高考化學(xué)第6章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第3講 電解池 金屬電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

第第3 3講電解池金屬電化學(xué)講電解池金屬電化學(xué)腐蝕與防護(hù)腐蝕與防護(hù)【最新考綱最新考綱】1.了解電解池的工作原理了解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電解池能寫出電極反應(yīng)和電解池總反應(yīng)的反應(yīng)方程式。總反應(yīng)的反應(yīng)方程式。2.理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。防止金屬腐蝕的措施?？键c(diǎn)一電解原理考點(diǎn)一電解原理1電解定義電解定義在在電流電流作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧氧化反應(yīng)化反應(yīng)和和還原反應(yīng)還原反應(yīng)的過程。的過程。2能量轉(zhuǎn)化形式能量轉(zhuǎn)化形式電能轉(zhuǎn)化為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能。3電解池電解池(1)構(gòu)成條件。構(gòu)成條件。有與有與電源電源相連的兩個(gè)電極。相連的兩個(gè)電極。電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液(或或熔融鹽熔融鹽)。形成形成閉合回路閉合回路。(2)電極名稱及電極反應(yīng)式電極名稱及電極反應(yīng)式(如下圖如下圖)。(3)電子和離子的移動(dòng)方向。電子和離子的移動(dòng)方向。注意：注意：電解時(shí)，在外電路中有電子通過，而在溶液電解時(shí)，在外電路中有電子通過，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)中是依靠離子定向移動(dòng)形成電流，即電子本身不會(huì)通過電解質(zhì)溶液。通過電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí)，一定會(huì)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生嗎？電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí)，一定會(huì)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生嗎？思考提示：思考提示：一定有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，因?yàn)樵陔娊獬氐囊欢ㄓ谢瘜W(xué)反應(yīng)發(fā)生，因?yàn)樵陔娊獬氐膬蓸O有電子轉(zhuǎn)移，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了新兩極有電子轉(zhuǎn)移，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了新物質(zhì)，所以一定有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。物質(zhì)，所以一定有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。【典例典例1】(2015福建卷福建卷)某模擬某模擬“人工樹葉人工樹葉”電化電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，該裝置能將學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，該裝置能將H2O和和CO2轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為為O2和燃料和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是。下列說法正確的是()A該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能B該裝置工作時(shí)，該裝置工作時(shí)，H從從b極區(qū)向極區(qū)向a極區(qū)遷移極區(qū)遷移C每生成每生成1 mol O2，有，有44 g CO2被還原被還原D a 電 極 的 反 應(yīng) 為電 極 的 反 應(yīng) 為 3 C O2 1 8 H 1 8 e=C3H8O5H2O解析：解析：該裝置為電解裝置該裝置為電解裝置，模擬模擬“人工樹葉人工樹葉”，故故為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A項(xiàng)錯(cuò)誤；項(xiàng)錯(cuò)誤；b極連接電源的正極連接電源的正極極，為陽(yáng)極為陽(yáng)極，H為陽(yáng)離子為陽(yáng)離子，在電解池中向在電解池中向a極極(陰極陰極)區(qū)移動(dòng)區(qū)移動(dòng)，B項(xiàng)正確；右側(cè)項(xiàng)正確；右側(cè)H2OO2發(fā)生的是氧化反應(yīng)發(fā)生的是氧化反應(yīng)，每生成每生成1 mol O2，轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移4 mol電子電子，C3H8O中碳元素中碳元素的化合價(jià)是的化合價(jià)是2，3CO2C3H8O，轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移18 mol電子電子，故生成故生成1 mol O2消耗消耗2/3 mol CO2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；項(xiàng)錯(cuò)誤；a電極電極發(fā)生的是還原反應(yīng)：發(fā)生的是還原反應(yīng)：3CO218H18e=C3H8O5H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：答案：B題組一電解原理及規(guī)律題組一電解原理及規(guī)律1(教材改編教材改編)判斷正誤判斷正誤(正確的打正確的打“”“”，錯(cuò)誤的打，錯(cuò)誤的打“”)。(1)電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能()(2)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化化()(3)電解池的陽(yáng)極和原電池的正極都發(fā)生氧化反應(yīng)電解池的陽(yáng)極和原電池的正極都發(fā)生氧化反應(yīng)()(4)使用惰性電極電解后的使用惰性電極電解后的NaCl溶液復(fù)原，可以滴溶液復(fù)原，可以滴加鹽酸加鹽酸()(5)使用惰性電極電解后的使用惰性電極電解后的CuSO4溶液復(fù)原，可以溶液復(fù)原，可以加入加入Cu(OH)2固體固體()(6)電解電解NaCl溶液的陽(yáng)極反應(yīng)一定是溶液的陽(yáng)極反應(yīng)一定是2Cl2e=Cl2()解析：解析：原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，(3)錯(cuò)；惰性錯(cuò)；惰性電極電解電極電解NaCl溶液后溶液后，應(yīng)通應(yīng)通HCl才可復(fù)原才可復(fù)原，(4)錯(cuò)；錯(cuò)；惰性電極電解惰性電極電解CuSO4溶液溶液，需加需加CuO或或CuCO3復(fù)復(fù)原原，加加Cu(OH)2會(huì)多生成水會(huì)多生成水，(5)錯(cuò)；電解錯(cuò)；電解NaCl溶溶液時(shí)若用活潑金屬作陽(yáng)極的電極液時(shí)若用活潑金屬作陽(yáng)極的電極，則活潑金屬失電則活潑金屬失電子子，(6)錯(cuò)。錯(cuò)。答案：答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2(2015河北衡水模擬河北衡水模擬)Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取Cu2O的電解池示意的電解池示意圖如圖所示，電解總反應(yīng)為圖如圖所示，電解總反應(yīng)為2CuH2O Cu2OH2。下列說法正確的是。下列說法正確的是()A石墨電極上產(chǎn)生氫氣石墨電極上產(chǎn)生氫氣B銅電極發(fā)生還原反應(yīng)銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C銅電極接直流電源的負(fù)極銅電極接直流電源的負(fù)極D當(dāng)有當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.1 mol Cu2O生成生成解析：解析：從反應(yīng)中得知從反應(yīng)中得知Cu在通電時(shí)失電子在陽(yáng)極放在通電時(shí)失電子在陽(yáng)極放電電，發(fā)生氧化反應(yīng)：發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cu2OH2e=Cu2OH2O，另一電極另一電極(石墨石墨)作陰極作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：發(fā)生還原反應(yīng)：2H2O2e=H22OH，轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移0.1 mol電子生電子生成成0.05 mol Cu2O，故故B、C、D項(xiàng)錯(cuò)。項(xiàng)錯(cuò)。答案：答案：A題組二電極反應(yīng)、電解反應(yīng)方程式的書寫題組二電極反應(yīng)、電解反應(yīng)方程式的書寫3(高考組合題高考組合題)(1)(2015新課標(biāo)新課標(biāo)卷卷)實(shí)驗(yàn)室用實(shí)驗(yàn)室用NH4Cl、鹽酸、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉亞氯酸鈉)為原料，通過以為原料，通過以下過程制備下過程制備ClO2：(1)電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)(2014新課標(biāo)新課標(biāo)卷卷，節(jié)選節(jié)選)PbO2也可以通過石墨為也可以通過石墨為電極電極Pb(NO3)2和和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解的混合溶液為電解液電解制取。陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為制取。陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為_。陰極上觀察到的現(xiàn)象是陰極上觀察到的現(xiàn)象是_；若；若電解液中不加入電解液中不加入Cu(NO3)2，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為為_，這樣做的主要缺點(diǎn)，這樣做的主要缺點(diǎn)是是_。解析：解析：(1)依據(jù)題意依據(jù)題意，電解時(shí)產(chǎn)生的氫氣電解時(shí)產(chǎn)生的氫氣，說明有說明有H得得電子電子，因此需要分析是負(fù)三價(jià)的因此需要分析是負(fù)三價(jià)的N失去電子還是負(fù)一價(jià)失去電子還是負(fù)一價(jià)的的Cl失去電子失去電子，根據(jù)后續(xù)題意可以得出根據(jù)后續(xù)題意可以得出，NCl3水解得氨水解得氨氣和次氯酸氣和次氯酸，所以所以NaClO2被次氯酸氧化被次氯酸氧化，所以電解方所以電解方程式是程式是NH4Cl2HCl 3H2NCl3。(2)電解池的陽(yáng)極發(fā)生失電子反應(yīng)電解池的陽(yáng)極發(fā)生失電子反應(yīng)(氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))，因?yàn)?，因?yàn)镻b2PbO2屬于氧化反應(yīng)屬于氧化反應(yīng)，所以發(fā)生的電極反應(yīng)為所以發(fā)生的電極反應(yīng)為Pb22H2O2e=PbO24H；由于；由于Cu2的放電能力強(qiáng)的放電能力強(qiáng)于于Pb2，故陰極上的電極反應(yīng)為故陰極上的電極反應(yīng)為Cu22e=Cu，則陰極產(chǎn)生的現(xiàn)象是石墨上包上銅鍍層；則陰極產(chǎn)生的現(xiàn)象是石墨上包上銅鍍層；若電解液中不加入若電解液中不加入Cu(NO3)2，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為式為Pb22e=Pb，這樣一來就不能有效利用這樣一來就不能有效利用Pb2。答案：答案：(1)NH4Cl2HCl 3H2NCl3(2)Pb22H2O2e=PbO24H石墨上包上石墨上包上銅鍍層銅鍍層Pb22e=Pb不能有效利用不能有效利用Pb2【歸納提升歸納提升】正確書寫電極反應(yīng)式的技巧正確書寫電極反應(yīng)式的技巧(1)做到做到“三看三看”。一看電極材料一看電極材料，若是金屬若是金屬(Au、Pt除外除外)作陽(yáng)極作陽(yáng)極，金屬一定被電解金屬一定被電解(注注Fe生成生成Fe2)。二看介質(zhì)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。三看電解質(zhì)狀態(tài)三看電解質(zhì)狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)若是熔融狀態(tài)，就是金屬的電就是金屬的電冶煉。冶煉。(2)規(guī)避規(guī)避“三個(gè)三個(gè)”失分點(diǎn)。失分點(diǎn)。書寫電解池中電極反應(yīng)式時(shí)書寫電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，要以實(shí)際放電的離要以實(shí)際放電的離子表示子表示，但書寫總電解反應(yīng)方程式時(shí)但書寫總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要弱電解質(zhì)要寫成分子式。寫成分子式。要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且應(yīng)注明條件且應(yīng)注明條件“電解電解”。電解水溶液時(shí)電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序中應(yīng)注意放電順序中H、OH之之后的離子一般不參與放電。后的離子一般不參與放電?？键c(diǎn)二電解原理的應(yīng)用考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用1電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)。電極反應(yīng)。陽(yáng)極：陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2(反應(yīng)類型：反應(yīng)類型：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))。陰極：陰極：2H2e=H2(反應(yīng)類型：反應(yīng)類型：還原反應(yīng)還原反應(yīng))。電解氯化鈉溶液時(shí)，如何用簡(jiǎn)便的方法檢驗(yàn)產(chǎn)物？電解氯化鈉溶液時(shí)，如何用簡(jiǎn)便的方法檢驗(yàn)產(chǎn)物？思考提示：思考提示：陽(yáng)極產(chǎn)物陽(yáng)極產(chǎn)物Cl2可以用淀粉可以用淀粉KI試紙檢驗(yàn)，試紙檢驗(yàn)，陰極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物H2可以通過點(diǎn)燃檢驗(yàn)，可以通過點(diǎn)燃檢驗(yàn)，NaOH可以用酚可以用酚酞試劑檢驗(yàn)。酞試劑檢驗(yàn)。2電鍍和電解精煉銅電鍍和電解精煉銅電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極泥是怎樣形成的？電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極泥是怎樣形成的？思考提示：思考提示：粗銅中往往含有鋅、鐵、鎳、銀、金等粗銅中往往含有鋅、鐵、鎳、銀、金等多種金屬雜質(zhì)，當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽(yáng)極不斷溶解時(shí)，多種金屬雜質(zhì)，當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽(yáng)極不斷溶解時(shí)，金屬活動(dòng)性位于銅之前的金屬雜質(zhì)，如金屬活動(dòng)性位于銅之前的金屬雜質(zhì)，如Zn、Fe、Ni等也會(huì)同時(shí)失去電子，但是它們的陽(yáng)離子比銅離等也會(huì)同時(shí)失去電子，但是它們的陽(yáng)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。金屬活動(dòng)性位于銅以離子的形式留在電解液里。金屬活動(dòng)性位于銅之后的銀、金等雜質(zhì)，因?yàn)槭ル娮拥哪芰Ρ戎蟮你y、金等雜質(zhì)，因?yàn)槭ル娮拥哪芰Ρ茹~弱，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子而溶解，銅弱，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子而溶解，所以當(dāng)陽(yáng)極的銅等失去電子變成陽(yáng)離子溶解之所以當(dāng)陽(yáng)極的銅等失去電子變成陽(yáng)離子溶解之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，形成陽(yáng)極泥。形成陽(yáng)極泥。 電鍍過程中電鍍過程中，溶液中離子濃度不變，電解精煉，溶液中離子濃度不變，電解精煉銅時(shí)，由于粗銅中含有銅時(shí)，由于粗銅中含有Zn、Fe、Ni等活潑金屬等活潑金屬，反應(yīng)過程中失去電子形成陽(yáng)離子存在于溶液中反應(yīng)過程中失去電子形成陽(yáng)離子存在于溶液中，而而陰極上陰極上Cu2被還原被還原，所以電解精煉過程中所以電解精煉過程中，溶液溶液中的陽(yáng)離子濃度會(huì)發(fā)生變化。中的陽(yáng)離子濃度會(huì)發(fā)生變化?！镜淅淅?】(2014全國(guó)新課標(biāo)全國(guó)新課標(biāo)卷卷)次磷酸次磷酸(H3PO2)是是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性。回答下列問一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性?；卮鹣铝袉栴}：題：H3PO2也可用電滲析法制備。也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法四室電滲析法”工作原理如圖所示工作原理如圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過陰離子通過)：寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式_。分析產(chǎn)品室可得到分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因的原因_。早期采用早期采用“三室電滲析法三室電滲析法”制備制備H3PO2：將：將“四室四室電滲析法電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，稀溶液代替，并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有_雜質(zhì)，雜質(zhì)，該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是_。題組一電解原理的一般應(yīng)用題組一電解原理的一般應(yīng)用1(教材改編教材改編)連線。連線。答案：答案：2使用氯化鈉作原料可以得到多種產(chǎn)品。使用氯化鈉作原料可以得到多種產(chǎn)品。(1)實(shí)驗(yàn)室用惰性電極電解實(shí)驗(yàn)室用惰性電極電解100 mL 0.1 molL1 NaCl溶液，若陰、陽(yáng)兩極均得到溶液，若陰、陽(yáng)兩極均得到112 mL氣體氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則所得溶液的物質(zhì)的量濃度是則所得溶液的物質(zhì)的量濃度是_(忽略反忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化應(yīng)前后溶液體積的變化)。(2)某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用某學(xué)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(shí)，為使石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖的裝置。對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判如圖的裝置。對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的斷正確的_(填字母填字母)。Aa為正極，為正極，b為負(fù)極；為負(fù)極；NaClO和和NaClBa為負(fù)極，為負(fù)極，b為正極；為正極；NaClO和和NaClCa為陽(yáng)極，為陽(yáng)極，b為陰極；為陰極；HClO和和NaClDa為陰極，為陰極，b為陽(yáng)極；為陽(yáng)極；HClO和和NaCl(3)實(shí)驗(yàn)室中很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)制得白實(shí)驗(yàn)室中很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)制得白色純凈的色純凈的Fe(OH)2沉淀。某同學(xué)利用上圖裝置，只沉淀。某同學(xué)利用上圖裝置，只更換一個(gè)電極，通過電解法制取較純凈的更換一個(gè)電極，通過電解法制取較純凈的Fe(OH)2沉淀，且較長(zhǎng)時(shí)間不變色。該同學(xué)換上的電解材料沉淀，且較長(zhǎng)時(shí)間不變色。該同學(xué)換上的電解材料是是_(用元素符號(hào)表示用元素符號(hào)表示)，總的反應(yīng)，總的反應(yīng)式是式是_。解析：解析：(1)電解飽和食鹽水的方程式：電解飽和食鹽水的方程式：2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2，產(chǎn)生氣體物質(zhì)的產(chǎn)生氣體物質(zhì)的量量n(H2)n(Cl2)0.005 mol，參加反應(yīng)的參加反應(yīng)的n(NaCl)0.01 mol，說明說明NaCl恰好電解完全恰好電解完全，溶液變?yōu)槿芤鹤優(yōu)镹aOH溶液溶液，n(NaOH)n(NaCl)0.01 mol，c(NaOH)0.1 molL1。(2)電解飽和電解飽和NaCl溶液時(shí)溶液時(shí)，陽(yáng)極失去電子產(chǎn)生陽(yáng)極失去電子產(chǎn)生Cl2，為了保證為了保證Cl2全部被吸收全部被吸收，則產(chǎn)生則產(chǎn)生Cl2的電極必須在的電極必須在下部下部，下部電極為陽(yáng)極下部電極為陽(yáng)極，推出推出b為電源的正極為電源的正極，另一另一極極a為負(fù)極。生成的為負(fù)極。生成的Cl2與陰極區(qū)產(chǎn)生的與陰極區(qū)產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)：反應(yīng)：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，則消毒液的則消毒液的主要成分是主要成分是NaClO、NaCl。(3)題目要求通過電解法制取題目要求通過電解法制取Fe(OH)2，電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液是是NaCl溶液溶液，必須通過電極反應(yīng)產(chǎn)生必須通過電極反應(yīng)產(chǎn)生Fe2和和OH。根據(jù)電極發(fā)生反應(yīng)的特點(diǎn)根據(jù)電極發(fā)生反應(yīng)的特點(diǎn)，選擇鐵作陽(yáng)極選擇鐵作陽(yáng)極，鐵發(fā)生鐵發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生Fe2；溶液中的陽(yáng)離子；溶液中的陽(yáng)離子Na、H向陰向陰極移動(dòng)極移動(dòng)，根據(jù)放電順序根據(jù)放電順序，陰極陰極H放電產(chǎn)生氫氣放電產(chǎn)生氫氣，H來源于水的電離來源于水的電離，電極反應(yīng)式為電極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OH。在電場(chǎng)作用下。在電場(chǎng)作用下，陽(yáng)極產(chǎn)生的陽(yáng)極產(chǎn)生的Fe2與陰極產(chǎn)與陰極產(chǎn)生的生的OH在定向移動(dòng)的過程中相遇在定向移動(dòng)的過程中相遇，發(fā)生復(fù)分解反發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成應(yīng)生成Fe(OH)2沉淀。將陽(yáng)極反應(yīng)式、陰極反應(yīng)式疊沉淀。將陽(yáng)極反應(yīng)式、陰極反應(yīng)式疊加得到總的反應(yīng)式：加得到總的反應(yīng)式：Fe2H2O Fe(OH)2H2。答案：答案：(1)0.1 molL1(2)B(3)FeFe2H2O Fe(OH)2H2題組二電解原理的綜合應(yīng)用題組二電解原理的綜合應(yīng)用3某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽(yáng)極，槽中盛放含鉻廢水，原理示意用鐵板作陰、陽(yáng)極，槽中盛放含鉻廢水，原理示意圖如下，下列說法不正確的是圖如下，下列說法不正確的是()4用用NaOH溶液吸收煙氣中的溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的，將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時(shí)得，同時(shí)得到到H2SO4，其原理如下圖所示，其原理如下圖所示(電極材料為石墨電極材料為石墨)?！練w納提升歸納提升】電解原理應(yīng)用的四點(diǎn)注意電解原理應(yīng)用的四點(diǎn)注意(1)陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜(以電解以電解NaCl溶液為例溶液為例)，只允許陽(yáng)離只允許陽(yáng)離子子(Na)通過通過，而阻止陰離子而阻止陰離子(Cl、OH) )和分子和分子( (Cl2)通過通過，這樣既能防止這樣既能防止H2和和Cl2混合爆炸混合爆炸，又能避免又能避免Cl2和和NaOH溶液作用生成溶液作用生成NaClO影響燒堿質(zhì)量。影響燒堿質(zhì)量。(2)電解或電鍍時(shí)電解或電鍍時(shí)，電極質(zhì)量減少的電極必為金屬電電極質(zhì)量減少的電極必為金屬電極極陽(yáng)極；電極質(zhì)量增加的電極必為陰極陽(yáng)極；電極質(zhì)量增加的電極必為陰極，即溶液即溶液中的金屬陽(yáng)離子得電子變成金屬吸附在陰極上。中的金屬陽(yáng)離子得電子變成金屬吸附在陰極上。(3)電解精煉銅電解精煉銅，粗銅中含有的粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑等活潑金屬失去電子金屬失去電子，變成金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液變成金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，其活潑其活潑性小于銅的雜質(zhì)以陽(yáng)極泥的形式沉積。電解過程中性小于銅的雜質(zhì)以陽(yáng)極泥的形式沉積。電解過程中電解質(zhì)溶液中的電解質(zhì)溶液中的Cu2濃度會(huì)逐漸減小。濃度會(huì)逐漸減小。(4)電鍍時(shí)電鍍時(shí)，陽(yáng)極陽(yáng)極(鍍層金屬鍍層金屬)失去電子的數(shù)目跟陰極失去電子的數(shù)目跟陰極鍍層金屬離子得到電子的數(shù)目相等鍍層金屬離子得到電子的數(shù)目相等，因此電鍍液的，因此電鍍液的濃度保持不變。濃度保持不變。6(2015貴州六盤水高三期末貴州六盤水高三期末)用惰性電極電解用惰性電極電解400 mL一定濃度的硫酸銅溶液一定濃度的硫酸銅溶液(不考慮電解過程中溶液不考慮電解過程中溶液體積的變化體積的變化)，通電一段時(shí)間后進(jìn)行如下操作。，通電一段時(shí)間后進(jìn)行如下操作。(1)如果向所得的溶液中加入如果向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后，使溶液后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過程中轉(zhuǎn)移的，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為電子為_mol。(2)如果向所得的溶液中加入如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過程中轉(zhuǎn)，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為移的電子為_mol。解析：解析：(1)電解硫酸銅溶液的反應(yīng)方程式為電解硫酸銅溶液的反應(yīng)方程式為2CuSO42H2O 2Cu2H2SO4O2，從方程式可以看出從方程式可以看出，電解硫酸銅溶液過程中只析出銅和釋放出氧氣電解硫酸銅溶液過程中只析出銅和釋放出氧氣，加入，加入0.1 mol CuO可以使溶液恢復(fù)至原來狀態(tài)可以使溶液恢復(fù)至原來狀態(tài)，說明參與反說明參與反應(yīng)的硫酸銅只有應(yīng)的硫酸銅只有0.1 mol，轉(zhuǎn)移的電子為轉(zhuǎn)移的電子為0.2 mol。(2)加入加入0.1 mol Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)至原來狀態(tài)可以使溶液恢復(fù)至原來狀態(tài)，說明電解過程中不僅硫酸銅被電解說明電解過程中不僅硫酸銅被電解，而且有水被電解。而且有水被電解。0.1 mol Cu(OH)2可以看作是可以看作是0.1 mol的的CuO和和0.1 mol的的H2O，因此電解過程中有因此電解過程中有0.1 mol的硫酸銅和的硫酸銅和0.1 mol的的水被電解。水被電解?！練w納提升歸納提升】電化學(xué)定量計(jì)算的三種方法電化學(xué)定量計(jì)算的三種方法(1)根據(jù)電子守恒。根據(jù)電子守恒。用于串聯(lián)電路中電解池陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、原電池正負(fù)用于串聯(lián)電路中電解池陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、原電池正負(fù)兩極產(chǎn)物、通過的電量等類型的計(jì)算兩極產(chǎn)物、通過的電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)根據(jù)總反應(yīng)式。根據(jù)總反應(yīng)式。先寫出電極反應(yīng)式先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式。根據(jù)關(guān)系式。根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立起已知量與未知量之間根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。考點(diǎn)三金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)考點(diǎn)三金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1金屬腐蝕的本質(zhì)金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子金屬原子失去電子失去電子變?yōu)樽優(yōu)榻饘訇?yáng)離子金屬陽(yáng)離子，金屬發(fā)生氧化，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。反應(yīng)。2金屬腐蝕的類型金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕。析氫腐蝕與吸氧腐蝕。以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：鐵銹的形成：鐵銹的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(鐵銹鐵銹)(3x)H2O。3金屬的防護(hù)金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)。電化學(xué)防護(hù)。犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原電池原電池原理。原理。a負(fù)極負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b正極正極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。：被保護(hù)的金屬設(shè)備。外加電流的陰極保護(hù)法外加電流的陰極保護(hù)法電解電解原理。原理。a陰極陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b陽(yáng)極陽(yáng)極：惰性金屬。：惰性金屬。(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金合金、不銹鋼等。、不銹鋼等。(3)加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、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。噴鍍或表面鈍化等方法。如圖所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天如圖所示，水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：觀察：試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈酸性還是堿性？試管內(nèi)液面上升，則原溶液呈酸性還是堿性？若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈酸性還是堿性？若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈酸性還是堿性？發(fā)生了哪種類型的腐蝕？發(fā)生了哪種類型的腐蝕？思考提示：思考提示：呈弱酸性、堿性或中性。呈弱酸性、堿性或中性。酸性；析氫腐蝕。酸性；析氫腐蝕。【典例典例3】(2015重慶卷重慶卷，節(jié)選節(jié)選)(1)研究發(fā)現(xiàn)腐蝕嚴(yán)研究發(fā)現(xiàn)腐蝕嚴(yán)重的青銅器表面大部分存在重的青銅器表面大部分存在CuCl，采用，采用“局部封閉局部封閉法法”可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕。如將糊狀可以防止青銅器進(jìn)一步被腐蝕。如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位，涂在被腐蝕部位，Ag2O與有害組分與有害組分CuCl發(fā)生復(fù)分解發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，該化學(xué)方程式為反應(yīng)，該化學(xué)方程式為_。(2)下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕的下圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕的示意圖。示意圖。腐蝕過程中，負(fù)極是腐蝕過程中，負(fù)極是_(填圖中字母填圖中字母“a”“b”或或“c”)；環(huán)境中的環(huán)境中的Cl擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔銅銹負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔銅銹Cu2(OH)3Cl，其，其離子方程式為離子方程式為_；若生成若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，則理論上消耗氧氣的，則理論上消耗氧氣的體積為體積為_L(標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)狀況)。解析：解析：(1)Ag2O與與CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，沒有化合價(jià)沒有化合價(jià)的升價(jià)的升價(jià)，則化學(xué)方程式為則化學(xué)方程式為Ag2O2CuCl=2AgClCu2O。(2)根據(jù)圖示根據(jù)圖示，為原電池裝置，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，為原電池裝置，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價(jià)升高，腐蝕過程中，負(fù)極是化合價(jià)升高，腐蝕過程中，負(fù)極是c，正極是正極是b，a為為腐蝕之后生成的產(chǎn)物。腐蝕之后生成的產(chǎn)物。環(huán)境中的氯離子擴(kuò)散到孔口環(huán)境中的氯離子擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔銅銹負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔銅銹Cu2(OH)3Cl，離子離子方程式為方程式為2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl。4.29 g Cu2(OH)3Cl的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為4.29 g/241.5 gmol10.02 mol，根據(jù)電極放電量相等根據(jù)電極放電量相等，則理論則理論上耗氧體積為上耗氧體積為0.02 mol22.4 Lmol10.448 L(標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)狀況準(zhǔn)狀況)。答案：答案：(1)Ag2O2CuCl=2AgClCu2O(2)c2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl0.448題組一金屬的電化學(xué)腐蝕題組一金屬的電化學(xué)腐蝕1下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是()A圖圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重嚴(yán)重B圖圖b中，開關(guān)由中，開關(guān)由M改置于改置于N時(shí)，時(shí)，CuZn合金的腐蝕合金的腐蝕速率減小速率減小C圖圖c中，接通開關(guān)時(shí)中，接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，腐蝕速率增大，Zn上放出上放出氣體的速率也增大氣體的速率也增大D圖圖d中，中，ZnMnO2干電池自放電腐蝕主要是由干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的的氧化作用引起的解析：解析：圖圖a中中，鐵棒發(fā)生電化學(xué)腐蝕鐵棒發(fā)生電化學(xué)腐蝕，靠近底端的部靠近底端的部分與氧氣接觸少分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕腐蝕程度較輕，A項(xiàng)錯(cuò)誤；圖項(xiàng)錯(cuò)誤；圖b中中開關(guān)由開關(guān)由M改置于改置于N，CuZn作正極作正極，腐蝕速率減小腐蝕速率減小，B項(xiàng)正確；圖項(xiàng)正確；圖c中接通開關(guān)時(shí)中接通開關(guān)時(shí)Zn作負(fù)極作負(fù)極，腐蝕速率增腐蝕速率增大大，但氫氣在但氫氣在Pt上放出上放出，C項(xiàng)錯(cuò)誤；圖項(xiàng)錯(cuò)誤；圖d中干電池自中干電池自放電腐蝕是放電腐蝕是Zn與與C活動(dòng)性不同形成原電池活動(dòng)性不同形成原電池，與與MnO2性質(zhì)無關(guān)性質(zhì)無關(guān)，MnO2的作用是原電池放電過程中吸收的作用是原電池放電過程中吸收H元素防止電池溶脹元素防止電池溶脹，D項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：答案：B2(2014福建卷福建卷，節(jié)選節(jié)選)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。如圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同活關(guān)系密切。如圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。部位腐蝕情況的剖面示意圖。(1)該電化學(xué)腐蝕稱為該電化學(xué)腐蝕稱為_。(2)圖中圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是_(填字母填字母)。解析：解析：(1)金屬在中性和較弱的酸性條件下發(fā)生的是金屬在中性和較弱的酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕。吸氧腐蝕。(2)發(fā)生吸氧腐蝕發(fā)生吸氧腐蝕，越靠近液面接觸到的，越靠近液面接觸到的O2越多越多，生生成的鐵銹越多。成的鐵銹越多。答案：答案：(1)吸氧腐蝕吸氧腐蝕(2)B【歸納提升歸納提升】電化學(xué)腐蝕規(guī)律電化學(xué)腐蝕規(guī)律(1)對(duì)同一種金屬來說對(duì)同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。(2)活動(dòng)性不同的兩金屬：活動(dòng)性差別越大活動(dòng)性不同的兩金屬：活動(dòng)性差別越大，活動(dòng)性活動(dòng)性強(qiáng)的金屬腐蝕越快。強(qiáng)的金屬腐蝕越快。(3)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高且氧化劑的濃度越高，氧化性越強(qiáng)氧化性越強(qiáng)，腐腐蝕越快。蝕越快。(4)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕。( (5)從防腐措施方面分析從防腐措施方面分析，腐蝕的快慢為：外加電流腐蝕的快慢為：外加電流的陰極保護(hù)法防腐的陰極保護(hù)法防腐犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法防腐犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法防腐有有一般防護(hù)條件的防腐一般防護(hù)條件的防腐”“”或或“”)。(3)利用下圖所示的裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防利用下圖所示的裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于應(yīng)置于_(填填“M”或或“N”)處。若處。若X為鋅，開關(guān)為鋅，開關(guān)K置置于于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為_。解析：解析：(3)鐵被保護(hù)鐵被保護(hù)，可以作原電池的正極或電解池，可以作原電池的正極或電解池的陰極。故若的陰極。故若X為碳棒為碳棒，開關(guān)開關(guān)K應(yīng)置于應(yīng)置于N處處，F(xiàn)e作陰作陰極受到保護(hù)；若極受到保護(hù)；若X為鋅為鋅，開關(guān)開關(guān)K置于置于M處處，鐵作正極鐵作正極，稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。答案：答案：(1)2Al3H2O6e=Al2O36H(2)能向電鍍液中不斷補(bǔ)充能向電鍍液中不斷補(bǔ)充Cu2，使電鍍液中的，使電鍍液中的Cu2濃度保持恒定濃度保持恒定(3)N犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法