2019-2020年高考化學考點突破訓練 6.3電解原理及應用 金屬的腐蝕與防護1(xx天津)為增強鋁的耐腐蝕性，現以鉛蓄電池為外電源，以Al作陽極、Pb作陰極，電解稀硫酸，使鋁表面的氧化膜增厚。反應原理如下：電池：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)電解池：2Al3H2OAl2O33H2電解過程中，以下判斷正確的是()選項電池電解池AH移向Pb電極H移向Pb電極B每消耗3 mol Pb生成2 mol Al2O3C正極：PbO24H2e=Pb22H2O陽極：2Al3H2O6e=Al2O36HD解析原電池中陽離子向正極移動，所以H移向PbO2極，電解池中，陽離子移向陰極，即H移向Pb極，A項錯誤；原電池中消耗3 mol Pb，轉移6 mol e，在電解池中轉移6 mol e生成1 mol Al2O3，B項錯誤；原電池中正極反應為PbO22e4HSO=PbSO42H2O，C項錯誤；原電池中Pb失電子轉化為PbSO4，所以Pb電極質量增加，而電解池中Pb作陰極，不參與反應，所以質量不變，D項正確。答案D2 (xx山東臨沂期末)有關如圖裝置的敘述中，正確的是()A若X為鋅棒，Y為NaCl溶液，開關K置于M處，可減緩鐵的腐蝕，這種方法稱為外接電源的陰極保護法B若X為碳棒，Y為飽和NaOH溶液，開關K置于N處，保持溫度不變，則溶液的pH保持不變C若X為銀棒，Y為硝酸銀溶液，開關K置于N處，鐵棒質量將增加，溶液中銀離子濃度將減小D若X為銅棒，Y為硫酸銅溶液，開關K置于M處，銅棒質量將增加，此時外電路中的電子向鐵電極移動解析Fe比Cu活潑，總反應為Fe2Fe3=3Fe2，Fe電極反應式為Fe2e=Fe2，A、B錯誤；Fe(OH)3膠體粒子帶正電荷，在電場作用下向陰極移動，C正確；根據電流方向可知，a為直流電源的正極，電解精煉銅時，c極為粗銅，d極為純銅，D錯誤。A項，若X為鋅棒，Y為NaCl溶液，開關K置于M處，該裝置是原電池，鋅作負極被腐蝕，鐵被保護，這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護法，錯誤；B項，若X為碳棒，Y為飽和NaOH溶液，開關K置于N處，該裝置是電解池，碳棒是陽極，鐵棒是陰極，保持溫度不變，電解后溶液的體積減小，氫氧化鈉的濃度不變，則溶液的pH不變，正確；C項，若X為銀棒，Y為硝酸銀溶液，開關K置于N處，該裝置是電鍍池，鐵棒質量將增加，但溶液中銀離子濃度將不變，錯誤；D項，若X為銅棒，Y為硫酸銅溶液，開關K置于M處，鐵作負極被腐蝕，銅棒上銅離子得電子析出銅而使銅棒質量將增加，此時外電路中的電子向銅電極移動，錯誤。答案CB3(xx浙江)電解裝置如圖所示，電解槽內裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現左側溶液變藍色，一段時間后，藍色逐漸變淺。已知：3I26OH=IO5I3H2O下列說法不正確的是()A右側發(fā)生的電極反應式：2H2O2e=H22OHB電解結束后，右側溶液中含有IOC電解槽內發(fā)生反應的總化學方程式：KI3H2OKIO33H2D如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內發(fā)生的總化學反應不變解析裝置圖中左側電極為陽極，I失去電子生成I2，右側電極為陰極，H2O得到電子生成H2，A、C項正確；分析可知，B項正確；D項，如果將陰離子交換膜換為陽離子交換膜，那么陰極產生的OH不會與I2發(fā)生反應，故電解槽內發(fā)生的總化學反應要變化，D項錯誤。答案D4(xx安徽)某興趣小組設計如圖所示微型實驗裝置。實驗時，先斷開K2，閉合K1，兩極均有氣泡產生；一段時間后，斷開K1，閉合K2，發(fā)現電流表A指針偏轉。下列有關描述正確的是()A斷開K2，閉合K1時，總反應的離子方程式為2H2ClCl2 H2B斷開K2，閉合K1時，石墨電極附近溶液變紅C斷開K1，閉合K2時，銅電極上的電極反應式為Cl22e=2ClD斷開K1，閉合K2時，石墨電極作正極解析斷開K2，閉合K1時，構成電解池，反應的離子方程式為2H2O2ClH2Cl22OH，石墨電極為陽極，發(fā)生反應：2Cl2e=Cl2；銅電極為陰極，發(fā)生反應：2H2e=H2，所以銅電極附近溶液變紅。斷開K1，閉合K2時，構成原電池，其中石墨電極為正極。答案D5(xx浙江)以鉻酸鉀為原料，電化學法制備重鉻酸鉀的實驗裝置示意圖如下：下列說法不正確的是()A在陰極室，發(fā)生的電極反應為2H2O2e=2OHH2B在陽極室，通電后溶液逐漸由黃色變?yōu)槌壬?，是因為陽極區(qū)H濃度增大，使平衡2CrO2HCr2OH2O向右移動C該制備過程總反應的化學方程式為4K2CrO44H2O2K2Cr2O74KOH2H2O2D測定陽極液中K和Cr的含量，若K與Cr的物質的量之比(nK/nCr)為d，則此時鉻酸鉀的轉化率為1解析觀察實驗裝置，陰極反應為：4H2O4e=4OH2H2，陽極反應為：2H2O4e=4HO2，陽極室OH放電，導致H濃度增大，使平衡2CrO2HCr2OH2O右移，從而在陽極區(qū)得到K2Cr2O7，故A、B、C項正確。D項，設最初陽極室中的K2CrO4為1 mol，通電后轉化的K2CrO4為x mol，依題意有2(1x)2d1，x2d，K2CrO4的轉化率為：100%，故D項錯誤。答案D歸納總結1.分析電解過程的思維程序(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。(2)再分析電解質水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組(不要忘記水溶液中的H和OH)。(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序陰極：陽離子放電順序：Ag>Fe3>Cu2>H(酸)>Fe2>Zn2>H(水)>Al3>Mg2>Na>Ca2>K。陽極：活潑電極>S2>I>Br>Cl>OH>含氧酸根離子。特別提醒(1)陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電。(2)最常用、最重要的放電順序是：陽極：Cl>OH；陰極：Ag>Cu2>H。(3)電解水溶液時，KAl3不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。(4)分析電極反應，判斷電極產物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。(5)最后寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式。2電極反應式和電解方程式的書寫步驟以寫出用石墨作電極電解CuSO4溶液的電極反應式及總的電解方程式為例。第一步：明確溶液中存在哪些離子。陽離子：Cu2、H；陰離子：OH、SO。第二步：判斷陰陽兩極附近離子種類及離子放電順序。陰極：Cu2>H；陽極：OH>SO。第三步：寫電極反應式和總的電解方程式。陰極：2Cu24e=2Cu；陽極：2H2O4e=O24H。根據得失電子數相等，兩極反應式相加得總方程式：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。3規(guī)避電解池中方程式書寫的3個易失分點(1)書寫電解池中電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。(2)要確保兩極電子轉移數目相同，且注明條件“電解”。(3)電解水溶液時，應注意放電順序中H、OH之后的離子一般不參與放電?？键c2有關電化學的計算原電池和電解池的計算包括兩極產物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質量和阿伏加德羅常數測定的計算、根據電荷量求產物的量與根據產物的量求電荷量等的計算。不論哪類計算，均可概括為下列三種方法：1根據電子守恒計算用于串聯電路、陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電荷量等類型的計算，其依據是電路上轉移的電子數相等。2根據總反應式計算先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式列比例式計算。3根據關系式計算由得失電子守恒關系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的關系式。4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4OH涉及電化學計算方面的要求不高，主要是能根據總反應式或電極反應式進行計算，有時運用物理中的電量知識解題。題組訓練6.兩個惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時，(設電解過程中陰極沒有H2放出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略不計)電極上析出銀的質量最大為()A27 mgB54 mg C106 mg D216 mg解析首先結合離子放電順序，弄清楚兩極的反應：陽極4OH4e=O22H2O；陰極Age=Ag，電解的總反應式為4AgNO32H2O4AgO24HNO3。由電解的總反應式可知，電解過程中生成的n(H)n(HNO3)n(Ag)(103 molL1106 molL1)0.5 L5104 mol，m(Ag)5104 mol108 gmol10.054 g54 mg。答案B7將等物質的量濃度的CuSO4和NaCl等體積混合后，用石墨電極進行電解，電解過程中，溶液pH隨時間t變化的曲線如圖所示，則下列說法錯誤的是()A陽極先析出Cl2，后析出O2，陰極先產生Cu，后析出H2BAB段陽極只產生Cl2，陰極只產生CuCBC段表示在陰極上是H放電產生了H2DCD段相當于電解水解析由于兩種溶液的體積相等，物質的量濃度也相等，即溶質的物質的量相等，設CuSO4和NaCl的物質的量各1 mol，電解分3個階段：第一階段陽極：1 mol氯離子失1 mol 電子，陰極：0.5 mol銅離子得1 mol電子，因為銅離子水解使溶液顯酸性，隨著電解的進行，銅離子的濃度降低，酸性減弱，pH將增大。第二階段陽極：1 mol氫氧根離子失1 mol電子(來源于水的電離)，陰極：0.5 mol銅離子再得1 mol電子，因為氫氧根離子消耗，使水溶液中氫離子濃度增大，pH迅速減小。第三階段陽極：氫氧根離子失電子，陰極：氫離子得電子，它們都來源于水的電離，實質是電解水，導致溶液的體積減小，使溶液中氫離子濃度增大，pH繼續(xù)減小。答案C8在如圖中，甲燒杯中盛有100 mL 0.50 molL1 AgNO3溶液，乙燒杯中盛有100 mL 0.25 molL1 CuCl2溶液，A、B、C、D均為質量相同的石墨電極，如果電解一段時間后，發(fā)現A極比C極重1.9 g，則(1)電源E為_極，F為_極。(2)A極的電極反應式為_，析出物質_mol。(3)B極的電極反應式為_，析出氣體_mL(標準狀況)。(4)C極的電極反應式為_，析出的物質_mol。(5)D極的電極反應式為_，析出氣體_mL(標準狀況)。(6)甲燒杯中滴入石蕊試液，_(填“A”或“B”)極附近變紅，如果繼續(xù)電解，在甲燒杯中最終得到_溶液。解析由電解一段時間后A極比C極重，可知A極上有Ag析出，C極上有Cu析出，若A極上析出銀的物質的量為n(Ag)，則C極上析出Cu的物質的量為n(Ag)，有關系式108 gmol1n(Ag)64 gmol1n(Ag)1.9 g，n(Ag)0.025 mol。由此可知，兩電解池內的電解質均是足量的，故兩池電極反應式分別為：A極：Age=Ag；B極：4OH4e=2H2OO2；C極：Cu22e=Cu；D極：2Cl2e=Cl2。A、C兩極析出物質的物質的量分別為0.025 mol和0.012 5 mol；B極析出O2的體積為0.006 25 mol22.4 Lmol10.14 L140 mL；D極析出Cl2的物質的量為0.012 5 mol22.4 Lmol10.28 L280 mL。答案(1)負正(2)4Ag4e=4Ag0.025(3)4OH4e=2H2OO2140(4)Cu22e=Cu0.012 5(5)2Cl2e=Cl2280(6)BHNO39(1)用惰性電極電解400 mL一定濃度的硫酸銅溶液(不考慮電解過程中溶液體積的變化)，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后，使溶液恰好恢復到電解前的濃度和pH，電解過程中轉移的電子為_mol。(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢復到電解前的濃度和pH，電解過程中轉移的電子為_mol。(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢復到電解前的濃度和pH(不考慮CO2的溶解)，電解過程中轉移的電子為_mol。解析(1)電解硫酸銅溶液的反應方程式為2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，從方程式可以看出，電解硫酸銅過程中只析出銅和釋放出氧氣，加入0.1 mol CuO可以使溶液恢復至原來狀態(tài)，說明參與反應的硫酸銅只有0.1 mol，轉移的電子為0.2 mol。(2)加入0.1 mol Cu(OH)2可以使溶液恢復至原來狀態(tài)，說明電解過程中不僅硫酸銅被電解，而且有水被電解。0.1 mol Cu(OH)2可以看作是0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，則轉移的電子為0.4 mol。(3)加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可以看作0.2 mol CuO、0.1 mol H2O和0.1 mol CO2，相當于有0.2 mol的硫酸銅和0.1 mol的水被電解，因此轉移的電子為0.6 mol。答案(1)0.2(2)0.4(3)0.6考點3金屬的腐蝕與防護 1.化學腐蝕與電化學腐蝕特別提醒(1)判斷一種金屬腐蝕是否為電化學腐蝕，應看是否符合原電池的組成條件：活性不同的兩個電極、電解質溶液、構成閉合回路及自發(fā)進行氧化還原反應。(2)金屬發(fā)生電化學腐蝕時，屬于吸氧腐蝕還是析氫腐蝕，取決于電解質溶液酸性的強弱。2金屬腐蝕快慢的判斷方法(1)電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。(2)同一金屬在不同電解質溶液中的腐蝕速率：強電解質>弱電解質>非電解質。(3)原電池原理引起的腐蝕速率：兩電極金屬活動性相差越大，越易腐蝕。(4)對于同一電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。題組訓練10(xx海南)下列敘述錯誤的是()A生鐵中含有碳，抗腐蝕能力比純鐵弱B用錫焊接的鐵質器件，焊接處易生銹C在鐵制品上鍍銅時，鍍件為陽極，銅鹽為電鍍液D鐵管上鑲嵌鋅塊，鐵管不易被腐蝕解析選項A，生鐵中的碳和鐵可以在鐵的表面構成無數微小的原電池，能加速鐵的銹蝕。選項B，焊接處鐵、錫形成無數微小原電池，加速鐵的腐蝕。選項C，電鍍時，鍍層金屬銅作陽極，鐵制品作陰極，用銅鹽溶液作電鍍液。選項D，由于Zn比Fe活潑，故鑲嵌鋅塊的鐵管不易被腐蝕。答案C11(xx上海六校聯考)如圖是用鐵鉚釘固定兩個銅質零件的示意圖，若將該零件置于潮濕空氣中，下列說法正確的是()A發(fā)生電化學腐蝕，銅為負極，銅極產生H2B銅易被腐蝕，銅極上發(fā)生還原反應，吸收O2C鐵易被腐蝕，鐵發(fā)生氧化反應：Fe2e=Fe2D發(fā)生化學腐蝕：FeCu2=CuFe2解析在潮濕的空氣中發(fā)生電化學腐蝕，鐵比銅活潑，鐵作負極，負極發(fā)生氧化反應：Fe2e=Fe2，鐵被腐蝕，銅作正極，正極發(fā)生還原反應：O22H2O4e=4OH，綜上分析，C項正確。答案C12(xx湖南三十二校聯考)下列與金屬腐蝕有關的說法，正確的是()A圖1中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重B圖2中，往燒杯中滴加幾滴KSCN溶液，溶液變紅色C圖3中，燃氣灶的中心部位容易生銹，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕D圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當于原電池的正極解析插入海水中的鐵棒，除發(fā)生化學腐蝕外，靠近液面的地方還會發(fā)生電化學腐蝕，越靠近液面腐蝕越嚴重，A項錯誤；題圖2中Fe作負極，失電子，生成Fe2，滴加幾滴KSCN溶液，溶液不變紅色，B項錯誤；高溫下鐵發(fā)生氧化反應，發(fā)生化學腐蝕，C項正確；鎂塊相當于原電池的負極，失電子，從而保護地下鋼鐵管道，D錯誤。答案C13(xx山東)下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是()A圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重B圖b中，開關由M改置于N時，CuZn合金的腐蝕速率減小C圖c中，接通開關時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D圖d中，ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的解析選項A，圖a中，鐵棒發(fā)生電化學腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕，錯誤；選項B，圖b中開關置于M時，CuZn合金作負極，由M改置于N時，CuZn合金作正極，腐蝕速率減小，正確；選項C，圖c中接通開關時Zn作負極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt極上放出，錯誤；選項D，圖d中ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由Zn的還原作用引起的，錯誤。答案B14(xx長春調研)某小組按圖1所示的裝置探究鐵的吸氧腐蝕。(1)圖2是圖1所示裝置的示意圖，在圖2的小括號內填寫正極材料的化學式；在方括號內用箭頭表示出電子流動的方向。(2)正極反應式為_，負極反應式為_。(3)按圖1裝置實驗，約8 min時才看到導管中液柱上升，下列措施可以更快更清晰地觀察到液柱上升的是_。a用純氧氣代替具支試管內的空氣b將食鹽水浸泡過的鐵釘表面撒上鐵粉和碳粉的混合物c用毛細尖嘴管代替玻璃導管，并向試管的水中滴加少量紅墨水解析(1)本題是探究鐵的吸氧腐蝕，所以正極材料為碳，電子經導線由負極流向正極。(2)負極反應式為Fe2e=Fe2，正極反應式為2H2OO24e=4OH。答案(1)C(2)2H2OO24e=4OHFe2e=Fe2(3)abc