届高考化学总复习第6章化学反应与能量变化第3讲电解池金属的腐蚀与防护配套练习新人教版Word文件下载.docx

1、S2IBrClOH含氧酸根离子。说明“活泼电极”一般指Pt、Au以外的金属。最常用的放电顺序：活泼金属OH；AgH。（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）最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。名师助学：在掌握放电顺序的基础上，总结用惰性电极电解电解质的规律，是灵活运用电解原理的基础。1电解水型规律：H、OH放电，电解质形成的阳离子要么是H，要么是放电顺序排在H之后的活泼性较强的金属对应的阳离子；阴离子要么是OH，要么是放电顺序排在OH之后的含氧酸根等。实例电解质（水溶液）电极方程式电解物质总化学浓度溶液pH复原含氧酸（如H2SO4）4OH4

2、e=O22H2O4H4e=2H2H2O2H2OO22H2增大减小加强碱（如NaOH）活泼金属的含氧酸盐（如KNO3、Na2SO4）不变2.电解电解质型电解质形成的阴、阳离子放电，电解质电离形成的阴、阳离子要么是H、OH，要么是放电顺序排在H、OH之前的对应离子。实例：无氧酸（如HCl），除HF外2Cl2e=Cl22H2e=H2酸2HClH2Cl2通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐（如CuCl2），除氟化物外Cu22e=Cu盐CuCl2CuCl2固体3.电解电解质和水型放电离子分别是水电离形成的H或OH以及电解质形成的阴离子或阳离子。实例1放H2生碱型活泼金属的无氧酸盐（如NaCl）水和2Cl2

3、H2OCl2H22OH生成新实例2放O2生酸型不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4）4OH4e=2H2OO22Cu24e=2Cu2Cu22H2O2CuO24HCuO或CuCO3题组一电解原理的理解及电解规律的应用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（）解析A项，该装置是原电池装置，H放电生成氢气，溶液的pH增大，A项错误；B项，阳极：Cu2e2OH=Cu（OH）2，阴极：2H2O2e=H22OH，总反应为：Cu2H2OCu（OH）2H2，pH增大，B项错误；电解食盐水，总反应为：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，C项错误；电解硫酸铜溶液

4、的总反应为：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，溶液的pH减小，D项正确。答案D2（2018宜昌期末）用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是（）AA点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态B电解过程中N电极表面先有红色物质生成，后有气泡产生CQ点时M、N两电极上产生的总气体在相同条件下体积相同D若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变解析惰性材料作电极，在阳极上H2O先放电，即阳极的电极反应式为2H2O4e=O24H，在

5、阴极，Cu2先放电，即阴极的电极反应式为Cu22e=Cu，P点后，气体体积突然增大，说明P点Cu2消耗完全，P点后，阴极的电极反应式是2H2e=H2，即A点是电解完CuSO4后，又电解了一部分水，应加入CuO和H2O或Cu（OH）2，才能恢复到原来的状态，故A说法错误；N极接电源的负极，N极作阴极，根据选项A的分析，先有红色铜析出，然后出现气体，故B说法正确；Q点的气体来自两个阶段，第一阶段：阳极电极反应式为2H2O4e=4HO2，阴极电极反应式为Cu22e=Cu，第二阶段：阳极电极反应式为2H2O4e=4HO2，阴极反应式为2H2e=H2，P点产生的气体为氧气，其体积为b L，从P点到Q点，

6、第二阶段，阴极产生的气体体积为2b L，阳极产生的气体体积为b L，阳极气体总体积为（bb）L2b L，故C说法正确；若M电极换成Cu，阳极上发生反应Cu2e=Cu2，阴极反应式为Cu22e=Cu，因此电解过程中CuSO4溶液的浓度不变，故D说法正确。答案A题组二电解装置分析及电极方程式书写3纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为：2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是（）A钛电极发生氧化反应B阳极附近溶液的pH逐渐增大C离子交换膜应采用阳离子交换膜D阳极反应式是：2Cu2OH2e=Cu2OH2O解

7、析钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，电极反应式为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，OH由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误，D项正确；由阴极区迁移过来的OH在阳极全部参与反应，消耗OH，pH值减小，B项错误。4铅蓄电池在日常生活中应用广泛。回答下列问题：（1）铅蓄电池放电时的工作原理为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，现用如图装置进行电解（电解液足量），测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题：A是铅蓄电池的_极。Ag电极的电极反应式是_，该电极的电极产物共_ g

8、。Cu电极的电极反应式是_，CuSO4溶液的浓度_（填“减小”“增大”或“不变”）。（2）铅蓄电池的PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为_；PbO2也可以石墨为电极，Pb（NO3）2和Cu（NO3）2的混合溶液为电解液制取。阳极发生的电极反应式为_，阴极上观察到的现象是_；若电解液中不加入Cu（NO3）2，阴极发生的电极反应式为_，这样做的主要缺点是_。（3）将Na2S溶液加入如图所示的电解池的阳极区，用铅蓄电池进行电解，电解过程中阳极区发生如下反应：S22e=S，（n1）SS2=S。电解时阴极的电极反应式：_。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写

9、成_。解析（1）因电解过程中铁电极质量减少，判断A是电源负极，B是电源正极。电解时Ag极作阴极，发生2H2e=H2，转移0.4 mol电子时，析出氢气0.4 g。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu22e=Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu2e=Cu2，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变。（2）根据电子得失守恒可得PbOClO=PbO2Cl。用电解法制PbO2，Pb价态升高，PbO2应为阳极产物，即Pb22H2O2e=PbO24H；阴极Cu2放电，在石墨极上析出铜；若不加Cu（NO3）2，则阴极为Pb2放电，损失Pb2，不能有效利用Pb2。（3）阴极只有H得电子生成

10、H2；反应物为S、H，产物有S，所以S中S的化合价既升高也降低，有H2S生成，配平即可。答案（1）负2H2e=H20.4Cu2e=Cu2不变（2）PbOClO=PbO2ClPb22H2O2e=PbO24H石墨上析出铜Pb22e=Pb不能有效利用Pb2（3）2H2e=H2S2H=（n1）SH2S【易错警示】规避“四个”失分点（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。（4）当电解池的电极材料为活性电极时，则阳极为电

11、极本身失电子，不能再用电解规律。题组三电解过程中的定量分析5用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2（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（）A0.4 mol B0.5 molC0.6 mol D0.8 mol解析电解硫酸铜时，开始硫酸铜和水反应生成铜、氧气和硫酸，后来电解水生成氢气与氧气。如果只按照第一阶段的电解，反应后只需要加入氧化铜或碳酸铜即可恢复原电解质溶液。而题目中加入的是碱式碳酸铜，相当于加入了0.2 mol氧化铜和0.1 mol水，而0.1 mol水是第二阶

12、段的反应所消耗的，该阶段转移了0.2 mol电子，第一阶段转移了0.4 mol电子，即一共转移了0.6 mol电子，C项正确。答案C6（2018华中师大附中期末）用惰性电极电解100 mL 3 molL1的Cu（NO3）2溶液，一段时间后在阳极收集到标准状况下气体1.12 L，停止电解，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中Fe2浓度为（设溶液体积不变）（）A3 molL1 B2.75 molL1C2 molL1 D3.75mol解析阳极反应式为2H2O4e=4HO2，阴极反应式为Cu22e=Cu，阳极生成的气体为氧气，氧气的物质的量为1.12 L22.4 Lmol10.05 mol

13、，则故电解后溶液中生成的HNO3的物质的量为0.2 mol。电解后溶液中硝酸铜的物质的量为0.1 L3 molL10.1 mol0.2 mol，硝酸与足量的铁反应生成硝酸亚铁，反应方程式为8HNO33Fe=3Fe（NO3）22NO4H2O，故0.2 mol HNO3生成Fe（NO3）2的物质的量为0.2 mol3/80.075 mol，硝酸铜与铁反应生成硝酸亚铁，离子方程式为FeCu2=Fe2Cu，故0.2 mol硝酸铜生成Fe（NO3）2的物质的量为0.2 mol，反应后溶液中Fe2的物质的量为0.2 mol0.075 mol0.275 mol，反应后溶液中Fe2浓度为0.275 mol/0

14、.1 L2.75 molL1，选B。答案B【方法规律】突破电化学定量计算的三种方法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：2Cl2e=Cl2（氧化反应）阴极反应式：2H2e=H2（还原反应）（2）总反应方程式2NaOHH2Cl2离子反应方程式：2OHH2Cl2（3）应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气钛网（涂有钛、钌等氧化物涂层）。碳钢网。阳离子交换膜：只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。将电解槽隔成阳极室和阴极室。2电解精炼铜3电镀铜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等总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl（熔融） 2NaCl22Na2

15、e=2Na冶炼镁MgCl2（熔融） MgCl2Mg22e=Mg冶炼铝2Al2O3（熔融） 4Al3O26O212e=3O24Al312e=4Al由于AlCl3为共价化合物熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解的为熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石（Na3AlF6）；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需不断补充。1源于教材电解原理的基本判断（1）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c（Cu2）均保持不变（）（2）电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料（）（3）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3（）（4）电解精炼时，

16、阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料（）（5）用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序HZn2，不可能在铁上镀锌（）答案（1）（2）（3）（4）（5）2（溯源题）（2017课标全国，11）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。判断下列叙述是否正确（1）待加工铝质工件为阳极（）（2）可选用不锈钢网作为阴极（）（3）阴极的电极反应式为：Al33e=Al（）（4）硫酸根离子在电解过程中向阳极移动（）答案（1）（2）（3）（4）探源：本题源于RJ选修4 P80“电解原理应用”及其知识拓展，对电解原理的应用进行了考查。题组

17、一电解原理在物质制备中的应用1氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。电化学法是合成氨的一种新方法，其原理如图所示，下列有关说法正确的是（）A图中所示物质中，X为H2，Y为N2BY参与的电极反应为H22e=2HC当有3 mol H通过质子交换膜时，Z的体积为22.4 LD反应过程中左边区域溶液pH逐渐升高解析根据题图可知，H向左边电极移动，则左边电极为阴极，右边电极为阳极，合成氨的过程中N2得电子发生还原反应，H2失去电子发生氧化反应，故X为N2，Y为H2，Z为NH3，A项错误。H2在阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为H22e=2H，B项错误。未指明温度与压强，无法计算气体体积，C项错误。N2

18、在阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为N26H6e=2NH3，故左边区域溶液中H浓度逐渐降低，溶液pH逐渐升高，D项正确。2在电解液不参与反应的情况下，采用电化学法还原CO2可制备ZnC2O4，原理如图所示。A电解结束后电解液中c（Zn2）增大B电解液应为ZnSO4溶液CPt极反应式为2CO22e=C2OD当通入44 g CO2时，溶液中转移1 mol电子解析因为右室Zn失去电子生成Zn2，溶液中的Zn2通过阳离子交换膜进入左室，根据电荷守恒，阴离子浓度不变，c（Zn2）不变，A项错误；右室生成的Zn2通过阳离子交换膜进入左室与生成的C2O结合为ZnC2O4，因此，电解液为稀的ZnC2O4溶

19、液，不含杂质，电解液只要是含Zn2的易溶盐溶液即可，B项错误；Pt极反应式为2CO22e=C2O，C项正确；当通入44 g CO2时，外电路中转移1 mol电子，溶液中不发生电子转移，D项错误。题组二电解原理在环境治理中的应用3用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法不正确的是（）AX为直接电源的负极，Y为直流电源的正极B阳极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2C图中的baD该过程中的产品主要为H2SO4和H2解析根据Na和SO、HSO的移动方向可知Pt（）为阴极，电

20、极反应式为2H2e=H2，Pt（）为阳极，电极反应式为SO2eH2O=SO2H。4（2017南师附中模拟）电化学降解法治理水中硝酸盐的污染原理如图所示。AB为电源正极B电解过程中H向阳极移动C阴极反应式为2NO6H2O10e=N212OHD理论上电解过程中阴、阳两极产生的气体在同温同压下体积比为25解析A项，从图中看，NO转化成N2，N由5价降为0价，得电子，应为阴极，则B为负极，错误；B项，电解过程中，H移向阴极，错误；C项，阳极为OH放电，留下H，H移向阴极参与电极反应2NO12H10e=NO26H2O，错误；D项，阴极：10eN2，阳极：4eO2，两者转移电子数相等，则在同温同压下生成的

21、气体体积比为25，正确。题组三电解原理在物质分离、提纯中的应用5（2018广州综合测试）用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是（）A阳极反应式为4OH4e=2H2OO2B通电后阴极区溶液pH会增大CK通过交换膜从阴极区移向阳极区D纯净的KOH溶液从b口导出解析阳极区为粗KOH溶液，阳极上OH失电子发生氧化反应：4OH4e=2H2OO2，A项正确；阴极上H2O得电子发生还原反应：2H2O2e=H22OH，阴极区附近溶液中c（OH）增大，pH增大，B项正确；电解时阳离子向阴极移动，故K通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区，C项错误；阴极区生成KOH

22、，故纯净的KOH溶液从b口导出，D项正确。考点三金属的腐蚀与防护难度：）1金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2金属腐蚀的类型（1）化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜酸性较强（pH43）水膜酸性很弱或呈中性电极材料及反应负极Fe：Fe2e=Fe2正极C：O22H2O4e=4OH总反应

23、式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe（OH）2吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护（1）电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原电池原理a负极：比被保护金属活泼的金属；b正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法电解原理a阴极：被保护的金属设备；b阳极：惰性金属。（2）改变金属的内部结构组成，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。教材图解LK选修4P21铜锌原电池装置（2）示意图RJ选修4P86牺牲阳极的阴极保护法示意图以上教材中的两个图示中所说的阳极是指原电池的负极。1判断正误（RJ选修4P886改编）（1）黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易