高三化学人教版电解池金属的腐蚀与防护含答案Word文档格式.docx

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从电源的正极流出，流入阳极，再通过电解质溶液流入阴极，最后流向负极，形成闭合回路。

3．阴阳两极上放电顺序

（1）阴极：

（与电极材料无关）。

氧化性强的先放电，放电顺序为

（2）阳极：

若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，生成金属阳离子，发生氧化反应。

若是惰性电极作阳极，放电顺序为

①放电指的是电极上的得、失电子。

②活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。

③阴极材料若为金属电极，一般是增强导电性但不参与反应。

4．以惰性电极电解水溶液的有关规律

（1）电解水型——含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐

①阴极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑，阳极反应式为

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，总方程式为2H2O

2H2↑＋O2↑。

②电解质浓度变大，pH可能变大、变小或不变，可加H2O复原。

（2）电解电解质类型——无氧酸（如HCl），不活泼金属无氧酸盐（CuCl2）

电解质浓度变小，加电解质本身复原。

（3）放H2生碱型——活泼金属的无氧酸盐（如NaCl）

①阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，总方程式为2Cl－＋2H2O

Cl2↑＋H2↑＋2OH－。

②溶液pH变大，加HCl（卤化氢）复原。

（4）放O2生酸型——不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4）

①阴极反应式为2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，总方程式为2Cu2＋＋2H2O

2Cu＋O2↑＋4H＋。

②溶液pH变小，加CuO（金属氧化物）或CuCO3复原。

（1）二次电池的放电（原电池反应）与充电（电解反应）互为可逆反应。

（　　）

（2）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程，属于化学变化。

（3）电解时电子流动方向为负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极。

（4）用惰性电极电解足量CuSO4溶液一段时间后，加入Cu（OH）2或CuO均可使电解质溶液恢复到电解前的状况。

（5）惰性电极电解Na2SO4溶液和Na2CO3溶液的过程中pH均不变。

（6）以Pt作电极，电解KCl溶液的离子方程式为2Cl－＋2H＋

Cl2↑＋H2↑。

[答案]　

（1）×

（2）√　（3）×

　（4）×

　（5）×

　（6）×

1．按要求书写方程式。

（1）用Pt作电极，电解AgNO3溶液

阴极反应式：

_______________________________________；

阳极反应式：

总反应式：

________________________________________。

（2）用Cu作电极，电解稀H2SO4溶液

______________________________________；

（3）用惰性电极电解MgCl2溶液

_____________________________________；

_______________________________________。

（4）用惰性电极电解2mol·

L－1NaCl和1mol·

L－1CuSO4的混合溶液，电解过程明显分两个阶段。

第一阶段：

______________________________________，

______________________________________。

第二阶段：

[答案]　

（1）4Ag＋＋4e－===4Ag　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　4Ag＋＋2H2O

4Ag＋4H＋＋O2↑

（2）2H＋＋2e－===H2↑　Cu－2e－===Cu2＋　Cu＋2H＋

Cu2＋＋H2↑

（3）2Cl－－2e－===Cl2↑

2H＋＋2e－===H2↑

Mg2＋＋2Cl－＋2H2O

Mg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑

（4）Cu2＋＋2e－===Cu　2Cl－－2e－===Cl2↑

4H＋＋4e－===2H2↑　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

2．若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98gCu（OH）2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，阴极发生的电极反应式为__________________________________________________________________

_______________________________________________________________，

整个电路中转移的电子数为________________________（用NA表示，NA表示阿伏加德罗常数的值）。

[答案]　Cu2＋＋2e－===Cu、2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　4NA

电极反应式和电解方程式的书写要点

（1）做到“三看”，正确书写电极反应式

①一看电极材料，若是金属（Au、Pt除外）作阳极，金属一定被电解（注：

Fe生成Fe2＋）。

②二看电解质，电解质是否参与电极反应。

③三看电解质状态，是熔融状态，还是水溶液。

（2）规避“两个”失分点

①书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式，且注明“电解”条件。

②电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。

命题点1　电解原理及其规律

1．下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是（　　）

A　　　　　　　　　B

C　　　　　　　　　D

[答案]　D

2．如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。

已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是（　　）

A．C1电极上的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑

B．C1电极处溶液首先变黄色

C．C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、

2Cl－－2e－===Cl2↑

D．当C1电极上有2g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移（NA表示阿伏加德罗常数的值）

C　[C1电极与电源的负极相连，作阴极，溶液中的H＋在阴极放电，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A错误；

C1电极上H＋放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，作阳极，Fe2＋的还原性强于

Cl－，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋、2Cl－－2e－===Cl2↑，故C2电极处溶液首先变黄色，B错误，C正确；

电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。

]

3．（20xx·

甘肃名校联考）电－Fenton法是用于水体中有机污染物降解的高级氧化技术，其反应原理如图所示（酸性介质）。

其中电解产生的H2O2与Fe2＋发生Fenton反应：

Fe2＋＋H2O2===Fe3＋＋OH－＋·

OH，生成的羟基自由基（·

OH）能氧化降解有机污染物。

下列说法不正确的是（　　）

A．电源的B极是正极

B．电解时阴极周围溶液的pH增大

C．阴极上发生的电极反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2

D．若产生4mol羟基自由基（·

OH），则消耗22.4LO2

D　[O2在电解池的左侧得电子生成H2O2，所以A极为负极，B极为正极，A项正确；

阴极上O2＋2e－＋2H＋===H2O2，电解质溶液的pH增大，B、C项正确；

D项，没有指明温度和压强，不能确定氧气的体积，D项错误。

命题点2　电化学基本计算——电子守恒法

4．（20xx·

大连模拟）用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2（OH）2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH（不考虑二氧化碳的溶解）。

则电解过程中转移电子的物质的量为（　　）

A．0.4mol　　　　　　　B．0.5mol

C．0.6molD．0.8mol

C　[Cu2（OH）2CO3可改写为2CuO·

H2O·

CO2，因反应后生成的CO2离开溶液，所以加入0.1molCu2（OH）2CO3相当于加入0.2molCuO、0.1molH2O，根据

2Cu　　～　　O2　　～　　4e－

2mol　　　　　　　　　　4mol

0．2mol　　　　　　　　　0.4mol

2H2O　～　　O2　　～　　4e－

0．1mol　　　　　　　　　0.2mol

转移电子的物质的量＝0.4mol＋0.2mol＝0.6mol。

]

5．（20xx·

平顶山一模）某实验小组模拟光合作用，采用电解CO2和H2O的方法制备CH3CH2OH和O2，装置如图所示。

A．铂极为阳极，发生氧化反应

B．电解过程中，H＋由交换膜左侧向右侧迁移

C．阴极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===CH3CH2OH＋3H2O

D．电路上转移2mol电子时铂极产生11.2LO2（标准状况）

B　[CH3CH2OH中C为－2价，CO2发生还原反应，在铜极区充入CO2。

由电池符号知，铂极为阳极，发生氧化反应，A项正确；

铂极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，B项错误；

阴极上发生还原反应生成乙醇和水，C项正确；

转移2mol电子生成0.5molO2，D项正确。

电化学中两种基本计算模型

注：

在电化学计算中，还常利用Q＝I·

t和Q＝n（e－）×

NA（NA表示阿伏加德罗常数的值）×

1.60×

10－19C来计算电路中通过的电量。

命题点3　多池串联的综合试题分析

6．将以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池甲与盛有足量硫酸铜溶液的装置乙相连，起始电路接入状况如图，以电流强度0.1A，通电10min后，将电池的正、负极互换接入，移动滑动变阻器，以电流强度0.2A，继续通电10min，结束实验。

甲　　　　　　　　乙

下列有关说法正确的是（　　）

A．葡萄糖在装置甲的正极参加反应，氧气在负极参加反应

B．在该电池反应中，每消耗1mol氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳11.2L

C．电池工作20min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为2∶1

D．电池工作15分钟时，乙装置中铜棒的质量与起始通电前相等

D　[由题意可知，装置甲是以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应，A项错误；

在该电池中，发生的总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，则每消耗1mol氧气理论上能生成标准状况下二氧化碳22.4L，B项错误；

由题意知，0～10min，铜棒与电源正极相连，发生反应Cu－2e－===Cu2＋，碳棒与电源负极相连，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，通电10min后将电池的正、负极互换接入，由于10～20min时的电流强度是0～10min时的2倍，则10～15min碳棒上发生反应Cu－2e－===Cu2＋，铜棒上发生反应Cu2＋＋2e－===Cu,15min时乙装置中铜棒即可恢复到起始通电前的状态，15～20min碳棒上发生反应4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，铜棒上发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，生成1molO2的同时析出2molCu，则20min时，乙装置电极析出固体和电极上产生气体的质量之比为4∶1，C项错误、D项正确。

7．（20xx·

长沙模拟）用石墨电极完成下列电解实验。

下列对实验现象的解释或推测不合理的是（　　）

实验一

实验二

装

置

现

象

a、d处试纸变蓝；

b处变红，局部褪色；

c处无明显变化

两个石墨电极附近有气泡产生；

钢珠右侧n处有气泡产生；

……

A．a、d处：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

B．c处发生反应：

Fe－2e－===Fe2＋

C．根据实验一的原理，实验二中n处析出O2

D．b处：

2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2溶于水生成HClO，使溶液褪色

C　[由装置图可知，实验一中a、d为阴极，水电离出的氢离子得电子生成氢气，即2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故a、d处pH试纸显蓝色，A项正确；

实验一中c、b为阳极，c处发生反应：

Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故c处无明显变化，b处发生反应：

2Cl－－2e－===Cl2↑，产生的Cl2溶于水生成HCl和HClO，故b处变红，局部褪色，B、D项正确；

结合实验一的原理和题图知，实验二中两个钢珠的左侧均为阳极，右侧均为阴极，初始时两个钢珠的左侧均发生反应：

Fe－2e－===

Fe2＋，右侧均发生反应：

2H＋＋2e－===H2↑，一段时间后，Fe2＋移动到m和n处，m、n处附近Fe2＋浓度增大，发生反应：

Fe2＋＋2e－===Fe，故实验二中n处不能产生O2，C项错误。

8．（20xx·

黑龙江名校联考）H2S转化是环保和资源利用的研究课题。

将烧碱吸收H2S后的溶液加入如图装置，可以回收单质硫，甲为二甲醚（CH3OCH3）—空气燃料电池。

下列推断正确的是（　　）

A．Y极充入二甲醚

B．电子移动方向：

X→W→溶液→Z→Y

C．电解后，乙装置右池中c（NaOH）减小

D．Z极反应式为S2－－2e－===S↓

D　[据图分析甲为原电池，乙为电解池，电解池右侧有H2产生，则W极为阴极，Z极作阳极，连接的Y极为原电池的正极，发生还原反应，所以Y极应充入氧气，A项错误；

电子不进入溶液，B项错误；

乙装置右池中发生电极反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，氢氧化钠溶液浓度增大，C项错误；

Z极电极反应为S2－－2e－===S↓，D项正确。

多池串联装置中电极的判断模型

（1）

（2）

电解原理的实际应用

1．电解饱和食盐水——氯碱工业

（1）电极反应

阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑（反应类型：

氧化反应）。

阴极：

2H＋＋2e－===H2↑（反应类型：

还原反应）。

检验阳极产物的方法是：

用湿润的KI淀粉试纸靠近阳极附近，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。

电解时向食盐水中加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。

（2）电解方程式

化学方程式：

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

离子方程式：

2Cl－＋2H2O

2OH－＋H2↑＋Cl2↑。

（3）阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图

①阳离子交换膜的作用

阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：

2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。

②a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀的食盐水、浓NaOH溶液；

X、Y分别是Cl2、H2。

2．电镀铜与电解精炼铜

（1）电镀铜

（2）电解精炼铜

3．电冶金——活泼金属的冶炼方法

（1）电解熔融氯化钠得到钠

2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑

（2）电解熔融Al2O3制Al

2Al2O3（熔融）

4Al＋3O2↑

电极反应：

6O2－－12e－===3O2↑；

4Al3＋＋12e－===4Al。

冰晶石的作用是作Al2O3的助熔剂。

（1）电解饱和食盐水制碱时，用Fe作阴极可增强导电性。

（2）电解精炼铜时，杂质Zn、Au、Ag均不溶解，形成阳极泥而沉淀。

（3）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c（Cu2＋）均保持不变。

（4）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3。

（5）粗铜电解精炼时，若电路中通过2mole－，阳极减少64g。

[答案]　

（1）√　

（2）×

　（3）×

电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如图：

电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极。

（1）A极为________，电极反应式为______________________________

_______________________________________________________________。

（2）B极为________，电极反应式为______________________________

______________________________________________________________。

[答案]　

（1）阳极　CO（NH2）2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO

＋6H2O

（2）阴极　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－

命题点1　电解原理的常规应用

1．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。

下列说法正确的是（　　）

A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变

C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜

D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁

2．（20xx·

全国卷Ⅱ，T11）用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。

下列叙述错误的是

A．待加工铝质工件为阳极

B．可选用不锈钢网作为阴极

C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al

D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

C　[A对：

该电解池阳极发生的电极反应为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋

6H＋，铝化合价升高失电子，所以待加工铝质工件应为阳极。

B对，C错：

阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极可选用不锈钢网作电极。

D对：

电解质溶液中的阴离子向阳极移动。

3．目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳（阴）离子交换膜不允许阴（阳）离子通过。

则下列叙述中错误的是（　　）

A．NaOH、H2均在Ⅰ区产生

B．图中a为阴离子交换膜

C．使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH和Cl2，阻止二者之间的反应

D．电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪色

B　[Ⅰ区是阴极室，H＋（H2O）放电生成氢气，同时促进水的电离，生成氢氧化钠，Ⅱ区Na＋通过a进入Ⅰ区，故a应该是阳离子交换膜；

Ⅲ区和电源的正极相连，为阳极，Cl－放电生成氯气，Ⅱ区Cl－通过b进入Ⅲ区，故b应该是阴离子交换膜；

氯气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先变红后褪色。

错误的是B。

命题点2　电解原理在物质制备方面的应用

重庆七校联考）O3是一种常见的绿色氧化剂，可由臭氧发生器电解稀硫酸制得，原理如图所示。

下列说法错误的是（　　）

A．电极a为阴极

B．a极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

C．电解一段时间后b极周围溶液的pH下降

D．标准状况下，当有5.6LO2反应时，收集到O2和O3混合气体4.48L，O3的体积分数为80%

D　[电极b上生成O2和O3，则电极b上发生失电子的氧化反应，则电极b为阳极，电极a为阴极，A项正确；

电极a的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项正确；

电极b上H2O失去电子，发生氧化反应生成O2、O3和H＋，故电解一段时间后b极周围溶液的pH下降，C项正确；

标准状况下，当有5.6L氧气参加反应时，转移电子1mol，设收集到氧气为xmol，臭氧为ymol，则有x＋y＝0.2,4x＋6y＝1，解得x＝y＝0.1，故O3的体积分数为50%，D项错误。

滁州模拟）常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，是制备新型水消毒剂ClO2的原料，可以采用如图所示装置制备NCl3。

A．每生成1molNCl3，理论上有4molH＋经质子交换膜从右侧向左侧迁移

B．可用湿润的淀粉KI试纸检验气体M

C．石墨极的电极反应式为NH

＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋

D．电解过程中，质子交换膜右侧溶液的pH会减小

C　[A项，每生成1molNCl3，转移6mole－，理论上有6molH＋经质子交换膜从右侧向左侧迁移，A错误；

B项，M为H2，不能用湿润的淀粉KI试纸检验，B错误；

D项，右侧pH会增大，D错误。

6．（20xx·

全国卷Ⅲ，节选）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

（1）写出电解时阴极的电极反应式___________________________________

__________________________________________________________________。

（2）电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是________。

（3）与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有________________________（写出一点）。

[解析]　

（1）电解法制备KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：

2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。

（2）电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a向电极b迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K＋通过阳离子交换膜。

（3）根据工艺流程分析，“KClO3氧化法”主要是生成的Cl2