第2節(jié)電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 2 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 考點一電解原理及電極反應(yīng)的書寫 落實基礎(chǔ)1 電解池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫做電解池 電解池是由直流電源 固體電極材料以及電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)組成的 2 原理圖示 3 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 考查角度一電解池兩極的判斷例1將下圖所示實驗裝置的K閉合 下列判斷正確的是 A Cu電極上發(fā)生還原反應(yīng)B 電子沿Zn a b Cu路徑流動C 片刻后甲池中c 增大D 片刻后可觀察到濾紙b點變紅色 答案 解析 4 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 5 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 2 原電池和電解池電極的判斷是解題的關(guān)鍵 為了方便記憶 我們可采取口訣或諧音的方法記憶 原電池 正負(fù)極 電解池 陰陽極 失去電子負(fù) 原電池 陽 電解池 極 發(fā)生氧化定無疑 還可以用諧音幫助記憶 陰得陽失 陽氧陰還 6 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 考查角度二電極反應(yīng)的書寫例2 2015四川理綜 用下圖所示裝置除去含CN Cl 廢水中的CN 時 控制溶液pH為9 10 陽極產(chǎn)生的ClO 將CN 氧化為兩種無污染的氣體 下列說法不正確的是 答案 解析 7 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 方法指導(dǎo)電解池電極反應(yīng)的書寫可總結(jié)為五步 一判 二看 三分 四寫 五平 一判 判斷陰 陽極 二看 陽極要看清電極材料 對于鐵 鋁 銅 銀等活潑電極 則陽極金屬電極失電子變成陽離子進(jìn)入溶液 Fe變成Fe2 陰離子不失電子 如果是惰性電極 Pt Au 石墨等 材料 應(yīng)是溶液中的陰離子失電子 三分 將離子分成陽離子組 陰離子組 注意 水溶液中一定不要漏掉H OH 陽離子向陰極移動 在陰極得電子 陰離子向陽極移動 在陽極失電子 根據(jù)得失電子能力對離子排序 得電子能力 Ag Fe3 Cu2 H 失電子能力 S2 I Br Cl OH 含氧酸根 四寫 由放電順序及信息確定放電產(chǎn)物和電極反應(yīng) 8 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 五平 配平方法與原電池電極反應(yīng)相同 找化合價變化的物質(zhì) 確定電極產(chǎn)物 配平除氫 氧之外的其他原子 依據(jù)電荷守恒配平電荷 依據(jù)氫守恒配平氫原子 用氧原子檢查配平情況 如下圖所示 9 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 10 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 注意 1 避免思維定式 陰得陽失 的意義是陽離子在陰極發(fā)生得電子的反應(yīng) 陰離子 或電極材料 在陽極發(fā)生失電子的反應(yīng) 但也不要形成思維定式 有時依據(jù)題干信息 陰離子也可在陰極發(fā)生得電子的反應(yīng) 2 書寫電極反應(yīng)時 應(yīng)看清電解的是水溶液還是熔融電解質(zhì) 如果是水溶液應(yīng)注意運用H OH H2O進(jìn)行配平 電解池電極反應(yīng)中 如果是H OH 放電 不論溶液酸堿性則寫H OH 得 失電子 其他情況下酸性溶液中一定不能存在OH 同理在堿性溶液中一定不能存在H 3 書寫電解池的電極反應(yīng)時 要以實際放電的離子表示 但書寫電解總方程式時 弱電解質(zhì)要寫成分子式 4 書寫電解總方程式時必須在連接號上注明電解 11 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 考查角度三實驗現(xiàn)象的分析例3以石墨為電極 電解KI溶液 含有少量的酚酞和淀粉 下列說法錯誤的是 A 陰極附近溶液呈紅色B 陰極逸出氣體C 陽極附近溶液呈藍(lán)色D 溶液的pH變小 答案 解析 12 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 13 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 考查角度四電解后電解質(zhì)溶液的復(fù)原例4用鉑電極電解一定濃度下列物質(zhì)的水溶液 在電解后的電解液中加適量水 能使溶液濃度恢復(fù)到電解前濃度的是 A NaClB Na2CO3C CuSO4D K2S 答案 解析 14 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 方法指導(dǎo)電解后要恢復(fù)原電解質(zhì)溶液的濃度 需加適量的某物質(zhì) 該物質(zhì)可以是陰極與陽極產(chǎn)物的化合物 例如用惰性電極電解下列電解質(zhì)溶液 15 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 電解CuSO4溶液 要恢復(fù)原溶液的濃度 可向電解后的溶液中加入CuO 也可以加入CuCO3 但不能加入Cu OH 2 因為Cu OH 2與生成的H2SO4反應(yīng)后使水量增加 16 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 高考微題組 考點二電解原理的應(yīng)用 17 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 高考微題組 18 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 高考微題組 19 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 高考微題組 考查角度一電極的連接例1下圖為電解精煉銀的示意圖 填 a 或 b 極為含有雜質(zhì)的粗銀 若b極有少量紅棕色氣體產(chǎn)生 則生成該氣體的電極反應(yīng)為 答案 解析 20 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 高考微題組 方法指導(dǎo)電解池應(yīng)用時電極的連接判斷要抓住氧化還原反應(yīng) 發(fā)生得電子的一極應(yīng)該與電源負(fù)極相連 失電子的一極應(yīng)該與電源正極相連 21 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 高考微題組 考查角度二污水除雜及凈化例2電解法處理含鉻廢水 該法用Fe作電極電解含的酸性廢水 隨著電解進(jìn)行 在陰極附近溶液pH升高 產(chǎn)生Cr OH 3沉淀 1 用Fe作電極的原因為 2 在陰極附近溶液pH升高的原因是 用電極反應(yīng)解釋 溶液中同時生成的沉淀還有 答案 解析 22 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 高考微題組 1 2015北京理綜 利用下圖所示裝置從海水中提取CO2 有利于減少環(huán)境溫室氣體含量 1 結(jié)合方程式簡述提取CO2的原理 2 用該裝置產(chǎn)生的物質(zhì)處理b室排出的海水 合格后排回大海 處理至合格的方法是 解析 23 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 高考微題組 2 2015山東理綜 利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料 LiOH可由電解法制備 鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得 利用如圖裝置電解制備LiOH 兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液 B極區(qū)電解液為 填化學(xué)式 溶液 陽極電極反應(yīng)式為 電解過程中Li 向 填 A 或 B 電極遷移 答案 解析 24 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 考點三金屬的腐蝕與防護(hù) 落實基礎(chǔ)1 金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子 金屬發(fā)生氧化反應(yīng) 2 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕 25 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 3 鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕 26 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 4 金屬腐蝕由快到慢的規(guī)律 1 電解池的陽極 原電池的負(fù)極 化學(xué)腐蝕 原電池的正極 電解池的陰極 2 對同一種金屬來說 腐蝕的快慢 強電解質(zhì)溶液 弱電解質(zhì)溶液 非電解質(zhì)溶液 3 活動性不同的兩金屬 活動性差別越大 腐蝕越快 4 對同一種電解質(zhì)溶液來說 電解質(zhì)溶液濃度越大 腐蝕越快 27 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 5 金屬的防護(hù)一般有三條途徑 1 改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu) 可以增強金屬耐腐蝕的能力 如不銹鋼 2 在金屬表面覆蓋一層保護(hù)層 如油脂 油漆 搪瓷 塑料 電鍍金屬 氧化成致密的氧化膜 以斷絕金屬與外界物質(zhì)接觸 達(dá)到耐腐蝕的效果 3 電化學(xué)保護(hù)法 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 外加電流的陰極保護(hù)法 28 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 考查角度一金屬的腐蝕例1將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上 一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū) a 已被腐蝕而變暗 在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán) b 如圖所示 導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少 下列說法正確的是 答案 解析 29 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 方法指導(dǎo)金屬腐蝕大多數(shù)是吸氧腐蝕 所以我們不要忘記空氣中的氧氣參加反應(yīng) 30 考點一 考點二 考點三 基礎(chǔ)梳理 考點突破 考查角度二金屬的防護(hù)例2利用如圖裝置 可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù) 若X為石墨棒 為減緩鐵的腐蝕 開關(guān)K應(yīng)置于處 若X為鋅 開關(guān)K置于M處 該電化學(xué)防護(hù)法稱為 答案 解析 31 電化學(xué)的定量計算原電池和電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算 溶液pH的計算 相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)測定的計算 根據(jù)電荷量求產(chǎn)物的量與根據(jù)產(chǎn)物的量求電荷量的計算等 無論哪類計算 均可概括為下列三種方法 1 根據(jù)電子守恒法計算用于串聯(lián)電路 陰陽兩極產(chǎn)物 正負(fù)兩極產(chǎn)物 相同電荷量等類型的計算 其依據(jù)是陰 陽極得失電子數(shù)相等 32 例1 2014北京理綜 電解NO制備NH4NO3 其工作原理如下圖所示 為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3 需補充物質(zhì)A A是 說明理由 答案 解析 33 2 根據(jù)總反應(yīng)計算先寫出電極反應(yīng) 再寫出總反應(yīng)式 最后根據(jù)總反應(yīng)列比例式計算 34 例2A B C三種強電解質(zhì) 它們在水中電離出的離子為Na Ag Cl 在如圖所示裝置中 甲 乙 丙三個燒杯依次分別盛放足量的A B C三種溶液 電極均為石墨電極 接通電源 經(jīng)過一段時間后 測得乙燒杯中c電極質(zhì)量增大了10 8g 常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關(guān)系如圖所示 據(jù)此回答下列問題 35 1 M為電源的 填 正 或 負(fù) 極 甲 乙兩個燒杯中的電解質(zhì)分別為 填寫化學(xué)式 2 計算電極f上生成氣體的物質(zhì)的量為mol 3 寫出乙燒杯中的電解反應(yīng)方程式 4 若電解后甲溶液的體積為10L 則該溶液的pH為 36 37 3 根據(jù)關(guān)系式計算根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁 建立計算所需的關(guān)系式 例3如圖為某蓄電系統(tǒng)的示意圖 反應(yīng)原理為 Na2S4 3NaBr2Na2S2 NaBr3 當(dāng)蓄電池放電時 Na 的移動方向是從到 填a b 電極b的電極反應(yīng)為 用該電池作電源 用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液 通電一段時間后 向所得溶液中加入0 1molCu2 OH 2CO3后恰好恢復(fù)到電解前的狀態(tài) 不考慮CO2溶解 電解池的陽極反應(yīng)為 整個過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為 答案 解析 38 對點訓(xùn)練1 用惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液 實驗裝置如圖1所示 電解過程中的實驗數(shù)據(jù)如圖2所示 橫坐標(biāo)表示電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量 縱坐標(biāo)表示電解過程中產(chǎn)生氣體的總體積 標(biāo)準(zhǔn)狀況 則下列說法中正確的是 圖1圖2 39 答案 解析 40 甲乙 41 B 圖乙中向惰性電極移動 與該極附近的OH 結(jié)合轉(zhuǎn)化成Cr OH 3除去C 圖乙電解池中 若有0 084g陽極材料參與反應(yīng) 則陰極會有33 6mL的氣體產(chǎn)生D 若圖甲燃料電池消耗3 6g鎂產(chǎn)生的電量用于圖乙廢水處理 理論上可產(chǎn)生10 7g氫氧化鐵沉淀 答案 解析 42 3 用惰性電極電解硫酸酸化的硫酸錳溶液制備MnO2的裝置如下圖所示 1 a應(yīng)與直流電源的 填 正 或 負(fù) 極相連 2 電解過程中氫離子的作用是和 若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6 02 1023個 左室溶液中n H 的變化量為 答案 解析 43 2 1 3 4 9 8 6 7 5 考點一電解原理及電極反應(yīng)的書寫1 下圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖 下列說法不正確的是 A 該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B 一段時間后 池中n KHCO3 不變C 一段時間后 池中溶液的pH一定下降 答案 解析 44 2 1 3 4 9 8 6 7 5 2 利用如圖所示裝置 電極均為惰性電極 可吸收SO2 并用陰極排出的溶液吸收NO2 下列說法正確的是 答案 解析 45 4 3 1 2 9 8 6 7 5 3 1 KIO3可用電解的方法制得 原理是 以石墨為陽極 以不銹鋼為陰極 在一定溫度和堿性條件下電解KI溶液 總反應(yīng)方程式為KI 3H2OKIO3 3H2 則陽極的電極反應(yīng)為 陰極附近pH 填 增大 減小 或 不變 2 科學(xué)家P Tatapudi等人首先使用在酸性條件下用惰性電極電解水的方法制得臭氧 臭氧在陽極周圍的水中產(chǎn)生 其電極反應(yīng)為 陰極附近的氧氣則生成過氧化氫 其電極反應(yīng)為 3 制取Ti的新工藝是用二氧化鈦作陰極 以石墨為陽極 以熔融CaCl2作電解質(zhì) 在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2 電解而得到Ti 該工藝具有操作簡單 成本低 無污染等優(yōu)點 寫出電解制備金屬鈦時陰極的電極反應(yīng) 答案 解析 46 4 3 1 2 9 8 6 7 5 考點二電解原理的應(yīng)用4 關(guān)于下列各圖的說法中 正確的是 47 4 3 1 2 9 8 6 7 5 A 中與電源負(fù)極相連的電極附近能產(chǎn)生使?jié)駶櫟矸跭I試紙變藍(lán)的氣體B 中待鍍鐵制品應(yīng)該與電源的正極相連接C 中的b極是電子流出的極 發(fā)生氧化反應(yīng)D 中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng) 答案 解析 48 6 7 5 3 1 2 4 9 8 5 工業(yè)上電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示 下列說法不正確的是 已知 Ni2 在弱酸性溶液中發(fā)生水解 氧化性 Ni2 高濃度 H Ni2 低濃度 B 為了提高Ni的產(chǎn)率 電解過程中需要控制廢水pHC 電解過程中 B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小D 若將圖中陽離子膜去掉 將A B兩室合并 則電解反應(yīng)總方程式發(fā)生改變 答案 解析 49 6 7 5 3 1 2 4 9 8 6 電解尿素 CO NH2 2 的廢水既可以處理廢水 又可制得純氫 電解原理如圖所示 電解池中隔膜僅阻止氣體通過 A B兩極均為惰性電極 B極連接電源的 填 正 或 負(fù) 極 陽極電極反應(yīng)為 答案 解析 50 6 7 5 3 1 2 4 9 8 考點三金屬的腐蝕與防護(hù)7 有關(guān)金屬的腐蝕與防護(hù)的敘述正確的是 A 金屬的化學(xué)腐蝕比電化學(xué)腐蝕普遍B 上圖裝置的原理是 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 D 用鋁制鉚釘來接鐵板 鐵板易被腐蝕 答案 解析 51 9 8 6 5 3 1 2 4 7 8 羰基硫 COS 在水存在時會緩慢水解生成H2S 對鋼鐵設(shè)備產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕 寫出正極的電極反應(yīng) 負(fù)極的反應(yīng)產(chǎn)物為 填化學(xué)式 答案 解析 52 9 8 6 5 3 1 2 4 7 9 下列敘述中正確的是 A 生鐵比純鐵容易生銹與電化學(xué)腐蝕有關(guān)B 將鋼鐵與電源的正極相連可以起到保護(hù)鋼鐵的作用C 為保護(hù)地下鋼管不受腐蝕 可使它與銅板相連D 海輪外殼上鑲?cè)脘\塊 可減緩船體的腐蝕E 鋼鐵析氫腐蝕與吸氧腐蝕均屬于電化學(xué)腐蝕F 金屬被腐蝕的本質(zhì)是金屬發(fā)生了氧化反應(yīng) 答案 解析