2018届高考一轮复习人教版第23讲电解池金属腐蚀与防护学案80 21页

第23讲　电解池　金属腐蚀与防护 ‎【考纲要求】　1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应和总反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害及防止金属腐蚀的措施。‎ 考点一|电解原理(重点保分型——师生共研)‎ 授课提示：对应学生用书第111页 ‎[核心知识大通关]‎ ‎1．电解 ‎2．电解池 ‎(1)概念：电解池是把电能转变为化学能的装置。‎ ‎(2)构成条件 ‎①有与直流电源相连的两个电极。‎ ‎②两个电极插入电解质溶液(或熔融电解质)中。‎ ‎③形成闭合回路。‎ ‎(3)电解池中电子和离子的移动 ‎①电子：从电源负极流出后，流向电解池的阴极；再从电解池的阳极流向电源的正极。‎ ‎②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。‎ ‎3．电解工作原理(以电解CuCl2溶液为例)‎ 总反应方程式：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑。‎ ‎4．阴、阳两极放电顺序 ‎(1)惰性电极：石墨、铂、金电极。‎ 活性电极：除石墨、铂、金以外的电极。‎ ‎(2)放电顺序 ‎①阴极(与电极材料无关)：‎ ‎②阳极(与电极材料有关)：‎ 小题热身 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。‎ ‎(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。(　　)‎ ‎(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。(　　)‎ ‎(3)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。(　　)‎ ‎(4)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大。(　　)‎ ‎(5)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应。(　　)‎ ‎(6)电解硫酸钠溶液一段时间，可向电解液中加适量水以恢复到原浓度。(　　)‎ ‎(7)电解硫酸铜溶液一段时间，为复原可加适量Cu(OH)2。(　　)‎ 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×‎ ‎[考向精练提考能]‎ 考向一　电极反应式、电解方程式的书写 ‎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．然后写出阴、阳两极的放电顺序 ‎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。‎ ‎1．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)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式：_____________________________________；‎ 阴极反应式：___________________________________________；‎ 总反应离子方程式：_______________________________________。‎ ‎(3)用铁做电极电解NaCl溶液 阳极反应式：___________________________________________；‎ 阴极反应式：_____________________________________________；‎ 总反应化学方程式：________________________________________。‎ ‎(4)用铁做电极电解NaOH溶液 阳极反应式：___________________________________________；‎ 阴极反应式：__________________________________________；‎ 总反应离子方程式：_________________________________________。‎ ‎(5)用Al做电极电解NaOH溶液 阳极反应式：_________________________________________；‎ 阴极反应式：_____________________________________；‎ 总反应离子方程式：_____________________________________。‎ ‎(6)用Al做阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式：_______________________________________；‎ 阴极反应式：____________________________________________；‎ 总反应离子方程式：______________________________________。‎ ‎(7)用Al做阳极，石墨做阴极，电解NaHCO3溶液 阳极反应式：______________________________________；‎ 阴极反应式：_____________________________________；‎ 总反应离子方程式：____________________________________。‎ ‎(8)用惰性电极电解熔融MgCl2‎ 阳极反应式：_________________________________________；‎ 阴极反应式：_________________________________________；‎ 总反应离子方程式：____________________________________。‎ 答案：(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)‎ ‎4Ag＋＋4e－===4Ag ‎4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋‎ ‎(2)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)‎ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑‎ ‎(3)Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)‎ Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑‎ ‎(4)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2‎ ‎2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)‎ Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑‎ ‎(5)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑)‎ ‎2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑‎ ‎(6)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋‎ ‎6H＋＋6e－===3H2↑‎ ‎2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑‎ ‎(7)2Al＋6HCO－6e－===2Al(OH)3↓＋6CO2↑‎ ‎6H＋＋6e－===3H2↑(或6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－)‎ ‎2Al＋6HCO＋6H2O===2Al(OH)3↓＋6CO2↑＋3H2↑＋6OH－‎ ‎(8)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ Mg2＋＋2e－===Mg Mg2＋＋2Cl－Mg＋Cl2↑‎ ‎2．某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和NaCl，以惰性电极对该溶液进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。‎ 解析：第一阶段　阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 第二阶段　阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 第三阶段　阴极：4H＋＋4e－===2H2↑‎ 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 将电极反应式合并可得电解反应的化学方程式。‎ 答案：第一阶段的反应：CuCl2Cu＋Cl2↑‎ 第二阶段的反应：‎ ‎2Cu(NO3)2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HNO3‎ 第三阶段的反应：2H2O2H2↑＋O2↑‎ ‎[练后反思]　规避“三个”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。‎ ‎2．要确保两极电子转移数目相同，且应注明条件“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。‎ 考向二　以惰性电极电解电解质溶液的规律 ‎3．用惰性电极电解NaOH溶液 阴极反应式：_______________________________________；‎ 阳极反应式：_______________________________________；‎ 电解方程式：______________________________________。‎ 答案：4H＋＋4e－===2H2↑‎ ‎4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ‎2H2O2H2↑＋O2↑‎ ‎[练后反思]　‎ 由框内阴、阳离子组成可溶于水的电解质，用惰性电极电解时，只电解水。‎ ‎4．(1)用惰性电极电解盐酸 阴极反应式：__________________________________________；‎ 阳极反应式：__________________________________________；‎ 电解离子方程式：_______________________________________。‎ ‎(2)模仿3题的形式，归纳电解时只电解电解质的电解质溶液(下同)。‎ 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎2H＋＋2Cl－H2↑＋Cl2↑‎ ‎(2)由框内阴、阳离子组成可溶于水的电解质，用惰性电极电解其水溶液时，只电解电解质：‎ ‎5．(1)用惰性电极电解NaCl溶液 阴极反应式：___________________________________________；‎ 阳极反应式：___________________________________________；‎ 电解离子方程式：_____________________________________。‎ ‎(2)归纳电解时放H2生成碱的电解质。‎ 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎2H2O＋2Cl－H2↑＋Cl2↑＋2OH－‎ ‎(2)由框内阴、阳离子组成能溶于水的电解质，用惰性电极电解时，放H2生成碱：‎ Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)> >OH－>含氧酸根离子 ‎6．(1)用惰性电极电解CuSO4溶液 阴极反应式：_________________________________________；‎ 阳极反应式：_________________________________________；‎ 电解离子方程式：_____________________________________。‎ ‎(2)归纳电解时，放出O2生成酸的电解质。‎ 答案：(1)2Cu2＋＋4e－===2Cu ‎4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ ‎2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋‎ ‎(2)由框内阴、阳离子组成能溶于水的电解质，用惰性电极电解其溶液时，放出O2生成酸：‎ >H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋‎ S2－>I－＞Br－>Cl－>OH－> 考向三　电解原理和电解规律的综合考查 ‎7．用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是(　　)‎ A．NaCl　　　　　　　　　 B．Na2CO3‎ C．CuSO4 D．K2S 解析：加适量水能使溶液恢复到电解前的浓度，则实际是电解水，故只有B项符合条件。‎ 答案：B ‎8．(2016·全国高考卷Ⅰ)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成 解析：负极区(阴极)电极反应为4H＋＋4e－===2H2↑，正极区(阳极)电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。A项，通电后SO向正极移动，正极区OH－放电，溶液酸性增强，pH减小；C项，负极反应为4H＋＋4e－===2H2↑，溶液pH增大；D项，当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol O2生成。‎ 答案：B 考点二|电解原理的应用(重点保分型——师生共研)‎ 授课提示：对应学生用书第113页 ‎[核心知识大通关]‎ ‎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：‎ ‎2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。‎ ‎2.电镀 如图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：‎ ‎(1)镀件做阴极，镀层金属银做阳极。‎ ‎(2)电解质溶液是AgNO3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：2Cl－－2e－===Cl2↑；‎ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na。‎ ‎(2)冶炼铝 ‎2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑‎ 电极反应：‎ 阳极：6O2－－12e－===3O2↑‎ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al。‎ 小题热身 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。‎ ‎(1)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3。(　　)‎ ‎(2)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu做阳极。(　　)‎ ‎(3)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。(　　)‎ ‎(4)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极。(　　)‎ ‎(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。(　　)‎ ‎(6)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通过。(　　)‎ ‎(7)电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×‎ ‎[考向精练提考能]‎ ‎1．比较下列两种装置有哪些不同？‎ ‎(1)请分析两装置中各电极的质量变化？‎ ‎(2)请分析两装置中电解质溶液浓度的变化？‎ 答案：(1)甲图中铜片质量减小，铁制品质量增加；乙图中粗铜质量减小，精铜质量增加。‎ ‎(2)甲图中CuSO4溶液浓度几乎未变化，因为阳极溶解多少铜，阴极增加多少铜；乙图中CuSO4溶液浓度逐渐变小，因为粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放电后转化成Zn2＋、Fe2＋等离子，此时Cu2＋会转化为Cu，造成CuSO4溶液浓度减小。‎ ‎2．(1)电镀时，镀件与电源的________极连接。‎ ‎(2)化学电镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。‎ ‎①若用铜盐进行化学镀铜，应选用________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。‎ ‎②某化学镀铜的反应速率随镀液pH变化如图所示。该镀铜过程中，镀液pH控制在12.5左右。据图中信息，给出使反应停止的方法：_______________________。‎ 解析：(1)电镀时，镀件与电源的负极相连。(2)①铜盐中，铜化合价降低，做氧化剂，需要选择还原剂；②pH降低，镀铜反应速率降低，pH在8～9之间，反应几乎停止。‎ 答案：(1)负　(2)①还原剂　②调节溶液pH在8～9之间 ‎3．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。________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)负　硫酸 ‎(2)SO－2e－＋H2O===SO＋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 ‎4．次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：‎ H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：‎ ‎(1)写出阳极的电极反应式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)分析产品室可得到H3PO2‎ 的原因：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质。该杂质产生的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)阳极为水电离出的OH－放电，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)阳极室中的H＋穿过阳膜进入产品室，原料室中的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2。(3)在阳极区H2PO或H3PO2可能失电子发生氧化反应，即生成物中会混有PO。‎ 答案：(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ ‎(2)阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2‎ ‎(3)PO　H2PO或H3PO2被氧化 考点三|金属的腐蚀和防护(重点保分型——师生共研)‎ 授课提示：对应学生用书第114页 ‎[核心知识大通关]‎ ‎1．金属腐蚀的本质 金属原子失电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。‎ ‎2．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋‎ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有电流产生 注：通常两种腐蚀同时存在，但电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，危害也更严重 ‎3.电化学腐蚀的分类(钢铁腐蚀)‎ 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜性质 酸性 弱酸性或中性或碱性 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极反应 ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎2H2O＋O2＋4e－===4OH－‎ 总反应 Fe＋2H＋=== Fe2＋＋H2↑‎ ‎2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2‎ 其他反应 吸氧腐蚀还伴随以下反应：‎ ‎4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 注：吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 ‎4.金属的防护 ‎(1)牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理。‎ ‎(2)外加电流的阴极保护法利用电解池原理。‎ ‎(3)改变金属内部结构→如制成不锈钢。‎ ‎(4)加保护层→如电镀、喷漆、覆膜等。‎ 小题热身 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。‎ ‎(1)干燥环境下金属不被腐蚀。(　　)‎ ‎(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。(　　)‎ ‎(3)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋。(　　)‎ ‎(4)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜前更容易生锈。(　　)‎ ‎(5)在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀。(　　)‎ ‎(6)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极。(　　)‎ ‎(7)在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×‎ ‎[考向精练提考能]‎ 考向一　腐蚀快慢与防护方法的比较 ‎1．判断金属腐蚀快慢的方法 ‎(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。‎ ‎(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。‎ ‎(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。‎ ‎(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。‎ ‎2．两种保护方法的比较 外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。‎ ‎1．(1)(RJ选修4·P883、4题改编)以下装置中(杯中均盛有海水)‎ Zn片腐蚀由快到慢的顺序为________。‎ ‎(2)(RJ选修4·P889题改编)镀锌铁板(俗称白铁)和镀锡铁板(俗称马口铁)，________铁板更耐腐蚀，原因为_________________________。‎ 答案：(1)④③⑥①②⑤　(2)镀锌　镀层破坏后，镀锌铁板中的铁为正极受到保护，镀锡铁板中的铁为负极加快腐蚀 ‎2．下列铁制品(铁钉或钢铁管道)易被腐蚀的是(　　)‎ 解析：Fe接电源负极，做阴极，被保护，A不易被腐蚀；B和C均为牺牲阳极的阴极保护法，铁质管道受到保护，均不易被腐蚀；CuFe和水膜很容易形成原电池，Fe易被氧化，故铁质铆钉易被腐蚀。‎ 答案：D ‎3．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　)‎ A．出土青铜器生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程 B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 解析：电化学腐蚀过程发生了化学反应，A错误；锡层破损后，铁与锡构成原电池，铁做负极，加快了铁的腐蚀，B错误；海轮外壳中的金属铁与连接的锌块构成原电池，锌做负极，可以保护海轮外壳，C正确；利用外加直流电源保护器件时，必须将其连接在电源负极，D错误。‎ 答案：C 考向二　析氢腐蚀和吸氧腐蚀 正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。‎ ‎4.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是(　　)‎ A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C．墨水回升时，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．具支试管中溶液pH减小 解析：生铁片中的碳是原电池的正极，A错；雨水酸性较强，开始时铁片发生化学腐蚀和析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C对；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错。‎ 答案：C ‎5.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电板反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ 解析：由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池时，Fe为负极，失去电子被氧化为Fe2＋，加快铁片的腐蚀，A正确；d为石墨，由于是中性电解质，所 以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，C正确；若d为锌块，由于电解质溶液呈中性，发生的是吸氧腐蚀，铁片上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。‎ 答案：D ‎6.(2017·河北衡水中学检测)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。下列说法正确的是(　　)‎ A．该电化学腐蚀为析氢腐蚀 B．图中生成铁锈最多的是C区域 C．A区域比B区域更易腐蚀 D．铁闸中负极的电极反应：Fe－2e－===Fe2＋‎ 解析：该电化学腐蚀为吸氧腐蚀，A错误；A区域暴露在空气中发生化学腐蚀，B、C、D 区域均发生电化学腐蚀，海水越深氧气含量越少，越不易发生电化学腐蚀，所以腐蚀最严重的是B区域，B错误；根据以上分析可知B区域比A区域更易腐蚀，C错误；原电池中负极失去电子，则负极电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，D正确。‎ 答案：D ‎[真题发掘·知识串联]串线索　固双基　回扣关键知识 以饱和食盐水的电解为载体　串联电解原理及金属的腐蚀与防护的相关知识 授课提示：对应学生用书第115页 高考载体　(上海高考卷)‎ 如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中。‎ 知识串联——高考还可以这样考 ‎(1)闭合K2，该装置为电解装置，则：‎ ‎①阴极反应式：___________________________________，‎ ‎②阳极反应式：______________________________________，‎ 如何通过实验检验该电极产物？________________________________________________________________________，‎ ‎③总反应的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)闭合K2，电解一段时间后，如何操作才能使电解液恢复到电解前的状态？________________________________________________________________________。‎ ‎(3)闭合K1，铁棒上发生的电极反应式是________。此时石墨棒周围溶液pH如何变化？________。 ‎(4)闭合K2，铁棒不会被腐蚀，此种金属的防护方法是____________________。 ‎(5)闭合K1‎ ‎，铁棒被腐蚀，此电化学腐蚀是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀？________，写出其正极反应式____________________。 ‎(6)闭合K2，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生气体的物质的量是____________________。 答案：(1)①2H＋＋2e－===H2↑　②2Cl－－2e－===Cl2↑　将湿润的KI淀粉试纸置于U形管右侧管口，若试纸变蓝，说明产生的气体是Cl2　③2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎(2)通入HCl气体 ‎(3)Fe－2e－===Fe2＋　升高 ‎(4)外加电流的阴极保护法 ‎(5)吸氧腐蚀　2H2O＋O2＋4e－===4OH－‎ ‎(6)0.002 mol 课时作业(授课提示：对应学生用书第289页)‎ ‎1．下列现象与电化学腐蚀无关的是(　　)‎ A．生铁比纯铁易生锈 B．纯银饰品久置表面变暗 C．黄铜(铜锌合金)制品不易产生铜绿 D．与铜管连接的铁管易生锈 解析：A项，生铁能够构成原电池，所以比纯铁易生锈；B项，纯银不符合构成原电池的条件，故它表面变暗与电化学腐蚀无关；C项，铜锌合金能构成原电池，锌做负极被氧化，铜被保护起来，不易被腐蚀；D项，铜管与铁管连接构成原电池，铁做负极，易被腐蚀。‎ 答案：B ‎2．相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是(　　)‎ 解析：A、D均可由Fe、Cu构成原电池而加速铁的腐蚀；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属做负极，碳做正极，易被腐蚀；C中铜镀层把铁完全覆盖，构不成原电池而不被腐蚀。‎ 答案：C ‎3．下列说法不正确的是(　　)‎ A.钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀 B.钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀 C.将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好 D.钢闸门作为阴极而受到保护 解析：根据牺牲阳极的阴极保护法，两个连接的金属，其金属越活泼，越容易失去电子，越易被腐蚀，金属活动性：Zn>Fe>Cu，故将锌板换成铜板对钢闸门没有起到保护作用，且使腐蚀加快，C不正确。‎ 答案：C ‎4.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示装置，下列有关说法错误的是(　　)‎ A．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ B．将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成 C．若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈 D．分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快 解析：铁是负极，失电子被氧化成Fe2＋，在正极氧气得电子发生还原反应生成OH－，故将氧气吹向石墨电极，铁锈出现得更快，A正确，D错误；若将石墨电极换成Mg电极，则负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈，B正确；向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率，C正确。‎ 答案：D ‎5.全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是(　　)‎ A．土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池 B．金属棒M的材料应该是比镁活泼的金属 C．金属棒M上发生反应：M－ne－===Mn＋‎ D．这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法 解析：钢铁为铁碳合金，土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池，A项正确；金属棒M的材料应该是比铁活泼的金属，不能比镁活泼，比镁活泼的金属能与水快速反应，B项错误；金属棒M做原电池的负极，被氧化，发生反应：M－ne－===Mn＋，C项正确；这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法，D项正确。‎ 答案：B ‎6．下列描述不符合生产实际的是(　　)‎ A．电解熔融的氧化铝制取金属铝时用铁做阳极 B．电解法精炼粗铜时用纯铜做阴极 C．电解饱和食盐水制烧碱时用涂镍碳钢网做阴极 D．在镀件上电镀锌时用锌做阳极 解析：铁做阳极时，铁发生氧化反应生成Fe2＋而进入电解液中，在阴极析出使铝不纯。‎ 答案：A ‎7．现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解，下列有关电极产物的判断正确的是(　　)‎ A．阴极产物是氢气　　　　　 B．阳极产物是氧气 C．阴极产物是铝和氧气 D．阳极产物只有氯气 解析：将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O3，电解熔融的Al2O3，阳极为O2－放电，阳极产物为氧气；阴极为Al3＋放电，阴极产物为铝。‎ 答案：B ‎8．(2017·河北冀州中学月考)下列电解质溶液用惰性电极进行电解时，一段时间后，溶液的pH增大的是(　　)‎ A．稀碳酸钠溶液 B．硫酸钠溶液 C．稀硫酸 D．硫酸铜溶液 解析：A项，电解稀碳酸钠溶液，实质是电解水，碳酸钠溶液浓度增大，pH增大，正确；B项，电解硫酸钠溶液的实质也是电解水，但溶液仍为中性，pH不变，错误；C项，电解稀硫酸的实质是电解水，硫酸浓度增大，pH减小，错误；D项，电解硫酸铜溶液时生成硫酸、氧气和铜，故pH减小，错误。‎ 答案：A ‎9．图中是化学能与电能相互转化的两套装置。下列分析正确的是(　　)‎ A．两装置中，铁电极均要消耗 B．图乙装置中两极均有气泡产生 C．图甲装置铁电极上发生的电极反应为Fe－3e－===Fe3＋‎ D．随着反应的进行，图甲装置中溶液的pH增大，图乙装置中溶液的pH不变 解析：图甲是原电池，较活泼的金属铁做负极，负极上铁失电子生成亚铁离子进入溶液，铁电极逐渐溶解，图乙是电解池，铁做阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，铁不溶解，故A错误；图乙是电解池，石墨作阳极，阳极上生成O2，铁做阴极，H＋放电生成H2，故B正确；图甲中Fe做负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故C错误；图甲电池的总反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，随反应的进行c(H＋)减小，溶液pH增大，图乙相当于电解水，H2SO4浓度增大，溶液的pH减小，故D错误。‎ 答案：B ‎10.(2017·福建四地六校联考)将等物质的量浓度的Cu(NO3)2和KCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法错误的是(　　)‎ A．AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu B．BC段表示在阴极上是H＋放电产生了H2‎ C．CD段相当于电解水 D．阳极先析出Cl2，后析出O2，阴极先产生Cu，后析出H2‎ 解析：设Cu(NO3)2和KCl的物质的量各为n mol，在AB段，阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极上n mol氯离子失n mol电子，阴极上n mol铜离子得n mol电子，由于铜离子水解使溶液酸性增强，铜离子浓度逐渐减小，溶液pH逐渐增大，故A正确；在BC段，阳极发生反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，阴极上n mol铜离子再得n mol电子，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH迅速减小，故B错误；在CD段，阳极发生反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，实质是电解水，溶液中氢离子浓度逐渐增大，pH减小，故C正确；由上述分析可知，阳极先析出Cl2，后析出O2，阴极先产生Cu，后析出H2，故D正确。‎ 答案：B ‎11．二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体，常用作饮用水消毒。实验室通过如下过程制备二氧化氯。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．电解时发生反应的离子方程式为NH＋3Cl－2H2↑＋NCl3‎ B．溶液X中大量存在的阴离子有Cl－、OH－‎ C．可用饱和食盐水除去ClO2中的NH3‎ D．可用明矾除去饮用水中残留的NaClO2‎ 解析：电荷不守恒，应是NH＋2H＋＋3Cl－3H2↑＋NCl3，A错误；由题图可知，NCl3和NaClO2按一定的物质的量之比混合，恰好生成了ClO2和NH3，由氢元素守恒可知，有水参与反应，1 mol NCl3转化为1 mol NH3，由NaClO2和ClO2中氯原子和氧原子个数之比为1∶2，结合得失电子守恒和电荷守恒可知，反应还生成了NaCl和NaOH，故溶液X中大量存在的阴离子为Cl－和OH－，B正确；ClO2是一种黄绿色易溶于水的气体，不能用饱和食盐水除去ClO2中的NH3，C错误；明矾不与NaClO2反应，明矾水解生成的Al(OH)3胶体也不能吸附NaClO2，故D错误。‎ 答案：B ‎12.(1)钢铁锈蚀图示如图甲所示：‎ ‎①用箭头画出图甲中电子的运动方向；‎ ‎②请你分析高铁铁轨锈蚀的原因是________________。‎ ‎(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨做电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图乙的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是________(填字母)。‎ a．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl b．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl c．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl d．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl 答案：(1)①‎ ‎②Fe－2e－===Fe2＋；由于电解质溶液中有H2CO3，电离出氢离子，2H＋＋2e－===H2↑，发生析氢腐蚀；电解质中又溶于氧气，O2＋4e－＋2H2O===4OH－，发生吸氧腐蚀　(2)b ‎13．(2017·北京昌平诊断)NOx、SO2的大量排放是造成雾霾天气的主要原因，研究其处理方法变废为宝越来越受到人们重视。按要求回答下列问题：‎ ‎(1)用间接电化学法除去NO的过程，如图甲所示：‎ 已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)富集废气中SO2，并使其与O2反应制备硫酸，装置使用多孔电极材料，如图乙所示。‎ ‎①X极的电极反应式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②消耗‎11.2 L(标准状况)气体B时，通过质子交换膜的H＋的个数为________。‎ ‎(3)工业上，可电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图丙所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质M。‎ ‎①写出阳极的电极反应式：________________________________________________________________________。‎ ‎②M是________，说明理由：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③总化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(2)①分析物质流向知，气体A为SO2，气体B为O2，X极是负极，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋；Y极为正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②n(O2)＝＝0.5 mol，生成的n(OH－)＝0.5 mol×4＝2 mol，为了维持溶液中电荷平衡，应有2 mol H＋从左侧通过质子交换膜向右侧迁移。(3)由图丙可知，阳极区NO发生氧化反应生成NO，阴极区NO发生还原反应生成NH，阳极反应式为5NO－15e－＋10H2O===20H＋＋5NO，阴极反应式为3NO＋15e－＋18H＋===3NH＋3H2O，电解过程中阳极产生的NO的物质的量大于阴极产生的NH的物质的量，为使电解产物全部转化成硝酸铵，需要补充NH3。总化学方程式为8NO＋7H2O＋2NH35NH4NO3。‎ 答案：(1)2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O ‎2NO＋2S2O＋2H2O===N2↑＋4HSO ‎(2)①SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋　②2NA ‎(3)①5NO－15e－＋10H2O===20H＋＋5NO ‎②NH3　电解过程中阳极生成的n(NO)大于阴极生成的n(NH)‎ ‎③8NO＋7H2O＋2NH35NH4NO3‎