（浙江選考）2022年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 專題7 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第三單元 電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)（加試）學(xué)案

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1、（浙江選考）2022年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 專題7 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第三單元 電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)（加試）學(xué)案 [考試標(biāo)準(zhǔn)] 知識(shí)條目 必考要求 加試要求 1.電解池的概念 b 2.電解CuCl2溶液的原理及電極反應(yīng)式 b 3.電解池的構(gòu)成條件 b 4.原電池、電解池的判斷 c 5.電解池的構(gòu)造與工作原理 b 6.電解池的電極反應(yīng)式與電解反應(yīng)方程式 b 7.金屬冶煉、氯堿工業(yè)、電鍍?cè)谏a(chǎn)生活中的應(yīng)用 b 8.金屬腐蝕的危害 a 9.金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的基本原理 c 10.金屬的防護(hù) b 考點(diǎn)一　

2、電解池的工作原理及應(yīng)用 (一)電解池的構(gòu)成及工作原理 1．概念 把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。 2．構(gòu)成條件 (1)有與電源相連的兩個(gè)電極。 (2)電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))。 (3)形成閉合回路。 3．電極名稱及電極反應(yīng)式(如圖) 4．電子和離子的移動(dòng)方向 特別提醒　電解時(shí)，在外電路中有電子通過(guò)，而在溶液中是依靠離子定向移動(dòng)形成電流，即電子本身不會(huì)通過(guò)電解質(zhì)溶液。 (二)分析電解過(guò)程的思維程序 1．首先判斷陰、陽(yáng)極，分析陽(yáng)極材料是惰性電極還是活潑電極。 2．再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽(yáng)兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。 3．然后排

3、出陰、陽(yáng)兩極的放電順序 陰極：陽(yáng)離子放電順序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。 陽(yáng)極：活潑電極>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子。 注意　①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電。②最常用、最重要的放電順序：陽(yáng)極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時(shí)，K＋～Al3＋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(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫(xiě)出電極反應(yīng)式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒

4、。 5．最后寫(xiě)出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 (三)電解原理的應(yīng)用 1．電解飽和食鹽水 (1)電極反應(yīng) 陽(yáng)極反應(yīng)式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應(yīng)) 陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應(yīng)) (2)總反應(yīng)方程式 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 離子反應(yīng)方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (3)應(yīng)用 氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。 2．電鍍 下圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問(wèn)題： (1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽(yáng)極。 (2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液。 (3)電

5、極反應(yīng)： 陽(yáng)極：Ag－e－===Ag＋；陰極：Ag＋＋e－===Ag。 (4)特點(diǎn)：陽(yáng)極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。 3．電解精煉銅 (1)電極材料：陽(yáng)極為粗銅；陰極為純銅。 (2)電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。 (3)電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋； 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu。 4．電冶金 利用電解熔融鹽的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、K、Ca、Mg、Al等。 (1)冶煉鈉 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑

6、； 陰極：2Na＋＋2e－===2Na。 (2)冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：6O2－－12e－===3O2↑； 陰極：4Al3＋＋12e－===4Al。 1．[2017·浙江11月選考，30(二)]科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，以H2O和N2為原料，熔融NaOH—KOH為電解質(zhì)，納米Fe2O3作催化劑，在250 ℃和常壓下可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)合成氨。陰極區(qū)發(fā)生的變化可視為按兩步進(jìn)行。 請(qǐng)補(bǔ)充完整。 電極反應(yīng)式：________________________________________________和2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3。

7、 答案　Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－ 2．[2015·浙江10月選考，30(2)②]單質(zhì)Mg還可以通過(guò)電解熔融MgCl2得到，不能用電解MgCl2溶液的方法制備Mg的理由是_______________________________________________。 答案　電解MgCl2溶液時(shí)，陰極上H＋比Mg2＋容易得電子，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，所以不能得到Mg單質(zhì) 備考導(dǎo)向　有關(guān)電解的原理及應(yīng)用在選考中考查的較少，但個(gè)別較難，涉及到電極反應(yīng)、電解方程式的書(shū)寫(xiě)及電解原理在冶金工業(yè)中的應(yīng)用等。復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)根據(jù)考試標(biāo)準(zhǔn)既要全面，還要突出重點(diǎn)。

8、 題組一　分類突破電解的規(guī)律 1．用分析電解過(guò)程的思維程序分析電解下列物質(zhì)的過(guò)程，并總結(jié)電解規(guī)律(用惰性電極電解)。填寫(xiě)表中空白： (1)電解水型 電解質(zhì)(水溶液) 電極方程式 電解物質(zhì) 總化學(xué)方程式 電解質(zhì)濃度 溶液pH 溶液復(fù)原 含氧酸(如H2SO4) 陽(yáng)極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ H2O 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 減小 加H2O 強(qiáng)堿(如NaOH) 增大 加H2O 活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4) 不變 加H2O (2)電解電解質(zhì)型 電解質(zhì)(水溶液) 電極方程式

9、 電解物質(zhì) 總化學(xué)方程式 電解質(zhì)濃度 溶液pH 溶液復(fù)原 無(wú)氧酸(如HCl)，HF除外 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 酸 2HClH2↑＋Cl2↑ 減小 增大 通入HCl氣體 不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(如CuCl2)，氟化物除外 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 鹽 CuCl2Cu＋Cl2↑ 加CuCl2固體 (3)放H2生堿型 電解質(zhì)(水溶液) 電極方程式 電解物質(zhì) 總化學(xué)方程式 電解質(zhì)濃度 溶液pH 溶液復(fù)原 活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(如NaCl) 陽(yáng)極：

10、 2Cl－－2e－==Cl2↑ 陰極： 2H＋＋2e－===H2↑ 水和鹽 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新電解質(zhì) 增大 通入HCl氣體 (4)放O2生酸型 電解質(zhì)(水溶液) 電極方程式 電解物質(zhì) 總化學(xué)方程式 電解質(zhì)濃度 溶液pH 溶液復(fù)原 不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4) 陽(yáng)極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 水和鹽 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新電解質(zhì) 減小 加CuO或CuCO3 復(fù)原措施探究 (1)要使電解后的NaCl溶液復(fù)原，滴

11、加鹽酸可以嗎？ 提示　不可以，電解NaCl溶液時(shí)析出的是等物質(zhì)的量的Cl2和H2，所以應(yīng)通入氯化氫氣體，加入鹽酸會(huì)引入水。 (2)要使電解后的CuSO4溶液復(fù)原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？ 提示　應(yīng)具體情況具體分析，若通電一段時(shí)間，CuSO4未電解完(即Cu2＋未全部放電)，使溶液復(fù)原應(yīng)加入CuO，而加入Cu(OH)2會(huì)使溶液的濃度減??；若Cu2＋全部放電，又繼續(xù)通電一段時(shí)間(此時(shí)電解水)，要使溶液復(fù)原應(yīng)加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此時(shí)濃度偏大。 (3)若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，需加入98 g Cu(OH)2固體，才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原

12、，則這段時(shí)間，整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為多少？ 提示　4NA (4)通過(guò)以上分析，電解質(zhì)溶液復(fù)原應(yīng)遵循什么原則？ 提示　電解質(zhì)溶液的復(fù)原應(yīng)遵循“從溶液中析出什么補(bǔ)什么”的原則，即從溶液中析出哪種元素的原子，則應(yīng)按比例補(bǔ)入哪些原子。 題組二　電極反應(yīng)式、電解方程式的書(shū)寫(xiě) 2．按要求書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式和總方程式： (1)用惰性電極電解AgNO3溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式__________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式___________________________________________

13、_______________________； 總反應(yīng)離子方程式____________________________________________________________。 (2)用惰性電極電解MgCl2溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式____________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式_________________________

14、______________________________________。 (3)用鐵作電極電解NaCl溶液 陽(yáng)極反應(yīng)式_________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 總反應(yīng)化學(xué)方程式______________________________________________________________。 (4)用鐵作電極電解NaOH溶液 陽(yáng)極

15、反應(yīng)式____________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式______________________________________________________________。 (5)用Al作陽(yáng)極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜 陽(yáng)極反應(yīng)式__________________________________________

16、_________________________； 陰極反應(yīng)式____________________________________________________________________； 總反應(yīng)化學(xué)方程式______________________________________________________________。 (6)用惰性電極電解熔融MgCl2 陽(yáng)極反應(yīng)式___________________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式________________________

17、___________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式_____________________________________________________________。 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－

18、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－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ (6)2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg Mg2＋＋2Cl－Mg＋Cl2↑ 1．做到“三看”，正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式 (1)一看電極材

19、料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽(yáng)極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe2＋)。 (2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。 (3)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的電冶煉。 2．規(guī)避“三個(gè)”失分點(diǎn) (1)書(shū)寫(xiě)電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，一般以實(shí)際放電的離子表示，但書(shū)寫(xiě)總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫(xiě)成分子式。 (2)要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且應(yīng)注明條件“通電”。 (3)電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與放電。 題組三　電解原理的應(yīng)用 3．利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4

20、OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅 D．制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂 答案　D 解析　氯堿工業(yè)中陽(yáng)極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時(shí)陽(yáng)極粗銅溶解，陰極Cu2＋放電析出Cu，由于粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，溶液中Cu2＋濃度變小；鐵片上鍍銅時(shí)，陰極應(yīng)該是鐵片，陽(yáng)極是純銅。 4．(2016·浙江嘉善一中高三月考)下列實(shí)驗(yàn)裝置中，按要求設(shè)計(jì)正確的是(　　) 答案　B 5．(2017·杭州西湖高級(jí)中學(xué)高三月考)下列裝置可達(dá)到鐵片上鍍鋅目的的是(　　) 答案　C 題組四　原電池、電解池

21、的判斷 6．如圖所示裝置中，裝置A中盛放0.1 mol·L－1的H2SO4溶液，裝置B中盛放0.1 mol·L－1的CuCl2溶液(兩種溶液均足量，且不考慮電極產(chǎn)物在溶液中的溶解)。下列說(shuō)法中不正確的是(　　) A．裝置A為原電池，裝置B為電解池 B．裝置A為電解池，裝置B為原電池 C．兩燒杯中產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量相等 D．一段時(shí)間后，裝置B中溶液的pH升高 答案　B 解析　裝置A為原電池，裝置B應(yīng)為電解池，且裝置A為裝置B提供電能，故A正確，B錯(cuò)誤；裝置A中碳棒作正極，反應(yīng)式：2H＋＋2e－===H2↑，鐵棒作負(fù)極，反應(yīng)式：Fe－2e－===Fe2＋，總反應(yīng)為Fe＋H2SO

22、4===FeSO4＋H2↑。裝置B中與A裝置中鐵棒相連的碳棒作陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，與A裝置中碳棒相連的碳棒作陽(yáng)極，反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑，總反應(yīng)為CuCl2Cu＋Cl2↑，由于不考慮Cl2的溶解，由兩池中的總反應(yīng)可推知在相同時(shí)間內(nèi)兩燒杯中生成氣體的物質(zhì)的量相同，C正確；B裝置在電解過(guò)程中CuCl2溶液的濃度變小，溶液的酸性減弱，一段時(shí)間后，溶液的pH升高，D正確。 7．(2017·瑞安第一次聯(lián)考)某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如圖裝置。下列敘述不正確的是 (　　) A．a(chǎn)和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出 B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2

23、＋＋2e－===Cu C．無(wú)論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色 D．a(chǎn)和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2＋向銅電極移動(dòng) 答案　D 解析　若a和b不連接，則不能構(gòu)成原電池，單質(zhì)鐵直接與Cu2＋發(fā)生氧化還原反應(yīng)而置換出銅，反應(yīng)方程式為Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，A正確；若a和b用導(dǎo)線連接，則構(gòu)成原電池，此時(shí)鐵作負(fù)極，銅作正極，電極反應(yīng)式分別為Fe－2e－===Fe2＋、Cu2＋＋2e－===Cu，B正確；由A、B分析可知，C正確；若a和b分別連接直流電源正、負(fù)極，則構(gòu)成電解池，此時(shí)銅作陽(yáng)極失去電子被氧化，鐵作陰極，在電解池中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，因

24、此D錯(cuò)誤。 8．如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅(含少量鋅、金、銀等雜質(zhì))的精煉原理，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。請(qǐng)按要求回答相關(guān)問(wèn)題： (1)甲烷燃料電池正極反應(yīng)式是___________________________________________________。 (2)乙裝置中陽(yáng)離子通過(guò)X膜向________(填“Fe”或“C”)極移動(dòng)，石墨(C)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (3)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24

25、 L氧氣參加反應(yīng)，則丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為_(kāi)_______g，硫酸銅溶液的濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”)。 答案　(1)O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (2)Fe　2Cl－－2e－===Cl2↑ (3)12.8　減小 解析　(1)在堿性介質(zhì)中，燃料電池的正極是氧氣得到電子與水反應(yīng)生成氫氧根離子。(2)乙圖中，鐵與甲中的負(fù)極相連，為陰極，該極氫離子放電生成氫氣，同時(shí)溶液中生成氫氧根離子，C電極附近氯離子放電生成氯氣，為保持電中性，溶液中的陽(yáng)離子即鈉離子通過(guò)X向鐵極移動(dòng)。(3)依據(jù)電路中各個(gè)電極的轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，可求出析出的銅的質(zhì)量，氧氣為0.1 mol，

26、轉(zhuǎn)移電子0.4 mol，所以析出銅0.2 mol，質(zhì)量為12.8 g；丙中，粗銅中比銅活潑的雜質(zhì)金屬也參與電極反應(yīng)，所以析出的銅多于溶解的銅，溶液中硫酸銅的濃度會(huì)減小。 原電池、電解池、電鍍池的比較 原電池 電解池 電鍍池 定義 將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 應(yīng)用電解原理在金屬表面鍍一層其他金屬或合金的裝置 裝置舉例 形成條件 ①活潑性不同的兩電極 ②電解質(zhì)溶液(電極插入其中) ③形成閉合回路 ①兩電極接直流電源 ②兩電極插入電解質(zhì)溶液 ③形成閉合回路 ①鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負(fù)極 ②電鍍液必須含有鍍層金

27、屬離子 電極名稱 負(fù)極：較活潑的金屬 正極：較不活潑的金屬(或能導(dǎo)電的非金屬) 陽(yáng)極：與電源正極相連的電極 陰極：與電源負(fù)極相連的電極 陽(yáng)極：必須是鍍層金屬 陰極：鍍件 電極反應(yīng) 負(fù)極：氧化反應(yīng) 正極：還原反應(yīng) 陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，金屬電極失電子或溶液中的陰離子失電子 陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子 陽(yáng)極：金屬電極失電子 陰極：電鍍液中的陽(yáng)離子得電子 微專題11　電解原理廣泛應(yīng)用集訓(xùn) 1．用惰性電極電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如圖所示。 (1)b電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)____________________________________

28、__________。 (2)該裝置中使用的是________(填“陽(yáng)”或“陰”)離子交換膜。 答案　(1)2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O (2)陽(yáng) 解析　(1)電解時(shí)，二氧化碳在b極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯，電極反應(yīng)式為2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O。 (2)離子交換膜應(yīng)只允許氫離子通過(guò)，所以是陽(yáng)離子交換膜。 2．利用固體氧化物電解池通過(guò)電解方式分解氮氧化物的過(guò)程如圖所示，寫(xiě)出電解池中通入NO一端的電極反應(yīng)式： __________________________________________________________

29、______________。 答案　2NO＋4e－===N2＋2O2－ 解析　電解池的陰極上，NO發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成N2，電極反應(yīng)式為2NO＋4e－===N2＋2O2－；陽(yáng)極上，O2－發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)生成O2，電極反應(yīng)式為2O2－－4e－===O2。 3．H3PO2可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò))： (1)寫(xiě)出陽(yáng)極反應(yīng)式______________________________________________________________。 (2)A、B、C分別是________離子

30、交換膜、________離子交換膜、________離子交換膜(填“陰”或“陽(yáng)”)。 (3)陽(yáng)極室中溶液pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 答案　(1)2H2O－4e－===O2＋4H＋　(2)陽(yáng)　陰　陽(yáng) (3)變小 解析　(1)氫氧根離子在陽(yáng)極放電，有氧氣生成，陽(yáng)極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2＋4H＋。(2)氫氧根離子在陽(yáng)極放電，有氧氣生成，原料室中的次磷酸根離子通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室，陽(yáng)極室生成的氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室，二者在產(chǎn)品室結(jié)合生成次磷酸( H3PO2)，因此B為陰離子交換膜，A為陽(yáng)離子交換膜，陰極區(qū)內(nèi)氫離子放電，有氫氣生成，原料室中

31、的鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室，生成氫氧化鈉。(3)根據(jù)2H2O－4e－===O2＋4H＋，陽(yáng)極室中溶液的酸性增強(qiáng)，pH變小。 4．O3可由臭氧發(fā)生器(原理如下圖所示)電解稀硫酸制得。 (1)圖中陰極為_(kāi)_____(填“A”或“B”)。 (2)若C處不通入O2，D、E處分別收集到11.2 L和4.48 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下), 則E處收集的氣體中O3所占的體積分?jǐn)?shù)為_(kāi)_________(忽略O(shè)3的分解)。 (3)若C處通入O2，則A極的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________________。 答案　(1)A　(2)50%　(3)O2＋4H

32、＋＋4e－===2H2O 解析　(1)由圖可知，B極生成O2、O3，B極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解池陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，A為陰極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。(2)若C處不通入O2，實(shí)質(zhì)為電解水，D處為氫氣，體積為11.2 L，物質(zhì)的量為0.5 mol，E處為氧氣、臭氧，體積共為4.48 L，物質(zhì)的量為0.2 mol，設(shè)臭氧的物質(zhì)的量為x mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有0.5×2＝x×3×2＋(0.2－x)×2×2，解得x＝0.1，所以E處收集的氣體中O3所占的體積分?jǐn)?shù)為0.1 mol÷0.2 mol×100%＝50%。(3)C處通入O2，O2發(fā)生還原反應(yīng)，在酸性條件下生成水，電極反應(yīng)式為O2＋

33、4H＋＋4e－===2H2O。 5．工業(yè)上常用高濃度的K2CO3 溶液吸收CO2，得溶液X，再利用電解法使K2CO3 溶液再生，其裝置示意圖如下： (1)在陽(yáng)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)包括______________________________________________________ 和H ＋＋ HCO===H2O ＋ CO2↑。 (2)簡(jiǎn)述CO在陰極區(qū)再生的原理：______________________________________________ ______________________________________________________________

34、__________。 答案　(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑) (2)HCO存在電離平衡：HCOH＋＋CO，陰極H＋放電，H＋濃度減小，平衡右移(或溶液中H＋放電，增大了OH－濃度，與HCO反應(yīng)，從而使CO再生) 解析　(1)與電源正極相連的為電解池的陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為電解池的陰極，陽(yáng)極上是氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 6．電解甲醇水溶液制備氫氣最大的優(yōu)點(diǎn)是需要的電壓低，寫(xiě)出陽(yáng)極電極反應(yīng)方程式： ________________________________________

35、________________________________。 答案　CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 7．利用一種鉀鹽水溶液作電解質(zhì)，CO2電催化還原為乙烯，如圖所示。在陰極上產(chǎn)生乙烯的電極反應(yīng)方程式為_(kāi)___________。 答案　2CO2＋12H＋＋12e－===CH2===CH2＋4H2O 8.電解CO制備CH4和W，工作原理如下圖所示，生成物W是　　　　　，其原理用電解總離子方程式解釋是　　　　　　　　　　　。 答案　NaHCO3　4CO＋3CO ＋5H2O6HCO＋CH4 考點(diǎn)二　金屬的腐蝕與防護(hù) 1．金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬原子失去電

36、子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。 2．金屬腐蝕的類型 (1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕 類型 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸 不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn)象 無(wú)電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質(zhì) 金屬被氧化 較活潑金屬被氧化 聯(lián)系 兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍 (2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析： 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜酸性較強(qiáng)(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 電極反應(yīng) 負(fù)極 Fe－2e－===Fe2＋ 正極 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4

37、OH－ 總反應(yīng)式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 聯(lián)系 吸氧腐蝕更普遍 3.金屬的防護(hù) (1)電化學(xué)防護(hù) ①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法——原電池原理 a．負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬； b．正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。 ②外加電流陰極保護(hù)法——電解原理 a．陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備； b．陽(yáng)極：惰性金屬或石墨。 (2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。 (3)加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。 題組一　金屬腐蝕與快慢判斷 1．利用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開(kāi)始時(shí)，a、b兩處液面相平，

38、密封好，放置一段時(shí)間。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．a(chǎn)管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕 B．一段時(shí)間后，a管液面高于b管液面 C．a(chǎn)處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小 D．a(chǎn)、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe－2e－===Fe2＋ 答案　C 解析　根據(jù)裝置圖判斷，左邊鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，右邊鐵絲發(fā)生析氫腐蝕，其電極反應(yīng)為 左邊　負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 右邊　負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：2H＋＋2e－===H2↑ a、b處的pH均增大，C錯(cuò)誤。 2．(2016·浙江江山實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二10月教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))

39、如圖，向還原鐵粉中加入少量的炭粉，混合均勻后，撒入內(nèi)壁用NaCl溶液潤(rùn)濕過(guò)的具支試管中，塞緊橡皮塞。幾分鐘后，打開(kāi)止水夾，觀察到導(dǎo)管中水柱上升。對(duì)此過(guò)程所做的分析正確的是(　　) A．鐵粉在電化學(xué)腐蝕過(guò)程中作正極 B．炭粉被氧化 C．發(fā)生了吸氧腐蝕 D．發(fā)生了析氫腐蝕 答案　C 3．下圖容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是(　　) A．④＞②＞①＞③ B．②＞①＞③＞④ C．④＞②＞③＞① D．③＞②＞④＞① 答案　A 解析　根據(jù)圖知，②、③裝置是原電池，在②中，金屬鐵作負(fù)極，③中金屬鐵作正極被保護(hù)，作負(fù)極的腐蝕速率快，所以②＞③，④裝置是電

40、解池，其中金屬鐵為陽(yáng)極，加快腐蝕，腐蝕最快，所以腐蝕速率是④＞②＞①＞③。故選A。 題組二　金屬腐蝕的實(shí)驗(yàn)探究 4．銅是人類最早使用的金屬，它與人類生產(chǎn)生活關(guān)系密切，請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋下列與銅有關(guān)的化學(xué)現(xiàn)象。 如上圖，在硫酸型酸雨地區(qū)，不純的銅制品發(fā)生電化學(xué)腐蝕，Cu發(fā)生__________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)式_______________________________________。 答案　氧化　O2＋4H＋＋4e－===2H2O 解析　在硫酸型酸雨地區(qū)，不純的銅制品發(fā)生的是吸氧腐蝕，Cu是負(fù)極，發(fā)生的是氧化反應(yīng)，正極的電極反應(yīng)式為O2＋4H＋

41、＋4e－===2H2O。 5．(2017·浙江省名校協(xié)作體高二下學(xué)期調(diào)研)全世界每年被腐蝕損耗的鋼鐵材料約占全年鋼鐵產(chǎn)量的十分之一。用壓強(qiáng)傳感器研究生鐵發(fā)生腐蝕的裝置及得到的圖像如下： (1)在該電化學(xué)腐蝕中正極電極反應(yīng)式：____________________________________________。 (2)鋼鐵表面鍍銅可以提高抗腐蝕性能，裝置示意如下圖所示，則與電源正極相連的金屬是________(填元素名稱)。 答案　(1)O2＋4e－＋2H2O===4OH－　(2)銅　 解析　(1)在該電化學(xué)腐蝕中溶液顯中性，發(fā)生吸氧腐蝕，正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋

42、2H2O===4OH－。 (2)電鍍時(shí)待鍍金屬作陰極，鍍層金屬作陽(yáng)極，所以與電源正極相連的金屬是銅。 課時(shí)訓(xùn)練 1．N2O5是一種新型硝化劑。工業(yè)上可用N2O4通過(guò)電解制備N2O5，陰、陽(yáng)極室之間用質(zhì)子交換膜隔開(kāi)，兩極電解液分別為稀硝酸溶液和溶有N2O4的無(wú)水硝酸，用惰性電極電解時(shí)，生成N2O5極室的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________。 答案　N2O4－2e－＋2HNO3===2N2O5＋2H＋ 2．某化學(xué)小組構(gòu)想將汽車尾氣(NOx)轉(zhuǎn)化為重要的化工原料HNO3，其原理如圖所示，其中A、B為多孔材料。寫(xiě)出總化學(xué)

43、方程式__________________________________________。 答案　4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O===4HNO3 3．利用電化學(xué)原理，用鐵釘和氫氧化鉀溶液為原料可以獲得K2FeO4。在制備過(guò)程中鐵釘作________極，請(qǐng)寫(xiě)出獲得FeO的電極反應(yīng)式____________________。 答案　陽(yáng)　Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O 4．連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)具有強(qiáng)還原性，廢水處理時(shí)可在弱酸性條件下加入亞硫酸氫鈉電解產(chǎn)生連二亞硫酸根，進(jìn)而將廢水中的HNO2還原成無(wú)害氣體排放，連二亞硫酸根氧化為原料循環(huán)電解。產(chǎn)生連二亞硫

44、酸根的電極反應(yīng)式為_(kāi)____________________________________， 連二亞硫酸根與HNO2反應(yīng)的離子方程式：________________________________________。 答案　2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O　 3S2O＋2HNO2＋2H2O===6HSO＋N2↑ 5．有研究表明，在溫度大于70 ℃、催化劑及堿性溶液中，可通過(guò)電解法還原氮?dú)獾玫桨睔猓瑢?xiě)出陰極的電極反應(yīng)式：_____________________________________________________。 答案　N2＋6H2O＋6e－===2NH3＋

45、6OH－ 6．白色不溶于水的CuCl可以由電解法制得，如圖所示： (1)裝置中用的交換膜為_(kāi)_______(填字母)。 A．陽(yáng)離子交換膜 B．陰離子交換膜 C．質(zhì)子交換膜 D．氫氧根離子交換膜 (2)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________________________________________。 答案　(1)A　(2)Cu＋Cl－－e－===CuCl 7．科學(xué)家從電解冶煉鋁的工藝中得到啟發(fā)，找出了冶煉鈦的新工藝——TiO2直接電解法生產(chǎn)鈦，電解質(zhì)為熔融的氯化鈣，原理如圖所示。 寫(xiě)出陰極電極反應(yīng)式___________________________

46、_________________________。 答案　TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ 8．用電解的方法將硫化鈉溶液氧化為多硫化物的研究具有重要的實(shí)際意義，將硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗔蚧锸请娊夥ㄌ幚砹蚧瘹鋸U氣的一個(gè)重要內(nèi)容。下圖是電解產(chǎn)生多硫化物的實(shí)驗(yàn)裝置： 已知陽(yáng)極的反應(yīng)為(x＋1)S2－===Sx＋S2－＋2xe－，則陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________。 當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移x mol電子時(shí)，產(chǎn)生的氣體體積為_(kāi)_______(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。 答案　2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑　11.2x L 9．若用少量NaOH溶液吸收SO2氣體，對(duì)產(chǎn)物NaHSO3進(jìn)一步電

47、解可制得硫酸，電解原理示意圖如圖所示。電解時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________________________________。 答案　HSO＋H2O－2e－===SO＋3H＋ 10．多孔Al2O3薄膜可作為催化劑載體、模板合成納米材料等用途?，F(xiàn)以高純鋁片作為陽(yáng)極，不銹鋼作為陰極，一定濃度的磷酸溶液作為電解質(zhì)進(jìn)行電解，即可初步制取多孔Al2O3膜。請(qǐng)寫(xiě)出該制取過(guò)程的陽(yáng)極電極反應(yīng)： ________________________________________________________________________。 答案　2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ 11．在載人航天器中應(yīng)用電化學(xué)原理，以Pt為陽(yáng)極，Pb(CO2的載體)為陰極，KHCO3溶液為電解質(zhì)溶液，還原消除航天器內(nèi)的CO2，同時(shí)產(chǎn)生O2和新的能源CO，則陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________。 答案　H2O＋3CO2＋2e－===CO＋2HCO 12．某電解法制氨的裝置如下圖所示，電解質(zhì)只允許質(zhì)子通過(guò)，試寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________________。 答案　N2＋6H＋＋6e－===2NH3