江蘇專用2019版高考化學一輪復習專題6化學反應(yīng)與能量變化3第三單元電解原理金屬的腐蝕與防護教案.doc

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第三單元　電解原理　金屬的腐蝕與防護 1．理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。 2．了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。 　電解原理 [知識梳理] 1．電解 使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。 2．電解池(也叫電解槽) 電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置。 3．電解池的組成和工作原理(以電解CuCl2溶液為例) 總反應(yīng)方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑。 4．電子和離子移動方向 (1)電子：從電源的負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。 5．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)其次分析電解質(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－)。排出陰、陽兩極的放電順序。 陰極：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Sn2＋>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。 (3)然后分析電極反應(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。 (4)最后寫出電解反應(yīng)的總化學方程式或離子方程式。 6．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) 總化學方程式 或離子方程式 電解質(zhì) 濃度 溶液 pH 電解質(zhì)溶 液復原方法 含氧酸 (如H2SO4) 陽極：2H2O－4e－=== 4H＋＋O2↑ 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 減小 加H2O 強堿 (如NaOH) 陽極：4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O 陰極：4H2O＋4e－=== 2H2↑＋4OH－ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 增大 加H2O 活潑金屬 的含氧酸鹽 (如KNO3、 Na2SO4) 陽極：4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 不變 加H2O 無氧酸 (如HCl， 除HF外) 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 酸 2HClCl2↑＋H2↑ 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↑ 減小 加CuCl2固體 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 不活潑金屬 的含氧酸鹽 (如CuSO4) 陽極：2H2O－4e－===4H＋ ＋O2↑ 陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 水和鹽 2Cu2＋＋2H2O 2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成 新電 解質(zhì) 減小 加CuO或 CuCO3 [自我檢測] 1．按要求書寫有關(guān)的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)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)用銅作電極電解NaCl溶液 陽極反應(yīng)式：___________________________________________； 陰極反應(yīng)式：___________________________________________； 總化學方程式：_________________________________________。 (4)用銅作電極電解鹽酸 陽極反應(yīng)式：___________________________________________； 陰極反應(yīng)式：___________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式：_____________________________________。 答案：(1)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 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↑ 2．(教材改編)下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是(　　) A．銅鋅原電池中銅一般作負極 B．電解熔融氯化鈉制鈉時用銅作陽極 C．在鍍件上電鍍銅時用金屬銅作陽極 D．電解稀硫酸制H2、O2時銅作陽極 解析：選C。A項，鋅比銅活潑，故銅一般作正極，錯誤；B項，電解熔融氯化鈉時用銅作陽極，陽極上Cl－不能失電子生成Cl2，錯誤；C項，電鍍時，待鍍金屬作陰極，鍍層金屬為陽極，正確；D項，電解H2SO4制H2、O2時，陽極必為惰性電極，錯誤。 (1)陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是電解質(zhì)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＋、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、Ca、Na、Mg、Al等金屬。 　(2016高考全國卷Ⅰ，11，6分)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(yīng)為2H2O－4e－===O2＋4H＋，負極區(qū)溶液pH降低 D．當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成 [解析]　該裝置為電解池。H2O在正(陽)極區(qū)放電，生成O2和H＋，正(陽)極區(qū)溶液pH減小，中間隔室中的陰離子SO通過cd離子交換膜移向正(陽)極，故正(陽)極區(qū)可得到H2SO4；當電路中通過1 mol電子時生成 0.25 mol O2；H2O在負(陰)極區(qū)放電，生成OH－和H2，負(陰)極區(qū)溶液pH增大，中間隔室中的陽離子Na＋通過ab離子交換膜移向負(陰)極，故負(陰)極區(qū)可得到NaOH，A、C、D項錯誤，B項正確。 [答案]　B 上述例題中裝置不變，若向中間隔室里加入的是含NaNO3廢水，則兩端隔室分別得到什么產(chǎn)物？若是含NaCl廢水呢？ 答案：加入含NaNO3廢水時，陽極室得到O2和HNO3，陰極室得到NaOH和H2；加入含NaCl廢水時，陽極室得到Cl2，陰極室得到NaOH和H2。 題組一　電解原理和電解規(guī)律的考查 1．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 解析：選D。以石墨為電極，電解KI溶液，陰離子在陽極的放電能力：I－>OH－。陽離子在陰極的放電能力：H＋>K＋。所以該電解反應(yīng)的方程式是2KI＋2H2OI2＋H2↑＋2KOH。由于在溶液中含有少量酚酞和淀粉，所以在陽極附近淀粉遇碘單質(zhì)變?yōu)樗{色；在陰極逸出H2，由于產(chǎn)生OH－，溶液顯堿性，使酚酞溶液變?yōu)榧t色。因為產(chǎn)生了堿，溶液堿性增強，所以溶液的pH變大。 2．(2018唐山高三檢測)用石墨電極電解CuCl2溶液(見下圖)。下列分析正確的是(　　) A．a(chǎn)端是直流電源的負極 B．通電使CuCl2發(fā)生電離 C．陽極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu D．通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體 解析：選A。A項銅離子移向陰極，則a為負極。B項CuCl2發(fā)生電離是在水分子的作用下完成的，并非通電才能發(fā)生。C項反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu應(yīng)在陰極上發(fā)生，陽極上發(fā)生的反應(yīng)應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑。D項通電一段時間后，應(yīng)在陽極附近觀察到黃綠色氣體。 題組二　電極反應(yīng)式的書寫 3．(2015高考四川卷)用如圖所示裝置除去含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(　　) A．用石墨作陽極，鐵作陰極 B．陽極的電極反應(yīng)式：Cl－＋2OH－ －2e－===ClO－＋H2O C．陰極的電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．除去CN－的反應(yīng)：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 解析：選D。A.由題干信息可知Cl－在陽極放電生成ClO－，則陽極應(yīng)為惰性電極，A項正確；B.Cl－在陽極放電生成ClO－，Cl的化合價升高，故在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，又已知該溶液呈堿性，B項正確；C.陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在堿性條件下，H2O提供陽離子(H＋)，C項正確；D.由于溶液是堿性條件，故除去CN－發(fā)生的反應(yīng)為2CN－＋5ClO－ ＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D項錯誤。 4．(1)PbO2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(yīng)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(yīng)式為________________________， 這樣做的主要缺點是_________________________________________。 (2)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(yīng)：S2－－2e－===S　(n－1)S＋S2－===S ①寫出電解時陰極的電極反應(yīng)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：__________________________________________。 解析：(1)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，即Pb2＋失去電子被氧化生成PbO2，同時考慮鹽溶液水解得到的強酸性環(huán)境；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，即氧化性強的Cu2＋得到電子生成銅；若電解液中不加入Cu(NO3)2，陰極Pb2＋得電子變?yōu)镻b，這樣就不能有效利用Pb2＋。(2)①在陰極電解質(zhì)溶液是NaOH，同時圖中顯示產(chǎn)生了H2，因此陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；②加入H2SO4后，H＋與S反應(yīng)生成S和H2S。 答案：(1)Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋　石墨上包上銅鍍層　Pb2＋＋2e－===Pb　不能有效利用Pb2＋ (2)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑ 電解池電極反應(yīng)式的書寫——“二判二析一寫” 題組三　有關(guān)電解的計算 5．(2018開封高三模擬)用兩支惰性電極插入CuSO4溶液中，通電電解，當有110－3 mol的OH－放電時，溶液顯淺藍色，則下列敘述正確的是(　　) A．陽極上析出3.6 mL O2(標準狀況) B．陰極上析出32 mg Cu C．陰極上析出11.2 mL H2(標準狀況) D．陽極和陰極質(zhì)量都無變化 解析：選B。用惰性電極電解CuSO4溶液時，電極反應(yīng)為陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu，陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。當有110－3 mol的OH－放電時，生成標準狀況下的O2為5.6 mL，在陰極上析出32 mg Cu，陰極質(zhì)量增加。 6．在如圖所示的裝置中，若通直流電5 min時，銅電極質(zhì)量增加2.16 g。試回答下列問題： (1)電源中X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5 min時，B中共收集224 mL(標準狀況下)氣體，溶液體積為200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為________(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。 (4)若A中的KCl足量且溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為________(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。 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(yīng)生成Ag，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5 min時，C中析出0.02 mol Ag，電路中通過0.02 mol電子。B中共收集0.01 mol氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過0.04 mol電子，電子轉(zhuǎn)移不守恒。因此，B中電解分為兩個階段，首先電解CuSO4溶液，生成O2和Cu，然后電解水，生成O2和H2，B中收集到的氣體是O2和H2的混合物。設(shè)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，生成H2的物質(zhì)的量為2y，則4x＋4y＝0.02 mol(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x＋3y＝0.01 mol(氣體物質(zhì)的量之和)，解得x＝y(tǒng)＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝20.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝0.005 mol0.2 L＝0.025 molL－1。 (4)通電5 min時，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH－)＝0.02 mol0.2 L＝0.1 molL－1，pH＝13。 答案：(1)負　(2)增大　減小　不變 (3)0.025 molL－1　(4)13 解電解計算題的常用方法 　電解原理的應(yīng)用 [知識梳理] 1．電解飽和食鹽水 (1)電極反應(yīng) 陽極：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)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。 2．電鍍和電解精煉銅 電鍍(以Fe 上鍍Cu為例) 電解精煉銅 陽極 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：(1)電鍍時，溶液中離子濃度保持不變； (2)電解精煉銅時，粗銅中的Ag、Au等不反應(yīng)，沉積在電解池底部形成陽極泥 3.電冶金 利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Ca、Na、Mg、Al等。 (1)冶煉鈉：2NaCl2Na＋Cl2↑ 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑； 陰極：2Na＋＋2e－===2Na。 (2)冶煉鎂：MgCl2Mg＋Cl2↑ 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑； 陰極：Mg2＋＋2e－===Mg。 (3)冶煉鋁：2Al2O34Al＋3O2↑ 陽極：6O2－－12e－===3O2↑； 陰極：4Al3＋＋12e－===4Al。 [自我檢測] 1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“”。 (1)反應(yīng)Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可以設(shè)計成電解池，但不能設(shè)計成原電池。(　　) (2)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料。(　　) (3)根據(jù)得失電子守恒可知電解精煉銅時，陽極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等。(　　) (4)電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學能。(　　) (5)電解質(zhì)溶液導電是化學變化，金屬導電是物理變化。(　　) (6)任何水溶液電解時，必發(fā)生氧化還原反應(yīng)。(　　) 答案：(1)√　(2)　(3)　(4)√　(5)√　(6)√ 2．下列描述中，符合生產(chǎn)實際的是________(填序號)。 ①電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極 ②電解法精煉粗銅，用純銅作陰極 ③電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極 ④在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極 解析：①中電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，應(yīng)用石墨作陽極，若用鐵作陽極，鐵會被氧化。 答案：②③④ 　(2017高考全國卷Ⅱ，11，6分)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(zhì)溶液一般為H2SO4H2C2O4混合溶液。下列敘述錯誤的是(　　) A．待加工鋁質(zhì)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(yīng)式為Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根離子在電解過程中向陽極移動 [解析]　利用電解氧化法在鋁制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工鋁質(zhì)工件作陽極，A項正確；陰極與電源負極相連，對陰極電極材料沒有特殊要求，可選用不銹鋼網(wǎng)等，B項正確；電解質(zhì)溶液呈酸性，陰極上應(yīng)是H＋放電，C項錯誤；在電解過程中，電解池中的陰離子向陽極移動，D項正確。 [答案]　C (2017高考海南卷)一種電化學制備NH3的裝置如圖所示，圖中陶瓷在高溫時可以傳輸H＋。下列敘述錯誤的是(　　) A．Pd電極b為陰極 B．陰極的反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－===2NH3 C．H＋由陽極向陰極遷移 D．陶瓷可以隔離N2和H2 解析：選A。此裝置為電解池，總反應(yīng)是N2＋3H22NH3，Pd電極b上是氫氣失去電子化合價升高，Pd電極b為陽極，故A說法錯誤；根據(jù)A選項分析，Pd電極a為陰極，反應(yīng)式為N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B說法正確；H＋在陰極上與N2反應(yīng)，則H＋由陽極移向陰極，故C說法正確；根據(jù)裝置圖，陶瓷可以隔離N2和H2，故D說法正確。 題組一　電解原理的“常規(guī)”應(yīng)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(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：選D。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；鐵片上鍍銅時，陰極應(yīng)該是鐵片，陽極是純銅。 2．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＋)(　　) A．陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－===Ni B．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有Cu和Pt 解析：選D。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Ni，所以陽極同時還發(fā)生：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)量不相等，B錯；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＋，所以溶液中陽離子有Fe2＋、Zn2＋和Ni2＋，C錯；Cu、Pt還原性小于Ni，所以不反應(yīng)，D正確。 題組二　電解原理的“不尋常”應(yīng)用 3．(2018泉州高三檢測)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。 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) 下列說法不正確的是(　　) A．碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)：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(yīng)總方程式發(fā)生改變 解析：選B。A項，電極反應(yīng)式為陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極：Ni2＋＋2e－===Ni、2H＋＋2e－===H2↑，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，正確；D項，若去掉陽離子膜，在陽極Cl－放電生成Cl2，反應(yīng)總方程式發(fā)生改變，正確。 4．(1)根據(jù)2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O設(shè)計圖示裝置(均為惰性電極)電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，圖中右側(cè)電極連接電源的______極，其電極反應(yīng)式為_______________ ________________________________________________________________________。 (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，陰、陽兩極均為惰性電極。 ①A極為________，電極反應(yīng)式為________________________________。 ②B極為________，電極反應(yīng)式為_______________________________。 解析：(1)根據(jù)NaOH溶液濃度的變化及Na＋交換膜，左側(cè)為陰極區(qū)域，右側(cè)為陽極區(qū)域，電極反應(yīng)式為 陰極：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－； 陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。 (2)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(yīng)式為CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO＋6H2O，陽極反應(yīng)式容易錯寫成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 答案：(1)正　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O (2)①陽極　CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O?、陉帢O　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ 電解原理應(yīng)用中的注意要點 (1)陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)只允許陽離子(Na＋、H＋)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生成金屬附著在陰極上。 (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。 　金屬的腐蝕與防護 [知識梳理] 1．化學腐蝕和電化學腐蝕的比較 類型 化學腐蝕 電化學腐蝕 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 聯(lián)系 兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍 2.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) 酸性 弱酸性或中性 負極反應(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) 鐵銹的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O 3.金屬的防護 (1)電化學防護 ①犧牲陽極的陰極保護法——利用原電池原理 負極(陽極)是作保護材料的金屬，正極(陰極)是被保護的金屬設(shè)備。 ②外加電流的陰極保護法——利用電解原理 陰極是被保護的金屬設(shè)備；陽極是惰性電極。 (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。 [自我檢測] 1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“”。 (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)外加電流的陰極保護法構(gòu)成了電解池；犧牲陽極的陰極保護法構(gòu)成了原電池。二者均能有效地保護金屬不容易被腐蝕。(　　) 解析：(1)銀器表面變黑，主要是生成Ag2S，鋼鐵表面生銹是生成Fe2O3nH2O，原理不同，錯誤；(2)銅是生成“銅綠”[Cu2(OH)2CO3]，錯誤；(3)鋼鐵腐蝕時，負極鐵失電子生成Fe2＋，錯誤；(4)若鍍層比被保護金屬活潑，如鐵表面鍍鋅，鋅層破損后，鋅鐵構(gòu)成原電池，鐵作正極，受到保護，錯誤。 答案：(1)　(2)　(3)　(4)　(5)√ 2．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________________。 解析：①是Fe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。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的金屬活潑性差別大于Fe和Sn的活潑性差別，故FeCu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。故鐵在海水中被腐蝕的速率由快到慢的順序為⑤>④>②>①>③>⑥。 答案：⑤④②①③⑥ 電化學腐蝕規(guī)律 (1)對同一種金屬來說，腐蝕快慢：強電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。 (2)活動性不同的兩金屬：活動性差別越大，活動性強的金屬腐蝕越快。 (3)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高，氧化性越強，腐蝕越快。 (4)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。 (5)從防腐措施方面分析，腐蝕的快慢為無防護條件的防腐>有一般防護條件的防腐>犧牲陽極的陰極保護法防腐>外加電流的陰極保護法防腐。 　(2017高考全國卷Ⅰ，11，6分)支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是(　　) A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁 C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流 D．通入的保護電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進行調(diào)整 [解析]　依題意，鋼管樁為陰極，電子流向陰極，陰極被保護，鋼管樁表面腐蝕電流是指鐵失去電子形成的電流，接近于0，鐵不容易失去電子，A項正確；陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，電子經(jīng)外電路流向陰極，B項正確；高硅鑄鐵作陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極上主要是海水中的水被氧化生成氧氣，惰性輔助陽極不被損耗，C項錯誤；根據(jù)海水對鋼管樁的腐蝕情況，增大或減小電流強度，D項正確。 [答案]　C (2015高考上海卷)研究電化學腐蝕及防護的裝置如圖所示。下列有關(guān)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(yīng)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)為2H＋＋2e－===H2↑ 解析：選D。A.由于活動性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)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鐵片的腐蝕速率快，正確。B.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)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正確。C.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.d為鋅塊，由于電解質(zhì)為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，錯誤。 題組一　金屬的腐蝕 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的久置的雨水和生鐵片。實驗時觀察到：開始時導管內(nèi)液面下降，一段時間后導管內(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，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逐漸減小 解析：選C。生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯；雨水酸性較強，開始時鐵片發(fā)生析氫腐蝕，產(chǎn)生氫氣，導管內(nèi)液面下降，一段時間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導管內(nèi)液面回升，B錯；墨水回升時，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；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。 2.(1)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該電化學腐蝕稱為________。 ②圖中A、B、C、D四個區(qū)域，生成鐵銹最多的是________(填字母)。 (2)(2015高考重慶卷)下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕的原理示意圖。 ①腐蝕過程中，負極是________(填圖中字母“a”或“b”或“c”)； ②環(huán)境中的Cl－擴散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為______________________________________________； ③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為________L(標準狀況)。 解析：(1)①金屬在中性和較弱的酸性條件下發(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，生成的鐵銹越多。 (2)①負極發(fā)生失電子的反應(yīng)，銅作負極失電子，因此負極為c。負極反應(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(標準狀況)。 答案：(1)①吸氧腐蝕?、贐 (2)①c?、?Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓?、?.448 題組二　金屬的防護 3．下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護法的是(　　) A．水中的鋼閘門連接電源的負極 B．金屬護欄表面涂漆 C．汽車底盤噴涂高分子膜 D．地下鋼管連接鎂塊 解析：選A。外加電流的陰極保護法是指把要保護的金屬連接在直流電源的負極上，使其作為電解池的陰極被保護，A項符合題意；金屬表面涂漆或噴涂高分子膜是防止金屬與其他物質(zhì)接觸發(fā)生反應(yīng)，B、C選項不符合題意；地下鋼管連接鎂塊，是犧牲陽極的陰極保護法，D項不符合題意。 4．對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。 (1)以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極的電極反應(yīng)式為_________________________________。 (2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是__________________。 在此過程中，兩個電極上質(zhì)量的變化值：陰極________陽極(填“>”“<”或“＝”)。 (3)利用如圖所示裝置，可以模擬鐵的電化學防護。 若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于________處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學防護法稱為________________________。 解析：(3)鐵被保護，可以作原電池的正極或電解池的陰極。故若X為碳棒，開關(guān)K應(yīng)置于N處，F(xiàn)e作陰極受到保護；若X為鋅，開關(guān)K置于M處，鐵作正極，稱為犧牲陽極的陰極保護法。 答案：(1)2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ (2)能向電鍍液中不斷補充Cu2＋，使電鍍液中的Cu2＋濃度保持恒定　＝ (3)N　犧牲陽極的陰極保護法 (1)金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。 (2)酸性條件下鐵易發(fā)生析氫腐蝕，弱酸性和中性條件下鐵易發(fā)生吸氧腐蝕，后者更普遍。 (3)金屬防護的方法有覆蓋保護層法、犧牲陽極的陰極保護法、外接電源的陰極保護法、改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)法等。 [課后達標檢測] 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 B．電解熔融氯化鋁冶煉金屬鋁 C．電鍍時，用鍍層金屬作陽極 D．將鋼閘門與外接電源正極相連，可防止其腐蝕 解析：選C。A項，水中的H＋在陰極放電，溶液中c(OH－)增大，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)不導電，錯誤；C項，電鍍時，鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，正確；D項，將鋼閘門與外接電源負極相連，作陰極(外加電流陰極保護法)，可防止其腐蝕，錯誤。 2. 電滲析法是一種利用A、B離子交換膜進行海水淡化的方法，其原理如圖所示。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等離子，電極為惰性電極。下列敘述中正確的是(　　) A．是原電池裝置，把化學能轉(zhuǎn)化為電能 B．是電解裝置，只發(fā)生物理變化 C．左右池中得到淡水 D．A膜是陰離子交換膜，B膜是陽離子交換膜 解析：選D。A項，該裝置有外接電源，是電解池，錯誤；B項，電解過程發(fā)生化學反應(yīng)，錯誤；a為陽極，海水中的Cl－、OH－放電，海水中的陰離子透過陰離子交換膜進入左池，b為陰極，海水中的H＋放電，海水中的陽離子透過陽離子交換膜進入右池，所以左右兩池得不到淡水，中間得到的是淡水，C錯誤，D正確。 3. 探究電解精煉銅(粗銅含有Ag、Zn、Fe)和電化學腐蝕裝置如圖，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－===Cu B．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 D．X電極為Fe，Y電極為Cu，則鐵受到保護 解析：選C。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，以沉淀形式形成陽極泥，錯誤；C項，Y為陰極，受到保護，正確；D項，X為陽極，鐵作陽極，優(yōu)先失電子，錯誤。 4．(2018濟南高三檢測)如圖所示，X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色、無味氣體放出。符合這一情況的是下表中的(　　) 選項 a極板 b極板 X Z A 鋅 石墨 負極 CuSO4 B 石墨 石墨 負極 NaOH C 銀 鐵 正極 AgNO3 D 銅 石墨 負極 CuCl2 解析：選A。由題意知，通電后a極板質(zhì)量增加，說明有金屬析出，由此可知，a極為電解池的陰極，則X為電源負極，B、C均不符合；又b處放出的是無色、無味的氣體，D不符合。 5．(2018山西四校聯(lián)考)500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.3 molL－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到氣體1.12 L(標準狀況)，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(Na＋)＝0.2 molL－1 B．電解后溶液中c(H＋)＝0.2 molL－1 C．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol電子 D．電解后得到的Cu的物質(zhì)的量為0.1 mol 解析：選B。陽極是陰離子放電，放電能力：OH－>NO，根據(jù)題給信息，陽極一定是OH－放電，生成0.05 mol氧氣，轉(zhuǎn)移0.2 mol電子；陰極離子放電能力：Cu2＋>H＋>Na＋，所以Cu2＋先放電，然后是H＋放電，陰極生成0.05 mol氫氣時，轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，根據(jù)得失電子守恒知，Cu2＋轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，n(Cu2＋)＝0.05 mol。所以原溶液中n[Cu(NO3)2]＝0.05 mol，又n(NO)＝0.3 molL－10.5 L＝0.15 mol，則n(NaNO3)＝0.05 mol。原混合溶液中c(Na＋)＝0.1 molL－1，A項錯誤；結(jié)合以上分析及電解總方程式Cu2＋＋2H2OCu＋H2↑＋O2↑＋2H＋可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2、0.05 mol H2和0.1 mol H＋，電解后溶液中c(H＋)＝＝0.2 molL－1，B項正確，D項錯誤；上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，C項錯誤。 6．如圖所示為用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是TiO2中的氧解離進入熔融鹽中而得到純鈦。下列說法中正確的是(　　) A．a(chǎn)極是正極，石墨極是陰極 B．反應(yīng)后，石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化 C．電解過程中，O2－、Cl－均向a極移動 D．陰極的電極反應(yīng)式為TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ 解析：選D。TiO2發(fā)生還原反應(yīng)得到純鈦，故加入高純TiO2的電極是電解池的陰極，a極是電源的負極，石墨極是陽極，A項錯誤；O2－在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，高溫下，石墨與O2反應(yīng)生成CO、CO2，導致石墨質(zhì)量減小，B項錯誤；電解過程中，陰離子向陽極(石墨極)移動，C項錯誤；TiO2中的氧解離進入熔融鹽而得到純鈦，發(fā)生了還原反應(yīng)，生成了Ti和O2－，D項正確。 7．(2018慶陽高三一診)一定條件下，利用如圖所示裝置可實現(xiàn)有機物的儲氫，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．外電路電子的移動方向：A→電源→B B．氣體X在反應(yīng)中通常體現(xiàn)還原性 C．電極D為惰性電極，E為活潑電極 D．電極D的電極反應(yīng)式為C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12 解析：選D。苯→環(huán)己烷，相當于加氫，為還原反應(yīng)，所以電極D為陰極，電極E為陽極，A為負極，B為正極。A項，電子由A極→電極D，電極E→B極，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，若活潑電極為陽極，優(yōu)先失電子，無氣體X生成，錯誤。 8．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，則下列說法正確的是(　　) A．電流方向：電極Ⅳ→A→電極Ⅰ B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng) C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu 解析：選A。當多個池串聯(lián)時，兩電極材料活潑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去電子，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，錯誤。C項，原電池正極得電子，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，電解池中陽極為活性電極時，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(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，錯誤。 9．(2016高考北京卷)用石墨電極完成下列電解實驗。 實驗一 實驗二 裝置 現(xiàn)象 a、d處試紙變藍；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化 兩個石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；…… 下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是(　　) A．a(chǎn)、d處：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．b處： 2Cl－－2e－===Cl2↑ C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋ D．根據(jù)實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅 解析：選B。由于有外接電源，所以實驗一和實驗二均為電解池裝置。實驗一中，鐵絲中的電流方向為從d到c，電子移動方向為從c到d，所以實驗一的裝置是比較復雜的電解池，其中a為陰極，c為陽極，d為陰極，b為陽極。a、d處發(fā)生反應(yīng)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A項正確；若b處發(fā)生反應(yīng)2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解釋b處“變紅”和“褪色”現(xiàn)象，B項錯誤；c處鐵作陽極，發(fā)生反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋濃度較小，且pH試紙本身有顏色，故顏色上無明顯變化，C項正確；實驗二是一個更加復雜的電解池裝置，兩個銅珠的左端均為陽極，右端均為陰極，初始時兩個銅珠的左端(陽極)均發(fā)生反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋，右端(陰極)均發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑，一段時間后，Cu2＋移動到m處，m處附近Cu2＋濃度增大，發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu，m處能生成銅，D項正確。 二、非選擇題 10．Zn-MnO2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。 (1)該電池的負極材料是________，電池工作時，電子流向________(填“正極”或“負極”)。 (2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會加速某電極的腐蝕。其主要原因是__________________________________。欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的________(填代號)。 a．NaOH　　　　　　　　 b．Zn c．Fe d．NH3H2O (3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是______________。若電解電路中通過2 mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為________。 解析：(1)還原性較強的Zn作負極，電子由負極經(jīng)外電路流向正極。(2)除雜原則是加入的物質(zhì)要過量(以除盡雜質(zhì))且不能引入新雜質(zhì)，故選Zn將Cu2＋置換而除去。(3)陰極上應(yīng)是H＋得電子。由關(guān)系式知：MnSO4～MnO2～2e－，電路中通過2 mol電子產(chǎn)生1 mol MnO2，即87 g。 答案：(1)Zn　正極 (2)鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕　b (3)2H＋＋2e－===H2↑　87 g 11．如圖所示為相互串聯(lián)的甲、乙兩電解池，試回答： (1)若甲池利用電解原理在鐵上鍍銀，則A是________、________(填電極材料和電極名稱)，電極反應(yīng)式是________________；B是__________、__________(要求同A)，電極反應(yīng)式是__________________________，應(yīng)選用的電解質(zhì)溶液是________。 (2)乙池中若滴入少量酚酞試液，開始電解一段時間，鐵極附近呈________色。 (3)電解完畢，若甲槽陰極增重43.2 g，則乙槽中陽極上放出的氣體在標況下的體積是________mL。 (4)若乙槽中剩余溶液仍為400 mL，則電解后所得溶液的物質(zhì)的量濃度為______molL－1，pH等于______。 解析：(2)Fe極附近H＋放電，破壞了附近水的電離平衡，使c(OH－)增大，顯堿性，遇酚酞試液呈紅色。 (3)甲槽陰極析出銀：n(Ag)＝＝0.4 mol，乙槽中陽極上放出的氣體是氯氣：n(Cl2)＝0.2 mol，V(Cl2)＝0.2 mol22 400 mLmol－1＝4 480 mL。 (4)由2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知： n(NaOH)＝0.2 mol2＝0.4 mol，c(NaOH)＝＝1 molL－1，pH＝14。 答案：(1)鐵　陰極　Ag＋＋e－===Ag　銀　陽極　Ag－e－===Ag＋　AgNO3溶液 (2)紅　(3)4 480　(4)1　14 12．如圖所示三套實驗裝置，分別回答下列問題。 (1)裝置1為鐵的吸氧腐蝕實驗。一段時間后，向插入鐵釘?shù)牟Ａ矁?nèi)滴入NaOH溶液，即可觀察到鐵釘附近的溶液有沉淀，表明鐵被________(填“氧化”或“還原”)；向插入石墨棒的玻璃筒內(nèi)滴入酚酞溶液，可觀察到石墨棒附近的溶液變紅，該電極反應(yīng)式為__________________________________。 (2)裝置2中的石墨是______極(填“正”或“負”)，該裝置發(fā)生總反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 (3)裝置3中甲燒杯盛放100 mL 0.2 molL－1的NaCl溶液，乙燒杯盛放100 mL 0.5 molL－1的CuSO4溶液。反應(yīng)一段時間后，停止通電。向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅。 ①電源的M端為________極；甲燒杯中鐵電極的電極反應(yīng)式為_________。 ②乙燒杯中電解反應(yīng)的離子方程式為________________________________。 ③停止電解，取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重0.64 g，甲燒杯中產(chǎn)生的氣體標準狀況下的