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- 2021-07-02 发布
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第三单元 电解池 金属的腐蚀与防护
[考点分布]
知识内容
考试
要求
2016 年 2017
年 2018 年 2019 年 2020 年
4月
1
0
月
4
月
11
月 4月 11 月 4 月 1 月
(1)电解池的概念 b
(2)电解 CuCl2 溶液的
原理及电极反应式 b
(3)电解池的构成条件 b
(4)原电池、电解池的
判断 c
(5)电解池的构造与工
作原理 b T18
(6)电解池的电极反应
式与电解反应方程式 b
T
3
0(
3)
T
3
0(
二
)
T30
(一
)
T30(
二)
T30(4)
(7)金属冶炼、氯碱工
业、电镀在生产生活中
的应用
b T8 T9、T12、T18
(8)金属腐蚀的危害 a
(9)金属发生电化学腐
蚀的基本原理 c
T
1
7
(10)金属的防护 b
电解池的构造及其工作原理
1.电解定义
在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2.能量转化形式
电能转化为化学能。
3.电解池
(1)构成条件
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融盐)。
③形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应式
(3)电子和离子的移动方向
电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是依靠离子定向移动形成
电流,即电子本身不会通过电解质溶液。
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。
①阴极不管是什么材料,电极本身都不反应,一定是溶液(或熔融电解质)
中的阳离子放电。
②最常用、最重要的放电顺序是阳极:Cl->OH-;阴极:Ag+>Cu2+>H+。
③电解水溶液时,K+~Al3+不可能在阴极放电,即不可能用电解水溶液的方法得到 K、
Ca、Na、Mg、Al 等金属。
(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。
5.正确书写电极反应式,要做到“三看”
(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)二看介质,介质是否参与电极反应。
(3)三看电解质状态,若是熔融状态,就是金属的电冶炼。
6.规避“三个”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,且写总电解反应方程式时应注明条件“通电”。
(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。
题组一电解原理和电解规律的考查
1.(2020·嘉兴一中高二期中)用石墨电极电解 CuCl2 溶液(见下图)。下列分析正确的是
( )
A.a 端是直流电源的负极
B.通电使 CuCl2 发生电离
C.阳极上发生的反应:Cu2++2e-===Cu
D.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体
解析:选 A。A 项,由溶液中离子移动方向可知,U 形管左侧电极是阴极,连接电源的
负极,a 端是电源的负极,故 A 正确;B 项,通电使 CuCl2 发生电解,不是电离,故 B 错误;
C 项,Cl-在阳极放电:2Cl--2e-===Cl2↑,故 C 错误;D 项,Cl-发生氧化反应,在阳极
放电生成 Cl2,故 D 错误。
2.如图为直流电源电解稀 Na2SO4 水溶液的装置。通电后在石墨电极 a 和 b 附近分别滴
加几滴石蕊溶液。下列实验现象描述正确的是( )
A.逸出气体的体积,a 电极的小于 b 电极的
B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气体
C.a 电极附近呈红色,b 电极附近呈蓝色
D.a 电极附近呈蓝色,b 电极附近呈红色
解析:选 D。SO2-
4 、OH-移向 b 极,在 b 极 OH-放电,产生 O2,b 极附近 c(H+)>c(OH
-),石蕊溶液变红;Na+、H+移向 a 极,在 a 极 H+放电产生 H2,a 极附近 c(OH-)>c(H+),
石蕊溶液变蓝。所以产生的气体体积 a 电极的大于 b 电极的;两种气体均为无色无味的气体。
A、B、C 均错。
题组二突破电极反应式、电解方程式的书写
3.按要求书写电极反应式和总方程式。
(1)用惰性电极电解 AgNO3 溶液
阳极反应式:___________________________________________________________;
阴极反应式:_________________________________________________________;
总反应离子方程式:________________________________________________________。
(2)用铁作电极电解 NaCl 溶液
阳极反应式:________________________________________________________;
阴极反应式:_________________________________________________________;
总反应化学方程式:_____________________________________________________。
(3)用铁作电极电解 NaOH 溶液
阳极反应式:____________________________________________________;
阴极反应式:_____________________________________________________;
总反应化学方程式:____________________________________________________。
(4)以铝材为阳极,电解 H2SO4 溶液,铝材表面形成氧化膜
阳极反应式:____________________________________________________________;
阴极反应式:________________________________________________________;
总反应化学方程式:____________________________________________________。
答案:(1)2H2O-4e-===O2↑+4H+ 4Ag++4e-===4Ag 4Ag++2H2O=====
通电
4Ag+O2
↑+4H+
(2)Fe-2e-===Fe2+ 2H2O+2e-===H2↑+2OH- Fe+2H2O=====
通电
Fe(OH)2+H2↑
(3)Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2 2H2O+2e-===H2↑+2OH- Fe+2H2O=====
通电
Fe(OH)2
+H2↑
(4)2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+ 6H++6e-===3H2↑ 2Al+3H2O=====
通电
Al2O3+3H2
↑
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:2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应);
阴极反应式:2H++2e-===H2↑(还原反应)。
(2)总反应方程式
化学方程式:2NaCl+2H2O=====
通电
2NaOH+H2↑+Cl2↑;
离子方程式:2Cl-+2H2O=====
通电
2OH-+H2↑+Cl2↑。
(3)应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
2.电镀
右图为金属表面镀银的工作示意图。
(1)镀件作阴极,镀层金属银作阳极。
(2)电解质溶液是 AgNO3 溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
(3)电极反应
阳极:Ag-e-===Ag+;
阴极:Ag++e-===Ag。
(4)特点:阳极溶解,阴极沉积,电镀液的浓度不变。
3.电解精炼铜
(1)电极材料:阳极为粗铜;阴极为纯铜。
(2)电解质溶液:含 Cu2+的盐溶液。
(3)电极反应
阳极:Zn-2e-===Zn2+、Fe-2e-===Fe2+、Ni-2e-===Ni2+、Cu-2e-===Cu2+;
阴极:Cu2++2e-===Cu。
4.电冶金
利用电解熔融盐或熔融金属氧化物的方法来冶炼活泼金属 Na、Ca、Mg、Al 等。
(1)冶炼钠:总反应为 2NaCl=====
通电
2Na+Cl2↑;
阳极为 2Cl--2e-===Cl2↑;阴极为 2Na++2e-===2Na。
(2)冶炼铝:总反应为 2Al2O3=====
通电
4Al+3O2↑;
阳极为 6O2--12e-===3O2↑;
阴极为 4Al3++12e-===4Al。
题组一电解原理的基本应用
1.(2020·浙江 1 月选考,T18)在氯碱工业中,离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下,
下列说法不正确的是( )
A.电极 A 为阳极,发生氧化反应生成氯气
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.饱和 NaCl 溶液从 a 处进,NaOH 溶液从 d 处出
D.OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量
答案:D
2.[2018·浙江 11 月选考,T30(二)]高铁酸钾(K2FeO4)可用
作水处理剂。某同学通过“化学—电解法”探究 K2FeO4的合成,
其原理如图所示。接通电源,调节电压,将一定量 Cl2 通入 KOH
溶液,然后滴入含 Fe3+的溶液,控制温度,可制得 K2FeO4。
(1)请写出“化学法”得到 FeO 2-
4 的离子方程式:_________________________
________________________________________________________________________。
(2)请写出阳极的电极反应式(含 FeO2-
4 ):_______________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)依据氧化还原原理,氯气与氢氧化钾反应生成次氯酸根离子,可以氧化三价
铁离子生成高铁酸根:2Fe3++3ClO-+10OH-===2FeO2-
4 +3Cl-+5H2O 或 2Fe(OH)3+3ClO-
+4OH-===2FeO2-
4 +3Cl-+5H2O。
(2)根据电解法制备,三价铁离子失去电子生成高铁酸根,电极反应式为 Fe3+-3e-+8OH
-===FeO2-
4 +4H2O 或 Fe(OH)3-3e-+5OH-===FeO2-
4 +4H2O。
答案:(1)2Fe3++3ClO-+10OH-===2FeO2-
4 +3Cl-+5H2O[或 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-
===2FeO2-
4 +3Cl-+5H2O]
(2)Fe3++8OH--3e-===FeO2-
4 +4H2O[或 Fe(OH)3+5OH--3e-===FeO2-
4 +4H2O]
题组二电解原理在“环境治理”中的应用
3.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质 Ni 的原理如图所示。
已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解;
②氧化性 Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)。
下列说法不正确的是( )
A.碳棒上发生的电极反应:4OH--4e-===O2↑+2H2O
B.电解过程中,B 中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断减小
C.为了提高 Ni 的产率,电解过程中需要控制废水 pH
D.若将图中阳离子膜去掉,将 A、B 两室合并,则电解反应总方程式发生改变
解析:选 B。A 项,电极反应式为阳极:4OH--4e-===2H2O+O2↑,阴极:Ni2++2e
-===Ni、2H++2e-===H2↑,正确;B 项,由于 C 中 Ni2+、H+不断减少,Cl-通过阴离子膜
从 C 移向 B,A 中 OH-不断减少,Na+通过阳离子膜从 A 移向 B,所以 B 中 NaCl 溶液的物
质的量浓度不断增大,错误;C 项,由于 H+的氧化性大于 Ni2+(低浓度)的氧化性,所以为
了提高 Ni 的产率,电解过程需要控制废水的 pH,正确;D 项,若去掉阳离子膜,在阳极
Cl-放电生成 Cl2,反应总方程式发生改变,正确。
4.用 NaOH 溶液吸收烟气中的 SO2,将所得的 Na2SO3 溶液进行电解,可循环再生 NaOH,
同时得到 H2SO4,其原理如下图所示(电极材料为石墨)。
(1)图中 a 极要连接电源的________(填“正”或“负”)极,C 口流出的物质是________。
(2)SO 2-
3 放电的电极反应式为______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)电解过程中阴极区碱性明显增强,用平衡移动原理解释原因:_______________
________________________________________________________________________。
解析:根据 Na+、SO 2-
3 的移向判断阴、阳极。Na+移向阴极区,a 应接电源负极,b 应
接电源正极,其电极反应式分别为
阳极:SO2-
3 -2e-+H2O===SO2-
4 +2H+
阴极:2H2O+2e-===H2↑+2OH-
所以从 C 口流出的是浓 H2SO4,在阴极区,由于 H+放电,破坏水的电离平衡,c(H+)
减小,c(OH-)增大,生成 NaOH,碱性增强,从 B 口流出的是浓度较大的 NaOH 溶液。
答案:(1)负 浓硫酸
(2)SO2-
3 -2e-+H2O===SO2-
4 +2H+
(3)H2O H++OH-,在阴极 H+放电生成 H2,c(H+)减小,水的电离平衡正向移动,
碱性增强
题组三电解原理在“物质制备”中的应用
5.[2019·浙江 4 月选考,T30(4)]以铂阳极和石墨阴极设计电解池,通过电解 NH4HSO4
溶液产生(NH4)2S2O8,再与水反应得到 H2O2,其中生成的 NH4HSO4 可以循环使用。
(1)阳极的电极反应式是____________________________________________________。
(2)制备 H2O2 的总反应方程式是______________________________________________。
解析:HSO -
4 生成 S2O 2-
8 的过程中,部分氧元素的化合价从-2 价升高到-1 价,所以
该反应在阳极发生,根据溶液组成可知,阴极是溶液中的氢离子得电子生成氢气,再结合题
目信息,(NH4)2S2O8 与水反应得到 H2O2 和 NH4HSO4,据此可写出电极反应式和总反应式。
答案:(1)2HSO-
4 -2e-===S2O2-
8 +2H+(或 2SO2-
4 -2e-===S2O2-
8 ) (2)2H2O=====
通电
H2O2+
H2↑
6.[2018·浙江 4 月选考,T30(一)]以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料,通过电解
法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH],装置如图所示。
(1)收集到(CH3)4NOH 的区域是________(填 a、b、c 或 d)。
(2)写出电池总反应:_______________________________________________________。
答案:(1)d
(2)2(CH3)4NCl+2H2O=====
通电
2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑
7.[2017·浙江 11 月选考,T30(二)]科学家发现,以 H2O 和 N2 为原料,熔融 NaOHKOH
为电解质,纳米 Fe2O3 作催化剂,在 250 ℃和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变
化可视为按两步进行,请补充完整。
电极反应式:____________________________________和 2Fe+3H2O+N2===2NH3+
Fe2O3。
答案:Fe2O3+3H2O+6e-===2Fe+6OH-
金属腐蚀的危害、基本原理及防护
1.金属腐蚀的危害
金属腐蚀给合金材料造成的直接损失巨大。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上,它
还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费、阻碍新技术的发展、加速自然资源的损耗。
2.金属发生电化学腐蚀的基本原理
(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 金属跟其他物质直接接触
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:
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
电
极
反
应
负极 Fe-2e-===Fe2+
正极
2H++2e-
===H2↑
O2+2H2O+4e-
===4OH-
总反应式
Fe+2H+===
Fe2++H2↑
2Fe+O2+2H2O
===2Fe(OH)2
联系 吸氧腐蚀更普遍
3.金属的防护
(1)电化学防护
①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。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a.阴极:被保护的金属;
b.阳极:惰性金属或石墨。
(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。
题组一腐蚀快慢与防护方法的比较
1.如图所示,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为( )
A.②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥
C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥
解析:选 C。①是 Fe 为负极,杂质碳为正极的原电池腐蚀,是铁的吸氧腐蚀,腐蚀较
慢。②③④均为原电池,③中 Fe 为正极,被保护;②④中 Fe 为负极,均被腐蚀,但 Fe 和
Cu 的金属活动性差别大于 Fe 和 Sn 的,故 FeCu 原电池中 Fe 被腐蚀的较快。⑤是 Fe 接电
源正极作阳极,Cu 接电源负极作阴极的电解池,加快了 Fe 的腐蚀,且腐蚀速率比④快。⑥
是 Fe 接电源负极作阴极,Cu 接电源正极作阳极的电解池,防止了 Fe 的腐蚀,且防腐效果
比③中好。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。
2.下列与金属腐蚀有关的说法,正确的是( )
A.图 1 中,铁钉易被腐蚀
B.图 2 中,滴加少量 K3[Fe(CN)6]溶液,没有蓝色沉淀出现
C.图 3 中,燃气灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D.图 4 中,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的正极
解析:选 C。A 项,图 1 中,铁钉处于干燥环境,不易被腐蚀;B 项,负极反应为 Fe
-2e-===Fe2+,Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成 Fe3[Fe(CN)6]2 蓝色沉淀;D 项,为牺牲阳极的阴
极保护法,镁块相当于原电池的负极。
题组二正确判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀
3.如图所示的钢铁腐蚀中,下列说法正确的是( )
A.碳表面发生氧化反应
B.钢铁被腐蚀的最终产物为 FeO
C.生活中钢铁制品的腐蚀以图 1 所示为主
D.图 2 中,正极反应式为 O2+4e-+2H2O===4OH-
解析:选 D。A 项,碳作正极,应发生还原反应;B 项,钢铁被腐蚀的最终产物为
Fe2O3·xH2O;C 项,生活中钢铁制品以发生吸氧腐蚀(图 2)为主。
4.(2016·浙江 10 月选考,T17)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水,放置一段时间后看
到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式:2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2,
Fe(OH)2 进一步被氧气氧化为 Fe(OH)3,再在一定条件下脱水生成铁锈,其原理如图。
下列说法正确的是( )
A.铁片发生还原反应而被腐蚀
B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域
C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应:2H2O+O2+4e-===4OH-
D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池,发生了电化学腐蚀
解析:选 D。A.铁片发生氧化反应而被腐蚀,错误;C.负极发生氧化反应,错误。
课后达标检测
一、选择题
1.关于电解 NaCl 水溶液,下列叙述正确的是( )
A.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色
B.若在阳极附近的溶液中滴入 KI 溶液,溶液呈棕色
C.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
解析:选 B。电解食盐水时发生的反应:
阳极:2Cl--2e-===Cl2↑,
阴极:2H++2e-===H2↑,
总反应:2NaCl+2H2O=====
通电
2NaOH+H2↑+Cl2↑。
对照选项分析,A 错误;阳极附近的溶液中会溶有少量的 Cl2,滴加 KI 溶液后发生反应:
Cl2+2I-===I2+2Cl-,溶液呈棕色,B 正确;阴极上是 H2O 电离产生的 H+放电产生 H2,不
是 Na+放电生成钠,C 错误;电解后生成 NaOH 溶液呈碱性,D 错误。
2.(2020·杭州二中选考模拟)能够使反应 Cu+2H2O===Cu(OH)2+H2↑发生的是( )
A.用铜片作阴、阳极,电解氯化铜溶液
B.用铜片作阴、阳极,电解硫酸钾溶液
C.铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀
D.铜片和碳棒用导线相连后同时插入一烧杯内的氯化钠溶液中
解析:选 B。金属铜和水之间发生的反应是非自发的氧化还原反应,应设计成电解池,
在反应 Cu+2H2O===Cu(OH)2+H2↑中,失电子的是金属铜,所以必须选择金属铜作阳极材
料,其他导电的物质做阴极材料即可,在阴极上应该是水中的氢离子得电子的反应,可以选
择硫酸钠等来做电解质。A.用铜片作阴、阳电极,电解氯化铜溶液,阳极失电子生成铜离子,
阴极铜离子得到电子析出铜,故 A 错误;B.用铜片作阴、阳电极,电解硫酸钾溶液,可以
实现该反应,故 B 正确;C.铜锌合金在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时,金属锌被腐蚀,
铜被保护,故 C 错误;D.原电池原理不能实现该非自发的氧化还原反应,故 D 错误。
3.用粗硅做原料,熔融盐电解法制取硅烷的原理如图。下列叙述正确
的是( )
A.电源的 B 极为负极
B.可选用石英代替粗硅
C.电解时,熔融盐中 Li+向粗硅移动
D.阳极反应:Si+4H--4e-===SiH4↑
解析:选 D。根据装置图可知,该装置为电解池,总反应为 Si+2H2=====
通电
SiH4。H2 生
成 H-,发生还原反应,Si 发生氧化反应。根据电解池原理,阴极发生还原反应,阳极发生
氧化反应,故通入 H2 的那一极是阴极,故 A 极是负极,B 极是正极,A 项错误;阳极粗硅
失电子,若换成石英,即 SiO2,SiO2 中 Si 已经是+4 价,无法再失电子,B 项错误;电解
时,熔融盐中 Li+向阴极移动,C 项错误;阳极粗硅生成 SiH4,故电极反应为 Si+4H--4e
-===SiH4↑,D 项正确。
4.(2020·温州选考科目模拟)利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产
上的应用。下列说法正确的是( )
A.氯碱工业中,X 电极上反应式是 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
解析:选 D。氯碱工业中阳极是 Cl-放电生成 Cl2;电解精炼铜时阳极粗铜溶解,阴极
Cu2+放电析出 Cu,由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质,溶液中 Cu2+浓度变小;铁片上镀铜
时,阴极应该是铁片,阳极是纯铜。
5.(2020·杭州七中选考模拟)电解法精炼含有 Fe、Zn、Ag 等杂质的粗铜。下列叙述正
确的是( )
A.电解时以硫酸铜溶液作电解液,精铜作阳极
B.粗铜与电源负极相连,发生氧化反应
C.阴极上发生的反应是 Cu2++2e-===Cu
D.电解后 Fe、Zn、Ag 等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
答案:C
6.下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( )
A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护
B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀
C.钢管与铜管露天堆放在一起,钢管不易被腐蚀
D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是 Fe-3e-===Fe3+
解析:选 B。在外加电流保护时,被保护的金属要与电源的负极相连,A 项错。铁与铜
接触易构成原电池,铁作负极,铁更易被腐蚀,C 项错。铁发生析氢腐蚀时,负极反应是
Fe-2e-===Fe2+,D 项错。
7.关于下列装置的说法正确的是( )
A.装置①中盐桥内的 K+移向 CuSO4 溶液
B.装置①将电能转变为化学能
C.若装置②用于铁棒镀铜,则 N 极为铁棒
D.若装置②用于电解精炼铜,溶液中的 Cu2+浓度保持不变
解析:选 A。A.Zn 比铜活泼为负极,Cu 为正极,K+移向 CuSO4 溶液,故 A 正确;B.
原电池是将化学能转化为电能,故 B 错误;C.若装置②用于铁棒镀铜,则 N 极为铜棒,故
C 错误;D.电解精炼铜时溶液中的 Cu2+浓度减小,故 D 错误。
8.(2020·金华东阳二中选考模拟)如图所示装置,均盛有等体积等浓度的稀硫酸,工作
相同的时间后测得均通过 n mol e-。下列叙述错误的是(不考虑溶液体积的变化)( )
A.铁棒的腐蚀程度:甲<乙
B.碳电极上发生反应的电极反应式相同
C.溶液的 pH:甲减小,乙增大
D.甲、乙产生气体的体积(相同条件)比为 3∶2
解析:选 B。A.甲中 Fe 作阴极,被保护,乙中铁作负极被腐蚀,所以铁棒的腐蚀程度:
甲<乙,故 A 正确;B.甲中石墨电极上氢氧根离子放电生成氧气,乙中石墨电极上氢离子
放电生成氢气,所以二者电极反应式不同,故 B 错误;C.甲中电池反应式为 2H2O=====
电解
2H2
↑+O2↑,乙中电池反应式为 Fe+2H+===H2↑+Fe2+,甲中硫酸浓度增大、乙中硫酸浓度
减小,所以溶液的 pH:甲减小,乙增大,故 C 正确;D.假设都转移 4 mol 电子,甲中生成
气体的物质的量为 3 mol、乙中生成气体的物质的量为 2 mol,所以相同条件下气体的体积
之比为 3∶2,故 D 正确。
9.用惰性电极电解某溶液时,发现两极只有 H2 和 O2 生成。则电解一段时间后,下列
有关该溶液(与电解前同温度)的说法中,正确的有( )
①该溶液的 pH 可能增大 ②该溶液的 pH 可能减小
③该溶液的 pH 可能不变 ④该溶液的浓度可能增大
⑤该溶液的浓度可能不变 ⑥该溶液的浓度可能减小
A.3 种 B.4 种
C.5 种 D.6 种
解析:选 C。若电解的是不饱和的强碱(如 NaOH)溶液,则电解后溶液的 pH 增大,浓
度增大;若电解的是不饱和的非还原性的含氧酸(如 H2SO4),则对应溶液的 pH 将降低,浓
度增大;若电解的是活泼金属的含氧酸盐(如 Na2SO4)的饱和溶液,则溶液 pH 保持不变,浓
度不变。
10.图中 X 为电源,Y 为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸,滤纸中
央滴有一滴 KMnO4 溶液,通电后 Y 中央的紫红色斑向 d 端扩散。下列判
断正确的是( )
A.滤纸上 c 点附近会变红色
B.Cu 电极质量减小,Pt 电极质量增大
C.Z 中溶液的 pH 先减小,后增大
D.溶液中的 SO 2-
4 向 Cu 电极定向移动
解析:选 A。紫红色斑即 MnO -
4 向 d 端扩散,根据阴离子向阳极移动的原理,可知 d
端为阳极,即 b 为正极,a 为负极。c 端为阴极,NaCl 溶液中 H+放电,产生 OH-,c 点附
近会变红色,A 正确。电解硫酸铜溶液时,Pt 为阳极,溶液中的 OH-放电:4OH--4e-===O2
↑+2H2O,Cu 为阴极,溶液中的 Cu2+得电子,生成铜,总反应式为 2CuSO4+2H2O=====
通电
2Cu
+O2↑+2H2SO4,Pt 电极附近生成 H+,则 SO 2-
4 向 Pt 电极移动,B、D 不正确。随着电解
的进行,Z 中溶液变为硫酸溶液,再电解则为电解水,硫酸浓度不断增大,pH 不断减小,C
不正确。
11.如图所示,将铁棒和石墨棒插入盛有饱和 NaCl 溶液的 U 形管中,下
列分析正确的是( )
A.K1 闭合,铁棒上发生的反应为 2H++2e-===H2↑
B.K1 闭合,石墨棒周围溶液 pH 逐渐升高
C.K2 闭合,铁棒不会被腐蚀,属于牺牲阳极的阴极保护法
D.K2 闭合,电路中通过 0.002NA 个电子时,两极共产生 0.001 mol 气体
解析:选 B。K1 闭合构成原电池,铁棒是负极,铁失去电子,铁棒上发生的反应为 Fe
-2e-===Fe2+,石墨棒是正极,溶液中的氧气得到电子转化为 OH-,石墨棒周围溶液 pH 逐
渐升高,A 不正确,B 正确;K2 闭合构成电解池,铁棒与电源的负极相连作阴极,不会被
腐蚀,属于外加电流的阴极保护法,溶液中的氢离子放电生成氢气,石墨棒是阳极,溶液中
的氯离子放电生成氯气,电路中通过 0.002NA 个电子时,两极均产生 0.001 mol 气体,共计
是 0.002 mol 气体,C、D 不正确。
12.在固态金属氧化物电解池中,高温共电解 H2OCO2 混合气体制备 H2 和 CO 是一种
新的能源利用方式,基本原理如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.X 是电源的负极
B.阴极的电极反应式是 H2O+2e-===H2+O2-、
CO2+2e-===CO+O2-
C.总反应可表示为 H2O+CO2=====
通电
H2+CO+O2
D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是 1∶1
解析:选 D。A 项,根据图示,X 极产物为 H2 和 CO,是 H2O 与 CO2 的还原产物,可
判断在 X 极上发生还原反应,由此判断 X 极为电源的负极,A 项正确;B 项,根据题意,
电解质为固体金属氧化物,可以传导 O2-,故在阴极上发生的反应为 H2O+2e-===H2+O2-、
CO2+2e-===CO+O2-,B 项正确;C 项,根据电极产物及 B 项发生的电极反应可知,该反
应的总反应方程式为 H2O+CO2=====
通电
H2+CO+O2,C 项正确;D 项,根据 C 项的电解总反
应方程式可知,阴、阳两极生成的气体的物质的量之比为 2∶1,D 项错误。
二、非选择题
13.现有下列四种装置:①盛 200 mL 0.005 mol·L-1 硫酸铜溶液;②盛 200 mL 0.01 mol·L
-1 硫酸;③盛 200 mL 氯化锌溶液;④盛 200 mL 氯化钾溶液。
试回答下列问题:
(1)上述四种装置中,为电解池的是________(用编号回答),装置①中两电极的电极反应
式 分 别 是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________( 注
明电极名称)。
(2)用离子方程式回答:通电时装置④中的总反应是____________________________,
溶液中可能发生的副反应是__________________________________________________。
(3)工作一段时间后,测得导线上均通过 0.002 mol 电子,则上述四种装置中溶液 pH 最
小的是________(用编号回答,溶液体积变化忽略不计)。
(4)若将装置④中的外加电源拆去,用导线将两个电极连接,则 Fe 极上发生的反应是
________________________________________________________________________,
C 极 上 发 生 的 反 应 是
__________________________________________________________。
解析:(1)电解池的标志是有外加电源,①③④中都有外加电源,①③④是电解池。
(2)装置④中是惰性电极电解氯化钾溶液,生成氢气、氯气、KOH,其中 Cl2 与 KOH 会
发生氧化还原反应。
(3)工作一段时间后,①②③中溶液呈现酸性,④中溶液呈碱性,通过 0.002 mol 电子时,
①中生成 H+为 0.002 mol,H+浓度为 0.01 mol·L-1;②中消耗 H+为 0.002 mol,剩余 H+为
0.01 mol·L-1×2×200×10-3L-0.002 mol=0.002 mol,同时溶液中的硫酸锌也会水解生成 H
+;③中为氯化锌溶液,其酸性是由 Zn2+水解所得,酸性较弱,所以②中溶液酸性最强,pH
最小。
(4)若将装置④中的外加电源拆去,用导线将两个电极连接,因为氯化钾溶液是中性溶
液,所以装置④就成了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。
答案:(1)①③④ 阴极:2Cu2++4e-===2Cu,阳极:4OH--4e-===O2↑+2H2O
(2)2Cl-+2H2O=====
通电
H2↑+Cl2↑+2OH-
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
(3)②
(4)2Fe-4e-===2Fe2+ O2+2H2O+4e-===4OH-
14.(2020·平湖中学选考模拟)Ⅰ.(1)事实证明,原电池中发生的反应通常是放热反应。
利用下列化学反应可以设计成原电池的是________。
A.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH>0
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l)
ΔH<0
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH<0
(2)以 KOH 溶液为电解质溶液,依据所选反应设计一个原电池,其负极反应式为
________________________________________________________________________。
Ⅱ.如图为相互串联的甲、乙两个电解池,甲池为用电解原理精炼铜的装置,请回答:
(3)A 极材料是____________,电极反应为_________________________________
____________________。
(4)若甲池阴极增重 6.4 g,则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为____________L。
解析:Ⅰ.(1)A.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH>0,为氧化还原反应,但为吸热反
应,不能设计成原电池,故 A 错误;B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0,
不属于氧化还原反应,不能设计成原电池,故 B 错误;C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH<0,
为氧化还原反应,且为放热反应,能设计成原电池,故 C 正确。
(2)以 KOH 溶液为电解质溶液,氢氧燃料碱性电池中,负极上氢气失去电子,负极反应
式为 H2+2OH--2e-===2H2O。
Ⅱ.(3)依据电解原理精炼铜的装置是粗铜做阳极,精铜做阴极,含铜离子的溶液做电解
质溶液;所以 A 极是阴极,材料是精铜,电极反应为 Cu2++2e-===Cu;B 为阳极,材料是
粗铜,电极反应主要为 Cu-2e-===Cu2+;电解质溶液是 CuSO4 溶液。
(4)甲池是精炼铜,增重 6.4 g 是铜的质量,物质的量为 0.1 mol,转移电子物质的量为
0.2 mol;乙池阳极电极反应为 2Cl--2e-===Cl2↑,根据电解反应过程中电极上的电子守恒
计算可知放出气体物质的量为 0.1 mol,在标准状况下的体积为 2.24 L。
答案:Ⅰ.(1)C (2)H2+2OH--2e-===2H2O
Ⅱ.(3)精铜 Cu2++2e-===Cu (4)2.24