(jù)電子流向知，左邊電極是電解池陽極，右邊電極是電解池陰極，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時陰極附近產(chǎn)生NaOH。 (2)要制取“84”消毒液，應創(chuàng)造氯氣和氫氧化鈉反應生成NaClO的環(huán)境，為了使反應更充分，則下面電極生成氯氣，上面電極附近有NaOH生成，上面電極生成氫氣，為陰極，則c為負極，d為正極。 (3)①依據(jù)題干信息，陽極Cl－被氧化為ClO2，根據(jù)電子守恒和電荷守恒，寫出電極反應式。②電極上得到或失去一個電子，電解質溶液中必然有一個陽離子通過陽離子交換膜。 13.鉻是常見的過渡金屬之一，研究鉻的性質具有重要意義。 (1)在如圖裝置中，觀察到裝置甲銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣體；而裝置乙中銅電極上無氣體產(chǎn)生，鉻電極上產(chǎn)生大量紅棕色氣體。由此可得到的結論是______________________。 (2)工業(yè)上使用下圖裝置，采用石墨作電極電解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4轉化為Na2Cr2O7，其轉化原理為______________________________________________________________。 (3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它們是工業(yè)廢水造成鉻污染的主要原因。要將Cr(Ⅵ)轉化為Cr(Ⅲ)常見的處理方法是電解法。 將含Cr2O的廢水通入電解槽內，用鐵作陽極，在酸性環(huán)境中，加入適量的NaCl進行電解，使陽極生成的Fe2＋和Cr2O發(fā)生反應，其離子方程式為______________________________。陰極上Cr2O、H＋、Fe3＋都可能放電。若Cr2O放電，則陰極的電極反應式為______________________________________________________________________________；若H＋放電，則陰極區(qū)形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，已知：常溫下，Cr3＋Cr(OH)