2019-2020年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第三講 電解池金屬腐蝕與防護(hù)講義.doc

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2019-2020年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第三講 電解池金屬腐蝕與防護(hù)講義 [xx高考導(dǎo)航] 考綱要求 真題統(tǒng)計(jì) 命題趨勢(shì) 1.了解電解池的工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。 2．理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。 xx，卷Ⅱ 28T(2)； xx，卷Ⅰ 27T(4)； xx，卷Ⅱ 27T(3) 　　預(yù)計(jì)xx年高考仍將重點(diǎn)考查電解池的工作原理，如陰陽(yáng)極的判斷、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及溶液pH的變化等；借助電解原理進(jìn)行的工業(yè)實(shí)際問(wèn)題如新材料的制取等。復(fù)習(xí)備考時(shí)應(yīng)注重電解原理的實(shí)質(zhì)，從氧化還原反應(yīng)的角度認(rèn)識(shí)電化學(xué)，注重與元素化合物、有機(jī)化學(xué)、電解質(zhì)溶液、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、新能源等知識(shí)的聯(lián)系。 考點(diǎn)一　電解原理[學(xué)生用書(shū)P145] 一、電解 使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。在此過(guò)程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 二、電解池 1．電解池的構(gòu)成條件 (1)有與電源相連的兩個(gè)電極。 (2)兩個(gè)電極插入電解質(zhì)溶液(或熔融鹽)中。 (3)形成閉合回路。 2．電極名稱及電極反應(yīng)式 以用惰性電極電解CuCl2溶液為例： 總反應(yīng)方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑。 3．電解池中電子和離子的移動(dòng) (1)電子：從電源負(fù)極流出后，流向電解池陰極；從電解池的陽(yáng)極流向電源的正極。 (2)離子：陽(yáng)離子移向電解池的陰極，陰離子移向電解池的陽(yáng)極。 三、陰、陽(yáng)極的判斷及電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) 1．判斷電解池的陰、陽(yáng)極 (1)根據(jù)外接電源的正、負(fù)極判斷 電源正極連接陽(yáng)極；電源負(fù)極連接陰極。 (2)根據(jù)電極產(chǎn)物判斷 電極溶解、逸出O2(或電極區(qū)變酸性)或逸出Cl2的為陽(yáng)極；析出金屬、逸出H2(或電極區(qū)變堿性)的為陰極。 2．電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)步驟 (1)分析電解質(zhì)水溶液的組成：找全離子并分陰、陽(yáng)兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。 (2)排出陰、陽(yáng)兩極的放電順序 ①陽(yáng)極 活性電極(Zn、Fe、Cu等)：電極材料失電子； 惰性陽(yáng)極(Pt、Au、石墨等)：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根。 ②陰極 Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸中)>Fe2＋>Zn2＋。 (3)寫(xiě)出兩極電極反應(yīng)式 ①陽(yáng)極：活性電極失去電子生成相應(yīng)的金屬陽(yáng)離子；溶液中的陰離子失去電子生成相應(yīng)的單質(zhì)或高價(jià)態(tài)化合物。 ②陰極：溶液中的陽(yáng)離子得到電子生成相應(yīng)的單質(zhì)或低價(jià)態(tài)化合物。 (4)寫(xiě)出電解總反應(yīng)式 在兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同的前提下，兩極反應(yīng)式相加即可得總反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式。 1．分析電解下列物質(zhì)的過(guò)程，并總結(jié)電解規(guī)律(用惰性電極電解)。 電解質(zhì) (水溶液) 電極反應(yīng)式 被電 解的 物質(zhì) 總化學(xué)方程式 或離子方程式 電解 質(zhì)濃 度變 化 溶液 pH 變化 電解質(zhì)溶 液復(fù)原 方法 含氧酸 (如 H2SO4) 　陽(yáng)極： ____________________________________　 　陰極：________________________________________________　 加______ 強(qiáng)堿(如 NaOH) 　陽(yáng)極： ____________________________________________________________　 　陰極： ____________________________________________________________　 加______ 活潑金屬 的含氧酸 鹽(如 KNO3、 Na2SO4) 　陽(yáng)極： ____________________________________________________________　 　陰極：________________________________________________________________________　 加______ 無(wú)氧酸 (如HCl， 除HF外) 　陽(yáng)極： ____________________________________________________________　 　陰極： ____________________________________________________________　 續(xù)　表 電解質(zhì) (水溶液) 電極反應(yīng)式 被電 解的 物質(zhì) 總化學(xué)方程式 或離子方程式 電解 質(zhì)濃 度變 化 溶液 pH 變化 電解質(zhì)溶 液復(fù)原 方法 不活潑金 屬的無(wú)氧 酸鹽(如 CuCl2， 除氟化 物外) 　陽(yáng)極： _______________________________________________________________　 　陰極： _______________________________________________________________　 加______ 活潑金屬 的無(wú)氧酸 鹽(如 NaCl) 　陽(yáng)極： _______________________________________________________________　 　陰極：_____________________________________________　 水和 鹽 生成 新電 解質(zhì) 不活潑金 屬的含氧 酸鹽(如 CuSO4) 　陽(yáng)極： _______________________________________________________________　 　陰極： _______________________________________________________________　 2Cu2＋＋2H2O 2Cu＋O2↑ ＋4H＋ 生成 新電 解質(zhì) 加______ (1)電解過(guò)程中放H2生堿型和放O2生酸型的實(shí)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？電解質(zhì)溶液的復(fù)原遵循什么原則？ (2)①上表中要使電解后的NaCl溶液復(fù)原，滴加鹽酸可以嗎？ ②上表中要使電解后的CuSO4溶液復(fù)原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？ 答案：(從左到右，從上到下)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4H＋＋4e－===2H2↑　水　2H2OO2↑＋2H2↑　增大　減小　水 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　4H＋＋4e－===2H2↑　水 2H2OO2↑＋2H2↑　增大　增大　水 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　4H＋＋4e－===2H2↑　水 2H2OO2↑＋2H2↑　增大　不變　水 2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑　酸　2HClCl2↑＋H2↑　減小　增大　通入HCl氣體 2Cl－－2e－===Cl2↑　Cu2＋＋2e－===Cu　鹽　CuCl2Cu＋Cl2↑　減小　CuCl2 2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑　2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－　增大　通入HCl氣體 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　2Cu2＋＋4e－===2Cu　水和鹽　減小　CuO(或CuCO3) (1)放H2生堿型實(shí)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(shí)質(zhì)是水電離出OH－在陽(yáng)極上放電，破壞了陽(yáng)極附近水的電離平衡，使H＋濃度增大。電解質(zhì)溶液的復(fù)原應(yīng)遵循“從溶液中析出什么補(bǔ)什么”的原則，即從溶液中析出哪種元素的原子，則應(yīng)按比例補(bǔ)入哪些原子。 (2)①電解NaCl溶液時(shí)析出的是等物質(zhì)的量的Cl2和H2，所以應(yīng)通入氯化氫氣體，加入鹽酸會(huì)引入過(guò)多的水。 ②不可以，加入Cu(OH)2固體會(huì)使溶液的濃度比原來(lái)低。 2．按要求書(shū)寫(xiě)有關(guān)的電極反應(yīng)式及總方程式。 (1)用惰性電極電解AgNO3溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式：________________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：________________________________________________________________________。 (2)用惰性電極電解MgCl2溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式：________________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：________________________________________________________________________。 (3)用銅作電極電解NaCl溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式：________________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 (4)用銅作電極電解HCl溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式：________________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：________________________________________________________________________。 解析：注意陽(yáng)極若是活性材料，則陽(yáng)極金屬失電子形成離子。 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)Cu－2e－===Cu2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu＋2H2OCu(OH)2↓＋H2↑ (4)Cu－2e－===Cu2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ 名師點(diǎn)撥 　電解過(guò)程中溶液pH的變化規(guī)律 (1)電解時(shí)，只生成H2而不生成O2，則溶液的pH增大。 (2)電解時(shí)，只生成O2而不生成H2，則溶液的pH減小。 (3)電解時(shí)，既生成H2又生成O2，則實(shí)際為電解H2O。 ①若原溶液為酸性溶液，則溶液的pH減小； ②若原溶液為堿性溶液，則溶液的pH增大； ③若原溶液為中性溶液，則溶液的pH不變。 　(xx高考福建卷)某模擬“人工樹(shù)葉”電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，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1 mol O2，有44 g CO2被還原 D．a(chǎn)電極的反應(yīng)為3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O [解析]　該裝置為電解裝置，模擬“人工樹(shù)葉”，故為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A項(xiàng)錯(cuò)誤；b極連接電源的正極，為陽(yáng)極，H＋為陽(yáng)離子，在電解池中向a極(陰極)區(qū)移動(dòng)，B項(xiàng)正確；右側(cè)H2O→O2發(fā)生的是氧化反應(yīng)，每生成1 mol O2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，C3H8O中碳元素的化合價(jià)是－2，3CO2→C3H8O，轉(zhuǎn)移18 mol電子，故生成1 mol O2消耗 2/3 mol CO2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；a電極發(fā)生的是還原反應(yīng)：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [答案]　B 寫(xiě)出例1中b電極上的反應(yīng)式以及該裝置的總反應(yīng)的化學(xué)方程式。 答案：b電極上的電極反應(yīng)式：2H2O－4e－===O2＋4H＋； 總反應(yīng)的化學(xué)方程式：6CO2＋8H2O===9O2＋2C3H8O。 分析電解過(guò)程的思維程序 (1)首先判斷陰、陽(yáng)極，分析陽(yáng)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(yáng)兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。 (3)然后排出陰、陽(yáng)兩極的放電順序。 [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最常用、最重要的放電順序是陽(yáng)極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時(shí)，K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、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～Al等金屬。 (4)分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫(xiě)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(xiě)出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 題組一　電解原理的考查 1．(教材改編)判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”) (1)電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。(　　) (2)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化。(　　) (3)電解池的陽(yáng)極和原電池的正極都發(fā)生氧化反應(yīng)。(　　) (4)電解NaCl溶液的陽(yáng)極反應(yīng)一定是2Cl－－2e－===Cl2↑。(　　) 解析：原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，(3)錯(cuò)；電解NaCl溶液時(shí)若用活潑金屬作陽(yáng)極，則活潑金屬失電子，(4)錯(cuò)。 答案：(1)√　(2)√　(3)　(4) 2．(xx高考上海卷)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(yīng)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(huì)被腐蝕，屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 D．K2閉合，電路中通過(guò)0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生0.001 mol 氣體 解析：選B。K1閉合構(gòu)成原電池，鐵是活潑的金屬，鐵棒是負(fù)極，鐵失去電子，發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋；石墨棒是正極，溶液中的氧氣得到電子轉(zhuǎn)化為OH－，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高，A不正確，B正確。K2閉合構(gòu)成電解池，鐵棒與電源的負(fù)極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電產(chǎn)生氫氣，鐵不會(huì)被腐蝕，屬于外加電流的陰極保護(hù)法；石墨棒是陽(yáng)極，溶液中的氯離子放電生成氯氣，兩極電極反應(yīng)式分別為2H＋＋2e－===H2↑、2Cl－－2e－===Cl2↑，電路中通過(guò)0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極均產(chǎn)生 0.001 mol氣體，共計(jì)是0.002 mol氣體，C、D均不正確。 題組二　電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) 3．[xx高考全國(guó)卷Ⅱ，27－(3)]PbO2也可以通過(guò)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(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 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(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________， 這樣做的主要缺點(diǎn)是________________________________________________________________________。 解析：電解池的陽(yáng)極發(fā)生失電子反應(yīng)(氧化反應(yīng))，因?yàn)镻b2＋→PbO2屬于氧化反應(yīng)，所以發(fā)生的電極反應(yīng)為Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋ 4H＋；由于Cu2＋的放電能力強(qiáng)于 Pb2＋，故陰極上的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，則陰極產(chǎn)生的現(xiàn)象是石墨上包上銅鍍層；若電解液中不加入Cu(NO3)2，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為Pb2＋＋2e－===Pb，這樣一來(lái)就不能有效利用Pb2＋。 答案：Pb2＋＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋　石墨上包上銅鍍層　Pb2＋＋2e－===Pb　不能有效利用Pb2＋ 4．用惰性電極電解NaCl和CuSO4的混合溶液，電解過(guò)程中兩極均有兩種產(chǎn)物產(chǎn)生，判斷陰、陽(yáng)兩極的產(chǎn)物并寫(xiě)出電極反應(yīng)方程式。 (1)陽(yáng)極 產(chǎn)物：____________________； 電極反應(yīng)：________________________________________________________________________。 (2)陰極 產(chǎn)物：____________________； 電極反應(yīng)：________________________________________________________________________。 解析：在混合液中，尤其注意離子的放電順序，溶液中的陰離子有Cl－、SO、OH－，放電順序?yàn)镃l－>OH－>SO，陽(yáng)離子有Na＋、Cu2＋、H＋，放電順序?yàn)镃u2＋>H＋>Na＋，結(jié)合題中“兩極均有兩種產(chǎn)物產(chǎn)生”，按順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式即可。 答案：(1)Cl2、O2　2Cl－－2e－===Cl2↑、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (2)Cu、H2　Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑ 書(shū)寫(xiě)電解池電極方程式的四個(gè)常見(jiàn)失分點(diǎn) (1)書(shū)寫(xiě)電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，要以實(shí)際放電的離子表示，但書(shū)寫(xiě)總電解反應(yīng)離子方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫(xiě)成分子式。 (2)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。 (3)要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且總反應(yīng)式注明條件“電解”。 (4)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。 考點(diǎn)二　電解原理的應(yīng)用[學(xué)生用書(shū)P147] 一、電解飽和食鹽水 1．電極反應(yīng) 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑(反應(yīng)類型：氧化反應(yīng))。 陰極：2H＋＋2e－===H2↑(反應(yīng)類型：還原反應(yīng))。 2．總反應(yīng)化學(xué)方程式及離子方程式 化學(xué)方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 離子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 3．應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。 二、電鍍和電解精煉銅 電鍍(Fe表面鍍Cu) 電解精煉銅 陽(yáng)極 電極材料 鍍層金屬銅 粗銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì)) 電極反應(yīng) Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋ Fe－2e－===Fe2＋ Ni－2e－===Ni2＋ Cu－2e－===Cu2＋ 陰極 電極材料 待鍍金屬鐵 純銅 電極反應(yīng) Cu2＋＋2e－===Cu 電解質(zhì)溶液 含Cu2＋的鹽溶液 注：電解精煉銅時(shí)，粗銅中的Ag、Au等不反應(yīng)，沉積在電解池底部形成陽(yáng)極泥 三、電冶金 利用電解熔融鹽或氧化物的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。 1．冶煉鈉 2NaCl2Na＋Cl2↑ 電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑； 陰極：2Na＋＋2e－===2Na。 2．冶煉鎂 MgCl2Mg＋Cl2↑ 電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑； 陰極：Mg2＋＋2e－===Mg。 3．冶煉鋁 2Al2O34Al＋3O2↑ 電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：6O2－－12e－===3O2↑； 陰極：4Al3＋＋12e－===_4Al。 1．(教材改編)連一連。 (a)原電池負(fù)極 (b)原電池正極　　　　　　　　　(1)氧化反應(yīng) (c)電解池陽(yáng)極 (d)電鍍池鍍件 (e)氯堿工業(yè)生成H2的電極 (2)還原反應(yīng) (f)電解精煉的粗銅 答案：(a)—(1)　(b)—(2)　(c)—(1)　(d)—(2)　(e)—(2)　(f)—(1) 2．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(guò)，陰、陽(yáng)兩極均為惰性電極。 (1)A極為_(kāi)_______，電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________。 (2)B極為_(kāi)_______，電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________。 解析：H2產(chǎn)生是因?yàn)镠2O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(yáng)極，電極反應(yīng)式為CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO＋6H2O。 答案：(1)陽(yáng)極　CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O　(2)陰極　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ 名師點(diǎn)撥 在電解原理的幾個(gè)常見(jiàn)應(yīng)用中，電鍍和電解精煉銅比較相似，但注意區(qū)別：電鍍過(guò)程中，溶液中離子濃度不變，電解精煉銅時(shí)，由于粗銅中含有Zn、Fe、Ni等活潑金屬，反應(yīng)過(guò)程中失去電子形成陽(yáng)離子存在于溶液中，而陰極上Cu2＋被還原，所以電解精煉過(guò)程中，溶液中的陽(yáng)離子濃度會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)陰、陽(yáng)兩極的質(zhì)量變化也不相等。 　(xx高考上海卷)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。下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(yáng)離子通過(guò)。 完成下列填空： (1)離子交換膜的作用為_(kāi)_______________________________________________________________________、 ____________________________________。 (2)精制飽和食鹽水從圖中________位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中________位置流出。(選填“a”“b”“c”或“d”) [解析]　(1)圖中的離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，是陽(yáng)離子交換膜，不能使陰離子和氣體通過(guò)，這樣就可以阻止陽(yáng)極的Cl－和產(chǎn)生的Cl2進(jìn)入陰極室，使在陰極區(qū)產(chǎn)生的NaOH純度更高；同時(shí)可以阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生反應(yīng)而爆炸。 (2)隨著電解的進(jìn)行，溶質(zhì)NaCl不斷消耗，所以應(yīng)該及時(shí)補(bǔ)充。精制飽和食鹽水從與陽(yáng)極連接的圖中a位置補(bǔ)充，由于陰極H＋不斷放電，附近的溶液顯堿性，氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出；水不斷消耗，所以從b位置不斷加入蒸餾水，從c位置流出的是稀的NaCl溶液。 [答案]　(1)能得到純度更高的氫氧化鈉溶液　阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生反應(yīng)而爆炸 (2)a　d 　電解氯化鈉溶液時(shí)，如何用簡(jiǎn)便的方法檢驗(yàn)產(chǎn)物？ 答案：陽(yáng)極產(chǎn)物Cl2可以用淀粉KI試紙檢驗(yàn)，陰極產(chǎn)物H2可以通過(guò)點(diǎn)燃法檢驗(yàn)，NaOH可以用酚酞試劑檢驗(yàn)。 工業(yè)上用粗鹽生產(chǎn)燒堿、氯氣和氫氣的過(guò)程 題組一　電解原理的常規(guī)應(yīng)用 1．(教材改編) 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(shuō)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(shí)，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅 D．制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂 答案：D 2．以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說(shuō)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(guò)程是該原電池的充電過(guò)程 B．因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時(shí)通過(guò)的電量與鋅的析出量無(wú)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 答案：C 題組二　電解原理的綜合應(yīng)用 3．(xx高考浙江卷)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2OCO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如下圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．X是電源的負(fù)極 B．陰極的電極反應(yīng)式是H2O＋2e－===H2＋O2－ CO2＋2e－===CO＋O2－ C．總反應(yīng)可表示為H2O＋CO2H2＋CO＋O2 D．陰、陽(yáng)兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1 解析：選D。A項(xiàng)，根據(jù)圖示，X極產(chǎn)物為H2和CO，是H2O與CO2的還原產(chǎn)物，可判斷在X極上發(fā)生還原反應(yīng)，由此判斷X極為電源的負(fù)極，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，根據(jù)題意，電解質(zhì)為固體金屬氧化物，可以傳導(dǎo)O2－，故在陰極上發(fā)生的反應(yīng)為H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，根據(jù)電極產(chǎn)物及B項(xiàng)發(fā)生的電極反應(yīng)可知，該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，根據(jù)C項(xiàng)的電解總反應(yīng)方程式可知，陰、陽(yáng)兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．(xx高考山東卷)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過(guò)處理鈷渣獲得。 利用如右所示裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為_(kāi)_______溶液(填化學(xué)式)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________， 電解過(guò)程中Li＋向________電極遷移(填“A”或“B”)。 解析：根據(jù)電解裝置圖，兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液，B極區(qū)產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，剩余OH－與Li＋結(jié)合生成LiOH，所以B極區(qū)電解液應(yīng)為L(zhǎng)iOH溶液，B電極為陰極，則A電極應(yīng)為陽(yáng)極。陽(yáng)極區(qū)電解液應(yīng)為L(zhǎng)iCl溶液，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑。根據(jù)電流方向，電解過(guò)程中Li＋向B電極遷移。 答案：LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B　 電解原理應(yīng)用中的注意要點(diǎn) (1)電解或電鍍時(shí)，電極質(zhì)量減少的電極必為金屬電極——陽(yáng)極；電極質(zhì)量增加的電極必為陰極，即溶液中的金屬陽(yáng)離子得電子變成金屬吸附在陰極上。 (2)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(yáng)離子進(jìn)入溶液；活潑性小于銅的雜質(zhì)以陽(yáng)極泥的形式沉積。電解過(guò)程中電解質(zhì)溶液中的Cu2＋濃度會(huì)逐漸減小。 (3)電鍍時(shí)，陽(yáng)極鍍層金屬失去電子的數(shù)目跟陰極鍍層金屬離子得到電子的數(shù)目相等，因此電鍍液的濃度保持不變。 考點(diǎn)三　有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算[學(xué)生用書(shū)P149] 1．計(jì)算類型 原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對(duì)原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算等。 2．方法技巧 (1)根據(jù)電子守恒計(jì)算 用于串聯(lián)電路中陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。 (2)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算 先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。 (3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算 根據(jù)得失電子守恒建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。 如以通過(guò)4 mol e－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式： 4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2陽(yáng)極產(chǎn)物～2H2～2Cu～4Ag～M陰極產(chǎn)物 (式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值) 1．用惰性電極電解下列溶液，在陰、陽(yáng)兩極生成氣體的體積比為1∶1的是(　　) A．NaCl溶液　　　　　　　 B．CuCl2溶液 C．CuSO4溶液 D．KOH溶液 解析：選A。A項(xiàng)，電解方程式為2NaCl＋2H2OCl2↑(陽(yáng)極)＋H2↑(陰極)＋2NaOH，A正確；B項(xiàng)，電解方程式為CuCl2Cu(陰極)＋Cl2↑(陽(yáng)極)，陰極沒(méi)有氣體生成，B不正確；C項(xiàng)，電解方程式為2CuSO4＋2H2O2Cu(陰極)＋O2↑(陽(yáng)極)＋2H2SO4，陰極沒(méi)有氣體生成，C不正確；D項(xiàng)，電解方程式為2H2O2H2↑(陰極)＋O2↑(陽(yáng)極)，陰、陽(yáng)兩極生成氣體的體積比為2∶1，D不正確。 2．用惰性電極按下圖中裝置完成實(shí)驗(yàn)，其中A、B兩燒杯分別盛放200 g 10% NaOH溶液和足量CuSO4溶液。通電一段時(shí)間后，c極上有Cu析出，又測(cè)得A燒杯溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.23%。試回答下列問(wèn)題： (1)電源的P極為_(kāi)_______極。 (2)b極產(chǎn)生氣體的體積為_(kāi)_______L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 (3)c極上析出Cu的質(zhì)量為_(kāi)_______g。 (4)d極上所發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________________________________________。 解析：m(NaOH)＝200 g10%＝20 g。電解后溶液的質(zhì)量為＝195.5 g。被電解的水的質(zhì)量為200 g－195.5 g＝4.5 g，其物質(zhì)的量為0.25 mol。由此可知，b極產(chǎn)生的O2為0.125 mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.8 L。根據(jù)電子得失守恒得：0.125 mol4＝n(Cu)2，解得n(Cu)＝0.25 mol，則m(Cu)＝16 g。 答案：(1)負(fù)　(2)2.8　(3)16 (4)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 名師點(diǎn)撥 在電化學(xué)計(jì)算中，除上述常見(jiàn)問(wèn)題外，還常利用Q＝It和Q＝n(e－)NA1.6010－19C＝n(e－)F來(lái)計(jì)算電路中通過(guò)的電量，要熟練掌握。 　(xx安徽六校聯(lián)考)新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)溶液為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示。 回答下列問(wèn)題： (1)甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為_(kāi)_________________________、________________________________________________________________________； (2)閉合K開(kāi)關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是________________，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________； (3)若每個(gè)電池中甲烷通入量均為1 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反應(yīng)完全，則理論上通過(guò)電解池的電量為_(kāi)_______________________________________________________________________ ________________(法拉第常數(shù)F＝9.65104 Cmol－1，列式計(jì)算)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為_(kāi)_______L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 [解析]　(1)總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，正極反應(yīng)式為2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，則負(fù)極反應(yīng)式由總反應(yīng)式減正極反應(yīng)式得到；(2)由圖可看出通入甲烷的一極為負(fù)極，因而與之相連的b電極為陰極，產(chǎn)生的氣體為氫氣；(3)1 mol甲烷被氧化失去8 mol電子，電量為(896 500) C，因題中雖有兩個(gè)燃料電池，但為串聯(lián)電路，電子的傳遞只能用一個(gè)池的甲烷量計(jì)算，1 L甲烷為1/22.4 mol，可求理論上通過(guò)電解池的電量；甲烷失電子數(shù)是Cl－失電子數(shù)的8倍，則得到氯氣的體積為4 L(CH4～8e－～8Cl－～4Cl2)。 [答案]　(1)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O (2)H2　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (3)89.65104 Cmol－1＝3.45104 C　4 例3中若每個(gè)電池中甲烷通入量均為0.28 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反應(yīng)完全，則最多能產(chǎn)生的氫氣體積為_(kāi)_______L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，若氯化鈉溶液的體積為100 mL，則電解所得溶液的pH＝________(忽略電解前后溶液體積變化)。 解析：甲烷失電子數(shù)同樣是H＋得電子數(shù)的8倍，則得到氫氣的體積為0.28 L4＝1.12 L(CH4～8e－～8H＋～4H2)；甲烷失電子數(shù)也是OH－的8倍，則c(OH－)＝＝1.0 molL－1，所以溶液pH＝14。 答案：1.12　14 題組　電化學(xué)的計(jì)算 1．(xx開(kāi)封高三模擬)用兩支惰性電極插入CuSO4溶液中，通電電解，當(dāng)有110－3 mol的OH－放電時(shí)，溶液顯淺藍(lán)色，則下列敘述正確的是(　　) A．陽(yáng)極上析出3.6 mL O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況) B．陰極上析出32 mg Cu C．陰極上析出11.2 mL H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況) D．陽(yáng)極和陰極質(zhì)量都無(wú)變化 解析：選B。用惰性電極電解CuSO4溶液時(shí)，電極反應(yīng)為陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu，陽(yáng)極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。當(dāng)有110－3 mol的OH－放電時(shí)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2為5.6 mL，在陰極上析出32 mg Cu，陰極質(zhì)量增加。 2．將兩個(gè)鉑電極插入500 mL CuSO4溶液中進(jìn)行電解，通電一定時(shí)間后，某一電極增重0.064 g(設(shè)電解時(shí)該電極無(wú)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．410－3 mol/L　　　　　　 B．210－3 mol/L C．110－3 mol/L D．110－7 mol/L 解析：選A。陰極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu，增重0.064 g應(yīng)是Cu的質(zhì)量，設(shè)生成H＋的物質(zhì)的量為x，根據(jù)總反應(yīng)方程式： 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 　　　　　　264 g　　4 mol 0.064 g x x＝0.002 mol c(H＋)＝＝410－3 mol/L。 考點(diǎn)四　金屬的腐蝕與防護(hù)[學(xué)生用書(shū)P150] 一、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較 類型 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬與接觸到的物質(zhì)直接反應(yīng) 不純金屬接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng) 本質(zhì) M－ne－===Mn＋ 現(xiàn)象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕 區(qū)別 無(wú)電流產(chǎn)生 有電流產(chǎn)生 聯(lián)系 兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍 二、鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 水膜性質(zhì) (強(qiáng))酸性 弱酸性或中性 正極反應(yīng) 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 負(fù)極反應(yīng) Fe－2e－===Fe2＋ 總反應(yīng) Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 其他反應(yīng) 鐵銹的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O 三、金屬的防護(hù) 1．電化學(xué)防護(hù) (1)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法——利用原電池原理 ①負(fù)極(陽(yáng)極)是作保護(hù)材料的金屬； ②正極(陰極)是被保護(hù)的金屬設(shè)備。 (2)外加電流的陰極保護(hù)法——利用電解原理 ①陰極是被保護(hù)的金屬設(shè)備； ②陽(yáng)極是惰性電極。 2．其他方法 (1)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金； (2)使金屬與空氣、水等物質(zhì)隔離，如電鍍、噴油漆等。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”) (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(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3＋。(　　) (6)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對(duì)金屬的保護(hù)作用。(　　) (7)外加電流的陰極保護(hù)法利用了電解原理；犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法利用了原電池原理。二者均能有效地保護(hù)金屬不容易被腐蝕。(　　) 答案：(1)　(2)　(3)　(4)　(5)　(6)　(7)√ 2．下面各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是(　　) A．④>②>①>③　　　　　　 B．②>①>③>④ C．④>②>③>① D．③>②>④>① 答案：A 名師點(diǎn)撥 影響金屬腐蝕的因素包括金屬本身的性質(zhì)和外界環(huán)境兩個(gè)方面。就金屬本身的性質(zhì)來(lái)說(shuō)，金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。外界環(huán)境對(duì)金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。由于在通常情況下，金屬表面不會(huì)遇到酸性較強(qiáng)的溶液，所以吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式，而且析氫腐蝕最終也會(huì)被吸氧腐蝕所代替。 　(xx高考重慶卷)我國(guó)古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價(jià)值和歷史價(jià)值。但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐蝕，故對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和防護(hù)具有重要意義。 (1)研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴(yán)重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過(guò)程中的催化作用，下列敘述正確的是________。 A．降低了反應(yīng)的活化能 B．增大了反應(yīng)的速率 C．降低了反應(yīng)的焓變 D．增大了反應(yīng)的平衡常數(shù) (2)采用“局部封閉法”可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，該化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (3)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)_______________________________________________________________________； ③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為_(kāi)_____L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 [解析]　(1)催化劑能降低反應(yīng)的活化能和加快反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的平衡常數(shù)和焓變，所以A、B正確。 (2)復(fù)分解反應(yīng)為相互交換成分的反應(yīng)，因此該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O。 (3)①負(fù)極發(fā)生失電子的反應(yīng)，銅作負(fù)極失電子，因此負(fù)極為c。負(fù)極反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋，正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ②正極反應(yīng)產(chǎn)物為OH－，負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物為Cu2＋，兩者與Cl－反應(yīng)生成Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。 ③4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為0.02 mol，由Cu元素守恒知，發(fā)生電化學(xué)腐蝕失電子的Cu單質(zhì)的物質(zhì)的量為0.04 mol，失去電子0.08 mol，根據(jù)電子守恒可得，消耗O2的物質(zhì)的量為0.02 mol，所以理論上消耗氧氣的體積為0.448 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 [答案]　(1)AB (2)Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O (3)①c?、?Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓?、?.448 在日常生產(chǎn)和生活中，鋼鐵制品比銅制品更普遍，鋼鐵的腐蝕原理更需要了解。試敘述鋼鐵生銹(Fe2O3xH2O)的主要過(guò)程。 答案：(1)吸氧腐蝕： 負(fù)極：2Fe－4e－===2Fe2＋， 正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－， 原電池反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2。 (2)Fe(OH)2被氧化： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (3)Fe(OH)3分解形成鐵銹： 2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O＋(3－x)H2O。 (1)判斷析氫腐蝕與吸氧腐蝕的依據(jù) 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(guān)鍵。潮濕的空氣、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。 (2)判斷電極附近溶液pH變化，可以通過(guò)一般經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷：不論原電池還是電解池，如果pH發(fā)生變化，一般失電子的電極pH減小，得電子的電極pH增大。 題組一　吸氧腐蝕與析氫腐蝕的辨析 1．如圖裝置中，小試管內(nèi)為紅墨水，具支試管內(nèi)盛有pH＝4久置的雨水和生鐵片。實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到：開(kāi)始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)液面。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．生鐵片中的碳是原電池的陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng) B．雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C．墨水回升時(shí)，碳電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．具支試管中溶液pH減小 解析：選C。生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯(cuò)；雨水酸性較強(qiáng)，開(kāi)始時(shí)鐵片發(fā)生析氫腐蝕，產(chǎn)生氫氣，導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時(shí)間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導(dǎo)管內(nèi)液面回升，B錯(cuò)；墨水回升時(shí)，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，碳極為正極，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C對(duì)；鐵片無(wú)論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，具支試管內(nèi)溶液pH均增大，D錯(cuò)。 2. 按如圖所示裝置，進(jìn)行鐵釘被腐蝕的實(shí)驗(yàn)，一周后觀察(設(shè)水不蒸發(fā))。 (1)若試管中液面上升，發(fā)生的是________腐蝕，則正極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________， 負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________________。要順利完成此實(shí)驗(yàn)， 所用的電解質(zhì)溶液可以是_______________________________________?！　　　　　? (2)若試管中液面下降，發(fā)生的是__________腐蝕，正極反應(yīng)式為_(kāi)_______________，負(fù)極反應(yīng)式為 ________________________________。要順利完成此實(shí)驗(yàn)， 所用的電解質(zhì)溶液可以是____________________________________________。 答案：(1)吸氧　2H2O＋O2＋4e－===4OH－　2Fe－4e－===2Fe2＋　氯化鈉溶液(或其他合理答案) (2)析氫　2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋　　　稀硫酸(或其他合理答案) 題組二　金屬腐蝕的影響因素與金屬的防護(hù) 3．相同材質(zhì)的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是(　　) 解析：選C。A、D均可由Fe、Cu構(gòu)成原電池而加速鐵的腐蝕；在B中，食鹽水提供電解質(zhì)溶液環(huán)境，炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬作負(fù)極，易被腐蝕；C中銅鍍層把鐵完全覆蓋，構(gòu)不成原電池而不被腐蝕。 4．利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于__________處。若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為_(kāi)_______________________________________________________________________。 解析：鐵被保護(hù)，可以是作原電池的正極，或者電解池的陰極，故若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于N處，F(xiàn)e作陰極受到保護(hù)；若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，鐵作正極，鋅作負(fù)極，稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。 答案：N　犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 金屬腐蝕快慢判斷 金屬腐蝕既受到其組成的影響，又受到外界因素的影響。通常金屬腐蝕速率大小遵循以下規(guī)律： (1)在同一種電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的速率大小是電解池的陽(yáng)極>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極。 (2)對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō)，在相同濃度的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)溶液中的腐蝕。 (3)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。 (4)活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差別越大，腐蝕越快。 考點(diǎn)五　原電池與電解池的組合裝置[學(xué)生用書(shū)P151] 將原電池和電解池結(jié)合在一起，或幾個(gè)電解池串聯(lián)在一起，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)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，是高考試卷中電化學(xué)部分的重要題型。解答該類試題時(shí)電池種類的判斷是關(guān)鍵，整個(gè)電路中各個(gè)電池工作時(shí)電子守恒是數(shù)據(jù)處理的法寶。 一、多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷 1．直接判斷 非常直觀明顯的裝置，如有燃料電池、鉛蓄電池等在電路中時(shí)，則其他裝置為電解池。 如圖：A為原電池，B為電解池。 2．根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷 原電池一般是兩個(gè)不同的金屬電極或一個(gè)金屬電極和一個(gè)碳棒作電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。 如圖：A為電解池，B為原電池。 3．根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷 在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。 如圖：若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極，甲是電解池，A是陽(yáng)極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。 二、有關(guān)概念的分析判斷 在確定了原電池和電解池后，電極的判斷、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶液中離子的移動(dòng)、pH的變化及電解質(zhì)溶液的恢復(fù)等，只要按照各自的規(guī)律分析就可以了。 三、綜合裝置中的有關(guān)計(jì)算 原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計(jì)算的根本依據(jù)就是電子轉(zhuǎn)移的守恒，分析時(shí)要注意兩點(diǎn)：①串聯(lián)電路中各支路電流相等；②并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)。 圖中裝置甲是原電池，乙是電解池，若電路中有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移，則Zn極溶解6.5 g，Cu極上析出H2 2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，Pt極上析出Cl2 0.1 mol，C極上析出Cu6.4 g。甲池中H＋被還原，生成ZnSO4，溶液pH變大；乙池中是電解CuCl2，由于Cu2＋濃度的減小使溶液pH微弱增大，電解后再加入適量CuCl2固體可使溶液復(fù)原。 1．(xx高考天津卷)已知：鋰離子電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)ixC＋Li1－xCoO2 C＋LiCoO2 鋰硫電池的總反應(yīng)為2Li＋S Li2S 有關(guān)上述兩種電池說(shuō)法正確的是(　　) A．鋰離子電池放電時(shí)，Li＋向負(fù)極遷移 B．鋰硫電池充電時(shí)，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng) C．理論上兩種電池的比能量相同 D．上圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電 解析：選B。鋰