2019-2020年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第6章 第3講 電解池 金屬的電化學腐蝕與防護（含解析）.doc

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2019-2020年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第6章 第3講 電解池 金屬的電化學腐蝕與防護（含解析） [考綱要求]　1.理解電解池的工作原理，能寫出常見的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)生電化學腐蝕的原因，能用恰當?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕。 1．電解定義 在電流作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程。 2．能量轉(zhuǎn)化形式 電能轉(zhuǎn)化為化學能。 3．電解池 (1)構成條件 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式(如圖) (3)電子和離子的移動方向 特別提醒　電解時，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　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(zhì))中的陽離子放電。②最常用、最重要的放電順序是：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)分析電極反應，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。 (5)最后寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式。 深度思考 用分析電解過程的思維程序分析電解下列物質(zhì)的過程，并總結電解規(guī)律(用惰性電極電解) 1．電解水型 電解質(zhì)(水溶液) 電極方程式 電解物質(zhì) 總化學方程式 電解質(zhì)濃度 溶液pH 溶液復原 含氧酸(如H2SO4) 陽極：4OH－ －4e－===O2↑＋2H2O陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ H2O 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 減小 加H2O 強堿(如NaOH) 增大 加H2O 活潑金屬的含氧酸鹽 (如KNO3、Na2SO4) 不變 加H2O (1)電解水型電解一段時間后，其電解質(zhì)的濃度一定增大嗎？舉例說明。 答案　不一定，如用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液，一段時間后會析出Na2SO410H2O晶體，剩余溶液仍為該溫度下的飽和溶液，此時濃度保持不變。 (2)用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液，一段時間后，析出wgNa2SO410H2O晶體，陰極上放出ag氣體，則飽和Na2SO4溶液的質(zhì)量分數(shù)為__________。 答案　100% 解析　2H2O2H2↑＋O2↑ 　mol　　　mol 被電解的水的質(zhì)量為9ag 被電解的水與wg晶體組成該溫度下的飽和溶液 其質(zhì)量分數(shù)為100%＝100%。 2．電解電解質(zhì)型 電解質(zhì)(水溶液) 電極方程式 電解 物質(zhì) 總化學方程式 電解 質(zhì)濃度 溶液pH 溶液 復原 無氧酸(如HCl)，除HF外 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 酸 2HClH2↑＋Cl2↑ 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：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 鹽 CuCl2Cu＋Cl2↑ 加CuCl2固體 3.放H2生堿型 電解質(zhì)(水溶液) 電極方程式 電解物質(zhì) 總化學方程式 電解質(zhì)濃度 溶液pH 溶液復原 活潑金屬的無氧酸鹽 (如NaCl) 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 水和鹽 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新電解質(zhì) 增大 通入HCl氣體 4.放O2生酸型 電解質(zhì)(水溶液) 電極方程式 電解物質(zhì) 總化學方程式 電解質(zhì)濃度 溶液pH 溶液復原 不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4) 陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 水和鹽 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新電解質(zhì) 減小 加CuO或CuCO3 (1)電解過程中放H2生堿型和放O2生酸型的實質(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。 (2)①上表3中要使電解后的NaCl溶液復原，滴加鹽酸可以嗎？ ②上表4中要使電解后的CuSO4溶液復原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？ 答案　電解質(zhì)溶液的復原應遵循“從溶液中析出什么補什么”的原則，即從溶液中析出哪種元素的原子，則應按比例補入哪些原子。 ①電解NaCl溶液時析出的是等物質(zhì)的量的Cl2和H2，所以應通入氯化氣體，加入鹽酸會引入過多的水。 ②a.若通電一段時間，CuSO4未電解完(即Cu2＋未全部放電)，使溶液復原應加入CuO，而加入Cu(OH)2會使溶液的濃度減小。b.若Cu2＋全部放電，又繼續(xù)通電一段時間(此時電解水)，要使溶液復原應加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此時濃度偏大。 題組一　突破電極反應式、電解方程式的書寫 1．按要求書寫電極反應式和總方程式 (1)用惰性電極電解AgNO3溶液： 陽極反應式___________________________________________________； 陰極反應式____________________________________________________； 總反應離子方程式______________________________________________。 (2)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_______________________________________________。 (3)用鐵作電極電解NaCl溶液 陽極反應式_____________________________________________________； 陰極反應式_____________________________________________________； 總反應化學方程式_______________________________________________。 (4)用鐵作電極電解NaOH溶液 陽極反應式______________________________________________________； 陰極反應式_______________________________________________________； 總反應離子方程式_________________________________________________。 (5)用銅作電極電解鹽酸溶液 陽極反應式_________________________________________________________； 陰極反應式_________________________________________________________； 總反應離子方程式__________________________________________________。 (6)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__________________________________________________。 (7)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_______________________________________________________； 總反應離子方程式___________________________________________________。 (8)用Al單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，電解NaHCO3溶液 陽極反應式__________________________________________________________； 陰極反應式__________________________________________________________； (9)用惰性電極電解熔融MgCl2 陽極反應式__________________________________________________________； 陰極反應式__________________________________________________________； 總反應離子方程式____________________________________________________。 答案　(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ (3)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ (4)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑ (5)Cu－2e－===Cu2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ (6)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－或6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑ (7)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ (8)2Al＋6HCO－6e－===2Al(OH)3↓＋6CO2↑ 6H＋＋6e－===3H2↑ (9)2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg Mg2＋＋2Cl－Mg＋Cl2↑ 　 1.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＋)。 (2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應。 (3)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的電冶煉。 2．規(guī)避“三個”失分點 (1)書寫電解池中電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，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，且應注明條件“電解”。 (3)電解水溶液時，應注意放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與放電。 題組二　電解原理和電解規(guī)律的考查 2．如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。下列實驗現(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(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色 D．a(chǎn)電極附近呈藍色，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(H＋)>c(OH－)，石蕊溶液變紅。Na＋、H＋移向a極，在a極H＋放電產(chǎn)生H2，a極附近c(OH－)>c(H＋)，石蕊溶液變藍。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。 3．用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入 0．1molCu(OH)2后恰好恢復到電解前的濃度和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0.4mol C．原CuSO4溶液的濃度為0.1molL－1 D．電解過程中陽極收集到的氣體體積為2.24L(標況下) 答案　BD 解析　由2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑知，如CuSO4未電解完，加CuO即可復原，而加入Cu(OH)2相當于加入CuOH2O，故CuSO4電解完后，還電解了部分水。電解析出了0.1molCu，轉(zhuǎn)移電子0.2mol，而電解0.1molH2O轉(zhuǎn)移電子0.2mol，故轉(zhuǎn)移的電子的總物質(zhì)的量為0.4mol。 考點二　電解原理的應用 1．電解飽和食鹽水 (1)電極反應 陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應) 陰極反應式：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應) (2)總反應方程式 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 離子反應方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (3)應用：氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。 2．電鍍 如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子的鹽溶液。 (3)電極反應： 陽極：Ag－e－===Ag＋； 陰極：Ag＋＋e－===Ag。 (4)特點：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： 陽極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋； 陰極：Cu2＋＋2e－===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)2Na＋Cl2↑ 電極反應： 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑；陰極：2Na＋＋2e－===2Na。 (2)冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 電極反應： 陽極：6O2－－12e－===3O2↑；陰極：4Al3＋＋12e－===4Al。 深度思考 1．(1)電解氯化鈉溶液時，如何用簡便的方法檢驗產(chǎn)物？ 答案　陽極產(chǎn)物Cl2可以用淀粉KI試紙檢驗，陰極產(chǎn)物H2可以通過點燃檢驗，NaOH可以用酚酞試劑檢驗。 (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。 2．電解精煉銅時，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)，當含雜質(zhì)的銅在陽極不斷溶解時，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電解液里。金屬活動性位于銅之后的銀、金等雜質(zhì)，因為失去電子的能力比銅弱，難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解，所以當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)上的應用。下列說法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應式是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；電解精煉銅時陽極粗銅溶解，陰極Cu2＋放電析出Cu，由于粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，溶液中Cu2＋濃度變小。 2．使用氯化鈉作原料可以得到多種產(chǎn)品。 (1)實驗室用惰性電極電解100mL0.1molL－1NaCl溶液，若陰陽兩極均得到112mL氣體(標準狀況)，則所得溶液的物質(zhì)的量濃度是______________(忽略反應前后溶液體積的變化)。 (2)某學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，為使Cl2被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖的裝置。 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(chǎn)為正極，b為負極；NaClO和NaCl B．a(chǎn)為負極，b為正極；NaClO和NaCl C．a(chǎn)為陽極，b為陰極；HClO和NaCl D．a(chǎn)為陰極，b為陽極；HClO和NaCl (3)實驗室中很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀。某同學利用上圖裝置，只更換一個電極，通過電解法制取較純凈的Fe(OH)2沉淀，且較長時間不變色。該同學換上的電解材料是__________(用元素符號表示)，總的反應式是___________。 答案　(1)0.1molL－1　(2)B (3)Fe　Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ 解析　(1)n(H2)＝n(Cl2)＝0.005 mol，參加反應的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 molL－1。 (2)電解飽和氯化鈉溶液的總反應：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，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，另一極為負極a。生成的Cl2與陰極區(qū)產(chǎn)生的NaOH反應：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，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，必須通過電極反應產(chǎn)生Fe2＋和OH－。根據(jù)電極發(fā)生反應的特點，選擇鐵作陽極，鐵發(fā)生氧化反應產(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，反應式2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。在電場作用下，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)生復分解反應生成Fe(OH)2沉淀。將陽極反應式、陰極反應式疊加得到總的反應式：Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑。 題組二　電解原理的“不尋?！睉? (一)電解原理在“環(huán)境治理”中的不尋常應用 3．(xx淮安高三教學測試)工業(yè)上用電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示。 下列說法不正確的是(　　) 已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中發(fā)生水解 ②氧化性：Ni2＋(高濃度)＞H＋＞Ni2＋(低濃度) A．碳棒上發(fā)生的電極反應：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．電解過程中，B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減少 C．為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pH D．若將圖中陽離子膜去掉，將A、B兩室合并，則電解反應總方程式發(fā)生改變 答案　B 解析　電極反應式為 陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 陰極：Ni2＋＋2e－===Ni 2H＋＋2e－===H2↑ A項正確；B項，由于C中Ni2＋、H＋不斷減少，Cl－通過陰離子膜從C移向B，A中OH－不斷減少，Na＋通過陽離子膜從A移向B，所以B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大，錯誤；C項，由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低濃度)的氧化性，所以為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程需要控制廢水的pH；D項，若去掉陽離子膜，在陽極Cl－放電生成Cl2，反應總方程式發(fā)生改變，正確。 4．用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H2SO4，其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。 (1)圖中a極要連接電源的________(填“正”或“負”)極，C口流出的物質(zhì)是________。 (2)SO放電的電極反應式為____________。 (3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強，用平衡移動原理解釋原因________。 答案　(1)負　硫酸 (2)SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋ (3)H2OH＋＋OH－，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 解析　根據(jù)Na＋、SO的移向判斷陰、陽極。Na＋移向陰極區(qū)，a應接電源負極，b應接電源正極，其電極反應式分別為 陽極：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋ 陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 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，從B口流出的是濃度較大的NaOH溶液。 (二)電解原理在“物質(zhì)制備”中的不尋常應用 5．根據(jù)2CrO＋2H＋Cr2O7＋H2O設計圖示裝置(均為惰性電極)電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，圖中右側電極連接電源的______極，其電極反應式為_________________________。 答案　正極　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 解析　根據(jù)NaOH溶液濃度的變化及Na＋交換膜，左側為陰極區(qū)域，右側為陽極區(qū)域，電極反應式為 陰極：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 在陽極區(qū)域：2CrO＋2H＋Cr2O7＋H2O。 6．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________，電極反應式為_________________________________________。 (2)B極為________，電極反應式為______________________________________________。 答案　(1)陽極　CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O　(2)陰極　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ 解析　H2產(chǎn)生是因為H2O電離的H＋在陰極上得電子，即6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，所以B極為陰極，A極為陽極，電極反應式為CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO＋6H2O，陽極反應式容易錯寫成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 考點三　應對電化學定量計算的三種方法 1．計算類型 原電池和電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計算、產(chǎn)物的量與電量關系的計算等。 2．三種方法 (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(zhuǎn)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)得失電子守恒定律關系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－～2Cl2(Br2、I2)～O2～2H2～2Cu～4Ag～M 　　　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。 提示　在電化學計算中，還常利用Q＝It和Q＝n(e－)NA1.6010－19C來計算電路中通過的電量。 題組一　根據(jù)總反應式，建立等量關系進行計算 1．兩個惰性電極插入500mLAgNO3溶液中，通電電解。當電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(設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)，電極上析出銀的質(zhì)量最大為(　　) A．27mgB．54mgC．106mgD．216mg 答案　B 解析　首先結合離子放電順序，弄清楚兩極的反應：陽極4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；陰極4Ag＋＋4e－===4Ag，電解的總反應式為4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。由電解的總反應式可知，電解過程中生成的n(Ag)＝n(HNO3)＝n(H＋)＝(10－3molL－1－10－6molL－1)0.5L≈510－4mol，m(Ag)＝510－4mol108gmol－1＝0.054g＝54mg。 2．將兩個鉑電極插入500mLCuSO4溶液中進行電解，通電一定時間后，某一電極增重0.064g(設電解時該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)，此時溶液中氫離子濃度約為(　　) A．410－3molL－1 B．210－3molL－1 C．110－3molL－1 D．110－7molL－1 答案　A 解析　根據(jù)2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，得：n(H＋)＝2n(H2SO4)＝2n(Cu)＝2＝0.002mol，c(H＋)＝＝410－3molL－1。 題組二　根據(jù)電子守恒，突破電解分階段計算 3． 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2.24L氣體(標準狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500mL，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(zhuǎn)移0.2mol電子 C．電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05mol D．電解后溶液中c(H＋)為0.2molL－1 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這個事實可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4mol電子，而在生成2.24LH2的過程中轉(zhuǎn)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(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)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。 題組三　根據(jù)電極現(xiàn)象，利用電子守恒，突破電解池的“串聯(lián)”計算 4．在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極質(zhì)量增加2.16g。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5min時，B中共收集224mL(標準狀況下)氣體，溶液體積為200mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為________(設電解前后溶液體積無變化)。 (4)若A中KCl足量且溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH為__________(設電解前后溶液體積無變化)。 答案　(1)負　(2)增大　減小　不變　(3)0.025molL－1　(4)13 解析　(1)三個裝置是串聯(lián)的電解池。電解AgNO3溶液時，Ag＋在陰極發(fā)生還原反應變?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??；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5min時，C中析出0.02molAg，電路中通過0.02mol電子。B中共收集0.01mol氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過0.04mol電子，電子轉(zhuǎn)移不守恒。因此，B中電解分為兩個階段，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。設電解CuSO4溶液時生成O2的物質(zhì)的量為x，電解H2O時生成O2的物質(zhì)的量為y，則4x＋4y＝0.02mol(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x＋3y＝0.01mol(氣體體積之和)，解得x＝y(tǒng)＝0.0025mol，所以n(CuSO4)＝20.0025mol＝0.005mol，c(CuSO4)＝0.005mol0.2L＝0.025molL－1。(4)通電5min時，A中放出0.01molH2，溶液中生成0.02molKOH，c(OH－)＝0.02mol0.2L＝0.1molL－1，pH＝13。 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、負極，從而判斷電解池的陰、陽極。 考點四　金屬的腐蝕和防護 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(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(nèi)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。 深度思考 1．判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“” (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)生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3＋(　　) (6)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(　　) (7)外加電流的陰極保護法，構成了電解池；犧牲陽極的陰極保護法構成了原電池。二者均能有效地保護金屬不容易被腐蝕(　　) 答案　(1)　(2)　(3)　(4)　(5)　(6) (7)√ 2．寫出鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕生成鐵銹的原理。 答案　鐵銹的形成 負極：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O 題組一　腐蝕快慢與防護方法的比較 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為(　　) A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥ 答案　C 解析?、偈荈e為負極，雜質(zhì)碳為正極的原電池腐蝕，是鐵的吸氧腐蝕，腐蝕較慢。其電極反應式：負極Fe－2e－===Fe2＋，正極2H2O＋O2＋4e－===4OH－。②③④均為原電池，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由快到慢的順序為⑤>④>②>①>③>⑥。 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[Fe(CN)6]3－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。 1．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，腐蝕速率越快。 (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。 2．兩種保護方法的比較 外加電流的陰極保護法保護效果大于犧牲陽極的陰極保護法。 題組二　正確判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕 3．如圖所示的鋼鐵腐蝕中，下列說法正確的是(　　) 　 A．碳表面發(fā)生氧化反應 B．鋼鐵被腐蝕的最終產(chǎn)物為FeO C．生活中鋼鐵制品的腐蝕以圖②所示為主 D．圖②中，正極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 答案　CD 解析　A項，碳作正極，應發(fā)生還原反應；B項，鋼鐵被腐蝕的最終產(chǎn)物為Fe2O3xH2O；C項，生活中鋼鐵制品以發(fā)生吸氧腐蝕為主。 4．利用如圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是(　　) A．a(chǎn)管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕 B．一段時間后，a管液面高于b管液面 C．a(chǎn)處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小 D．a(chǎn)、b兩處具有相同的電極反應式：Fe－2e－===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，其電極反應為 左邊　負極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 右邊　負極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：2H＋＋2e－===H2↑ a、b處的pH均增大，C錯誤。 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。 探究高考　明確考向 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(xx廣東理綜，11)某同學組裝了如圖所示的電化學裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則(　　) A．電流方向：電極Ⅳ→A→電極Ⅰ B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應 C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應：Cu2＋＋2e－===Cu 答案　A 解析　當多個池串聯(lián)時，兩電極材料活動性相差大的作原電池，其他池作電解池，由此可知圖示中左邊兩池組成原電池，右邊組成電解池。A項，電子移動方向：電極Ⅰ→A→電極Ⅳ，電流方向與電子移動方向相反，正確；B項，原電池負極在工作中失電子，被氧化，發(fā)生氧化反應，錯誤；C項，原電池正極為得電子一極，銅離子在電極Ⅱ上得電子，生成銅單質(zhì)，該電極質(zhì)量逐漸增大，錯誤；D項，電解池中陽極為非惰性電極時，電極本身失電子，形成離子進入溶液中，因為電極Ⅱ為正極，因此電極Ⅲ為電解池的陽極，其電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，錯誤。 2．(xx海南，3)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．(xx上海，12)如圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中，下列分析正確的是(　　) A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應為2H＋＋2e－―→H2↑ B．K1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高 C．K2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極保護法 D．K2閉合，電路中通過0.002NA個電子時，兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體 答案　B 4．(xx高考試題組合)(1)[xx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(zhì)，其離子方程式可寫成________________________________________________________________________。 答案?、?H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑ 解析?、僭陉帢O電解質(zhì)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。 (2)[xx新課標全國卷Ⅱ，27(3)]PbO2可由PbO與次氯酸鈉溶液反應制得，反應的離子方程式為________________________________；PbO2也可以通過石墨為電極，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽極發(fā)生的電極反應式為__________________________，陰極上觀察到的現(xiàn)象是________________；若電解液中不加入Cu(NO3)2，陰極發(fā)生的電極反應式為________________________，這樣做的主要缺點是________________________。 答案　PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－　Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋　石墨上包上銅鍍層　Pb2＋＋2e－===Pb↓　不能有效利用Pb2＋ 解析　由PbO和NaClO反應制PbO2，PbO→PbO2，Pb的化合價升高，則NaClO作氧化劑，本身被還原為NaCl，故離子方程式為PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－；石墨為電極，電解Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合液制PbO2，則Pb2＋應在陽極發(fā)生氧化反應得到PbO2，故陽極電極反應式為Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋；陰極上陽離子反應，陽離子有Pb2＋、Cu2＋、H＋，根據(jù)陽離子放電順序，應為Cu2＋＋2e－===Cu↓，而生成的金屬Cu會覆蓋在石墨電極上，故陰極觀察到的現(xiàn)象為石墨上包上銅鍍層；若電解液中不加入Cu(NO3)2，陰極Pb2＋放電，生成金屬Pb；Pb2＋＋2e－===Pb↓，這樣Pb2＋被消耗不能生成PbO2，降低了Pb2＋的利用率。 (3)[xx新課標全國卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)： ①寫出陽極的電極反應式______________________________________________。 ②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因__________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點是產(chǎn)品中混有____________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是________________________________。 答案　①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ ②陽極室的H＋穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應生成H3PO2 ③PO　H2PO或H3PO2被氧化 解析?、訇枠O發(fā)生氧化反應，在反應中OH－失去電子，電極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 ②H2O放電產(chǎn)生H＋，H＋進入產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者發(fā)生反應：H＋＋H2POH3PO2。 ③如果撤去陽膜，H2PO或H3PO2可能被氧化。 (4)[xx北京理綜，26(4)]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(zhuǎn)化為NH4NO3，需補充物質(zhì)A，A是________，說明理由：______________________。 答案　NH3　根據(jù)反應：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，電解產(chǎn)生的HNO3多 解析　由電解NO制備NH4NO3的工作原理圖可知，NO在陽極發(fā)生氧化反應生成NO，電極反應式為5NO＋10H2O－15e－===5NO＋20H＋。NO在陰極發(fā)生還原反應生成NH，電極反應式為3NO＋18H＋＋15e－===3NH＋3H2O，電池總反應式為8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，電解產(chǎn)生的HNO3多，故應補充NH3，使其轉(zhuǎn)化為NH4NO3。 (5)[xx重慶理綜，11(4)]一定條件下，如圖所示裝置可實現(xiàn)有機物的電化學儲氫(忽略其他有機物)。 ①導線中電子移動方向為________。(用A、D表示) ②生成目標產(chǎn)物的電極反應式為__________________________________________________。 ③該儲氫裝置的電流效率η＝________。(η＝生成目標產(chǎn)物消耗的電子數(shù)/轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)100%，計算結果保留小數(shù)點后1位) 答案　①A→D?、贑6H6＋6H＋＋6e－===C6H12 ③64.3% 解析　由圖可知，苯轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷的過程是加氫過程，發(fā)生還原反應，故為陰極反應，所以A為電源的負極，B為電源的正極。 ①電子從負極流向陰極，即A→D。 ②該裝置的目標是從苯到環(huán)己烷實現(xiàn)儲氫，電極反應式為C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12。 ③陽極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成2.8mol氧氣，失去11.2mol電子。電解過程中通過陰、陽極的電子數(shù)目相等，即陰極得到電子也為11.2mol。陰極除生成環(huán)己烷外，還生成H2：2H＋＋2e－===H2↑，由題意可知，2n(H2)＋6n(C6H12)＝11.2mol，[10 mol＋n(H2)]10%＝10mol24%－n(C6H12)；解得n(H2)＝2mol，n(C6H12)＝1.2mol，故生成1.2molC6H12時轉(zhuǎn)移電子1.2mol6＝7.2mol，電流效率η＝100%≈64.3%。 (6)[xx福建理綜，24(1)]鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關系密切。 如圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。 ①該電化腐蝕稱為____________。 ②圖中A、B、C、D四個區(qū)域，生成鐵銹最多的是__________(填字母)。 答案　①吸氧腐蝕?、贐 解析?、俳饘僭谥行院洼^弱的酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕。 ②發(fā)生吸氧腐蝕，越靠近液面接觸到的O2越多，腐蝕得越嚴重。 5．(xx安徽理綜，28)某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學腐蝕類型的影響因素，將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時測量容器中的壓強變化。 (1)請完成以下實驗設計表(表中不要留空格)： 編號 實驗目的 碳粉/g 鐵粉/g 醋酸/% ① 為以下實驗作參照 0.5 2.0 90.0 ② 醋酸濃度的影響 0.5 36.0 ③ 0.2 2.0 90.0 (2)編號①實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時，容器中壓強明顯小于起始壓強，其原因是鐵發(fā)生了________腐蝕，請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向；此時，碳粉表面發(fā)生了________(填“氧化”或“還原”)反應，其電極反應式是________________。 (3)該小組對圖2中0～t1時壓強變大的原因提出了如下假設，請你完成假設二： 假設一：發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體； 假設二：________________________________________________________________________； …… (4)為驗證假設一，某同學設計了檢驗收集的氣體中是否含有H2的方案。請你再設計一個實驗方案驗證假設一，寫出實驗步驟和結論。 實驗步驟和結論(不要求寫具體操作過程)： 答案　(1)②2.0?、厶挤酆康挠绊? (2)吸氧　　還原　2H2O＋O2＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O) (3)反應放熱，溫度升高 (4)①藥品用量和操作同編號①實驗(多孔橡皮塞增加進、出導管)； ②通入氬氣排凈瓶內(nèi)空氣； ③滴入醋酸溶液，同時測量瓶內(nèi)壓強變化(也可測溫度變化、檢驗Fe2＋等)。如果瓶內(nèi)壓強增大，假設一成立。否則假設一不成立。(本題屬于開放性試題，答案合理即可) 解析　(1)本題采用“控制變量法”進行研究，即保持其他條件相同，只考慮其中一個因素對實驗的影響。探究醋酸濃度對電化學腐蝕的影響時，應保證碳粉和鐵粉的質(zhì)量與參照實驗相同，因此實驗②中鐵粉為2.0g；對比實驗①和③可知，鐵粉的質(zhì)量及醋酸的濃度相同，而碳粉的質(zhì)量不同，顯然探究的是碳粉的含量對鐵的電化學腐蝕的影響。 (2)當鐵發(fā)生析氫腐蝕時，由于生成H2，容器的壓強不斷增大，而發(fā)生吸氧腐蝕時，由于消耗O2，容器的壓強不斷減小，t2時容器的壓強明顯小于起始壓強，說明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕，