2020届高考化学一轮复习电解池　金属的腐蚀与防护学案 33页

第19讲　电解池　金属的腐蚀与防护 考纲要求 名师点拨 ‎1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写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、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。‎ ‎　　复习本讲时，要把握电解的规律，要注意分析通电前电解质溶液中有哪些阴阳离子；通电时阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，并结合放电顺序分析谁先放电，写电极反应时应结合题目要求分析电解结果，如电极现象，水的电离平衡移动，离子浓度变化，pH变化等。对于多池串并联的装置，要依据装置中是否有自发的氧化还原反应判断装置的类型、电极及电极反应等。计算时找准计算的依据，根据具体题目特点，灵活运用，电子守恒、关系式、电极反应式，总反应式等进行有关计算。‎ 考点一　电解原理及规律 ‎1．电解的概念 让直流电通过电解质溶液或熔融电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。‎ ‎2．电解池 ‎(1)定义：电解池是把__电能__转变为__化学能__的装置。‎ ‎(2)电解池的构成条件：‎ ‎①有外接__直流__电源。‎ ‎②有与__电源__相连的两个电极 ‎③形成闭合回路。‎ ‎④电解质溶液或__熔融__电解质。‎ ‎(3)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)。‎ 总反应方程式：　CuCl2Cu＋Cl2↑ 　‎ ‎(4)电解原理示意图 　 ‎　　　　　　__阴__离子移向　　　　　　__阳__离子移向 ‎3．电解池电极反应式的书写步骤与方法 ‎ |‎ ‎|‎ 特别提醒：‎ ‎(1)判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性材料。‎ ‎(2)书写电解化学方程式时，应看清是电解电解质的水溶液还是熔融电解质。Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融状态下才放电。‎ ‎4．判断电解池阴、阳极的常用方法 判断方法 阳极 阴极 与电源连接 与正极相连 与负极相连 闭合 回路 导线中 电子流出 电子流入 电解质溶液中 阳离子移离 阳离子移向 阴离子移向 阴离子移离 电极 反应 得失电子 失电子 得电子 化合价 升高 降低 反应类型 氧化反应 还原反应 电极质量 减小或不变 增大或不变 ‎5．离子放电顺序与惰性电极电解电解质溶液的类型 ‎6．电解过程中离子浓度的变化规律 ‎(1)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大。‎ ‎(2)若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大。‎ ‎(3)若阴、阳两极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，溶质离子的浓度增大。‎ ‎7．以惰性电极电解电解质的规律 类型 实例 阴、阳极电 极反应 总反应 方程式 pH 电解质 溶液复原 电解 水型 NaOH ‎2H＋＋2e－===H2↑、‎ ‎4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ ‎　2H2O2H2↑＋O2↑ 　‎ 增大 加水 H2SO4‎ 减小 加水 Na2SO4‎ 不变 加水 电解 电解 质型 HCl ‎2H＋＋2e－===H2↑、2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎　2HClH2↑＋Cl2↑ 　‎ 增大 加氯 化氢 CuCl2‎ Cu2＋＋2e－===Cu、2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎　CuCl2Cu＋Cl2↑ 　‎ ‎－‎ 加氯 化铜 放H2‎ 生碱型 NaCl ‎2H＋＋2e－===H2↑、‎ ‎2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 　‎ 增大 加氯 化氢 放O2‎ 生酸型 CuSO4‎ Cu2＋＋2e－===Cu、‎ ‎4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ‎　2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑ 　‎ 减小 加氧 化铜 方法点拨：‎ ‎(1)电解时溶液pH的变化规律。‎ ‎①若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生，电解后溶液pH增大；‎ ‎②若阴极上无H2产生，阳极上产生O2，则电解后溶液pH减小；‎ ‎③若阴极上有H2产生，阳极上有O2产生，且VH2＝2VO2，则有“酸更酸，碱更碱，中性就不变”，即：‎ a．如果原溶液是酸溶液，则pH变小；‎ b．如果原溶液为碱溶液，则pH变大；‎ c．如果原溶液为中性溶液，则电解后pH不变。‎ ‎(2)电解质溶液的复原措施。‎ 电解后的溶液恢复到原状态，出什么加什么(即一般加入阴极产物与阳极产物的化合物)。如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后，若使溶液复原，应通入HCl气体而不能加入盐酸。‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)任何化学反应都可以设计成电解池反应(　×　)‎ ‎(2)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑能设计成电解池(　√　)‎ 提示：电解池是把电能转化为化学能，所以不论自发、不自发进行的氧化还原反应理论上均可设计成电解池；如有Zn作阳极、惰性电极作阴极，电解硫酸溶液，电池反应即为上述反应。‎ ‎(3)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应(　√　)‎ 提示：阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液中的阳离子放电。‎ ‎(4)阳极不管是什么材料，电极本身都不反应(　×　)‎ 提示：阳极如果是活性电极，电极本身参加反应。‎ ‎(5)电解过程中阴离子向阴极定向移动(　×　)‎ 提示：电解过程中阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动。‎ ‎(6)用惰性电极电解饱和食盐水，溶液的pH不变(　×　)‎ ‎(7)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应(　×　)‎ ‎(8)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(　√　)‎ ‎(9)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(　×　)‎ ‎(10)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大(　×　)‎ ‎(11)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的情况(　×　)‎ ‎(12)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(　√　)‎ ‎(13)用铜作电极电解CuSO4溶液的方程式为 ‎2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋(　×　)‎ ‎2．问题思考：‎ 电解质溶液通电时，一定会发生化学反应吗？为什么？‎ 提示：一定发生化学反应。因为在电解池的阴极、阳极分别发生还原反应和氧化反应，发生了电子的转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。‎ ‎3．探究电解规律(用惰性电极电解)‎ ‎(1)电解水型①试写出电解下列溶液的电解方程式 稀硫酸：　2H2O2H2↑＋O2↑ 　；‎ NaOH：　2H2O2H2↑＋O2↑ 　；‎ KNO3：　2H2O2H2↑＋O2↑ 　。‎ ‎②分析“电解水型”的电解质包括哪些类型：__含氧酸、强碱和活泼金属的含氧酸盐__。‎ ‎(2)电解电解质型 电解质溶液 HBr CuCl2‎ 阴极反应 ‎①　2H＋＋2e－===H2↑ 　‎ ‎②　Cu2＋＋2e－===Cu 　‎ 阳极反应 ‎③　2Br－－2e－===Br2 　‎ ‎④　2Cl－－2e－===Cl2↑ 　‎ 电解反应 ‎⑤　2HBrH2↑＋Br2 　‎ ‎⑥　CuCl2Cu＋Cl2↑ 　‎ 溶液复原 加⑦__适量HBr__‎ 加⑧__适量CuCl2__‎ 分析“电解电解质型”的电解质包括哪些类型⑨__无氧酸(除HF)和不活泼金属的无氧酸盐(除氟化物)__。‎ ‎(3)放H2生碱型 ‎①电解NaCl溶液：‎ 阴极反应：　2H＋＋2e－===H2↑ 　；‎ 阳极反应：　2Cl－－2e－===Cl2↑ 　；‎ 电解反应离子方程式　2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 　。‎ 电解一段时间后，NaCl溶液恢复原状的方法：__通HCl__。‎ ‎②分析“放H2生碱型”的电解质包括哪些类型：__活泼金属的无氧酸盐(除氟化物)__。‎ ‎(4)放O2生酸型 ‎①电解CuSO4溶液 阴极反应　2Cu2＋＋4e－===2Cu 　；‎ 阳极反应：　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 　；‎ 电解反应离子方程式：　2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 　；‎ 电解一段时间后，CuSO4溶液恢复原状的方法__加CuO(CuCO3)__。‎ ‎②分析“放O2生酸型”电解质包括哪些类型：__不活泼金属的含氧酸盐__。‎ ‎1．(2019·十堰模拟)某小组为研究电化学原理，设计了甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)。下列叙述正确的是(　C　)‎ A．甲、丙中化学能转化为电能，乙中电能转化为化学能 B．C1、C2分别是阳极、阴极；铜片、铁片上都发生氧化反应 C．C1上和C3上放出的气体相同，铜片上和铁片上放出的气体也相同 D．甲中溶液的pH逐渐增大，丙中溶液的pH逐渐减小 ‎[解析]　A项，甲没有外接电源，是将化学能转化为电能的装置，为原电池；乙、丙有外接电源，是将电能转化为化学能的装置，为电解池，错误。B项，C1、C2分别连接电源的正、负极，分别是电解池的阳极、阴极；锌片作负极发生氧化反应，铁片作阴极发生还原反应，错误。C项，C1和C3都是阳极，氯离子在阳极上失电子生成氯气，铜片上和铁片上都是氢离子得电子生成氢气，正确。D项，甲中正极和丙中阴极上都是氢离子得电子生成氢气，随着反应的进行，溶液的pH均增大，错误。‎ ‎2．‎ ‎(2019·贵州遵义一中训练)如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板上有无色无味的气体放出，符合这一情况的是(　A　)‎ a极板 b极板 X电极 Z A 锌 石墨 负极 CuSO4‎ B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3‎ D 铜 石墨 负极 CuCl2‎ ‎[解析]　该装置是电解池，通电后发现a极板质量增加，b 极板处有无色无味的气体放出，说明a电极是阴极、b电极是阳极，则X是负极、Y是正极；阳极上氢氧根离子放电生成氧气，则阳极应该是惰性电极；阴极上析出金属，在金属活动性顺序中该金属应该位于H元素之后。A项，X是负极，Zn是阴极、石墨是阳极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上铜离子放电生成Cu，A项正确；B项，用惰性电极电解NaOH溶液，电极上没有固体生成，B项错误；C项，X是正极，则a为阳极，a极上不会有固体生成，C项错误；D项，阳极上氯离子失电子生成氯气，氯气为有刺激性气味的黄绿色气体，不符合题意，D项错误。‎ ‎3．(2019·贵州贵阳一中高三质检)用铅蓄电池来电解200 mL某浓度的硫酸铜溶液(电极均为石墨)一段时间后，加入0.1 mol氢氧化铜可以使溶液恢复到原来状态。下列说法正确的是(　B　)‎ A．阴极产生‎3.36 L产生(标准状况下)‎ B．电路中转移电子数为0.4NA C．原硫酸铜溶液的浓度为0.1 mol·L－1‎ D．铅蓄电池的正极增重‎19.2 g ‎[解析]　Cu(OH)2从组成上可看成CuO·H2O，加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好使电解质溶液恢复到电解前的状态，即电解生成了0.1 mol Cu，并电解了0.1 mol H2O，由电解的化学方程式可知：‎ ‎2H2O＋2CuSO42Cu　＋　O2↑＋2H2SO4　转移电子 ‎ 2 mol 2 mol 1 mol 4 mol ‎ 0.1 mol 0.1 mol 0.05 mol 0.2 mol ‎2H2O 2H2↑　　＋　　O2↑　　　　　转移电子 ‎2 mol 2 mol 1 mol 4 mol ‎0.1 mol 0.1 mol 0.05 mol 0.2 mol 所以电解过程中共转移电子0.4 mol；阴极产生‎2.24 L氢气(标准状况下)；原硫酸铜溶液的浓度为＝0.05 mol·L－1；铅蓄电池的正极反应式为PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O，所以正极增重0.2 mol×‎64 g·mol－1＝‎12.8 g。‎ 萃取精华：‎ 电化学的计算技巧 原电池和电解池的相关计算，主要包括两极产物的定量计算、相对原子质量的计算、阿伏加德罗常数测定的计算、溶液pH的计算，根据产物的量求电量及根据电量求产物的量等。在进行有关计算时，可运用以下基本方法：‎ ‎(1)根据总反应式计算。‎ 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。‎ ‎(2)根据电子守恒计算。‎ ‎①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是各电极上转移的电子数相等。‎ ‎②用于混合溶液中电解的分阶段计算。‎ ‎(3)根据关系式计算。‎ 根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。‎ 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：‎ ‎(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)‎ 该关系式具有总揽电化学计算的作用，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。‎ 提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－‎19 C来计算电路中通过的电量。‎ ‎4．(2018·课标Ⅰ，13)‎ 最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：‎ ‎①EDTA－Fe2＋－e－===EDTA－Fe3＋‎ ‎②2EDTA－Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA－Fe2＋‎ 该装置工作时，下列叙述错误的是(　C　)‎ A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA－Fe3＋/EDTA－Fe2＋，溶液需为酸性 ‎[解析]　由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。C错：阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高。A对：由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O。B对：将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S。D对：Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中。‎ ‎5．按要求书写有关的电极反应式及总方程式 ‎(1)用惰性电极电解AgNO3溶液：‎ 阳极反应式　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 　；‎ 阴极反应式　4Ag＋＋4e－===4Ag 　；‎ 总反应离子方程式　4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ 　。‎ ‎(2)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式　2Cl－－2e－===Cl2↑ 　；‎ 阴极反应式　2H＋＋2e－===H2↑ 　；‎ 总反应离子方程式　Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ 　。‎ ‎(3)用铁作电极电解NaCl溶液 阳极反应式　Fe－2e－===Fe2＋ 　；‎ 阴极反应式　2H＋＋2e－===H2↑ 　；‎ 总反应离子方程式　Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ 　。‎ ‎(4)用铜作电极电解盐酸溶液 阳极反应式　Cu－2e－===Cu2＋ 　；‎ 阴极反应式　2H＋＋2e－===H2↑ 　；‎ 总反应离子方程式　Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ 　。‎ ‎(5)用Al作电极电解NaOH溶液 阳极反应式　2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O 　；‎ 阴极反应式　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑) 　；‎ 总反应离子方程式　2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑ 　。‎ ‎(6)用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式　2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 　；‎ 阴极反应式　6H＋＋6e－===3H2↑ 　；‎ 总反应离子方程式　2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ 　。‎ ‎(7)用Al作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO3溶液 阳极反应式　2Al＋6HCO－6e－===2Al(OH)3↓＋6CO2↑ 　；‎ 阴极反应式　6H＋＋6e－===3H2↑(或6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－) 　。‎ ‎(8)用惰性电极电解熔融MgCl2‎ 阳极反应式　2Cl－－2e－===Cl2↑ 　；‎ 阴极反应式　Mg2＋＋2e－===Mg 　；‎ 总反应离子方程式　Mg2＋＋2Cl－Mg＋Cl2↑ 　。‎ ‎6．(2015·山东·29)‎ 利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。‎ 利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为__LiOH__溶液(填化学式)，阳极电极反应式为　2Cl－－2e－===Cl2↑ 　，电解过程中Li＋向__B__电极迁移(填“A”或“B”)。‎ ‎[解析]　B极区产生H2，同时生成LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液；电极A为阳极，阳极区电解液为LiCl溶液，根据放电顺序，阳极上Cl－失去电子，则阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；根据电流方向，电解过程中Li＋向B电极迁移。‎ 萃取精华：‎ ‎1．规避电解池中化学方程式书写的四个易失分点 ‎(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，弱电解质要写成化学式。‎ ‎(2)电极反应的书写首先根据题干要求及信息大胆写出反应物和生成物，然后根据“阴得阳失”加上得失电子数目，最后根据电解质溶液酸碱性补上H＋、OH－或H2O，依据电荷守恒配平。‎ ‎(3)注意运用H＋、OH－、H2O进行配平：电解池电极反应中，如果是H＋、OH－放电，不论溶液酸碱性则一定写H＋、OH－得、失电子，其他情况下酸性溶液中一定不能存在OH－，同理在碱性溶液中一定不能存在H＋。‎ ‎(4)要确保两极得失电子数目相等，且注明条件“通电”。‎ ‎2．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，金属一定被氧化(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。‎ ‎7．(2016·湖北八校联考)‎ 下图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除a、b外，其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池，其工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，两个电极的电极材料分别为PbO2和Pb。闭合开关K，发现g电极附近的溶液先变红色，20 min后，将K断开，此时c、d两极上产生的气体体积相同。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)a电极的电极材料是__PbO2__(填“PbO‎2”‎或“Pb”)。‎ ‎(2)丙装置中发生电解的总反应方程式为　2H2O2H2↑＋O2↑ 　。‎ ‎(3)电解20 min后，停止电解，此时要使乙中溶液恢复到原来的状态，需加入的物质及其物质的量是__0.1_mol_Cu(OH)2或0.1_mol_CuO和0.1_mol_H2O__。‎ ‎(4)20 min后将乙装置与其他装置断开，然后在c、d两极间连接上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，则此时c电极为__负__极，d电极上发生的电极反应为　O2＋4H＋＋4e－===2H2O 　。‎ ‎(5)电解后冷却至常温，取a mL丁装置中的溶液，向其中逐滴加入等物质的量浓度的CH3COOH溶液，当加入b mL CH3COOH溶液时，混合溶液的pH恰好等于7(体积变化忽略不计)。已知CH3COOH的电离平衡常数为1.75×10－5，则＝　 　。‎ ‎[解析]　本题主要考查了电解原理及溶液中离子平衡的相关计算等。g电极附近的溶液先变红色，说明g为阴极，依次可推出h为阳极，a为正极，b为负极，c为阴极，d为阳极，e为阴极，f为阳极。(1)a为正极，铅蓄电池的正极材料为PbO2。(2)Al2(SO4)3为活泼金属的含氧酸盐，电解其水溶液的实质是电解水。(3)阴极上先析出Cu，溶液中Cu2＋反应完后，阴极上开始产生H2，阳极上始终产生O2，设两极均产生气体a mol，根据得失电子守恒可得‎4a＝0.1×2＋‎2a，解得a＝0.1，即电解过程中析出了0.1 mol Cu、0.1 mol H2和0.1 mol O2，要使电解质溶液复原，根据“析出什么补什么”知，需要加入0.1 mol Cu(OH)2或0.1 mol CuO和0.1 mol H2O。(4)电解20 min后，c电极处有H2生成，d电极处有O2生成，电解质溶液为H2SO4溶液，断开K，c、d两极间连接上灵敏电流计后形成氢氧燃料电池，c电极作负极，d电极作正极，发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。(5)电解过程中共转移了0.4 mol电子，电解后丁装置中的溶液为NaOH溶液。加入b mL CH3COOH溶液时，混合溶液的pH ‎＝7，则溶液中c(OH－)＝c(H＋)，根据电荷守恒有c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na ‎＋)，故c(CH3COO－)＝c(Na＋)。K＝1.75×10－5＝，c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1，则c(CH3COOH)＝c(CH3COO－)，混合溶液中＝‎ ＝，由于NaOH溶液与CH3COOH溶液等浓度混合，故＝。‎ 考点二　电解原理的应用 ‎1．电解饱和食盐水 阴极：‎ 电极反应式：　2H＋＋2e－===H2↑ 　‎ 反应类型：__还原__反应。‎ 阳极：‎ 电极反应式：　2Cl－－2e－===Cl2↑ 　‎ 反应类型：__氧化__反应。‎ 总反应方程式：　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 　‎ ‎(2)装置 装置 离子交换膜电解槽 阳极 钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)‎ 阴极 碳钢网 阳离子 交换膜 ‎①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过 ‎②将电解槽隔成阳极室和阴极室 ‎2．电解精炼铜 ‎— 注意：电解精炼铜时，阳极质量减小，阴极质量增加，溶液中的Cu2＋浓度减小。‎ ‎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。‎ 特别提醒：‎ ‎(1)氯碱工业所用的饱和食盐水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SO。‎ ‎(2)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。‎ ‎(3)电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，是因为MgO的熔点很高；电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，是因为AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(　×　)‎ ‎(2)电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小(　√　)‎ ‎(3)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极(　×　)‎ ‎(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3(　×　)‎ ‎(5)Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可以设计成电解池，但不能设计成原电池(　√　)‎ ‎(6)用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑(　×　)‎ 提示：活泼金属作阳极时，金属首先失电子被氧化，故阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋。‎ ‎(7)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈(　√　)‎ 提示：铁比铜活泼，镀层受损后，形成原电池铁作负极，更易腐蚀。‎ ‎(8)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等(　×　)‎ 提示：电解精炼铜时，阴极析出的只有Cu，而阳极减少的有活泼的Zn、Fe、Ni等形成阳离子存在于溶液中，不活泼的Ag、Au等形成阳极泥沉在底部，故两极的质量变化不相等。‎ ‎(9)电镀过程中，溶液中离子浓度不变(　√　)‎ 提示：电镀过程中阳极质量减轻就等于阴极质量增加，电镀液中离子浓度保持不变。‎ ‎(10)电解精炼铜时，溶液中的阳离子浓度会发生变化(　√　)‎ 提示：由于粗铜中含有Zn、Fe、Ni等活泼金属，反应过程中失去电子形成阳离子存在于溶液中，而阴极上只有Cu2＋被还原，所以电解过程中，溶液中的阳离子浓度会发生变化。‎ ‎(11)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极(　√　)‎ ‎(12)用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl2溶液时，阳极电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑(　×　)‎ ‎(13)用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－(　×　)‎ ‎(14)粗铜电解精炼时，若电路中通过2 mol e－，阳极减少‎64 g(　×　)‎ ‎2．问题思考：‎ ‎(1)电解饱和食盐水时，如何用简便的方法检验产物？‎ 提示：阳极产物Cl2可以用淀粉－KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试液检验。‎ ‎(2)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？‎ 提示：甲图中铜片质量减少，铁制品质量增加；乙图中粗铜质量减小，精铜质量增加。‎ ‎②请分析两装置中电解质溶液浓度的变化？‎ 提示：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。‎ ‎1． (2019·山东烟台模拟)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(　D　)‎ 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]　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。‎ ‎2．(2019·新题预选)‎ 某同学用如图所示装置进行铜的电解精炼实验(粗铜中有锌、铁、镍、银等杂质，部分导线未画出)，下列说法正确的是(　B　)‎ A．a应与c相连接，b应与d相连接 B．电解一段时间，b与d两极析出两物质的物质的量相等 C．电解一段时间，b极附近溶液的pH减小 D．电解过程中，Y池中Cu2＋的浓度始终不变 ‎[解析]　X池中Zn为负极，接Y池的钝铜，X池中Cu为正极，接Y池的粗铜，故A 错误；b极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，d极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，所以电解一段时间后，b、d两极析出物质的物质的量相同，故B正确；b极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电解一段时间后b极附近溶液pH增大，故C错误；粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，电解过程中Y池中Cu2＋浓度减小，故D错误。‎ ‎3．(2016·全国Ⅰ·11)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(　B　)‎ 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]　该题考查电解池原理，意在考查考生运用所学知识分析、解决问题的能力。该装置为电解池。H2O在正(阳)极区放电，生成O2和H＋，中间隔室中的阴离子SO通过cd膜移向正(阳)极，故正(阳)极区得到H2SO4，当电路中通过1 mol电子时生成0.25 mol O2，正(阳)极区溶液pH减小，H2O在负(阴)极区放电，生成OH－和H2，负(阴)极区溶液pH增大，A、C、D项错误。H2O在负(阴)极区放电生成H2和OH－，中间隔室中的阳离子Na＋通过ab膜移向负(阴)极，故负(阴)极区可得到NaOH，而正(阳)极区可得到H2SO4，故B项正确。‎ ‎4．(2019·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。下列说法正确的是(　C　)‎ A．每生成1 mol NCl3，理论上有4 mol H＋经质子交换膜向右侧向左侧迁移 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 ‎[解析]　A．根据图示信息知道：石墨电极是阳极，该电极上发生失电子的氧化反应：NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋，每生成1 mol NCl3理论上有6 mol H＋经质子交换膜由右侧向左侧迁移，A错。B．Pt是阴极，在阴极上是H＋得电子的还原反应，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，不可用湿润的淀粉KI试纸检验H2，B错。C．石墨是阳极，该电极上发生失电子的氧化反应：NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋，故C正确。D．电解过程中，质子交换膜右侧溶液中发生反应：NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋，但产生H＋会移向阴极Pt电极，右侧溶液的pH几乎不变，故D错。‎ ‎5．(2019·广东检测)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则(　A　)‎ A．电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电极Ⅱ逐渐溶解 D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu ‎[解析]　由图示可分析该图中Ⅰ为原电池的负极，Ⅳ为电解池的阴极，电子流向为Ⅰ→A→Ⅳ，电流由Ⅳ→A→Ⅰ，A正确。Al极发生氧化反应，B错误。电极Ⅱ发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，电极上有Cu生成，C错误。电极Ⅲ的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，D错误。‎ ‎6．(2019·新题选萃)假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是(　B　)‎ A．当K断开时，B装置锌片溶解，有氢气产生 B．当K闭合时，A装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源 C．当K闭合后，C装置可作为电镀装置 D．当K闭合后，A、B装置中溶液pH变大 ‎[解析]　A项，当K断开时，该装置不能形成闭合回路，没有电流，但B装置中锌片能和稀硫酸自发反应，锌溶解，同时有H2产生，故A正确。B项，当K闭合时，B装置作原电池，A为电解池，故B错误。C项，当K闭合后，B装置作原电池，A、C、D 装置作电解池，B装置中锌作负极，铜作正极，则C装置中可以实现在Ag上镀铜，故C正确。D项，当K闭合后，A装置中阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电，导致溶液中氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大；B装置中正极上氢离子放电导致氢离子浓度减小，溶液的pH增大，故D正确。‎ ‎7．(2019·新题检测)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液的电解实验，如图所示。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应式分别为　2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ 　、　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 　；‎ ‎(2)闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是：__H2__，电解氯化钠溶液的总反应方程式为 ‎　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 　；‎ ‎(3)若每个电池中甲烷通入量均为‎1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为　 　　 　(法拉第常数F＝9.65×‎104 C·mol－1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为__4__L(标准状况)。‎ ‎[解析]　(1)碱性甲烷燃料电池的正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。(2)甲烷燃料电池中通入CH4的一极为负极，则b电极为阴极，产生的气体为氢气。(3)1 mol甲烷被氧化失去8 mol电子，电路中通过的电量为8×9.65×‎104 C，所以‎1 L甲烷完全反应，通过电解池的电量为×8×9.65×‎104 C＝3.45×‎104 C；由关系式CH4～8e－～4Cl2可计算出标准状况下最多能产生Cl2的体积为‎4 L。‎ 萃取精华：‎ 电解原理应用的四点注意事项 ‎(1)阳离子交换膜只允许阳离子通过，而阻止阴离子和分子通过。‎ ‎(2)电解或电镀时，质量减小的电极必为金属电极——阳极；质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属附着在阴极上。‎ ‎(3)电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni 等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其中活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。‎ ‎(4)电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。‎ 考点三　金属的腐蚀与防护 ‎1．金属腐蚀的体质 金属原子__失去__电子变为金属阳离子，金属发生__氧化__反应。‎ ‎2．化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2等)或非电解质溶液等直接发生化学反应引起的腐蚀 不纯金属或合金与电解质溶液接触，会形成__原电池__，__较活泼__的金属失去电子被氧化腐蚀 特点 ‎__无__电流产生 ‎__有微弱__电流产生 普遍性 金属的__电化学__腐蚀比较普遍，而且危害性大，腐蚀速率大 ‎3．钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜酸性 ‎__酸性较强__‎ ‎__酸性较弱或中性__‎ 负极反应 ‎　Fe－2e－===Fe2＋ 　‎ 正极反应 ‎　2H＋＋2e－===H2↑ 　‎ ‎　O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 　‎ 总反应 ‎　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑‎ ‎　2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 　‎ 其他反应 ‎　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 　‎ Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O(铁锈)‎ 普遍性 ‎__吸氧__腐蚀更普遍 ‎4．金属电化学腐蚀规律 ‎(1)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液__>__弱电解质溶液__>__非电解质溶液。‎ ‎(2)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越__快__。‎ ‎(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，‎ 氧化性越强，腐蚀越快。‎ ‎(4)电解原理引起的腐蚀__>__原电池原理引起的腐蚀__>__化学腐蚀__>__有防护措施的腐蚀。‎ ‎5．金属电化学保护的两种方法 ‎6．其他防护方法 ‎(1)加保护层(涂油漆、油脂、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料等)，电镀。‎ ‎(2)改变金属内部结构→如制成不锈钢。‎ 特别提醒：‎ ‎(1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。‎ ‎(2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。‎ ‎(3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)因空气中CO2的存在，金属表面形成一层酸膜，所以大多数金属发生的是析氢腐蚀(　×　)‎ ‎(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(　×　)‎ ‎(3)干燥环境下金属不被腐蚀(　×　)‎ ‎(4)钢铁发生吸氧腐蚀时，负极电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋(　×　)‎ 提示：钢铁发生吸氧腐蚀时，负极反应为：Fe－2e－===Fe2＋。‎ ‎(5)原电池分为正、负极，电解池分为阴、阳极，所以牺牲阳极的阴极保护法应用的是电解池原理(　×　)‎ 提示：牺牲阳极的阴极保护法是应用原电池原理防腐。‎ ‎(6)在铁板上镀锌是因为锌比铁活泼，形成原电池而保护铁不易被腐蚀(　×　)‎ 提示：‎ 在铁板上镀锌是因为在铁板表面形成一层锌保护膜，可以阻止铁与空气的接触，与原电池无关，锌层破损后才与原电池有关。‎ ‎(7)钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀(　√　)‎ ‎(8)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈(　√　)‎ ‎(9)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(　×　)‎ ‎(10)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(　×　)‎ 提示：Cu在潮湿的空气中腐蚀生成Cu2(OH)2CO3。‎ ‎(11)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用(　×　)‎ 提示：如Fe件上镀Zn，若保护层破损后，在潮湿的空气中，Fe、Zn构成原电池，Zn作负极，仍然对Fe起到保护作用。‎ ‎(12)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀(　√　)‎ 提示：了解保护原理，才能作答。‎ ‎2．如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为NH4Cl溶液，乙试管中为NaCl溶液，数天后导管中观察到的现象是__红墨水液面左低右高__，甲中正极反应为　2H＋＋2e－===H2↑ 　，乙中正极反应为　2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 　。试管中残留气体平均相对分子质量的变化为甲__减小__；乙__减小__。(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎3．下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。‎ ‎(1)腐蚀最严重的部位是__C__(用“A”“B”或“C”回答，下同)。原因　由于近水面B处溶解氧浓度大于C处，发生吸氧腐蚀时B为正极，C为负极，C处Fe－2e－===Fe2＋ 　。‎ ‎(2)形成铁锈最多的部位是__B__，原因　由于B处海水O2浓度较大，Fe2＋扩散至B处附近易发生Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，‎ ‎2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O 　。‎ ‎1．(2019·试题调研)‎ 相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是(　C　)‎ ‎[解析]　A项，铁、铜、食醋构成原电池，铁作负极，发生析氢腐蚀；B项，铁、碳、食盐水构成原电池，铁作负极，发生吸氧腐蚀；C项，铁球外镀有铜保护层，铁不易被腐蚀；D项，铁钉、铜板、酸雨构成原电池，铁作负极，发生析氢腐蚀。‎ ‎2．(2019·山东潍坊检测)某同学进行下列实验：‎ 操作 现象 取一打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如下图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 下列说法不合理的是(　D　)‎ A．生铁片发生吸氧腐蚀 B．中心区域：Fe－2e－===Fe2＋‎ C．边缘处：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．两色环交界处：4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋‎ ‎[解析]　“斑痕”边缘处为红色，说明生成了OH－，即O2＋4e－＋2H2O===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，A、C项正确；中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋，即Fe－2e－===Fe2＋，B项正确；在两色环交界处出现铁锈是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，氢氧化铁失水形成铁锈，D项错误。‎ ‎3．(2019·新题预选)‎ 对如图装置(铁的防护)的分析正确的是(　B　)‎ A．甲装置是牺牲阳极的阴极保护法 B．乙装置是牺牲阳极的阴极保护法 C．一段时间后甲、乙装置中pH均增大 D．甲、乙装置中铁电极的电极反应式均为2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎[解析]　甲装置中C为阳极，阳极上Cl－大电子，Fe为阴极，阴极上H＋得电子。乙装置中，Zn为负极，Fe为正极，正极上O2得电子，据此分析只有B正确。‎ ‎4．(2017·全国Ⅰ)‎ 支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　C　)‎ A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 ‎[解析]　本题考查实际应用中的电化学腐蚀(外加电流的阴极保护法)。依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于0，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。‎ ‎[审题技巧]　本题易因忽视高硅铸铁为惰性辅助阳极而导致出错。通常除金、铂以外的金属作为阳极材料，是活性电极，优先于溶液中的粒子放电，且起到导电作用。此题指出惰性辅助阳极，“惰性”说明在此条件下铁不放电，只是起导电作用(辅助)。做题时，应“具体问题具体分析”，不能一味地“按章办事”。‎ ‎5． (2019·大同模拟)钢铁防护方法有多种，图中的方法描述正确的是(　D　)‎ A．b为电源负极 B．该方法是牺牲阳极的阴极保护法 C．电子流向：a→钢铁闸门→辅助电极→b→a D．电源改用导线连接进行防护时，辅助电极发生氧化反应 ‎[解析]　从图示可知，由于有外加电源，故此为外加电流的阴极保护法，B错误；A项，在外加电流的阴极保护法中，钢铁作电解池的阴极，即a为电源的负极，则b为电源的正极，故A错误；C项，在电解池中，电子由电解池的阳极→电源的正极，电源的负极→电解池的阴极，溶液中通过离子导电而不是电子，故C错误；D项，电源改用导线连接进行防护时，即牺牲阳极的阴极保护法，则辅助电极要作负极，发生氧化反应，故D正确。‎ ‎6．(2019·新题预测)某同学利用下图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。‎ 下列说法不合理的是(　A　)‎ A．①区Cu电极上产生气泡，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液后出现蓝色，Fe被腐蚀 B．②区Cu电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，Fe被腐蚀 C．③区Zn电极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液未出现蓝色，Fe被保护 D．④区Zn电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，Fe被腐蚀 ‎[解析]　①区发生吸氧腐蚀，Cu为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，Cu电极上不产生气泡，A项错误；②区Cu为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Cu电极附近溶液碱性增强，滴加酚酞后变成红色，Fe为阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，B项正确；③区Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe为正极，得到保护，C项正确；④区Zn为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Fe作阳极，被腐蚀，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液出现蓝色，D项正确。‎ ‎7．(2019·长春模拟)甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。如图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A，B两极上产生的气体体积相同。‎ ‎(1)甲中负极的电极反应式为　CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 　。‎ ‎(2)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为__‎2.24 L__。‎ ‎(3)丙装置溶液中金属阳离的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图，则图中②线表示的是__Fe2＋__的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要__280__ mL 5.0 mol·L－1 NaOH溶液。‎ ‎[解析]　(1)甲醇燃料电池是原电池反应，甲醇在负极失电了发生氧化反应，电极反应为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。(2)工作一段时间后，断开K，此时A、B两极上产生的气体体积相同，分析电极反应，B为阴极，溶液中铜离子析出，氢离子得到电子生成氢气，设生成气体物质的量为x，溶液中铜离子物质的量为0.1 mol，电极反应为 Cu2＋　　　＋　　　2e－===Cu，‎ ‎0.1 mol 0.2 mol ‎2H＋＋2e－===H2↑，‎ ‎ 2x x A电极为阳极，溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为 ‎4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，‎ ‎ 4x x ‎0.2＋2x＝4x x＝0.1 mol 乙中A极析出的气体是氧气，物质的量为0.1 mol，在标准状况下的体积为‎2.24 L。(3)根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化，可知，铜离子从无到有逐渐增多，铁离子物质的量逐渐减小，亚铁离子物质的量逐渐增大，①为Fe3＋，②为Fe2＋，③为Cu2‎ ‎＋，依据(2)计算得到电子转移为0.4 mol，当电子转移为0.4 mol时，丙中阳极电极反应Cu－2e－===Cu2＋，生成Cu2＋物质的量为0.2 mol，由图象分析可知：反应前，丙装置中n(Fe3＋)＝0.4 mol，n(Fe2＋)＝0.1 mol，当电子转移0.4 mol时，Fe3＋完全反应，生成0.4 mol Fe2＋，则反应结束，Fe2＋的物质的量为0.5 mol，Cu2＋的物质的量为0.2 mol，所以需要加入NaOH溶液1.4 mol，所以NaOH溶液的体积为1.4 mol÷5 mol·L－1＝‎0.28 L＝280 mL。‎ 萃取精华：‎ ‎1．判断金属腐蚀快慢的规律 ‎(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：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。‎ ‎(2)对同一金属来说，腐蚀由快到慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中(浓度相同)。‎ ‎(3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，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．判断析氢腐蚀与吸氧腐蚀的依据 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。‎ ‎3．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。‎ 考点四　与电化学有关的定量计算 ‎1．与电化学相关的定量计算 ‎(1)计算类型 原电池和电解池的计算主要包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。‎ ‎(2)三种方法 ‎①根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。‎ ‎②根据得失电子守恒计算 a．用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、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。‎ b．用于混合溶液中电解的分阶段计算。‎ ‎③根据关系式计算 根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。‎ 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：‎ ‎(式中M为金属，n为其离子所带的电荷数)‎ 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。‎ 特别提醒：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－‎19C来计算电路中通过的电量。‎ ‎2．“离子交换膜”在电化学中的应用 在近几年高考中，涉及离子交换膜应用的试题比较多，且常出常新。‎ ‎(1)常见的隔膜：‎ 隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：‎ ‎①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。‎ ‎②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。‎ ‎③质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。‎ ‎(2)隔膜的作用：‎ ‎①能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。‎ ‎②能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。‎ ‎(3)解题步骤：‎ ‎①分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。‎ ‎②写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。‎ ‎③分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。‎ ‎1．用石墨作电极电解‎1 L 0.1 mol·L－1的CuSO4溶液(假定电解前后溶液体积不变。)‎ ‎(1)电路通过0.1 mol电子时，溶液的pH为__1__，欲恢复电解前状态应加入__CuO__的质量是__4__g。‎ ‎(2)当电路中通过0.3 mol电子时，欲恢复电解前状态，可加入下列的__d__。‎ a．Cu　　　　　　　　　　 b．CuO c．Cu(OH)2 d．Cu2(OH)2CO3‎ ‎(3)电路中通过0.4 mol电子时，欲恢复原状态，可加入 ‎__Cu(OH)2__，质量是__9.8_g__。‎ ‎2．(2019·山东滨州检测)现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中正确的是(　A　)‎ A．b是阳离子交换膜，允许Na＋通过 B．从A口出来的是NaOH溶液 C．阴极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ D．Na2SO4溶液从G口加入 ‎[解析]　b电极是阴极，电极上氢离子放电，b是阳离子交换膜，允许Na＋通过，A正确；阳极是OH－放电，从A口出来的是硫酸溶液，B错误；阳极反应是氢离子得到电子，C错误；Na2SO4溶液应从F口加入，D错误。‎ ‎[方法技巧]　解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断出允许哪种离子通过隔膜；第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向；第三步，分析隔膜作用，在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。‎ ‎1．(2019·华中师大附中检测)用惰性电极电解100 mL 3 mol·L－1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)(　B　)‎ A．3 mol·L－1　　　　　　 B．2.75 mol·L－1‎ C．2 mol·L－1 D．3.75 mol·L－1‎ ‎[解析]　阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极生成的气体为氧气，氧气的物质的量为‎1.12 L÷‎22.4 L·mol－1＝0.05 mol，则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 L×3 mol·L－1－0.1 mol＝0.2 mol，硝酸与足量的铁反应生成硝酸亚铁，反应的化学方程式为8HNO3＋3Fe===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，故0.2 mol HNO3与Fe反应生成Fe(NO3)2的物质的量为 ‎0.2 mol×＝0.075 mol，硝酸铜与铁反应生成硝酸亚铁，离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，故0.2 mol硝酸铜与Fe反应生成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 mol＋0.075 mol＝0.275 mol，Fe2＋浓度为＝2.75 mol·L－1，选B。‎ ‎2．(2019·河北衡水模拟)500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝6.0 mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到‎22.4L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　B　)‎ A．原混合溶液中n(K＋)为2 mol B．上述电解过程中共转移4 mol电子 C．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D．电解后溶液中c(OH－)为2 mol/L ‎[解析]　阴极上的电极反应依次为Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑；阳极上电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故n(O2)＝1 mol，n(H2)＝1 mol，结合电子守恒，阴极析出Cu：1 mol，则c(Cu2＋)＝＝2 mol/L。根据电荷守恒，混合溶液中c(K＋)＝(6.0－2×2)mol/L＝2 mol/L，n(K＋)＝1 mol，A错误；上述电解过程中共转移4 mol电子，B正确；据上述分析知，铜的物质的量为1 mol，C错误；当电解硝酸铜时溶液中生成氢离子，当电解硝酸钾溶液时，实际上是电解水，故电解生成氢离子的物质的量为2 mol，氢离子浓度为4 mol/L，c(OH－)为2.5×10－15mol/L，D错误。‎ ‎3．(2019·山东淄博检测)某小组用下图装置进行实验，下列说法正确的是(　D　)‎ A．盐桥中的电解质可以用KCl B．闭合K，外电路电流方向为Fe电极→石墨电极 C．闭合K，石墨电极上只生成铜 D．导线中通过0.15 mol e－时，加入‎5.55 g Cu2(OH)2CO3，CuSO4溶液可恢复原组成 ‎[解析]　由于KCl能和AgNO3反应产生沉淀，因此盐桥中的电解质不能用KCl，故A错误；闭合K，铁比银活泼，铁为负极，与铁相连的石墨为阴极，所以外电路电流方向为石墨电极→Fe电极，故B错误；闭合K，与铁相连的石墨为阴极，发生还原反应，首先Cu2＋＋2e－===Cu，析出Cu，然后2H＋＋2e－===H2↑，故出氢气，故C错误；CuSO4溶液中n(Cu2‎ ‎＋)＝0.05 mol，完全消耗时转移电子数为0.1 mol，导线中通过0.15 mol e－，说明有H＋在阴极放电，电解CuSO4溶液的总反应式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，溶液中减少的是2Cu和O2(相当于2CuO)，需要补充0.05 mol CuO才能使溶液恢复，电解水的总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，转移电子数为0.05 mol时消耗0.025 mol H2O，Cu2(OH)2CO3可写为2CuO·H2O·CO2，所以加入0.025 mol×‎222 g/mol＝‎5.55 g Cu2(OH)2CO3，CuSO4溶液可恢复原组成，故D正确。‎ ‎4．(2019·浙江宁波二模)某同学组装了如图所示的电化学装置，则下列说法正确的是(　D　)‎ A．图中甲池为原电池装置，Cu电极发生还原反应 B．实验过程中，甲池左侧烧杯中NO的浓度不变 C．若甲池中Ag电极质量增加‎5.4 g时，乙池某电极析出‎1.6 g金属，则乙中的某盐溶液可能是足量AgNO3溶液 D．若用铜制U形物代替“盐桥”，工作一段时间后取出U形物称量，质量不变 ‎[解析]　图中甲池为原电池装置，Cu电极为负极，发生氧化反应，故A错误；实验过程中，铜放电生成铜离子，盐桥中的硝酸根离子向左侧烧杯移动，所以甲池左侧烧杯中NO的浓度变大，故B错误；若甲池中Ag电极质量增加‎5.4 g，即生成银‎5.4 g，物质的量为＝0.05 mol，所以整个电路转移0.05 mol电子，如果硝酸银足量应生成‎5.4 g的银，而乙池析出‎1.6 g金属，说明硝酸银不足，故C错误；用铜制U形物代替“盐桥”，右边铜的质量减少，而左边铜的质量增加，整个电路转移电子数相等，所以减少的质量与增加的质量相等，U形物的质量不变，故D正确。‎ 萃取精华：‎ 串联装置图比较 图甲中无外接电源，二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置)‎ ‎，为电解装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池装置，即左侧为原电池装置，右侧为电解池装置。‎ 图乙中有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过电路的电子的物质的量相等。‎ ‎5．(2019·绵阳模拟)在一定条件下，可以用甲图所示的硼化钒(VB2)－空气电池(工作时反应为4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5)为电源给乙图所示装置通电，模拟有机物的电化学储氢。下列说法正确的是(　B　)‎ ‎ ‎ A．整套装置工作时A连接D，B连接C B．VB2极发生的电极反应为2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O C．电极F产生3 mol气体时电极E得到的氧化产物为2 mol D．储氢装置工作时，右侧电极区的pH减小 ‎[解析]　由电池工作反应知甲图中右侧电极为正极，电极反应为11O2＋22H2O＋44e－===44OH－；左侧电极为负极，负极反应为4VB2＋44OH－－44e－===2V2O5＋4B2O3＋22H2O。由乙图知，E为阴极，C应与电源负极相连，E极上电极反应为2＋12H＋＋12e－===2，为还原产物；F为阳极，D应与电源正极相连，电极反应为6H2O－12e－===12H＋＋3O2↑，储氢装置工作时，产生的H＋经高分子电解质膜移至左侧，右侧电极区的pH不会减小。综上所述，只有B选项正确。‎ ‎6．(2019·新题预测)科学家研制出了一种新型的锂－空气电池，其工作原理如图所示。关于该电池的说法中不正确的是(　B　)‎ A．随着电极反应的不断进行，正极附近的电解液pH不断升高 B．可将有机电解液改为水溶液 C．放电时，当有‎22.4 L O2(标准状况下)被还原时，溶液中有4 mol Li＋从左槽移动到右槽 D．电池总反应方程式为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH ‎[解析]　该锂电池中，正极上的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，正极附近的电解液pH会升高，故A正确；Li属于活泼金属，能与水反应，不能将有机电解液改为水溶液，B错误；放电时，当有‎22.4 L O2(标准状况下)被还原时，根据正极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，会转移电子4 mol，即溶液中有4 mol Li＋从左槽(负极)移动到右槽，故C正确；由图示可知，正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电池总反应方程式为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，D正确。‎ ‎7．(2019·江苏泰州中学月考)一种三室微生物燃料电池污水净化系统，其原理如下图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法正确的是(　C　)‎ A．b电极为该电池的负极 B．b电极附近溶液的pH减小 C．a电极反应式：C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋‎ D．中间室：Na＋移向左室，Cl－移向右室 ‎[解析]　该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极， 故A项错误；电极b上发生的电极反应为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，氢离子参加反应导致溶液酸性减弱，溶液的pH增大，故B项错误；左边装置电极a是负极，负极上有机物在厌氧菌作用下失电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应为C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋，故C项正确；电池放电时，电解质溶液中阳离子Na＋移向正极区(右室)，阴离子Cl－移向负极区(左室)，故D项错误。‎ 萃取精华：‎ 交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，使氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。‎ 要点速记：‎ ‎1．两个概念 ‎(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。‎ ‎(2)电解池：把电能转化为化学能的装置。‎ ‎2．两个电极的判断 ‎(1)阳极：与电源正极相连、发生氧化反应、电子流出，阴离子移向的一极。‎ ‎(2)阴极：与电源负极相连、发生还原反应、电子流入，阳离子移向的一极。切记电解池中“阳极氧化阴还原”。‎ ‎3．阴阳两极的放电顺序：‎ ‎(1)阳极 ‎(2)阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋‎ ‎4．两种电化学腐蚀类型的正极反应式：‎ ‎(1)析氢腐蚀：2H＋＋2e－===H2↑。‎ ‎(2)吸氧腐蚀：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ ‎5．金属的腐蚀与保护：‎ ‎6．与电化学有关的定量计算