大二轮化学练习39电解池 金属的电化学腐蚀与防护.docx
《大二轮化学练习39电解池 金属的电化学腐蚀与防护.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大二轮化学练习39电解池 金属的电化学腐蚀与防护.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
大二轮化学练习39电解池金属的电化学腐蚀与防护
2019大二轮化学练习39-电解池 金属的电化学腐蚀与防护
注意事项：
认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！
重在审题，多思考，多理解！
[考纲解读] 1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
考点一 电解的原理
1、电解定义
在________作用下，电解质在两个电极上分别发生______和__________的过程。
2、能量转化形式
________转化为________。
3、电解池
（1）构成条件
①有与________相连的两个电极。
②__________（或__________）。
③形成____________。
（2）电极名称及电极反应（如图）
（3）电子和离子移动方向
①电子：
从电源________流向电解池的________；从电解池的________流向电源的________。
②离子：
阳离子移向电解池的________；
阴离子移向电解池的________。
4、分析电解过程的思维程序
（1）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
（2）再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组（不要忘记水溶液中的H＋和OH－）。
（3）然后排出阴、阳两极的放电顺序
阴极：
阳离子放电顺序：
Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋（酸）>Fe2＋>Zn2＋>H＋（水）>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
阳极：
活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。
（4）分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
（5）最后合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
5、用分析电解过程的思维程序分析电解以下物质的过程，并总结电解规律（用惰性电极电解）
电解质（水溶液）
电极方程式
被电解的物质
电极产物
溶液pH变化的原因、结果
电解质溶液复原
阳极
阴极
含氧酸（如H2SO4）
阳极：
____
阴极：
____________
水减少，酸溶液的浓度____，pH____
加____
强碱（如NaOH）
阳极：
____________
阴极：
____________
水减少，碱溶液的浓度____，pH____
加____
活泼金属的含氧酸盐（如KNO3、Na2SO4）
阳极：
____________阴极：
____________
水减少，盐溶液的浓度____，pH__________（假设为水解的盐）
加____
无氧酸（如HCl），除HF外
阳极：
____________阴极：
____________
（如Cl2）
H＋放电，c（H＋）减小，pH____
不活泼金属的无氧酸盐（如CuCl2），除氟化物外
阳极：
____________阴极：
____________
（如Cl2）
（如Cu）
pH基本不变
加______
活泼金属的无氧酸盐（如NaCl）
阳极：
____ ___
阴极：
___________
（如Cl2）
H＋放电，c（H＋）减小，c（OH－）增大，pH____
不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4）
阳极：
____________阴极：
____________
（如Cu）
OH－放电，c（OH－）减小，c（H＋）增大，pH____
加____或
1、分别写出用惰性电极电解上述5中各物质的化学方程式或离子方程式：
（1）_______________________________________________________________________；
（2）_______________________________________________________________________；
（3）_______________________________________________________________________；
（4）_______________________________________________________________________；
（5）_______________________________________________________________________。
2、电解过程中放H2生碱型和放O2生酸型的实质是什么？
3、用惰性电极电解，假设要使电解后的溶液复原，应怎样操作？
4、Ⅰ.以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________________________________________________________________________。
Ⅱ.用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q。
写出阳极生成R的电极反应式：
_________________________。
5、CuI是一种不溶于水的白色固体，可以由反应：
2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2得到。
现以石墨为阴极，以Cu为阳极电解KI溶液，通电前向电解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。
回答以下问题：
（1）阳极区的现象__________________________________________________________。
（2）阳极电极反应式_________________________________________________________。
（1）书写电解池中电极反应式时，要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。
（2）要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。
（3）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。
考点二 电解原理的应用
1、电解饱和食盐水
（1）电极反应
阳极反应式：
__________________（________反应）
阴极反应式：
__________________（________反应）
（2）总反应方程式：
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子反应方程式：
2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑
（3）应用：
氯碱工业制________、________和________。
2、电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答以下问
题：
（1）镀件作____极，镀层金属银作____极。
（2）电解质溶液是___________________________________。
（3）电极反应：
阳极：
__________________________________________________________________；
阴极：
__________________________________________________________________。
（4）特点：
____极溶解，____极沉积，电镀液的浓度________。
3、电解精炼铜
（1）电极材料：
阳极为________；阴极为________。
（2）电解质溶液：
含Cu2＋的盐溶液。
（3）电极反应：
阳极：
____________________________________________________________________；
阴极：
____________________________________________________________________。
4、电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
（1）冶炼钠
2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑
电极反应：
阳极：
____________________________________________________________________，
阴极：
____________________________________________________________________。
（2）冶炼铝
2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑
电极反应：
阳极：
____________________________________________________________________，
阴极：
____________________________________________________________________。
6、
（1）如何检验电解饱和食盐水时的阳极产物？
（2）氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？
7、工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。
电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如下图：
（1）该电解槽的阳极反应式是_________________________________________________。
（2）通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因___________________________。
（3）除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口 （填“A”或“B”）导出。
8、利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，以下表达正确的选项是（ ）
A、电解时以精铜作阳极
B、电解时阴极发生氧化反应
C、粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu－2e－===Cu2＋
D、电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
考点三 金属的腐蚀和防护
1、金属腐蚀的本质
金属原子__________变为__________，金属发生________________________________。
2、金属腐蚀的类型
（1）化学腐蚀与电化学腐蚀
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟__________接触
不纯金属或合金跟________接触
现象
____电流产生
______电流产生
本质
金属被____
较活泼金属被____
联系
两者往往同时发生，______腐蚀更普遍
（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
电
极
反
应
负极
正极
总反应式
联系
________更普遍
铁锈的形成：
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，2Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O（铁锈）＋（3－x）H2O。
3、金属的防护
（1）电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法—______原理
A、________：
比被保护金属活泼的金属；
B、________：
被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法—________原理
A、________：
被保护的金属设备；
B、________：
惰性金属。
（2）改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
（3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
9、以下对几种常见的金属防腐方法的描述错误的选项是（ ）
选项方法对相应方法的描述
A改变金属内部的组成结构此法实际上是将金属制成合金，增强抗腐蚀能力
B在金属表面覆盖保护层保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用
C外加电源的阴极保护法接外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极
D牺牲阳极的阴极保护法构成原电池，被保护的金属作正极
10.炒菜后未洗的铁锅，很快就会产生红褐色的锈斑。
关于该生锈过程的说法正确的选项是（ ）
A、铁与NaCl反应生成FeCl3
B、发生电化学腐蚀时直接生成了Fe（OH）3
C、发生电化学腐蚀时吸收了O2
D、发生电化学腐蚀时生成了氢气
11、下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（ ）
A、④>②>①>③B、②>①>③>④
C、④>②>③>①D、③>②>④>①
判断金属腐蚀快慢的规律
电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。
应对电化学定量计算的三种方法
1、根据电子守恒法计算
用于串联电路、阴阳两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
2、根据总反应式计算
凡是总反应式中反映出的物质的量关系都可以列比例式计算。
3、根据关系计算
由得失电子守恒定律关系建立量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式，如
物质：
H2～O2～Cl2～Cu～Ag～H＋～OH－～e－
n（mol）21224444
【例1】 在如图中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L－1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g，那么
（1）电源E为________极，F为________极。
（2）A极的电极反应式为_____________________________________________________，
析出物质______mol。
（3）B极的电极反应式为_____________________________________________________，
析出气体________mL（标准状况）。
（4）C极的电极反应式为_____________________________________________________，
析出的物质________mol。
（5）D极的电极反应式为_____________________________________________________，
析出气体________mL（标准状况）。
（6）甲烧杯中滴入石蕊试液，________极附近变红，如果继续电离，在甲烧杯中最终得到______溶液。
解题指导 涉及电化学的计算题，可依据电子得失守恒原理，通过“转移电子数相等”之桥，寻找关系式进行计算。
相关提示通过4mole－为桥可构建如下关系式：
4e－～2Cl2（Br2、I2）～O2～4H＋
阳极产物
4OH－～2H2～2Cu～4Ag～
M
阴极产物
说明：
M为金属，n为其化合价。
当然，也可根据电池总反应式列比例式求解。
【例2】 两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。
当电解液的pH从6.0变为3.0时，（设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计）电极上析出银的质量最大为（ ）
A、27mgB、54mgC、106mgD、216mg
【例3】
（1）用惰性电极电解400mL一定浓度的硫酸铜溶液（不考虑电解过程中溶液体积的变化），通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________mol。
（2）如果向所得的溶液中加入0.1molCu（OH）2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________mol。
（3）如果向所得的溶液中加入0.1molCu2（OH）2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH（不考虑CO2的溶解），电解过程中转移的电子为________mol。
电解原理的应用
电解池的工作原理及应用是电化学的重要内容，有关电解时电解质溶液的变化、电极产生产密切联系的氯碱工业、电解精炼、电解法处理污水等内容成为高考考查的重点。
【例4】某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答以下问题。
（1）假设开始时开关K与a连接，那么B极的电极反应式为____________。
（2）假设开始时开关K与b连接，那么B极的电极反应式为___________，
总反应的离子方程式为____________________________________。
有关上述实验，以下说法正确的选项是（填序号）__________。
①溶液中Na＋向A极移动②从A极处逸出的气体能使湿润的淀粉KI
试纸变蓝③反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度④假设标准状况
下B极产生2.24L气体，那么溶液中转移0.2mol电子
（3）该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应式为________________________________________________。
此时通过阴离子交换膜的离子数（填“大于”、“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。
②制得的氢氧化钾溶液从出口（填“A”、“B”、“C”或“D”）导出。
③通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因___________________________。
④假设将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，那么电池正极的电极反应式为______________________________________________________________________。
【例5】碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘
缺乏病。
碘酸钾（KIO3）是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体
为白色，可溶于水。
碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化
物作用均生成单质碘。
以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的
实验装置如右图所示。
请回答以下问题：
（1）碘是（填颜色）固体物质，实验室常用的方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。
（2）电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：
3I2+6KOH===5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区。
另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。
电解时，阳极上发生反应的电极反应式为______________________________________；
每生成1molKIO3，电路中通过的电子的物质的量为。
（3）电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I-。
请设计一个检验电解液中是否有I-的实验方案，并按要求填写下表。
要求：
所需药品只能从以下试剂中选择，实验仪器及相关用品自选。
试剂：
淀粉溶液、淀粉KI试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。
实验方法
实验现象及结论
（4）电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下：
步骤②的操作名称是______________，步骤⑤的操作名称是____________。
步骤④洗涤晶体的目的是_____________________________________________________________。
高考题组一电解原理及其应用
（一）电解精炼铜、废液中铜的提取
1、（2017·上海，16）用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的选项是（）
A、用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片
B、用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片
C、用氢氧化钠溶液吸收阴极产物
D、用带火星的木条检验阳极产物
（二）电镀
2、（2017·山东理综，15）以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，以下说法正确的
是（）
A、未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B、因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C、电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D、镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
（三）氯碱工业、电解制氢
3、（2017·北京理综，26）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示。
（1）溶液A的溶质是。
（2）电解饱和食盐水的离子方程式是___________________________________________。
（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3。
用化学平衡移动原理解释盐酸的作用：
________________________________________________________________________。
4、氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点，其中电解法是一种重要方法，其原理是电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液，制氢的装置示意图如下（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。
电解时，阳极的电极反应式为______________________________________________________________________。
（四）电解法制备O3的原理
5、O3可由臭氧发生器（原理如下图）电解稀硫酸制得。
①图中阴极为（填“A”或“B”），其电极反应式为
________________________________________________________________________。
②假设C处通入O2，那么A极的电极反应式为_____________________________________。
③假设C处不通入O2，D、E处分别收集到xL和yL气体（标准状况），那么E处收集的气体中O3所占的体积分数为。
（忽略O3的分解）
高考题组二电解规律及有关计算
6、（2017·大纲全国卷，10）用石墨作电极电解CuSO4溶液。
通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的（）
A、CuSO4B、H2O
C、CuOD、CuSO4·5H2O
7、（2017·全国理综Ⅰ，28）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。
据此回答以下问题：
①电源的N端为________极；
②电极b上发生的电极反应为_________________________________________________；
③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积。
④电极c的质量变化是__________g；
⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：
甲溶液___________________________________________________________________；
乙溶液___________________________________________________________________；
丙溶液_________________________________
升级会员 