2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第23講電解池金屬腐蝕與防護(hù)練習(xí)新人教版.doc
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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第23講電解池金屬腐蝕與防護(hù)練習(xí)新人教版 【考綱要求】 1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用,能寫出電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因,金屬腐蝕的危害及防止金屬腐蝕的措施。 考點(diǎn)一|電解原理(重點(diǎn)保分型——師生共研) 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第111頁 [核心知識(shí)大通關(guān)] 1.電解 2.電解池 (1)概念:電解池是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。 (2)構(gòu)成條件 ①有與直流電源相連的兩個(gè)電極。 ②兩個(gè)電極插入電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))中。 ③形成閉合回路。 (3)電解池中電子和離子的移動(dòng) ①電子:從電源負(fù)極流出后,流向電解池的陰極;再從電解池的陽極流向電源的正極。 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。 3.電解工作原理(以電解CuCl2溶液為例) 總反應(yīng)方程式:Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑。 4.陰、陽兩極放電順序 (1)惰性電極:石墨、鉑、金電極。 活性電極:除石墨、鉑、金以外的電極。 (2)放電順序 ①陰極(與電極材料無關(guān)): ②陽極(與電極材料有關(guān)): 小題熱身 正誤判斷,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”。 (1)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液被電解的過程。( ) (2)某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),通過電解可以實(shí)現(xiàn)。( ) (3)電解CuCl2溶液,陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)色。( ) (4)電解鹽酸、硫酸等溶液,H+放電,溶液的pH逐漸增大。( ) (5)電解時(shí),電解液中陽離子移向陽極,發(fā)生還原反應(yīng)。( ) (6)電解硫酸鈉溶液一段時(shí)間,可向電解液中加適量水以恢復(fù)到原濃度。( ) (7)電解硫酸銅溶液一段時(shí)間,為復(fù)原可加適量Cu(OH)2。( ) 答案:(1)√ (2)√ (3) (4) (5) (6)√ (7) [考向精練提考能] 考向一 電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫 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(zhì)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.然后寫出陰、陽兩極的放電順序 4.分析電極反應(yīng),判斷電極產(chǎn)物,寫出電極反應(yīng)式,要注意遵循原子守恒和電荷守恒。 5.最后寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 1.按要求書寫電極反應(yīng)式和總方程式: (1)用惰性電極電解AgNO3溶液 陽極反應(yīng)式:_______________________________; 陰極反應(yīng)式:_________________________________; 總反應(yīng)離子方程式:_____________________________________。 (2)用惰性電極電解MgCl2溶液 陽極反應(yīng)式:_____________________________________; 陰極反應(yīng)式:___________________________________________; 總反應(yīng)離子方程式:_______________________________________。 (3)用鐵做電極電解NaCl溶液 陽極反應(yīng)式:___________________________________________; 陰極反應(yīng)式:_____________________________________________; 總反應(yīng)化學(xué)方程式:________________________________________。 (4)用鐵做電極電解NaOH溶液 陽極反應(yīng)式:___________________________________________; 陰極反應(yīng)式:__________________________________________; 總反應(yīng)離子方程式:_________________________________________。 (5)用Al做電極電解NaOH溶液 陽極反應(yīng)式:_________________________________________; 陰極反應(yīng)式:_____________________________________; 總反應(yīng)離子方程式:_____________________________________。 (6)用Al做陽極,電解H2SO4溶液,鋁材表面形成氧化膜 陽極反應(yīng)式:_______________________________________; 陰極反應(yīng)式:____________________________________________; 總反應(yīng)離子方程式:______________________________________。 (7)用Al做陽極,石墨做陰極,電解NaHCO3溶液 陽極反應(yīng)式:______________________________________; 陰極反應(yīng)式:_____________________________________; 總反應(yīng)離子方程式:____________________________________。 (8)用惰性電極電解熔融MgCl2 陽極反應(yīng)式:_________________________________________; 陰極反應(yīng)式:_________________________________________; 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-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-+8OH-===2AlO+4H2O 6H2O+6e-===3H2↑+6OH-(或6H++6e-===3H2↑) 2Al+2H2O+2OH-2AlO+3H2↑ (6)2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+ 6H++6e-===3H2↑ 2Al+3H2OAl2O3+3H2↑ (7)2Al+6HCO-6e-===2Al(OH)3↓+6CO2↑ 6H++6e-===3H2↑(或6H2O+6e-===3H2↑+6OH-) 2Al+6HCO+6H2O===2Al(OH)3↓+6CO2↑+3H2↑+6OH- (8)2Cl--2e-===Cl2↑ Mg2++2e-===Mg Mg2++2Cl-Mg+Cl2↑ 2.某水溶液中含有等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和NaCl,以惰性電極對(duì)該溶液進(jìn)行電解,分階段寫出電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。 解析:第一階段 陽極:2Cl--2e-===Cl2↑ 陰極:Cu2++2e-===Cu 第二階段 陰極:2Cu2++4e-===2Cu 陽極:4OH--4e-===O2↑+2H2O 第三階段 陰極:4H++4e-===2H2↑ 陽極:4OH--4e-===O2↑+2H2O 將電極反應(yīng)式合并可得電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。 答案:第一階段的反應(yīng):CuCl2Cu+Cl2↑ 第二階段的反應(yīng): 2Cu(NO3)2+2H2O2Cu+O2↑+4HNO3 第三階段的反應(yīng):2H2O2H2↑+O2↑ [練后反思] 規(guī)避“三個(gè)”失分點(diǎn) 1.書寫電解池中電極反應(yīng)式時(shí),一般以實(shí)際放電的離子表示,但書寫總電解反應(yīng)方程式時(shí),弱電解質(zhì)要寫成分子式。 2.要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同,且應(yīng)注明條件“電解”。 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。 考向二 以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律 3.用惰性電極電解NaOH溶液 陰極反應(yīng)式:_______________________________________; 陽極反應(yīng)式:_______________________________________; 電解方程式:______________________________________。 答案:4H++4e-===2H2↑ 4OH--4e-===O2↑+2H2O 2H2O2H2↑+O2↑ [練后反思] 由框內(nèi)陰、陽離子組成可溶于水的電解質(zhì),用惰性電極電解時(shí),只電解水。 4.(1)用惰性電極電解鹽酸 陰極反應(yīng)式:__________________________________________; 陽極反應(yīng)式:__________________________________________; 電解離子方程式:_______________________________________。 (2)模仿3題的形式,歸納電解時(shí)只電解電解質(zhì)的電解質(zhì)溶液(下同)。 答案:(1)2H++2e-===H2↑ 2Cl--2e-===Cl2↑ 2H++2Cl-H2↑+Cl2↑ (2)由框內(nèi)陰、陽離子組成可溶于水的電解質(zhì),用惰性電極電解其水溶液時(shí),只電解電解質(zhì): 5.(1)用惰性電極電解NaCl溶液 陰極反應(yīng)式:___________________________________________; 陽極反應(yīng)式:___________________________________________; 電解離子方程式:_____________________________________。 (2)歸納電解時(shí)放H2生成堿的電解質(zhì)。 答案:(1)2H++2e-===H2↑ 2Cl--2e-===Cl2↑ 2H2O+2Cl-H2↑+Cl2↑+2OH- (2)由框內(nèi)陰、陽離子組成能溶于水的電解質(zhì),用惰性電極電解時(shí),放H2生成堿: Ag+>Fe3+>Cu2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)> >OH->含氧酸根離子 6.(1)用惰性電極電解CuSO4溶液 陰極反應(yīng)式:_________________________________________; 陽極反應(yīng)式:_________________________________________; 電解離子方程式:_____________________________________。 (2)歸納電解時(shí),放出O2生成酸的電解質(zhì)。 答案:(1)2Cu2++4e-===2Cu 4OH--4e-===2H2O+O2↑ 2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ (2)由框內(nèi)陰、陽離子組成能溶于水的電解質(zhì),用惰性電極電解其溶液時(shí),放出O2生成酸: >H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ S2->I->Br->Cl->OH-> 考向三 電解原理和電解規(guī)律的綜合考查 7.用鉑電極電解一定濃度的下列物質(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.NaCl B.Na2CO3 C.CuSO4 D.K2S 解析:加適量水能使溶液恢復(fù)到電解前的濃度,則實(shí)際是電解水,故只有B項(xiàng)符合條件。 答案:B 8.(xx全國高考卷Ⅰ)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場(chǎng)的作用下,兩膜中間的Na+和SO可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。 下列敘述正確的是( ) A.通電后中間隔室的SO離子向正極遷移,正極區(qū)溶液pH增大 B.該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e-===O2+4H+,負(fù)極區(qū)溶液pH降低 D.當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時(shí),會(huì)有0.5 mol的O2生成 解析:負(fù)極區(qū)(陰極)電極反應(yīng)為4H++4e-===2H2↑,正極區(qū)(陽極)電極反應(yīng)為4OH--4e-===2H2O+O2↑。A項(xiàng),通電后SO向正極移動(dòng),正極區(qū)OH-放電,溶液酸性增強(qiáng),pH減??;C項(xiàng),負(fù)極反應(yīng)為4H++4e-===2H2↑,溶液pH增大;D項(xiàng),當(dāng)電路中通過1 mol電子的電量時(shí),會(huì)有0.25 mol O2生成。 答案:B 考點(diǎn)二|電解原理的應(yīng)用(重點(diǎn)保分型——師生共研) 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第113頁 [核心知識(shí)大通關(guān)] 1.電解飽和食鹽水 (1)電極反應(yīng) 陽極反應(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↑ (3)應(yīng)用:氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。 2.電鍍 如圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖,據(jù)此回答下列問題: (1)鍍件做陰極,鍍層金屬銀做陽極。 (2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液。 (3)電極反應(yīng): 陽極:Ag-e-===Ag+; 陰極:Ag++e-===Ag。 (4)特點(diǎn):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(zhì)溶液:含Cu2+的鹽溶液。 (3)電極反應(yīng): 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(yīng): 陽極:2Cl--2e-===Cl2↑; 陰極:2Na++2e-===2Na。 (2)冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 電極反應(yīng): 陽極:6O2--12e-===3O2↑ 陰極:4Al3++12e-===4Al。 小題熱身 正誤判斷,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”。 (1)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3,也可電解MgO和AlCl3。( ) (2)若把Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑設(shè)計(jì)成電解池,應(yīng)用Cu做陽極。( ) (3)電解飽和食鹽水時(shí),兩個(gè)電極均不能用金屬材料。( ) (4)在鍍件上電鍍銅時(shí),鍍件應(yīng)連接電源的正極。( ) (5)電解精煉時(shí),陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料。( ) (6)陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例),只允許陽離子(Na+)通過,而阻止陰離子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通過。( ) (7)電解MgCl2溶液所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-。( ) 答案:(1) (2)√ (3) (4) (5)√ (6)√ (7) [考向精練提考能] 1.比較下列兩種裝置有哪些不同? (1)請(qǐng)分析兩裝置中各電極的質(zhì)量變化? (2)請(qǐng)分析兩裝置中電解質(zhì)溶液濃度的變化? 答案:(1)甲圖中銅片質(zhì)量減小,鐵制品質(zhì)量增加;乙圖中粗銅質(zhì)量減小,精銅質(zhì)量增加。 (2)甲圖中CuSO4溶液濃度幾乎未變化,因?yàn)殛枠O溶解多少銅,陰極增加多少銅;乙圖中CuSO4溶液濃度逐漸變小,因?yàn)榇帚~中混有Zn、Fe等雜質(zhì),放電后轉(zhuǎn)化成Zn2+、Fe2+等離子,此時(shí)Cu2+會(huì)轉(zhuǎn)化為Cu,造成CuSO4溶液濃度減小。 2.(1)電鍍時(shí),鍍件與電源的________極連接。 (2)化學(xué)電鍍的原理是利用化學(xué)反應(yīng)生成金屬單質(zhì)沉積在鍍件表面形成鍍層。 ①若用銅鹽進(jìn)行化學(xué)鍍銅,應(yīng)選用________(填“氧化劑”或“還原劑”)與之反應(yīng)。 ②某化學(xué)鍍銅的反應(yīng)速率隨鍍液pH變化如圖所示。該鍍銅過程中,鍍液pH控制在12.5左右。據(jù)圖中信息,給出使反應(yīng)停止的方法:_______________________。 解析:(1)電鍍時(shí),鍍件與電源的負(fù)極相連。(2)①銅鹽中,銅化合價(jià)降低,做氧化劑,需要選擇還原劑;②pH降低,鍍銅反應(yīng)速率降低,pH在8~9之間,反應(yīng)幾乎停止。 答案:(1)負(fù) (2)①還原劑?、谡{(diào)節(jié)溶液pH在8~9之間 3.用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2,將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解,可循環(huán)再生NaOH,同時(shí)得到H2SO4,其原理如圖所示(電極材料為石墨)。 (1)圖中a極要連接電源的________(填“正”或“負(fù)”)極,C口流出的物質(zhì)是________。 (2)SO放電的電極反應(yīng)式為_____________________________。 (3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng),用平衡移動(dòng)原理解釋原因。________________________________________________________________________。 答案:(1)負(fù) 硫酸 (2)SO-2e-+H2O===SO+2H+ (3)H2OH++OH-,在陰極H+放電生成H2,c(H+)減小,水的電離平衡正向移動(dòng),堿性增強(qiáng) 4.次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品,具有較強(qiáng)還原性,回答下列問題: H3PO2也可用電滲析法制備?!八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過): (1)寫出陽極的電極反應(yīng)式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2:將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜,從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)陽極為水電離出的OH-放電,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-===O2↑+4H+。(2)陽極室中的H+穿過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室,原料室中的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3PO2。(3)在陽極區(qū)H2PO或H3PO2可能失電子發(fā)生氧化反應(yīng),即生成物中會(huì)混有PO。 答案:(1)2H2O-4e-===O2↑+4H+ (2)陽極室的H+穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,原料室的H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3PO2 (3)PO H2PO或H3PO2被氧化 考點(diǎn)三|金屬的腐蝕和防護(hù)(重點(diǎn)保分型——師生共研) 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第114頁 [核心知識(shí)大通關(guān)] 1.金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬原子失電子變?yōu)榻饘訇栯x子,金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。 2.化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較 類型 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬與接觸到的物質(zhì)直接反應(yīng) 不純金屬接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng) 本質(zhì) M-ne-===Mn+ 現(xiàn)象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕 區(qū)別 無電流產(chǎn)生 有電流產(chǎn)生 注:通常兩種腐蝕同時(shí)存在,但電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍得多,危害也更嚴(yán)重 3.電化學(xué)腐蝕的分類(鋼鐵腐蝕) 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 水膜性質(zhì) 酸性 弱酸性或中性或堿性 負(fù)極反應(yīng) Fe-2e-===Fe2+ 正極反應(yīng) 2H++2e-===H2↑ 2H2O+O2+4e-===4OH- 總反應(yīng) Fe+2H+=== Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 其他反應(yīng) 吸氧腐蝕還伴隨以下反應(yīng): 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O+(3-x)H2O 注:吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍 4.金屬的防護(hù) (1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法利用原電池原理。 (2)外加電流的陰極保護(hù)法利用電解池原理。 (3)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)→如制成不銹鋼。 (4)加保護(hù)層→如電鍍、噴漆、覆膜等。 小題熱身 正誤判斷,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”。 (1)干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕。( ) (2)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物。( ) (3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式為Fe-3e-===Fe3+。( ) (4)鍍銅鐵制品鍍層受損后,鐵制品比鍍銅前更容易生銹。( ) (5)在潮濕空氣中,鋼鐵表面形成水膜,金屬發(fā)生的一定是吸氧腐蝕。( ) (6)外加電流的陰極保護(hù)法是將被保護(hù)金屬接在直流電源的正極。( ) (7)在船體外嵌入鋅塊,可以減緩船體的腐蝕,屬于犧牲陰極的保護(hù)法。( ) 答案:(1) (2) (3) (4)√ (5) (6) (7) [考向精練提考能] 考向一 腐蝕快慢與防護(hù)方法的比較 1.判斷金屬腐蝕快慢的方法 (1)對(duì)同一電解質(zhì)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(xué)腐蝕>有防腐措施的腐蝕。 (2)對(duì)同一金屬來說,在不同溶液中腐蝕速率的快慢:強(qiáng)電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中>非電解質(zhì)溶液中。 (3)活動(dòng)性不同的兩種金屬,活動(dòng)性差別越大,腐蝕越快。 (4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說,電解質(zhì)濃度越大,金屬腐蝕越快。 2.兩種保護(hù)方法的比較 外加電流的陰極保護(hù)法保護(hù)效果大于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 1.(1)(RJ選修4P883、4題改編)以下裝置中(杯中均盛有海水) Zn片腐蝕由快到慢的順序?yàn)開_______。 (2)(RJ選修4P889題改編)鍍鋅鐵板(俗稱白鐵)和鍍錫鐵板(俗稱馬口鐵),________鐵板更耐腐蝕,原因?yàn)開________________________。 答案:(1)④③⑥①②⑤ (2)鍍鋅 鍍層破壞后,鍍鋅鐵板中的鐵為正極受到保護(hù),鍍錫鐵板中的鐵為負(fù)極加快腐蝕 2.下列鐵制品(鐵釘或鋼鐵管道)易被腐蝕的是( ) 解析:Fe接電源負(fù)極,做陰極,被保護(hù),A不易被腐蝕;B和C均為犧牲陽極的陰極保護(hù)法,鐵質(zhì)管道受到保護(hù),均不易被腐蝕;CuFe和水膜很容易形成原電池,F(xiàn)e易被氧化,故鐵質(zhì)鉚釘易被腐蝕。 答案:D 3.下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是( ) A.出土青銅器生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學(xué)腐蝕過程,但不是化學(xué)反應(yīng)過程 B.當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí),鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用 C.在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法 D.可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕 解析:電化學(xué)腐蝕過程發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),A錯(cuò)誤;錫層破損后,鐵與錫構(gòu)成原電池,鐵做負(fù)極,加快了鐵的腐蝕,B錯(cuò)誤;海輪外殼中的金屬鐵與連接的鋅塊構(gòu)成原電池,鋅做負(fù)極,可以保護(hù)海輪外殼,C正確;利用外加直流電源保護(hù)器件時(shí),必須將其連接在電源負(fù)極,D錯(cuò)誤。 答案:C 考向二 析氫腐蝕和吸氧腐蝕 正確判斷“介質(zhì)”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關(guān)鍵。潮濕的空氣、中性溶液發(fā)生吸氧腐蝕;NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液發(fā)生析氫腐蝕。 4.如圖裝置中,小試管內(nèi)為紅墨水,具支試管內(nèi)盛有pH=4久置的雨水和生鐵片。實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到:開始時(shí)導(dǎo)管內(nèi)液面下降,一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)液面回升,略高于小試管內(nèi)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(yīng) B.雨水酸性較強(qiáng),生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕 C.墨水回升時(shí),碳電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH- D.具支試管中溶液pH減小 解析:生鐵片中的碳是原電池的正極,A錯(cuò);雨水酸性較強(qiáng),開始時(shí)鐵片發(fā)生化學(xué)腐蝕和析氫腐蝕,產(chǎn)生氫氣,導(dǎo)管內(nèi)液面下降,一段時(shí)間后鐵片發(fā)生吸氧腐蝕,吸收氧氣,導(dǎo)管內(nèi)液面回升,B錯(cuò);墨水回升時(shí),鐵片發(fā)生吸氧腐蝕,碳為正極,電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH-,C對(duì);鐵片無論是發(fā)生析氫腐蝕還是吸氧腐蝕,具支試管內(nèi)溶液pH均增大,D錯(cuò)。 答案:C 5.研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是( ) A.d為石墨,鐵片腐蝕加快 B.d為石墨,石墨上電板反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH- C.d為鋅塊,鐵片不易被腐蝕 D.d為鋅塊,鐵片上電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑ 解析:由于活動(dòng)性:Fe>石墨,所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池時(shí),F(xiàn)e為負(fù)極,失去電子被氧化為Fe2+,加快鐵片的腐蝕,A正確;d為石墨,由于是中性電解質(zhì),所 以發(fā)生的是吸氧腐蝕,石墨上氧氣得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-,B正確;若d為鋅塊,則由于金屬活動(dòng)性:Zn>Fe,Zn為原電池的負(fù)極,F(xiàn)e為正極,首先被腐蝕的是Zn,鐵得到保護(hù),鐵片不易被腐蝕,C正確;若d為鋅塊,由于電解質(zhì)溶液呈中性,發(fā)生的是吸氧腐蝕,鐵片上電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-,D錯(cuò)誤。 答案:D 6.(xx河北衡水中學(xué)檢測(cè))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圖。下列說法正確的是( ) A.該電化學(xué)腐蝕為析氫腐蝕 B.圖中生成鐵銹最多的是C區(qū)域 C.A區(qū)域比B區(qū)域更易腐蝕 D.鐵閘中負(fù)極的電極反應(yīng):Fe-2e-===Fe2+ 解析:該電化學(xué)腐蝕為吸氧腐蝕,A錯(cuò)誤;A區(qū)域暴露在空氣中發(fā)生化學(xué)腐蝕,B、C、D區(qū)域均發(fā)生電化學(xué)腐蝕,海水越深氧氣含量越少,越不易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,所以腐蝕最嚴(yán)重的是B區(qū)域,B錯(cuò)誤;根據(jù)以上分析可知B區(qū)域比A區(qū)域更易腐蝕,C錯(cuò)誤;原電池中負(fù)極失去電子,則負(fù)極電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+,D正確。 答案:D [真題發(fā)掘知識(shí)串聯(lián)]串線索 固雙基 回扣關(guān)鍵知識(shí) 以飽和食鹽水的電解為載體 串聯(lián)電解原理及金屬的腐蝕與防護(hù)的相關(guān)知識(shí) 授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第115頁 高考載體 (上海高考卷) 如圖所示,將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中。 知識(shí)串聯(lián)——高考還可以這樣考 (1)閉合K2,該裝置為電解裝置,則: ①陰極反應(yīng)式:___________________________________, ②陽極反應(yīng)式:______________________________________, 如何通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)該電極產(chǎn)物?________________________________________________________________________, ③總反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________________________________________________________。 (2)閉合K2,電解一段時(shí)間后,如何操作才能使電解液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)?________________________________________________________________________。 (3)閉合K1,鐵棒上發(fā)生的電極反應(yīng)式是________。此時(shí)石墨棒周圍溶液pH如何變化?________。 (4)閉合K2,鐵棒不會(huì)被腐蝕,此種金屬的防護(hù)方法是____________________。 (5)閉合K1,鐵棒被腐蝕,此電化學(xué)腐蝕是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕?________,寫出其正極反應(yīng)式____________________。 (6)閉合K2,電路中通過0.002NA個(gè)電子時(shí),兩極共產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量是____________________。 答案:(1)①2H++2e-===H2↑?、?Cl--2e-===Cl2↑ 將濕潤的KI淀粉試紙置于U形管右側(cè)管口,若試紙變藍(lán),說明產(chǎn)生的氣體是Cl2?、?NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ (2)通入HCl氣體 (3)Fe-2e-===Fe2+ 升高 (4)外加電流的陰極保護(hù)法 (5)吸氧腐蝕 2H2O+O2+4e-===4OH- (6)0.002 mol 課時(shí)作業(yè)(授課提示:對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第289頁) 1.下列現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是( ) A.生鐵比純鐵易生銹 B.純銀飾品久置表面變暗 C.黃銅(銅鋅合金)制品不易產(chǎn)生銅綠 D.與銅管連接的鐵管易生銹 解析:A項(xiàng),生鐵能夠構(gòu)成原電池,所以比純鐵易生銹;B項(xiàng),純銀不符合構(gòu)成原電池的條件,故它表面變暗與電化學(xué)腐蝕無關(guān);C項(xiàng),銅鋅合金能構(gòu)成原電池,鋅做負(fù)極被氧化,銅被保護(hù)起來,不易被腐蝕;D項(xiàng),銅管與鐵管連接構(gòu)成原電池,鐵做負(fù)極,易被腐蝕。 答案:B 2.相同材質(zhì)的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是( ) 解析:A、D均可由Fe、Cu構(gòu)成原電池而加速鐵的腐蝕;在B中,食鹽水提供電解質(zhì)溶液環(huán)境,炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金,符合原電池形成的條件,鐵是活潑金屬做負(fù)極,碳做正極,易被腐蝕;C中銅鍍層把鐵完全覆蓋,構(gòu)不成原電池而不被腐蝕。 答案:C 3.下列說法不正確的是( ) A.鋼鐵表面水膜的酸性很弱或呈中性,發(fā)生吸氧腐蝕 B.鋼鐵表面水膜的酸性較強(qiáng),發(fā)生析氫腐蝕 C.將鋅板換成銅板對(duì)鋼閘門保護(hù)效果更好 D.鋼閘門作為陰極而受到保護(hù) 解析:根據(jù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法,兩個(gè)連接的金屬,其金屬越活潑,越容易失去電子,越易被腐蝕,金屬活動(dòng)性:Zn>Fe>Cu,故將鋅板換成銅板對(duì)鋼閘門沒有起到保護(hù)作用,且使腐蝕加快,C不正確。 答案:C 4.為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計(jì)了如圖所示裝置,下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是( ) A.正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH- B.將石墨電極改成Mg電極,難以觀察到鐵銹生成 C.若向自來水中加入少量NaCl(s),可較快地看到鐵銹 D.分別向鐵、石墨電極附近吹入O2,前者鐵銹出現(xiàn)得快 解析:鐵是負(fù)極,失電子被氧化成Fe2+,在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-,故將氧氣吹向石墨電極,鐵銹出現(xiàn)得更快,A正確,D錯(cuò)誤;若將石墨電極換成Mg電極,則負(fù)極為Mg,F(xiàn)e被保護(hù),難以看到鐵生銹,B正確;向自來水中加入NaCl(s),可使電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力增強(qiáng),加快腐蝕速率,C正確。 答案:D 5.全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖方法保護(hù)埋在酸性土壤中的鋼質(zhì)管道,使其免受腐蝕。關(guān)于此方法,下列說法不正確的是( ) A.土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因?yàn)樵诔睗竦耐寥乐行纬闪嗽姵? B.金屬棒M的材料應(yīng)該是比鎂活潑的金屬 C.金屬棒M上發(fā)生反應(yīng):M-ne-===Mn+ D.這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法 解析:鋼鐵為鐵碳合金,土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因?yàn)樵诔睗竦耐寥乐行纬闪嗽姵?,A項(xiàng)正確;金屬棒M的材料應(yīng)該是比鐵活潑的金屬,不能比鎂活潑,比鎂活潑的金屬能與水快速反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;金屬棒M做原電池的負(fù)極,被氧化,發(fā)生反應(yīng):M-ne-===Mn+,C項(xiàng)正確;這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法,D項(xiàng)正確。 答案:B 6.下列描述不符合生產(chǎn)實(shí)際的是( ) A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁時(shí)用鐵做陽極 B.電解法精煉粗銅時(shí)用純銅做陰極 C.電解飽和食鹽水制燒堿時(shí)用涂鎳碳鋼網(wǎng)做陰極 D.在鍍件上電鍍鋅時(shí)用鋅做陽極 解析:鐵做陽極時(shí),鐵發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2+而進(jìn)入電解液中,在陰極析出使鋁不純。 答案:A 7.現(xiàn)將氯化鋁溶液蒸干灼燒并熔融后用鉑電極進(jìn)行電解,下列有關(guān)電極產(chǎn)物的判斷正確的是( ) A.陰極產(chǎn)物是氫氣 B.陽極產(chǎn)物是氧氣 C.陰極產(chǎn)物是鋁和氧氣 D.陽極產(chǎn)物只有氯氣 解析:將氯化鋁溶液蒸干灼燒得到Al2O3,電解熔融的Al2O3,陽極為O2-放電,陽極產(chǎn)物為氧氣;陰極為Al3+放電,陰極產(chǎn)物為鋁。 答案:B 8.(xx河北冀州中學(xué)月考)下列電解質(zhì)溶液用惰性電極進(jìn)行電解時(shí),一段時(shí)間后,溶液的pH增大的是( ) A.稀碳酸鈉溶液 B.硫酸鈉溶液 C.稀硫酸 D.硫酸銅溶液 解析:A項(xiàng),電解稀碳酸鈉溶液,實(shí)質(zhì)是電解水,碳酸鈉溶液濃度增大,pH增大,正確;B項(xiàng),電解硫酸鈉溶液的實(shí)質(zhì)也是電解水,但溶液仍為中性,pH不變,錯(cuò)誤;C項(xiàng),電解稀硫酸的實(shí)質(zhì)是電解水,硫酸濃度增大,pH減小,錯(cuò)誤;D項(xiàng),電解硫酸銅溶液時(shí)生成硫酸、氧氣和銅,故pH減小,錯(cuò)誤。 答案:A 9.圖中是化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的兩套裝置。下列分析正確的是( ) A.兩裝置中,鐵電極均要消耗 B.圖乙裝置中兩極均有氣泡產(chǎn)生 C.圖甲裝置鐵電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe-3e-===Fe3+ D.隨著反應(yīng)的進(jìn)行,圖甲裝置中溶液的pH增大,圖乙裝置中溶液的pH不變 解析:圖甲是原電池,較活潑的金屬鐵做負(fù)極,負(fù)極上鐵失電子生成亞鐵離子進(jìn)入溶液,鐵電極逐漸溶解,圖乙是電解池,鐵做陰極,陰極上氫離子得電子生成氫氣,鐵不溶解,故A錯(cuò)誤;圖乙是電解池,石墨作陽極,陽極上生成O2,鐵做陰極,H+放電生成H2,故B正確;圖甲中Fe做負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+,故C錯(cuò)誤;圖甲電池的總反應(yīng)為Fe+2H+===Fe2++H2↑,隨反應(yīng)的進(jìn)行c(H+)減小,溶液pH增大,圖乙相當(dāng)于電解水,H2SO4濃度增大,溶液的pH減小,故D錯(cuò)誤。 答案:B 10.(xx福建四地六校聯(lián)考)將等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和KCl等體積混合后,用石墨電極進(jìn)行電解,電解過程中,溶液pH隨時(shí)間t變化的曲線如圖所示,則下列說法錯(cuò)誤的是( ) A.AB段陽極只產(chǎn)生Cl2,陰極只產(chǎn)生Cu B.BC段表示在陰極上是H+放電產(chǎn)生了H2 C.CD段相當(dāng)于電解水 D.陽極先析出Cl2,后析出O2,陰極先產(chǎn)生Cu,后析出H2 解析:設(shè)Cu(NO3)2和KCl的物質(zhì)的量各為n mol,在AB段,陽極發(fā)生反應(yīng):2Cl--2e-===Cl2↑,陰極發(fā)生反應(yīng):Cu2++2e-===Cu,陽極上n mol氯離子失n mol電子,陰極上n mol銅離子得n mol電子,由于銅離子水解使溶液酸性增強(qiáng),銅離子濃度逐漸減小,溶液pH逐漸增大,故A正確;在BC段,陽極發(fā)生反應(yīng):2H2O-4e-===4H++O2↑,陰極發(fā)生反應(yīng):Cu2++2e-===Cu,陰極上n mol銅離子再得n mol電子,溶液中氫離子濃度增大,溶液的pH迅速減小,故B錯(cuò)誤;在CD段,陽極發(fā)生反應(yīng):4OH--4e-===2H2O+O2↑,陰極發(fā)生反應(yīng):2H++2e-===H2↑,實(shí)質(zhì)是電解水,溶液中氫離子濃度逐漸增大,pH減小,故C正確;由上述分析可知,陽極先析出Cl2,后析出O2,陰極先產(chǎn)生Cu,后析出H2,故D正確。 答案:B 11.二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色易溶于水的氣體,常用作飲用水消毒。實(shí)驗(yàn)室通過如下過程制備二氧化氯。 下列說法正確的是( ) A.電解時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NH+3Cl-2H2↑+NCl3 B.溶液X中大量存在的陰離子有Cl-、OH- C.可用飽和食鹽水除去ClO2中的NH3 D.可用明礬除去飲用水中殘留的NaClO2 解析:電荷不守恒,應(yīng)是NH+2H++3Cl-3H2↑+NCl3,A錯(cuò)誤;由題圖可知,NCl3和NaClO2按一定的物質(zhì)的量之比混合,恰好生成了ClO2和NH3,由氫元素守恒可知,有水參與反應(yīng),1 mol NCl3轉(zhuǎn)化為1 mol NH3,由NaClO2和ClO2中氯原子和氧原子個(gè)數(shù)之比為1∶2,結(jié)合得失電子守恒和電荷守恒可知,反應(yīng)還生成了NaCl和NaOH,故溶液X中大量存在的陰離子為Cl-和OH-,B正確;ClO2是一種黃綠色易溶于水的氣體,不能用飽和食鹽水除去ClO2中的NH3,C錯(cuò)誤;明礬不與NaClO2反應(yīng),明礬水解生成的Al(OH)3膠體也不能吸附NaClO2,故D錯(cuò)誤。 答案:B 12.(1)鋼鐵銹蝕圖示如圖甲所示: ①用箭頭畫出圖甲中電子的運(yùn)動(dòng)方向; ②請(qǐng)你分析高鐵鐵軌銹蝕的原因是________________。 (2)某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器,用石墨做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)了如圖乙的裝置。對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是________(填字母)。 a.a(chǎn)為正極,b為負(fù)極;NaClO和NaCl b.a(chǎn)為負(fù)極,b為正極;NaClO和NaCl c.a(chǎn)為陽極,b為陰極;HClO和NaCl d.a(chǎn)為陰極,b為陽極;HClO和NaCl 答案:(1)① ②Fe-2e-===Fe2+;由于電解質(zhì)溶液中有H2CO3,電離出氫離子,2H++2e-===H2↑,發(fā)生析氫腐蝕;電解質(zhì)中又溶于氧氣,O2+4e-+2H2O===4OH-,發(fā)生吸氧腐蝕 (2)b 13.(xx北京昌平診斷)NOx、SO2的大量排放是造成霧霾天氣的主要原因,研究其處理方法變廢為寶越來越受到人們重視。按要求回答下列問題: (1)用間接電化學(xué)法除去NO的過程,如圖甲所示: 已知電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間,寫出陰極的電極反應(yīng)式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)富集廢氣中SO2,并使其與O2反應(yīng)制備硫酸,裝置使用多孔電極材料,如圖乙所示。 ①X極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②消耗11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體B時(shí),通過質(zhì)子交換膜的H+的個(gè)數(shù)為________。 (3)工業(yè)上,可電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖丙所示,為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補(bǔ)充物質(zhì)M。 ①寫出陽極的電極反應(yīng)式:________________________________________________________________________。 ②M是________,說明理由:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③總化學(xué)方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(2)①分析物質(zhì)流向知,氣體A為SO2,氣體B為O2,X極是負(fù)極,電極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H2O===SO+4H+;Y極為正極,電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O===4OH-。②n(O2)==0.5 mol,生成的n(OH-)=0.5 mol4=2 mol,為了維持溶液中電荷平衡,應(yīng)有2 mol H+從左側(cè)通過質(zhì)子交換膜向右側(cè)遷移。(3)由圖丙可知,陽極區(qū)NO發(fā)生氧化反應(yīng)生成NO,陰極區(qū)NO發(fā)生還原反應(yīng)生成NH,陽極反應(yīng)式為5NO-15e-+10H2O===20H++5NO,陰極反應(yīng)式為3NO+15e-+18H+===3NH+3H2O,電解過程中陽極產(chǎn)生的NO的物質(zhì)的量大于陰極產(chǎn)生的NH的物質(zhì)的量,為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化成硝酸銨,需要補(bǔ)充NH3??偦瘜W(xué)方程式為8NO+7H2O+2NH35NH4NO3。 答案:(1)2HSO+2e-+2H+===S2O+2H2O 2NO+2S2O+2H2O===N2↑+4HSO (2)①SO2-2e-+2H2O===SO+4H+?、?NA (3)①5NO-15e-+10H2O===20H++5NO ②NH3 電解過程中陽極生成的n(NO)大于陰極生成的n(NH) ③8NO+7H2O+2NH35NH4NO3- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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