2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第23講電解池金屬腐蝕與防護(hù)練習(xí)新人教版.doc

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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第23講電解池金屬腐蝕與防護(hù)練習(xí)新人教版 【考綱要求】　1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能寫出電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害及防止金屬腐蝕的措施。 考點一|電解原理(重點保分型——師生共研) 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第111頁 [核心知識大通關(guān)] 1．電解 2．電解池 (1)概念：電解池是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。 (2)構(gòu)成條件 ①有與直流電源相連的兩個電極。 ②兩個電極插入電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))中。 ③形成閉合回路。 (3)電解池中電子和離子的移動 ①電子：從電源負(fù)極流出后，流向電解池的陰極；再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。 3．電解工作原理(以電解CuCl2溶液為例) 總反應(yīng)方程式：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑。 4．陰、陽兩極放電順序 (1)惰性電極：石墨、鉑、金電極。 活性電極：除石墨、鉑、金以外的電極。 (2)放電順序 ①陰極(與電極材料無關(guān))： ②陽極(與電極材料有關(guān))： 小題熱身 正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“”。 (1)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液被電解的過程。(　　) (2)某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解可以實現(xiàn)。(　　) (3)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{(lán)色。(　　) (4)電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH逐漸增大。(　　) (5)電解時，電解液中陽離子移向陽極，發(fā)生還原反應(yīng)。(　　) (6)電解硫酸鈉溶液一段時間，可向電解液中加適量水以恢復(fù)到原濃度。(　　) (7)電解硫酸銅溶液一段時間，為復(fù)原可加適量Cu(OH)2。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)　(4)　(5)　(6)√　(7) [考向精練提考能] 考向一　電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫 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．然后寫出陰、陽兩極的放電順序 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。 1．按要求書寫電極反應(yīng)式和總方程式： (1)用惰性電極電解AgNO3溶液 陽極反應(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 陽極反應(yīng)式：_____________________________________； 陰極反應(yīng)式：___________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：_______________________________________。 (3)用鐵做電極電解NaCl溶液 陽極反應(yīng)式：___________________________________________； 陰極反應(yīng)式：_____________________________________________； 總反應(yīng)化學(xué)方程式：________________________________________。 (4)用鐵做電極電解NaOH溶液 陽極反應(yīng)式：___________________________________________； 陰極反應(yīng)式：__________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：_________________________________________。 (5)用Al做電極電解NaOH溶液 陽極反應(yīng)式：_________________________________________； 陰極反應(yīng)式：_____________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：_____________________________________。 (6)用Al做陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜 陽極反應(yīng)式：_______________________________________； 陰極反應(yīng)式：____________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：______________________________________。 (7)用Al做陽極，石墨做陰極，電解NaHCO3溶液 陽極反應(yīng)式：______________________________________； 陰極反應(yīng)式：_____________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：____________________________________。 (8)用惰性電極電解熔融MgCl2 陽極反應(yīng)式：_________________________________________； 陰極反應(yīng)式：_________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：____________________________________。 答案：(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋) 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－) Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ (3)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－) Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ (4)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－) Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑ (5)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑) 2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑ (6)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ (7)2Al＋6HCO－6e－===2Al(OH)3↓＋6CO2↑ 6H＋＋6e－===3H2↑(或6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－) 2Al＋6HCO＋6H2O===2Al(OH)3↓＋6CO2↑＋3H2↑＋6OH－ (8)2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg Mg2＋＋2Cl－Mg＋Cl2↑ 2．某水溶液中含有等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和NaCl，以惰性電極對該溶液進(jìn)行電解，分階段寫出電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。 解析：第一階段　陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 第二階段　陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 第三階段　陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 將電極反應(yīng)式合并可得電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。 答案：第一階段的反應(yīng)：CuCl2Cu＋Cl2↑ 第二階段的反應(yīng)： 2Cu(NO3)2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HNO3 第三階段的反應(yīng)：2H2O2H2↑＋O2↑ [練后反思]　規(guī)避“三個”失分點 1．書寫電解池中電極反應(yīng)式時，一般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，且應(yīng)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。 考向二　以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律 3．用惰性電極電解NaOH溶液 陰極反應(yīng)式：_______________________________________； 陽極反應(yīng)式：_______________________________________； 電解方程式：______________________________________。 答案：4H＋＋4e－===2H2↑ 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2H2O2H2↑＋O2↑ [練后反思]　 由框內(nèi)陰、陽離子組成可溶于水的電解質(zhì)，用惰性電極電解時，只電解水。 4．(1)用惰性電極電解鹽酸 陰極反應(yīng)式：__________________________________________； 陽極反應(yīng)式：__________________________________________； 電解離子方程式：_______________________________________。 (2)模仿3題的形式，歸納電解時只電解電解質(zhì)的電解質(zhì)溶液(下同)。 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2Cl－H2↑＋Cl2↑ (2)由框內(nèi)陰、陽離子組成可溶于水的電解質(zhì)，用惰性電極電解其水溶液時，只電解電解質(zhì)： 5．(1)用惰性電極電解NaCl溶液 陰極反應(yīng)式：___________________________________________； 陽極反應(yīng)式：___________________________________________； 電解離子方程式：_____________________________________。 (2)歸納電解時放H2生成堿的電解質(zhì)。 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O＋2Cl－H2↑＋Cl2↑＋2OH－ (2)由框內(nèi)陰、陽離子組成能溶于水的電解質(zhì)，用惰性電極電解時，放H2生成堿： Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)> >OH－>含氧酸根離子 6．(1)用惰性電極電解CuSO4溶液 陰極反應(yīng)式：_________________________________________； 陽極反應(yīng)式：_________________________________________； 電解離子方程式：_____________________________________。 (2)歸納電解時，放出O2生成酸的電解質(zhì)。 答案：(1)2Cu2＋＋4e－===2Cu 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ (2)由框內(nèi)陰、陽離子組成能溶于水的電解質(zhì)，用惰性電極電解其溶液時，放出O2生成酸： >H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋ S2－>I－＞Br－>Cl－>OH－> 考向三　電解原理和電解規(guī)律的綜合考查 7．用鉑電極電解一定濃度的下列物質(zhì)的水溶液，在電解后的電解液中加適量水，能使溶液濃度恢復(fù)到電解前濃度的是(　　) A．NaCl　　　　　　　　　 B．Na2CO3 C．CuSO4 D．K2S 解析：加適量水能使溶液恢復(fù)到電解前的濃度，則實際是電解水，故只有B項符合條件。 答案：B 8．(xx全國高考卷Ⅰ)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(jìn)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(fù)極反應(yīng)為2H2O－4e－===O2＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pH降低 D．當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成 解析：負(fù)極區(qū)(陰極)電極反應(yīng)為4H＋＋4e－===2H2↑，正極區(qū)(陽極)電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。A項，通電后SO向正極移動，正極區(qū)OH－放電，溶液酸性增強(qiáng)，pH減??；C項，負(fù)極反應(yīng)為4H＋＋4e－===2H2↑，溶液pH增大；D項，當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.25 mol O2生成。 答案：B 考點二|電解原理的應(yīng)用(重點保分型——師生共研) 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第113頁 [核心知識大通關(guān)] 1．電解飽和食鹽水 (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↑ (3)應(yīng)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)鍍件做陰極，鍍層金屬銀做陽極。 (2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液。 (3)電極反應(yīng)： 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(yīng)： 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(yīng)： 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑； 陰極：2Na＋＋2e－===2Na。 (2)冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 電極反應(yīng)： 陽極：6O2－－12e－===3O2↑ 陰極：4Al3＋＋12e－===4Al。 小題熱身 正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“”。 (1)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可電解MgO和AlCl3。(　　) (2)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑設(shè)計成電解池，應(yīng)用Cu做陽極。(　　) (3)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料。(　　) (4)在鍍件上電鍍銅時，鍍件應(yīng)連接電源的正極。(　　) (5)電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料。(　　) (6)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。(　　) (7)電解MgCl2溶液所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。(　　) 答案：(1)　(2)√　(3)　(4)　(5)√　(6)√　(7) [考向精練提考能] 1．比較下列兩種裝置有哪些不同？ (1)請分析兩裝置中各電極的質(zhì)量變化？ (2)請分析兩裝置中電解質(zhì)溶液濃度的變化？ 答案：(1)甲圖中銅片質(zhì)量減小，鐵制品質(zhì)量增加；乙圖中粗銅質(zhì)量減小，精銅質(zhì)量增加。 (2)甲圖中CuSO4溶液濃度幾乎未變化，因為陽極溶解多少銅，陰極增加多少銅；乙圖中CuSO4溶液濃度逐漸變小，因為粗銅中混有Zn、Fe等雜質(zhì)，放電后轉(zhuǎn)化成Zn2＋、Fe2＋等離子，此時Cu2＋會轉(zhuǎn)化為Cu，造成CuSO4溶液濃度減小。 2．(1)電鍍時，鍍件與電源的________極連接。 (2)化學(xué)電鍍的原理是利用化學(xué)反應(yīng)生成金屬單質(zhì)沉積在鍍件表面形成鍍層。 ①若用銅鹽進(jìn)行化學(xué)鍍銅，應(yīng)選用________(填“氧化劑”或“還原劑”)與之反應(yīng)。 ②某化學(xué)鍍銅的反應(yīng)速率隨鍍液pH變化如圖所示。該鍍銅過程中，鍍液pH控制在12.5左右。據(jù)圖中信息，給出使反應(yīng)停止的方法：_______________________。 解析：(1)電鍍時，鍍件與電源的負(fù)極相連。(2)①銅鹽中，銅化合價降低，做氧化劑，需要選擇還原劑；②pH降低，鍍銅反應(yīng)速率降低，pH在8～9之間，反應(yīng)幾乎停止。 答案：(1)負(fù)　(2)①還原劑　②調(diào)節(jié)溶液pH在8～9之間 3．用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H2SO4，其原理如圖所示(電極材料為石墨)。 (1)圖中a極要連接電源的________(填“正”或“負(fù)”)極，C口流出的物質(zhì)是________。 (2)SO放電的電極反應(yīng)式為_____________________________。 (3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動原理解釋原因。________________________________________________________________________。 答案：(1)負(fù)　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(qiáng) 4．次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性，回答下列問題： 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(yīng)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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)陽極為水電離出的OH－放電，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)陽極室中的H＋穿過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室中的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2。(3)在陽極區(qū)H2PO或H3PO2可能失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，即生成物中會混有PO。 答案：(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (2)陽極室的H＋穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2 (3)PO　H2PO或H3PO2被氧化 考點三|金屬的腐蝕和防護(hù)(重點保分型——師生共研) 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第114頁 [核心知識大通關(guān)] 1．金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬原子失電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。 2．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 無電流產(chǎn)生 有電流產(chǎn)生 注：通常兩種腐蝕同時存在，但電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍得多，危害也更嚴(yán)重 3.電化學(xué)腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕) 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 水膜性質(zhì) 酸性 弱酸性或中性或堿性 負(fù)極反應(yīng) Fe－2e－===Fe2＋ 正極反應(yīng) 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 總反應(yīng) Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 其他反應(yīng) 吸氧腐蝕還伴隨以下反應(yīng)： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O＋(3－x)H2O 注：吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍 4.金屬的防護(hù) (1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法利用原電池原理。 (2)外加電流的陰極保護(hù)法利用電解池原理。 (3)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)→如制成不銹鋼。 (4)加保護(hù)層→如電鍍、噴漆、覆膜等。 小題熱身 正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“”。 (1)干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕。(　　) (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(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe－3e－===Fe3＋。(　　) (4)鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比鍍銅前更容易生銹。(　　) (5)在潮濕空氣中，鋼鐵表面形成水膜，金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕。(　　) (6)外加電流的陰極保護(hù)法是將被保護(hù)金屬接在直流電源的正極。(　　) (7)在船體外嵌入鋅塊，可以減緩船體的腐蝕，屬于犧牲陰極的保護(hù)法。(　　) 答案：(1)　(2)　(3)　(4)√　(5)　(6)　(7) [考向精練提考能] 考向一　腐蝕快慢與防護(hù)方法的比較 1．判斷金屬腐蝕快慢的方法 (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。 2．兩種保護(hù)方法的比較 外加電流的陰極保護(hù)法保護(hù)效果大于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 1．(1)(RJ選修4P883、4題改編)以下裝置中(杯中均盛有海水) Zn片腐蝕由快到慢的順序為________。 (2)(RJ選修4P889題改編)鍍鋅鐵板(俗稱白鐵)和鍍錫鐵板(俗稱馬口鐵)，________鐵板更耐腐蝕，原因為_________________________。 答案：(1)④③⑥①②⑤　(2)鍍鋅　鍍層破壞后，鍍鋅鐵板中的鐵為正極受到保護(hù)，鍍錫鐵板中的鐵為負(fù)極加快腐蝕 2．下列鐵制品(鐵釘或鋼鐵管道)易被腐蝕的是(　　) 解析：Fe接電源負(fù)極，做陰極，被保護(hù)，A不易被腐蝕；B和C均為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，鐵質(zhì)管道受到保護(hù)，均不易被腐蝕；CuFe和水膜很容易形成原電池，F(xiàn)e易被氧化，故鐵質(zhì)鉚釘易被腐蝕。 答案：D 3．下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是(　　) A．出土青銅器生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學(xué)腐蝕過程，但不是化學(xué)反應(yīng)過程 B．當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護(hù)作用 C．在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法 D．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕 解析：電化學(xué)腐蝕過程發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，A錯誤；錫層破損后，鐵與錫構(gòu)成原電池，鐵做負(fù)極，加快了鐵的腐蝕，B錯誤；海輪外殼中的金屬鐵與連接的鋅塊構(gòu)成原電池，鋅做負(fù)極，可以保護(hù)海輪外殼，C正確；利用外加直流電源保護(hù)器件時，必須將其連接在電源負(fù)極，D錯誤。 答案：C 考向二　析氫腐蝕和吸氧腐蝕 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。 4.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。實驗時觀察到：開始時導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升，略高于小試管內(nèi)液面。下列說法正確的是(　　) A．生鐵片中的碳是原電池的陽極，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，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：生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯；雨水酸性較強(qiáng)，開始時鐵片發(fā)生化學(xué)腐蝕和析氫腐蝕，產(chǎn)生氫氣，導(dǎo)管內(nèi)液面下降，一段時間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導(dǎo)管內(nèi)液面回升，B錯；墨水回升時，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，碳為正極，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C對；鐵片無論是發(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。 答案：C 5.研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列說法錯誤的是(　　) A．d為石墨，鐵片腐蝕加快 B．d為石墨，石墨上電板反應(yīng)式為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(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑ 解析：由于活動性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池時，F(xiàn)e為負(fù)極，失去電子被氧化為Fe2＋，加快鐵片的腐蝕，A正確；d為石墨，由于是中性電解質(zhì)，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(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正確；若d為鋅塊，則由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn為原電池的負(fù)極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護(hù)，鐵片不易被腐蝕，C正確；若d為鋅塊，由于電解質(zhì)溶液呈中性，發(fā)生的是吸氧腐蝕，鐵片上電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D錯誤。 答案：D 6.(xx河北衡水中學(xué)檢測)如圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面圖。下列說法正確的是(　　) A．該電化學(xué)腐蝕為析氫腐蝕 B．圖中生成鐵銹最多的是C區(qū)域 C．A區(qū)域比B區(qū)域更易腐蝕 D．鐵閘中負(fù)極的電極反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋ 解析：該電化學(xué)腐蝕為吸氧腐蝕，A錯誤；A區(qū)域暴露在空氣中發(fā)生化學(xué)腐蝕，B、C、D區(qū)域均發(fā)生電化學(xué)腐蝕，海水越深氧氣含量越少，越不易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，所以腐蝕最嚴(yán)重的是B區(qū)域，B錯誤；根據(jù)以上分析可知B區(qū)域比A區(qū)域更易腐蝕，C錯誤；原電池中負(fù)極失去電子，則負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，D正確。 答案：D [真題發(fā)掘知識串聯(lián)]串線索　固雙基　回扣關(guān)鍵知識 以飽和食鹽水的電解為載體　串聯(lián)電解原理及金屬的腐蝕與防護(hù)的相關(guān)知識 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第115頁 高考載體　(上海高考卷) 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。 知識串聯(lián)——高考還可以這樣考 (1)閉合K2，該裝置為電解裝置，則： ①陰極反應(yīng)式：___________________________________， ②陽極反應(yīng)式：______________________________________， 如何通過實驗檢驗該電極產(chǎn)物？________________________________________________________________________， ③總反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 (2)閉合K2，電解一段時間后，如何操作才能使電解液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)？________________________________________________________________________。 (3)閉合K1，鐵棒上發(fā)生的電極反應(yīng)式是________。此時石墨棒周圍溶液pH如何變化？________。 (4)閉合K2，鐵棒不會被腐蝕，此種金屬的防護(hù)方法是____________________。 (5)閉合K1，鐵棒被腐蝕，此電化學(xué)腐蝕是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕？________，寫出其正極反應(yīng)式____________________。 (6)閉合K2，電路中通過0.002NA個電子時，兩極共產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量是____________________。 答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑?、?Cl－－2e－===Cl2↑　將濕潤的KI淀粉試紙置于U形管右側(cè)管口，若試紙變藍(lán)，說明產(chǎn)生的氣體是Cl2?、?NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (2)通入HCl氣體 (3)Fe－2e－===Fe2＋　升高 (4)外加電流的陰極保護(hù)法 (5)吸氧腐蝕　2H2O＋O2＋4e－===4OH－ (6)0.002 mol 課時作業(yè)(授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第289頁) 1．下列現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是(　　) A．生鐵比純鐵易生銹 B．純銀飾品久置表面變暗 C．黃銅(銅鋅合金)制品不易產(chǎn)生銅綠 D．與銅管連接的鐵管易生銹 解析：A項，生鐵能夠構(gòu)成原電池，所以比純鐵易生銹；B項，純銀不符合構(gòu)成原電池的條件，故它表面變暗與電化學(xué)腐蝕無關(guān)；C項，銅鋅合金能構(gòu)成原電池，鋅做負(fù)極被氧化，銅被保護(hù)起來，不易被腐蝕；D項，銅管與鐵管連接構(gòu)成原電池，鐵做負(fù)極，易被腐蝕。 答案：B 2．相同材質(zhì)的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是(　　) 解析：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，鐵是活潑金屬做負(fù)極，碳做正極，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。 答案：C 3．下列說法不正確的是(　　) A.鋼鐵表面水膜的酸性很弱或呈中性，發(fā)生吸氧腐蝕 B.鋼鐵表面水膜的酸性較強(qiáng)，發(fā)生析氫腐蝕 C.將鋅板換成銅板對鋼閘門保護(hù)效果更好 D.鋼閘門作為陰極而受到保護(hù) 解析：根據(jù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法，兩個連接的金屬，其金屬越活潑，越容易失去電子，越易被腐蝕，金屬活動性：Zn>Fe>Cu，故將鋅板換成銅板對鋼閘門沒有起到保護(hù)作用，且使腐蝕加快，C不正確。 答案：C 4.為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計了如圖所示裝置，下列有關(guān)說法錯誤的是(　　) A．正極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．將石墨電極改成Mg電極，難以觀察到鐵銹生成 C．若向自來水中加入少量NaCl(s)，可較快地看到鐵銹 D．分別向鐵、石墨電極附近吹入O2，前者鐵銹出現(xiàn)得快 解析：鐵是負(fù)極，失電子被氧化成Fe2＋，在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH－，故將氧氣吹向石墨電極，鐵銹出現(xiàn)得更快，A正確，D錯誤；若將石墨電極換成Mg電極，則負(fù)極為Mg，F(xiàn)e被保護(hù)，難以看到鐵生銹，B正確；向自來水中加入NaCl(s)，可使電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力增強(qiáng)，加快腐蝕速率，C正確。 答案：D 5.全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖方法保護(hù)埋在酸性土壤中的鋼質(zhì)管道，使其免受腐蝕。關(guān)于此方法，下列說法不正確的是(　　) A．土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因為在潮濕的土壤中形成了原電池 B．金屬棒M的材料應(yīng)該是比鎂活潑的金屬 C．金屬棒M上發(fā)生反應(yīng)：M－ne－===Mn＋ D．這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法 解析：鋼鐵為鐵碳合金，土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因為在潮濕的土壤中形成了原電池，A項正確；金屬棒M的材料應(yīng)該是比鐵活潑的金屬，不能比鎂活潑，比鎂活潑的金屬能與水快速反應(yīng)，B項錯誤；金屬棒M做原電池的負(fù)極，被氧化，發(fā)生反應(yīng)：M－ne－===Mn＋，C項正確；這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，D項正確。 答案：B 6．下列描述不符合生產(chǎn)實際的是(　　) A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁時用鐵做陽極 B．電解法精煉粗銅時用純銅做陰極 C．電解飽和食鹽水制燒堿時用涂鎳碳鋼網(wǎng)做陰極 D．在鍍件上電鍍鋅時用鋅做陽極 解析：鐵做陽極時，鐵發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋而進(jìn)入電解液中，在陰極析出使鋁不純。 答案：A 7．現(xiàn)將氯化鋁溶液蒸干灼燒并熔融后用鉑電極進(jìn)行電解，下列有關(guān)電極產(chǎn)物的判斷正確的是(　　) A．陰極產(chǎn)物是氫氣　　　　　 B．陽極產(chǎn)物是氧氣 C．陰極產(chǎn)物是鋁和氧氣 D．陽極產(chǎn)物只有氯氣 解析：將氯化鋁溶液蒸干灼燒得到Al2O3，電解熔融的Al2O3，陽極為O2－放電，陽極產(chǎn)物為氧氣；陰極為Al3＋放電，陰極產(chǎn)物為鋁。 答案：B 8．(xx河北冀州中學(xué)月考)下列電解質(zhì)溶液用惰性電極進(jìn)行電解時，一段時間后，溶液的pH增大的是(　　) A．稀碳酸鈉溶液 B．硫酸鈉溶液 C．稀硫酸 D．硫酸銅溶液 解析：A項，電解稀碳酸鈉溶液，實質(zhì)是電解水，碳酸鈉溶液濃度增大，pH增大，正確；B項，電解硫酸鈉溶液的實質(zhì)也是電解水，但溶液仍為中性，pH不變，錯誤；C項，電解稀硫酸的實質(zhì)是電解水，硫酸濃度增大，pH減小，錯誤；D項，電解硫酸銅溶液時生成硫酸、氧氣和銅，故pH減小，錯誤。 答案：A 9．圖中是化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的兩套裝置。下列分析正確的是(　　) A．兩裝置中，鐵電極均要消耗 B．圖乙裝置中兩極均有氣泡產(chǎn)生 C．圖甲裝置鐵電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－3e－===Fe3＋ D．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，圖甲裝置中溶液的pH增大，圖乙裝置中溶液的pH不變 解析：圖甲是原電池，較活潑的金屬鐵做負(fù)極，負(fù)極上鐵失電子生成亞鐵離子進(jìn)入溶液，鐵電極逐漸溶解，圖乙是電解池，鐵做陰極，陰極上氫離子得電子生成氫氣，鐵不溶解，故A錯誤；圖乙是電解池，石墨作陽極，陽極上生成O2，鐵做陰極，H＋放電生成H2，故B正確；圖甲中Fe做負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，故C錯誤；圖甲電池的總反應(yīng)為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，隨反應(yīng)的進(jìn)行c(H＋)減小，溶液pH增大，圖乙相當(dāng)于電解水，H2SO4濃度增大，溶液的pH減小，故D錯誤。 答案：B 10.(xx福建四地六校聯(lián)考)將等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和KCl等體積混合后，用石墨電極進(jìn)行電解，電解過程中，溶液pH隨時間t變化的曲線如圖所示，則下列說法錯誤的是(　　) A．AB段陽極只產(chǎn)生Cl2，陰極只產(chǎn)生Cu B．BC段表示在陰極上是H＋放電產(chǎn)生了H2 C．CD段相當(dāng)于電解水 D．陽極先析出Cl2，后析出O2，陰極先產(chǎn)生Cu，后析出H2 解析：設(shè)Cu(NO3)2和KCl的物質(zhì)的量各為n mol，在AB段，陽極發(fā)生反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極發(fā)生反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極上n mol氯離子失n mol電子，陰極上n mol銅離子得n mol電子，由于銅離子水解使溶液酸性增強(qiáng)，銅離子濃度逐漸減小，溶液pH逐漸增大，故A正確；在BC段，陽極發(fā)生反應(yīng)：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，陰極發(fā)生反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu，陰極上n mol銅離子再得n mol電子，溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH迅速減小，故B錯誤；在CD段，陽極發(fā)生反應(yīng)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，實質(zhì)是電解水，溶液中氫離子濃度逐漸增大，pH減小，故C正確；由上述分析可知，陽極先析出Cl2，后析出O2，陰極先產(chǎn)生Cu，后析出H2，故D正確。 答案：B 11．二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色易溶于水的氣體，常用作飲用水消毒。實驗室通過如下過程制備二氧化氯。 下列說法正確的是(　　) A．電解時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NH＋3Cl－2H2↑＋NCl3 B．溶液X中大量存在的陰離子有Cl－、OH－ C．可用飽和食鹽水除去ClO2中的NH3 D．可用明礬除去飲用水中殘留的NaClO2 解析：電荷不守恒，應(yīng)是NH＋2H＋＋3Cl－3H2↑＋NCl3，A錯誤；由題圖可知，NCl3和NaClO2按一定的物質(zhì)的量之比混合，恰好生成了ClO2和NH3，由氫元素守恒可知，有水參與反應(yīng)，1 mol NCl3轉(zhuǎn)化為1 mol NH3，由NaClO2和ClO2中氯原子和氧原子個數(shù)之比為1∶2，結(jié)合得失電子守恒和電荷守恒可知，反應(yīng)還生成了NaCl和NaOH，故溶液X中大量存在的陰離子為Cl－和OH－，B正確；ClO2是一種黃綠色易溶于水的氣體，不能用飽和食鹽水除去ClO2中的NH3，C錯誤；明礬不與NaClO2反應(yīng)，明礬水解生成的Al(OH)3膠體也不能吸附NaClO2，故D錯誤。 答案：B 12.(1)鋼鐵銹蝕圖示如圖甲所示： ①用箭頭畫出圖甲中電子的運動方向； ②請你分析高鐵鐵軌銹蝕的原因是________________。 (2)某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨做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(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計了如圖乙的裝置。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)。 a．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaCl b．a(chǎn)為負(fù)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 答案：(1)① ②Fe－2e－===Fe2＋；由于電解質(zhì)溶液中有H2CO3，電離出氫離子，2H＋＋2e－===H2↑，發(fā)生析氫腐蝕；電解質(zhì)中又溶于氧氣，O2＋4e－＋2H2O===4OH－，發(fā)生吸氧腐蝕　(2)b 13．(xx北京昌平診斷)NOx、SO2的大量排放是造成霧霾天氣的主要原因，研究其處理方法變廢為寶越來越受到人們重視。按要求回答下列問題： (1)用間接電化學(xué)法除去NO的過程，如圖甲所示： 已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，寫出陰極的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)富集廢氣中SO2，并使其與O2反應(yīng)制備硫酸，裝置使用多孔電極材料，如圖乙所示。 ①X極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②消耗11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體B時，通過質(zhì)子交換膜的H＋的個數(shù)為________。 (3)工業(yè)上，可電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖丙所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補(bǔ)充物質(zhì)M。 ①寫出陽極的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________________。 ②M是________，說明理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③總化學(xué)方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(2)①分析物質(zhì)流向知，氣體A為SO2，氣體B為O2，X極是負(fù)極，電極反應(yīng)式為SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋；Y極為正極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②n(O2)＝＝0.5 mol，生成的n(OH－)＝0.5 mol4＝2 mol，為了維持溶液中電荷平衡，應(yīng)有2 mol H＋從左側(cè)通過質(zhì)子交換膜向右側(cè)遷移。(3)由圖丙可知，陽極區(qū)NO發(fā)生氧化反應(yīng)生成NO，陰極區(qū)NO發(fā)生還原反應(yīng)生成NH，陽極反應(yīng)式為5NO－15e－＋10H2O===20H＋＋5NO，陰極反應(yīng)式為3NO＋15e－＋18H＋===3NH＋3H2O，電解過程中陽極產(chǎn)生的NO的物質(zhì)的量大于陰極產(chǎn)生的NH的物質(zhì)的量，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化成硝酸銨，需要補(bǔ)充NH3?？偦瘜W(xué)方程式為8NO＋7H2O＋2NH35NH4NO3。 答案：(1)2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O 2NO＋2S2O＋2H2O===N2↑＋4HSO (2)①SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋?、?NA (3)①5NO－15e－＋10H2O===20H＋＋5NO ②NH3　電解過程中陽極生成的n(NO)大于陰極生成的n(NH) ③8NO＋7H2O＋2NH35NH4NO3