2014屆新人教課標Ⅰ高三化學一輪總復習資料word版：第六章 第3講

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1、 第3講　電解池　金屬的電化學腐蝕與防護 [考綱要求]　1.了解電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。2.理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。 考點一　電解的原理 1．電解定義 在電流作用下，電解質在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程。 2．能量轉化形式 電能轉化為化學能。 3．電解池 (1)構成條件 ①有與電源相連的兩個電極。 ②電解質溶液(或熔融鹽)。 ③形成閉合回路。 (2)電極名稱及電極反應式(如圖) (3)電子和離子移動方向 ①電子：從電源負極流向電解池的陰極；從電解池的陽極流向電源的正極。

2、 ②離子：陽離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽極。 4．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＋。 1 / 40 陽極：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，一定是溶液(或熔融電解質)中

3、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，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，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。深度思考 1．用分析電解過程的思維程序分析電解下列物質的過程，并總結電解規(guī)律(用惰性電極電解) 電解質(水溶液) 電極方程式 被電解的物質 總化學方程式或離子方程式 電解質濃度 溶液pH 電解質溶液復原 含氧酸(如H2SO4) 陽

4、極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 減小 加H2O 強堿(如NaOH) 陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 增大 加H2O 活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4) 陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 不變 加H2O 無氧酸(如HCl) ，除HF外 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋

5、＋2e－===H2↑ 酸 2HClCl2↑＋H2↑ 減小 增大 通入HCl氣體 不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)，除氟化物外 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 鹽 CuCl2Cu＋Cl2↑ 減小 加CuCl2 活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl) 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 水和鹽 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新電解質 增大 通入HCl氣體 不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4) 陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 陰

6、極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 水和鹽 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新電解質 減小 加CuO或CuCO3 2.電解過程中放H2生堿型和放O2生酸型的實質是什么？ 答案　放H2生堿型的實質是水電離出的H＋放電，破壞了水的電離平衡，使OH－濃度增大，放O2生酸型的實質是水電離出的OH－放電，破壞了水的電離平衡，使H＋濃度增大。 3．(1)上表中要使電解后的NaCl溶液復原，滴加鹽酸可以嗎？ (2)上表中要使電解后的CuSO4溶液復原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？ 答案　電解質溶液的復原應遵循“從溶液中析出什么補什么”的原則，即從溶液中析出哪種元素的原子

7、，則應按比例補入哪些原子。 (1)電解NaCl溶液時析出的是等物質的量的Cl2和H2，所以應通入氯化氫氣體，加入鹽酸會引入過多的水。 (2)同理，使CuSO4溶液復原應加入CuO，而加入Cu(OH)2也會使溶液的濃度降低。 4．在框圖推斷中若出現(xiàn)“A＋H2OB＋C＋D”的模式，則A一般可能為什么物質？ 答案　CuSO4、NaCl(KCl)或AgNO3，要視其他條件而定。 題組一　電解原理和電解規(guī)律的考查 1．用惰性電極電解下列溶液，電解一段時間后，陰極質量增加，電解液的pH下降的是 (　　) A．CuSO4 B．NaOH C．BaCl

8、2 D．H2SO4 答案　A 解析　符合該題條件的電解質應為不活潑金屬的含氧酸鹽。 2．用鉑電極電解一定濃度的下列物質的水溶液，在電解后的電解液中加適量水，能使溶液濃度恢復到電解前濃度的是 (　　) A．NaCl B．Na2CO3 C．CuSO4 D．K2S 答案　B 解析　加適量水能使溶液恢復到電解前的濃度，則實際是電解水，故只有B項符合 條件。 3．右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加幾滴石蕊溶液。下列實驗現(xiàn)象描述正確的是 (　　) A．逸出氣體的體積，a電極的小于b

9、電極的 B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣體 C．a電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色 D．a電極附近呈藍色，b電極附近呈紅色 答案　D 解析　SO、OH－移向b極，在b極OH－放電，產生O2，b極附近c(H＋)>c(OH－)，石蕊試液變紅。Na＋、H＋移向a極，在a極H＋放電產生H2，a極附近c(OH－)>c(H＋)，石蕊試液變藍。所以產生的氣體體積a電極的大于b電極的；兩種氣體均為無色無味的氣體。A、B均錯。 題組二　電極反應式、電解總方程式的書寫 4．按要求書寫有關的電極反應式及總方程式。 (1)用惰性電極電解AgNO3溶液： 陽極反應式____________

10、_________________________________________； 陰極反應式_____________________________________________________； 總反應離子方程式________________________________________________。 (2)用惰性電極電解MgCl2溶液 陽極反應式______________________________________________________； 陰極反應式__________________________________________________

11、____； 總反應離子方程式________________________________________________。 (3)用鐵作電極電解NaCl溶液 陽極反應式______________________________________________________； 陰極反應式______________________________________________________； 總化學方程式____________________________________________________。 (4)用銅作電極電解鹽酸溶液 陽極反應式__________

12、___________________________________________； 陰極反應式_____________________________________________________； 總反應離子方程式________________________________________________。 答案　(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2

13、↑ (3)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ (4)Cu－2e－===Cu2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ 5．Ⅰ.以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為________________________________________________________________________。 Ⅱ.用Al單質作陽極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q。寫出陽極生成R的電極反應式：___________

14、_______。 答案?、?2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ Ⅱ.Al＋3HCO－3e－===Al(OH)3＋3CO2↑ 解析?、?依據(jù)信息陽極形成的氧化膜一定為Al2O3，Al失電子生成Al2O3，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液顯酸性，所以有H＋生成；Ⅱ.Al作陽極，失電子，生成Al3＋，Al3＋水解顯酸性，溶液中的HCO水解顯堿性，兩者水解互相促進，生成Al(OH)3和CO2。 6．CuI是一種不溶于水的白色固體，可以由反應：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2得到?，F(xiàn)以石墨為陰極，以Cu為陽極電解KI溶液，通電前向電解液中加入少量酚酞和淀粉溶液?；卮鹣铝袉?/p>

15、題： (1)陽極區(qū)的現(xiàn)象____________________________________________________。 (2)陽極電極反應式__________________________________________________。 答案　(1)銅電極逐漸溶解，有白色沉淀產生，溶液變?yōu)樗{色 (2)2Cu＋4I－－4e－===2CuI↓＋I2 　1.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

16、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：2Cu2＋＋4e－===2Cu；陽極：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 根據(jù)得失電子數(shù)相等，兩極反應式相加得總方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 2．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(shù)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。 題組三　與

17、酸、堿、鹽的電解有關的實驗設計 7．[2010大綱全國卷Ⅱ，29(1)(2)(3)(4)(5)]如圖是一個用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4溶液的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍：6.8～8.0，酸色—紅色，堿色—黃色) 回答下列問題： (1)下列關于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是________(填編號)； ①A管溶液由紅變黃；② B管溶液由紅變黃；③ A管溶液不變色；④B管溶液不變色 (2)寫出A管中發(fā)生反應的反應式：_____________________________________； (3)寫出B管中發(fā)生反應的反應式：

18、_____________________________________； (4)檢驗a管中氣體的方法是___________________________________________ _____________________________________________________________________； (5)檢驗b管中氣體的方法是___________________________________________ ____________________________________________________________________。

19、 答案　(1)①④ (2)2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)　Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑) (4)用拇指按住管口，取出試管，管口靠近火焰，放開拇指，有爆鳴聲，管口有淡藍色火焰 (5)用拇指按住管口，取出試管正立，放開拇指，將帶有火星的木條伸入試管內會復燃 解析　(1)由于MgSO4是強酸弱堿鹽，在水溶液中存在Mg2＋＋2H2OMg(OH)2＋2H＋水解平衡，因此水溶液呈酸性，電解前A、B管均顯紅色。鉑絲是惰性電極，電解池中陰離子在陽極發(fā)生

20、氧化反應，陽離子在陰極發(fā)生還原反應，在A管溶液中，鉑絲作陰極，由于H＋的氧化性大于Mg2＋的氧化性，H＋先得電子被還原為H2， Mg2＋與OH－生成Mg(OH)2沉淀，酸性減弱，隨著水的電解，OH－濃度增大，顏色由紅變黃。而在B管溶液中鉑絲作陽極，OH－的還原性大于SO，OH－失電子，隨著電解的進行，酸性增大，溶液不變色(始終為紅色)。 (2)(3)由(1)可知，在A管中發(fā)生： 2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑) Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ 在B管中：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑)

21、(4)(5)H2的常用檢驗方法是“爆鳴”法，即用拇指按住管口，取出試管a，管口靠近火焰，放開拇指，有爆鳴聲，管口有淡藍色火焰；O2的常用檢驗方法是木條復燃法，用拇指按住管口，取出試管b正立，放開拇指，將帶有火星的木條伸入試管內，木條復燃。 8．如圖所示，用石墨電極電解氯化銅溶液。查閱資料可 知，CuCl顯黃色，氯化銅溶液顯藍綠色或黃綠色； 向體積相同濃度分別為0.01 molL－1,0.05 molL－1,0.1 molL－1,0.5 molL－1的氯化銅溶液中加入NaCl至飽和， 對比發(fā)現(xiàn)。溶液的顏色由黃綠色向藍綠色轉變。 請回答下列問題： (1)陽極上的氣體呈_______

22、_色，檢驗該氣體可用___________________________。 (2)寫出電解的離子方程式：____________________________________________。 (3)實驗時，裝置中陰極溶液顏色由藍綠色變?yōu)辄S綠色，原因是__________________ ______________________________________________________。 (4)取出陰極的石墨棒，發(fā)現(xiàn)表面有淺藍色固體，試設計實驗探究此淺藍色固體的成分：_________________________________________________

23、________________。 (5)為什么要設計連接后面的裝置？______________________________________。 答案　(1)黃綠　濕潤的淀粉KI試紙 (2)Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ (3)陰極Cu2＋放電后，Cu2＋與Cl－濃度比值減小 (4)取此淺藍色固體于試管中，加入硫酸，若溶解且溶液變藍色，則為Cu(OH)2 (5)因為陽極產生的氯氣為有毒氣體，故后面連接裝置可以用于檢驗與吸收 解析　(1)陽極是陰離子放電，即Cl－放電產生Cl2，故顏色為黃綠色；檢驗Cl2可用濕潤的淀粉KI試紙，若試紙變藍，則確定為氯氣。 (2)電解氯化銅的

24、離子方程式為Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑。 (3)由題目所給信息，Cu2＋與Cl－濃度比值逐漸增大，溶液的顏色由黃綠色向藍綠色轉變，故陰極Cu2＋放電后，Cu2＋與Cl－濃度比值減小而呈現(xiàn)黃綠色。 (4)隨著反應的進行，Cu2＋濃度降低，此時有一部分H＋放電而使此區(qū)域OH－濃度增大，故此淺藍色固體為Cu(OH)2。 (5)電解氯化銅時產生的氯氣有毒，故后面連接裝置既可用作檢驗電解產生的氣體，又可用于吸收該有毒氣體。 考點二　電解原理的應用 1．電解飽和食鹽水 (1)電極反應 陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應) 陰極反應式：2H＋＋2e－===H2↑(

25、還原反應) (2)總反應方程式： 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 離子反應方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (3)應用：氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。 2．電鍍 右圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題： (1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。 (2)電解質溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。 (3)電極反應： 陽極：Ag－e－===Ag＋； 陰極：Ag＋＋e－===Ag。 (4)特點：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。 3．電解精煉銅 (1)電極材料：陽極為粗銅；陰極為純銅。 (2)電解質溶液：含

26、Cu2＋的鹽溶液。 (3)電極反應： 陽極：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冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。 (1)冶煉鈉 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 電極反應： 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑；陰極：2Na＋＋2e－===2Na。 (2)冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 電極反應： 陽極：6O2－－12e－===3O2↑；陰極：4Al3＋＋12e－===4Al。 深度思考 1．(1

27、)電解氯化鈉溶液時，如何用簡便的方法檢驗產物？ 答案　陽極產物Cl2可以用淀粉KI試紙檢驗，陰極產物H2可以通過點燃檢驗，NaOH可以用酚酞試劑檢驗。 (2)氯堿工業(yè)在生產過程中必須把陽極室和陰極室用離子交換膜隔開，原因是什么？ 答案　防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2與溶液中的NaOH反應。 2．電解精煉銅時，陽極泥是怎樣形成的？ 答案　粗銅中往往含有鋅、鐵、鎳、銀、金等多種金屬雜質，當含雜質的銅在陽極不斷溶解時，金屬活動性位于銅之前的金屬雜質，如Zn、Fe、Ni等也會同時失去電子，但是它們的陽離子比銅離子難以還原，所以它們并不能在陰極析出，而只能以離子的形式留在電解液里。金屬活

28、動性位于銅之后的銀、金等雜質，因為失去電子的能力比銅弱，難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解，所以當陽極的銅等失去電子變成陽離子溶解之后，它們以金屬單質的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥。 題組訓練　電解原理的應用 1．工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O，會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產生很大損害，電解法是一種行之有效的除去鉻的方法之一。該法用Fe作電極電解含Cr2O的酸性廢水，最終將鉻轉化為Cr(OH)3沉淀，達到凈化目的。下列有關說法不正確的是(　　) A．電解時選用Fe作陽極，石墨棒作陰極 B．陰極附近的沉淀只有Cr(OH)3 C．陽極附近溶液中，發(fā)生反應的離子方程式是Cr2O＋6Fe

29、2＋＋14H＋===2Cr3＋＋ 6Fe3＋＋7H2O D．消耗1 mol Cr2O，將有336 g Fe消耗，因此要定期更換鐵電極 答案　B 解析　Fe作陽極，反應產生Fe2＋，F(xiàn)e2＋與Cr2O發(fā)生氧化還原反應，F(xiàn)e2＋被氧化為 Fe3＋，Cr2O被還原為Cr3＋；陰極是H＋得到電子，導致陰極附近溶液的堿性增強， Fe3＋、Cr3＋都會變?yōu)镕e(OH)3、Cr(OH)3沉淀，B錯誤；消耗1 mol Cr2O，必消耗6 mol Fe2＋，根據(jù)Fe守恒，將有6 mol Fe消耗，質量336 g。 2．使用氯化鈉作原料可以得到多種產品。 (1)實驗室用惰性電極電解100 mL

30、 0.1 molL－1 NaCl溶液，若陰陽兩極均得到112 mL氣體(標準狀況)，則所得溶液的物質的量濃度是______________(忽略反應前后溶液體積的變化)。 (2)某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖的裝置。對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是________。 A．a為正極，b為負極；NaClO和NaCl B．a為負極，b為正極；NaClO和NaCl C．a為陽極，b為陰極；HClO和NaCl D．a為陰極，b為陽極；HClO和NaCl (3)實驗室中很難

31、用亞鐵鹽溶液與燒堿反應制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀。某同學利用上圖裝置，只更換一個電極，通過電解法制取較純凈的Fe(OH)2沉淀，且較長時間不變色。該同學換上的電解材料是__________(用元素符號表示)，總的反應式是______________________________________________________________________ 。 答案　(1)0.1 molL－1　(2)B (3)Fe　Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ 解析　(1)n(H2)＝n(Cl2)＝0.005 mol，參加反應的n(NaCl)＝0.01 mol，說明NaCl恰

32、好電解完畢，溶液變?yōu)镹aOH溶液，n(NaOH)＝n(NaCl)＝0.01 mol，c(NaOH)＝0.1 molL－1。 (2)電解飽和氯化鈉溶液的總反應：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，題目要求使Cl2被完全吸收，則氯氣必須在下部的電極上產生，下部的電極是陽極，推出b為電源的正極，另一極為負極a。生成的Cl2與陰極區(qū)產生的NaOH反應：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，則消毒液的主要成分是NaClO、NaCl。 (3)題目要求通過電解法制取Fe(OH)2，電解質溶液是NaCl溶液，必須通過電極反應產生Fe2＋和OH－。根據(jù)電極發(fā)生反應的特點，選擇鐵

33、作陽極，鐵發(fā)生氧化反應產生Fe2＋；溶液中的陽離子Na＋、H＋向陰極移動，根據(jù)放電順序，陰極H＋放電產生氫氣，H＋來源水的電離，反應式2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。在電場作用下，陽極產生的Fe2＋與陰極產生的OH－在定向移動的過程中相遇，發(fā)生復分解反應生成Fe(OH)2沉淀。將陽極反應式、陰極反應式疊加得到總的反應式：Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑。 3．某小組同學認為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。 (1)該電解槽的陽極反應式為______________________________

34、_____________。 此時通過陰離子交換膜的離子數(shù)________(填“大于”、“小于”或“等于”)通過陽離子交換膜的離子數(shù)。 (2)制得的氫氧化鉀溶液從出口______(填“A”、“B”、“C”或“D”)導出。 (3)通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因______________________ ______________________________________________________________________。 (4)若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的反應式為_______________________

35、__________________________________________。 答案　(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　小于　(2)D (3)H＋在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動，使c(OH－)>c(H＋) (4)O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 解析　溶液中的OH－在陽極失電子產生O2：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，所以在B口放出O2，從A口導出H2SO4。溶液中的H＋在陰極得到電子產生H2：2H＋＋2e－===H2↑，則從C口放出H2，從D口導出KOH溶液。因SO所帶電荷數(shù)大于K＋所帶電荷數(shù)，SO通過陰離子交換膜，K＋通過陽離子交換

36、膜，所以通過陽離子交換膜的離子數(shù)大于通過陰離子交換膜的離子數(shù)。O2、H2、KOH溶液構成燃料電池時，O2在電池正極放電：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 考點三　應對電化學定量計算的三種方法 1．計算類型 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(shù)的計算、產物的量與電量關系的計算等。 2．方法技巧 (1)根據(jù)電子守恒計算 用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。 (2)根據(jù)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(jù)總反應式列出比例式計算。 (3)根據(jù)關

37、系式計算 根據(jù)得失電子守恒定律關系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。 如以通過4 mol e－為橋梁可構建如下關系式： (式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值) 該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。 提示　在電化學計算中，還常利用Q＝It和Q＝n(e－)NA1.6010－19C來計算電路中通過的電量。 題組一　電化學的有關基本計算 1．兩個惰性電極插入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

38、體積變化可以忽略不計)電極上析出銀的質量最大為 (　　) A．27 mg B．54 mg C．106 mg D．216 mg 答案　B 解析　首先結合離子放電順序，弄清楚兩極的反應：陽極4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；陰極Ag＋＋e－===Ag，電解的總反應式為4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。由電解的總反應式可知，電解過程中生成的n(H＋)＝n(HNO3)＝n(Ag)＝ (10－3 molL－1－10－6 molL－1)0.5 L≈510－4 mol，m(Ag)＝510－4 mol108 gmol－1＝0.054 g＝

39、54 mg。 2．在如圖中，甲燒杯中盛有100 mL 0.50 molL－1 AgNO3溶液，乙燒杯中盛有100 mL 0.25 molL－1 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(xiàn)A極比C極重1.9 g，則 (1)電源E為________極，F(xiàn)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________________________________________________，

40、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，________極附近變紅，如果繼續(xù)電離，在甲燒杯中最終得到______溶液。 答案　(1)負　正 (2)4Ag＋＋4e－===4Ag　0.025 (3)4OH－－4e－===2H2

41、O＋O2↑　140 (4)Cu2＋＋2e－===Cu　0.012 5 (5)2Cl－－2e－===Cl2↑　280 (6)B　HNO3 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 gmol－1n(Ag)－64 gmol－1n(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： Ag＋＋e－===Ag；B極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；C極：Cu2＋＋2e－===Cu；D極：

42、2Cl－－2e－===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 Lmol－1＝0.14 L＝140 mL；D極析出Cl2的物質的量為0.012 5 mol22.4 Lmol－1＝0.28 L＝280 mL。 題組二　分階段電解的相關計算 3．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.6 molL－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到2.24 L氣體(標準狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是 (　　) A

43、．原混合溶液中c(K＋)為0.2 molL－1 B．上述電解過程中共轉移0.2 mol電子 C．電解得到的Cu的物質的量為0.05 mol D．電解后溶液中c(H＋)為0.2 molL－1 答案　A 解析　石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極先后發(fā)生兩個反應：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。從收集到O2為2.24 L這個事實可推知上述電解過程中共轉移0.4 mol電子，而在生成2.24 L H2的過程中轉移0.2 mol電子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol

44、電子，電解前Cu2＋的物質的量和電解得到的Cu的物質的量都為0.1 mol。電解前后分別有以下守恒關系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO)，不難算出：電解前c(K＋)＝0.2 molL－1，電解后c(H＋)＝0.4 molL－1。 4．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 如右圖所示，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 H2 B．AB段陽極只產生Cl2，陰極只產生Cu C．BC段表示在陰極上是H＋放

45、電產生了H2 D．CD段相當于電解水 答案　C 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，使水溶液中氯離子濃度增大，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

46、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。 5．(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(

47、不考慮CO2的溶解)，電解過程中轉移的電子為________ mol。 答案　(1)0.2　(2)0.4　(3)0.6 解析　(1)電解硫酸銅溶液的反應方程式為2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，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

48、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。 考點四　金屬的腐蝕和防護 1．金屬腐蝕的本質 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。 2．金屬腐蝕的類型 (1)化學腐蝕與電化學腐蝕 類型 化學腐蝕 電化學腐蝕 條件 金屬跟非金屬單質直接接觸 不純金屬或合金跟電解質溶液接觸 現(xiàn)象 無電流產生 有微弱電流產生 本質 金屬被氧化 較活潑金屬被氧化

49、聯(lián)系 兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍 (2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以鋼鐵的腐蝕為例進行分析： 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件 水膜酸性較強(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 電極反應 負極 Fe－2e－===Fe2＋ 正極 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 總反應式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 聯(lián)系 吸氧腐蝕更普遍 　　　　　　　　　　　　　　　　　 鐵銹的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O(

50、鐵銹)＋(3－x)H2O。 3．金屬的防護 (1)電化學防護 ①犧牲陽極的陰極保護法—原電池原理 a．負極：比被保護金屬活潑的金屬； b．正極：被保護的金屬設備。 ②外加電流的陰極保護法—電解原理 a．陰極：被保護的金屬設備； b．陽極：惰性金屬。 (2)改變金屬的內部結構，如制成合金、不銹鋼等。 (3)加防護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。 深度思考 1．下列有關金屬腐蝕的敘述正確的是 (　　) A．金屬越純越不易被腐蝕 B．干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕 C．銅一定比鐵難腐蝕 D．金屬腐蝕有化學腐蝕和電化學腐蝕

51、答案　D 解析　A項，金屬能不能被腐蝕主要取決于它的活潑性，而不是它的純度，如純鉀易被腐蝕，不正確；B項，干燥環(huán)境下，如果遇到氯氣，金屬也可以發(fā)生化學腐蝕，故不正確；C項，如果遇到濃硝酸，銅比鐵易腐蝕，不正確。 2．下列對幾種常見的金屬防腐方法的描述錯誤的是 (　　) 選項 方法 對相應方法的描述 A 改變金屬內部的組成結構 此法實際上是將金屬制成合金，增強抗腐蝕能力 B 在金屬表面覆蓋保護層 保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用 C 外加電流的陰極保護法 接外加直流電源構成電解池，被保護的金屬作陰極 D 犧牲陽極的陰極保護法 構成原電池，被保

52、護的金屬作正極 答案　B 解析　如果鍍層金屬比被保護的金屬活潑，破損后可構成原電池，仍然能在一定程度上保護金屬，B錯誤。 題組一　對金屬腐蝕快慢的考查 1．如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速度由快到慢的順序為(　　) A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥ 答案　C 解析?、偈荈e為負極，雜質碳為正極的原電池腐蝕，是鐵的吸氧腐蝕，腐蝕較慢。其電極反應式：負極Fe－2e－===Fe2＋，正極2H2O＋O2＋4e－===4OH－。②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護；②④中Fe為負極，均被腐蝕，但F

53、e和Cu的金屬活潑性差別大于Fe和Sn的，故FeCu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負極作陰極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為⑤>④>②>①>③>⑥。 2．相同材質的鐵在下圖中各情形下最不易被腐蝕的是 (　　) 答案　C 解析　A中，食醋作電解質溶液，鐵勺和銅盆是相互接觸的兩個金屬極，形成原電池，鐵是活潑金屬作負極；B中，食鹽水作電解質溶液，鐵炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金，符合原電池形成的條件，鐵是活潑金屬作負極，碳作正極；C中，銅

54、鍍層將鐵球覆蓋，使鐵被保護，所以鐵不易被腐蝕；D中，酸雨作電解質溶液，鐵鉚釘和銅板分別作負極、正極，形成原電池。 　　　　 　　　判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 (1)對同一電解質溶液來說，腐蝕速率的快慢：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防腐措施的腐蝕。 (2)對同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強電解質溶液中>弱電解質溶液中>非電解質溶液中。 (3)活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，腐蝕越快。 (4)對同一種電解質溶液來說，電解質濃度越大，金屬腐蝕越快。 題組二　對析氫腐蝕和吸氧腐蝕的考查 3．按如圖所示裝置，進行鐵釘被腐蝕的實驗，一周后觀

55、察(設水不蒸發(fā))。 (1)若試管中液面上升，發(fā)生的是__________腐蝕，則正極反應式為 ____________________________________________________________， 負極反應式為_______________________________________________。 要順利完成此實驗，所用的電解質溶液可以是________。 (2)若試管中液面下降，發(fā)生的是__________腐蝕，正極反應式為_______________， 負極反應式為______________________________________

56、______________。 要順利完成此實驗，所用的電解質溶液可以是______________________________。 答案　(1)吸氧　2H2O＋O2＋4e－===4OH－　Fe－2e－===Fe2＋　氯化鈉溶液(或其他合理答案) (2)析氫　2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋　稀硫酸(或其他合理答案) 解析　(1)試管中的液面上升，表明內部壓強減小，即發(fā)生吸氧腐蝕，故正極反應式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，負極反應式為Fe－2e－===Fe2＋；吸氧腐蝕的電解質溶液是中性或堿性溶液，如氯化鈉溶液。(2)試管中的液面下降，表明發(fā)生了析氫腐

57、蝕，則正極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，負極反應式為Fe－2e－===Fe2＋；此時需要酸性電解質溶液，如稀硫酸等。 4．如圖裝置中，小試管內為紅墨水，具支試管內盛有pH＝4久置的 雨水和生鐵片。實驗時觀察到：開始時導管內液面下降，一段時 間后導管內液面回升，略高于小試管內液面。下列說法正確的是 (　　) A．生鐵片中的碳是原電池的陽極，發(fā)生還原反應 B．雨水酸性較強，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C．墨水回升時，碳電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．具支試管中溶液pH逐漸減小 答案　C 解析　生鐵片中的碳是原電池的正極，A錯；雨水酸性較強，開始時鐵片發(fā)生化

58、學腐蝕和析氫腐蝕，產生氫氣，導管內液面下降，一段時間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，吸收氧氣，導管內液面回升，B錯；墨水回升時，鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，碳極為正極，電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C對；鐵片無論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，具支試管內溶液pH均增大，D錯。 1．(2012山東理綜，13)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

59、主要是由MnO2的氧化作用引起的 答案　B 解析　A項，插入海水中的鐵棒靠近液面的位置與氧氣接觸，易發(fā)生吸氧腐蝕；B項，開關由M改置于N時，Zn作負極，CuZn合金作正極，合金受到保護；C項，接通開關形成原電池，Zn作負極，Zn的腐蝕速率增大，但氣體是在Pt電極上生成；D項，ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是Zn發(fā)生氧化反應而自放電。 2．(2012海南，10)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 答案　C 解析

60、　選項A，生鐵中的碳和鐵可以在鐵的表面構成無數(shù)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(shù)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。 3．(2012上海，14)右圖裝置中發(fā)生反應的離子方程式為Zn＋ 2H＋―→Zn2＋＋H2↑，下列說法錯誤的是 (　　) A．a、b不可能是同種材料的電極 B．該裝置可能是電解池，電解質溶液為稀鹽酸 C．該裝置可能是原電池，電解質溶液為稀鹽酸 D．該裝置可看作是銅－鋅原電池，電解質溶液是稀硫酸 答案　A 解析　若

61、該裝置為電解池，則a、b兩電極的材料可以都為Zn，選項A錯誤；在保證陽極為Zn時，該電解池的電解質溶液可以為稀鹽酸，選項B正確；在保證其中一電極的材料為Zn，另一電極的材料的活動性比Zn弱的情況下，該原電池的電解質溶液為稀鹽酸或稀硫酸都可以，選項C、D正確。 4．(2012浙江理綜，10)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2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ B．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2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O

62、向右移動 C．該制備過程中總反應的化學方程式為4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑ D．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－ 答案　D 解析　本題應結合電解的原理來具體分析、解決問題。 根據(jù)陰、陽離子的放電順序可知，該電解池中的反應如下： 陰極：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－、陽極：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，陽極區(qū)K2CrO4溶液中存在平衡：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，H＋濃度增大，使該平衡右移生成Cr2O。故電解池中的總反應式可寫成4K2CrO4＋4H2

63、O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑。故A、B、C項均正確。 D項，設K2CrO4轉化為K2Cr2O7的轉化率為α，則： 　　　　　 2K2CrO4～K2Cr2O7 初始量 2 0 轉化量 2α α 最終量 2－2α α 則有＝＝d 解得α＝2－d，D項錯誤。 5．(2012安徽理綜，11)某興趣小組設計如下微型實驗裝置。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(xiàn)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

64、為 2H＋＋2Cl－Cl2↑＋H2↑ B．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Cl2＋2e－===2Cl－ D．斷開K1，閉合K2時，石墨電極作正極 答案　D 解析　解答本題時應特別注意，金屬Cu在電解池和原電池中作何種電極。當斷開K2，閉合K1時為電解池，由于兩極都有氣泡冒出，故相當于惰性電極電解飽和食鹽水，故銅作陰極而石墨作陽極，陽極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，電池總反應的離子方程式為2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－，A、B都錯；當斷開K1，閉合K2時組成原電池，銅作負極而石墨作正極，銅電極的電極反應

65、式為Cu－2e－===Cu2＋，故C錯而D正確。 6．[2012重慶理綜，29(3)]人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素，原理如下圖。 ①電源的負極為________(填“A”或“B”)。 ②陽極室中發(fā)生的反應依次為____________、__________。 ③電解結束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將________；若兩極共收集到氣體13.44 L(標準狀況)，則除去的尿素為________g(忽略氣體的溶解)。 答案?、貰　②2Cl－－2e－===Cl2↑　CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl ③不變　7.2 解析　

66、①由圖中產生Cl2極為陽極知A為正極，B為負極。 ②陽極室發(fā)生反應2Cl－－2e－===Cl2↑。 由產物CO2、N2知CO(NH2)2在此室反應被氧化，CO(NH2)2―→CO2＋N2，發(fā)生還原反應的為Cl2。故方程式為CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl。 ③陰極室2H＋＋2e－===H2↑。陽極室產生的H＋通過質子交換膜進入陰極室，從而使陰極室H＋濃度保持不變。pH與電解前相比不變。 兩極共收集到的氣體n(氣體)＝＝0.6 mol m[CO(NH2)2]＝＝7.2 g 7．[2012新課標全國卷，36(3)]粗銅的電解精煉如右圖所示。在粗銅 的電解過程中，粗銅板應是圖中電極________(填圖中的字母)；在 電極d上發(fā)生的電極反應式為__________；若粗銅中還含有Au、 Ag、Fe，它們在電解槽中的存在形式和位置為______________ ________________________________________