高考化學一輪復習專題6化學反應(yīng)與能量變化第三單元電解池金屬的腐蝕與防護(加試)學案蘇教版

1、第三單元 電解池 金屬的腐蝕與防護（加試）考試標準知識條目必考要求加試要求1.電解池的概念b2.電解CuCl2溶液的原理及電極反應(yīng)式b3.電解池的構(gòu)成條件b4.原電池、電解池的判斷c5.電解池的構(gòu)造與工作原理b6.電解池的電極反應(yīng)式與電解反應(yīng)方程式b7.金屬冶煉、氯堿工業(yè)、電鍍在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用b8.金屬腐蝕的危害a9.金屬發(fā)生電化學腐蝕的基本原理c10.金屬的防護b考點一電解的工作原理1電解定義在直流電作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。2能量轉(zhuǎn)化形式電能轉(zhuǎn)化為化學能。3電解池(1)概念：把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置。(2)構(gòu)成條件有與電源相連的兩個電極。電解質(zhì)溶液(或熔

2、融鹽)。形成閉合回路。(3)電極名稱及電極反應(yīng)式(如圖)(4)電子和離子的移動方向特別提醒電解時，在外電路中有電子通過，而在溶液中是依靠離子定向移動形成電流，即電子本身不會通過電解質(zhì)溶液。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(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。陽極：活潑電極>S2&

3、gt;I>Br>Cl>OH>含氧酸根離子。注意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))中的陽離子放電。最常用、最重要的放電順序：陽極：Cl>OH；陰極：Ag>Cu2>H。電解水溶液時，KAl3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)的總化學方程式或離子方程式。5原電池和電解池(1)原電池和電解池的原理比較裝置類別原電池電解池原理使氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移做定向移動，從而形成電流使電流通過

4、電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程裝置特點將化學能轉(zhuǎn)變成電能將電能轉(zhuǎn)變成化學能實例電極名稱負極正極陰極陽極反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)氧化反應(yīng)反應(yīng)特征自發(fā)的氧化還原反應(yīng)(主動)借助電流(被動)電極判斷由電極本身決定正極：流入電子負極：流出電子由外電源決定陽極：連電源正極陰極：連電源負極電子流向負極外電路正極電解池陽極電源正極；電源負極電解池陰極離子移動陽離子向正極移動陰離子向負極移動陽離子向陰極移動陰離子向陽極移動(2)原電池和電解池的判斷先分析有無外接電源，無外接電源的可能為原電池，然后用原電池的構(gòu)成條件判斷確定。有外接電源的為電解池。其中，當陽極金屬與電解質(zhì)溶液

5、中的金屬陽離子相同時，則為電鍍池；其余情況為電解池。特別提醒原電池、電解池都有兩個電極。原電池兩個電極的名稱是正極和負極，為活動性不同的金屬或金屬與能導電的非金屬，此時負極與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，燃料電池中為惰性電極，兩極反應(yīng)的物質(zhì)為可燃性氣體和氧氣；電解池兩個電極的名稱是陰極和陽極，可以是惰性電極也可以是活潑性電極，電極本身和電解質(zhì)溶液沒有反應(yīng)關(guān)系。題組一分類突破電解的規(guī)律1用分析電解過程的思維程序分析電解下列物質(zhì)的過程，并總結(jié)電解規(guī)律(用惰性電極電解)。填寫表中空白：(1)電解水型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復原含氧酸(如H2SO4)陽極：4O

6、H4e=O22H2O陰極：4H4e=2H2H2O2H2OO22H2增大減小加H2O強堿(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)電極方程式電解物質(zhì)總化學方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復原無氧酸(如HCl)，HF除外陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2酸2HClH2Cl2減小增大通入HCl氣體不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)，氟化物除外陽極：2Cl2e=Cl2陰極：Cu22e=Cu鹽CuCl2CuCl2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)總化學方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復原活潑

7、金屬的無氧酸鹽(如NaCl)陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2水和鹽2Cl2H2OCl2H22OH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)總化學方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復原不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)陽極：4OH4e=2H2OO2陰極：2Cu24e=2Cu水和鹽2Cu22H2O2CuO24H生成新電解質(zhì)減小加CuO或CuCO3題組二突破電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫2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

8、應(yīng)式_；總反應(yīng)離子方程式_。(3)用鐵作電極電解NaCl溶液陽極反應(yīng)式_；陰極反應(yīng)式_；總反應(yīng)化學方程式_。(4)用鐵作電極電解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作電極電解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作陽極，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作陽極，石墨作陰極，電解NaHCO3溶液陽極反應(yīng)式_；陰極反應(yīng)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)4OH4e=O22H2O(或2H2O4e=O24H)

9、4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e=Fe22H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)Fe2H2OFe(OH)2H2(4)Fe2e2OH=Fe(OH)22H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)Fe2H2OFe(OH)2H2(5)2Al6e8OH=2AlO4H2O6H2O6e=3H26OH2Al2H2O2OH2AlO3H2(6)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H2(7)2Al6HCO6e=2Al(OH)36CO2

10、6H2O6e=3H26OH(或6H6e=3H2)(8)2Cl2e=Cl2Mg22e=MgMg22ClMgCl2題組三電解原理和電解規(guī)律的考查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電極的B一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣體Ca電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色Da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(chǎn)生O2，b極附近c(H)>c(OH)，石蕊溶液變紅。Na、H移向a極，在a極H放電產(chǎn)生H2，a極附近c(OH)>c(H)，

11、石蕊溶液變藍。所以產(chǎn)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、C均錯。4以石墨為電極分別電解水和飽和食鹽水，下列關(guān)于兩個電解池反應(yīng)的說法正確的是()A陽極反應(yīng)式相同B電解結(jié)束后所得液體的pH相同C陰極反應(yīng)式相同D通過相同電量時生成的氣體總體積相等(同溫同壓)答案C解析A項，以石墨為電極電解水，陽極：4OH4e=2H2OO2，以石墨為電極電解飽和食鹽水，陽極：2Cl2e=Cl2，二者陽極電極反應(yīng)式不同，故A錯誤；B項，電解水溶液的pH不變，電解飽和氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，pH變大，所以電解結(jié)束后所得液體的pH不相同，故B錯誤；C項，以石墨為電極分別電解水和

12、飽和食鹽水陰極上都是2H2e=H2，所以陰極電極反應(yīng)式相同，故C正確；D項，設(shè)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4 mol，則依據(jù)電解方程式：2H2O2H2O24e，電解水生成3 mol氣體；依據(jù)電解方程式2NaCl2H2O2NaOHCl2H22e，電解食鹽水生成4 mol氣體，故D錯誤。題組四原電池、電解池的判斷5某小組為研究電化學原理，設(shè)計如圖裝置。下列敘述不正確的是()Aa和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出Ba和b用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu22e=CuC無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色Da和b分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時，Cu2向銅電極移動答案D解析若a和b不連接

13、，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FeCu2=Fe2Cu，A正確；若a和b用導線連接，則構(gòu)成原電池，此時鐵作負極，銅作正極，反應(yīng)方程式分別為Fe2e=Fe2、Cu22e=Cu，B正確；由A、B分析可知，選項C是正確的；若a和b分別連接直流電源正、負極，則構(gòu)成電解池，此時銅作陽極失去電子被氧化，鐵作陰極，在電解池中陽離子向陰極移動，因此選項D是錯誤的。6如圖所示，下列敘述正確的是()AY為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)BX為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)CY與濾紙接觸處有氧氣生成DX與濾紙接觸處變紅色答案A解析分析題給圖示可知，Zn片作負極，Cu片作正極，故右側(cè)裝置為電解池，

14、X為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，選項B錯誤；陰極為H2O電離出的H放電，生成H2，選項C錯誤；X為活性電極，電極反應(yīng)為Cu2e=Cu2，選項D錯誤。1電解水型電解一段時間后，其電解質(zhì)的濃度一定增大嗎？舉例說明。提示不一定，如用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液，一段時間后會析出Na2SO4·10 H2O晶體，剩余溶液仍為該溫度下的飽和溶液，此時濃度保持不變。2復原措施探究(1)要使電解后的NaCl溶液復原，滴加鹽酸可以嗎？提示不可以，電解NaCl溶液時析出的是等物質(zhì)的量的Cl2和H2，所以應(yīng)通入氯化氫氣體，加入鹽酸會引入過多的水。(2)要使電解后的CuSO4溶液復原，加入Cu(OH)2固體可以

15、嗎？提示應(yīng)具體情況具體分析，若通電一段時間，CuSO4未電解完(即Cu2未全部放電)，使溶液復原應(yīng)加入CuO，而加入Cu(OH)2會使溶液的濃度減??；若Cu2全部放電，又繼續(xù)通電一段時間(此時電解水)，要使溶液復原應(yīng)加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此時濃度偏大。(3)若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后，需加入98 g Cu(OH)2固體，才能使電解質(zhì)溶液復原，則這段時間，整個電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為多少？提示4NA(4)通過以上分析，電解質(zhì)溶液復原應(yīng)遵循什么原則？提示電解質(zhì)溶液的復原應(yīng)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，則應(yīng)按比例補

16、入哪些原子。3根據(jù)金屬活動順序表，Cu和稀H2SO4不反應(yīng)，怎樣根據(jù)電化學的原理實現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生H2?提示Cu作陽極，C作陰極，稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，通入直流電就可以實現(xiàn)該反應(yīng)。電解反應(yīng)方程式為陽極：Cu2e=Cu2，陰極：2H2e=H2。總反應(yīng)式：Cu2HCu2H2。4.做到“三看”，正確書寫電極反應(yīng)式(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，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。5規(guī)避“三個”失分點(1)書寫電解池中電極反應(yīng)式時，一般以實際放電的離子表示，但書寫總電解反

17、應(yīng)方程式時，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“通電”。(3)電解水溶液時，應(yīng)注意放電順序中H、OH之后的離子一般不參與放電?？键c二電解原理的應(yīng)用1電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)陽極反應(yīng)式：2Cl2e=Cl2(氧化反應(yīng))陰極反應(yīng)式：2H2e=H2(還原反應(yīng))(2)總反應(yīng)方程式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2離子反應(yīng)方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)應(yīng)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(zhì)溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：

18、陽極：Age=Ag；陰極：Age=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(zhì)溶液：含Cu2的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)：陽極：Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；陰極：Cu22e=Cu。4電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、K、Ca、Mg、Al等。(1)冶煉鈉2NaCl(熔融)2NaCl2電極反應(yīng)：陽極：2Cl2e=Cl2；陰極：2Na2e=2Na。(2)冶煉鋁2Al2O3(熔融)4Al3O2電極反應(yīng)：陽極：6O212e=3O2；陰極：4Al312e=4Al。題組一電解原理的

19、“常規(guī)”應(yīng)用1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。下列說法正確的是()A氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4OH4e=2H2OO2B電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2濃度不變C在鐵片上鍍銅時，Y是純銅D制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂答案D解析氯堿工業(yè)中陽極是Cl放電生成Cl2；電解精煉銅時陽極粗銅溶解，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?。昏F片上鍍銅時，陰極應(yīng)該是鐵片，陽極是純銅。2使用氯化鈉作原料可以得到多種產(chǎn)品。(1)實驗室用惰性電極電解100 mL 0.1 mol·L1 NaCl溶液，若陰、陽兩極均得到112 mL氣體(標準狀況)，則所

20、得溶液的物質(zhì)的量濃度是_(忽略反應(yīng)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(shè)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_(填字母)。Aa為正極，b為負極；NaClO和NaClBa為負極，b為正極；NaClO和NaClCa為陽極，b為陰極；HClO和NaClDa為陰極，b為陽極；HClO和NaCl(3)實驗室中很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)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

21、。該同學換上的電解材料是_(用元素符號表示)，總的反應(yīng)式是_。答案(1)0.1 mol·L1(2)B(3)FeFe2H2OFe(OH)2H2解析(1)n(H2)n(Cl2)0.005 mol，參加反應(yīng)的n(NaCl)0.01 mol，說明NaCl恰好電解完畢，溶液變?yōu)镹aOH溶液，n(NaOH)n(NaCl)0.01 mol，c(NaOH)0.1 mol·L1。(2)電解飽和氯化鈉溶液的總反應(yīng)：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，題目要求使Cl2被完全吸收，則氯氣必須在下部的電極上產(chǎn)生，下部的電極是陽極，推出b為電源的正極，a為負極。生成的Cl2與陰極區(qū)產(chǎn)生的NaOH反

22、應(yīng)：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，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(zhì)溶液是NaCl溶液，必須通過電極反應(yīng)產(chǎn)生Fe2和OH。根據(jù)電極發(fā)生反應(yīng)的特點，選擇鐵作陽極，鐵發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)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(chǎn)生氫氣，H來源于水的電離，反應(yīng)式：2H2O2e=H22OH。在電場作用下，陽極產(chǎn)生的Fe2與陰極產(chǎn)生的OH在定向移動的過程中相遇，發(fā)生復分解反應(yīng)生成Fe(OH)2沉淀。將陽極反應(yīng)式、陰極反應(yīng)式疊加得到總的反應(yīng)式：Fe2H2OFe(OH)2H2。題組二電解原理的“不尋?！睉?yīng)用(一)電

23、解原理在“環(huán)境治理”中的不尋常應(yīng)用3工業(yè)上用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)HNi2(低濃度)A碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)：4OH4e=O22H2OB電解過程中，B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小C為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pHD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B解析電極反應(yīng)式為陽極：4OH4e=2H2OO2陰極：Ni22e=Ni2H2e=H2A項正確；B項，由于C室中Ni2、H不斷減少，Cl通過陰離子膜從C室移向B室，A室中OH不斷減少，

24、Na通過陽離子膜從A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大，錯誤；C項，由于H的氧化性大于Ni2(低濃度)的氧化性，所以為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程需要控制廢水的pH，正確；D項，若去掉陽離子膜，在陽極Cl首先放電生成Cl2，反應(yīng)總方程式發(fā)生改變，正確。4用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H2SO4，其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。(1)圖中a極要連接電源的_(填“正”或“負”)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，用平衡移動原理解釋原因：_。答案(1)負硫

25、酸(2)SO2eH2O=SO2H(3)H2OHOH，在陰極H放電生成H2，c(H)減小，水的電離平衡正向移動，堿性增強解析根據(jù)Na、SO的移向判斷陰、陽極。Na移向陰極區(qū)，a應(yīng)接電源負極，b應(yīng)接電源正極，其電極反應(yīng)式分別為陽極：SO2eH2O=SO2H陰極：2H2O2e=H22OH所以從C口流出的是硫酸；在陰極區(qū)，由于H放電，破壞水的電離平衡，c(H)減小，c(OH)增大，生成NaOH，堿性增強，從B口流出的是濃度較大的NaOH溶液。(二)電解原理在“物質(zhì)制備”中的不尋常應(yīng)用5一定條件下，下圖裝置可實現(xiàn)有機物的電化學儲氫(忽略其他有機物)。生成目標產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為_。答案C6H66H6e=C

26、6H126電解尿素CO(NH2)2的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如下：電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰陽兩極均為惰性電極。(1)A極為_，電極反應(yīng)式為_。(2)B極為_，電極反應(yīng)式為_。答案(1)陽極CO(NH2)28OH6e=N2CO6H2O(2)陰極6H2O6e=3H26OH或6H6e=3H2解析H2產(chǎn)生是因為H2O電離的H在陰極上得電子，即6H2O6e=3H26OH或6H6e=3H2，所以B極為陰極，A極為陽極，電極反應(yīng)式為CO(NH2)26e8OH=N2CO6H2O，陽極反應(yīng)式容易錯寫成4OH4e=2H2OO2?？键c三應(yīng)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(chǎn)物的

27、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)的計算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計算等。2三種方法(1)根據(jù)總反應(yīng)式計算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算。(2)根據(jù)電子守恒計算用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。用于混合溶液中電解的分階段計算。(3)根據(jù)關(guān)系式計算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。如以通過4 mol e為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：4e2Cl2(Br2、I2)O22H22Cu4AgM陽極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)該關(guān)系式具有總

28、攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運用關(guān)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QI·t和Qn(e)×NA×1.60×1019C來計算電路中通過的電量。題組一根據(jù)總反應(yīng)式，建立等量關(guān)系進行計算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(shè)電解過程中陰極沒有H2放出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略不計)，電極上析出銀的質(zhì)量最大為()A27 mg B54 mg C106 mg D216 mg答案B解析首先結(jié)合離子放電順序，弄清楚兩極的反應(yīng)：陽極：4OH4e=O22H

29、2O；陰極：4Ag4e=4Ag，電解的總反應(yīng)式為4AgNO32H2O4AgO24HNO3。由電解的總反應(yīng)式可知，電解過程中生成的n(Ag)n(HNO3)n(H)(103 mol·L1106 mol·L1)×0.5 L5×104 mol，m(Ag)5×104 mol×108 g·mol10.054 g54 mg。2將兩個鉑電極插入500 mL CuSO4溶液中進行電解，通電一定時間后，某一電極增重0.064 g(設(shè)電解時該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)，此時溶液中氫離子濃度約為()A4×103 mol&

30、#183;L1 B2×103 mol·L1C1×103 mol·L1 D1×107 mol·L1答案A解析根據(jù)2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，得：n(H)2n(H2SO4)2n(Cu)2×0.002 mol，c(H)4×103 mol·L1。題組二根據(jù)電子守恒，突破電解池的“串聯(lián)”計算3甲醇是一種重要的化工原料和新型燃料。下圖是甲醇燃料電池工作的示意圖，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極。工作一段時間后，斷開K，此時A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。(1)甲中負極的電極反應(yīng)式為_。(2)乙中

31、A極析出的氣體在標準狀況下的體積為_。(3)丙裝置溶液中金屬陽離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如右圖，則圖中線表示的是_的變化；反應(yīng)結(jié)束后，要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀，需要_ mL 5.0 mol·L1 NaOH溶液。答案(1)CH3OH6e8OH=CO6H2O(2)2.24 L(3)Fe2280解析(1)甲醇燃料電池是原電池，甲醇在負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為CH3OH6e8OH=CO6H2O。(2)工作一段時間后，斷開K，此時A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，分析電極反應(yīng)，B為陰極，溶液中銅離子析出，氫離子得到電子生成氫氣，設(shè)生成氣體物質(zhì)的量為x，溶液中銅離

32、子物質(zhì)的量為0.1 mol，電極反應(yīng)為Cu22e=Cu， 0.1 mol 0.2 mol2H2e=H2， 2x2x xA電極為陽極，溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應(yīng)為4OH4e=2H2OO2， 4x4x x得到0.22x4x，x0.1 mol乙中A極析出的氣體是氧氣，物質(zhì)的量為0.1 mol，在標準狀況下的體積為2.24 L。(3)根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽離子的物質(zhì)的量的變化，可知，銅離子從無到有逐漸增多，鐵離子物質(zhì)的量逐漸減小，亞鐵離子物質(zhì)的量逐漸增大，為Fe3，為Fe2，為Cu2，依據(jù)(2)計算得到電子轉(zhuǎn)移為0.4 mol，當電子轉(zhuǎn)移為0.4 mol時，丙中陽極電極反應(yīng)Cu

33、2e=Cu2，生成Cu2物質(zhì)的量為0.2 mol，由圖像分析可知：反應(yīng)前，丙裝置中n(Fe3)0.4 mol，n(Fe2)0.1 mol，當電子轉(zhuǎn)移0.4 mol 時，F(xiàn)e3完全反應(yīng)，生成0.4 mol Fe2，則反應(yīng)結(jié)束后，F(xiàn)e2的物質(zhì)的量為0.5 mol，Cu2的物質(zhì)的量為0.2 mol，所以需要加入NaOH溶液1.4 mol，所以NaOH溶液的體積為1.4 mol÷5 mol·L10.28 L280 mL。串聯(lián)裝置圖比較圖甲中無外接電源，二者必有一個裝置是原電池(相當于發(fā)電裝置)，為電解裝置提供電能，其中兩個電極活動性差異大者為原電池裝置，即左圖為原電池裝置，右圖為電

34、解裝置。圖乙中有外接電源，兩燒杯均作電解池，且串聯(lián)電解，通過的電流相等?？键c四金屬的腐蝕和防護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其他物質(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(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負極Fe2e=Fe2正極2H2e=H2O22H2O4e=4OH總反應(yīng)式Fe2H=Fe2H22Fe

35、O22H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍3.金屬的防護(1)電化學防護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(shè)備。外加電流的陰極保護法電解原理a陰極：被保護的金屬設(shè)備；b陽極：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。題組一正確判斷概念1下列判斷正確的是()A所有金屬純度越大，越不易被腐蝕B純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理不一樣C干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕DAl、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物答案B2下列判斷錯誤的是()A鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕

36、時，負極鐵失去電子生成Fe2B在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，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，構(gòu)成了電解池；犧牲陽極的陰極保護法構(gòu)成了原電池。二者均能有效地保護金屬不容易被腐蝕D純鐵耐腐蝕，生鐵不耐腐蝕答案B題組二腐蝕快慢與防護方法的比較3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 BC D答案C解析是Fe為負極，雜質(zhì)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(yīng)式：負極2Fe4e=2Fe2，正極2H2OO24e=4OH。均為原電池，中Fe為正極，被保護；中Fe為負極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動性差別大于Fe和Sn的，故F

37、eCu原電池中Fe被腐蝕的較快。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。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>>>>>。4下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法，正確的是()A圖1中，鐵釘易被腐蝕B圖2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，沒有藍色沉淀出現(xiàn)C圖3中，燃氣灶的中心部位容易生銹，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕D圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當于原電池的正極答案C解析A項，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項，負極反應(yīng)為F

38、e2e=Fe2，F(xiàn)e2與K3Fe(CN)6反應(yīng)生成KFeFe(CN)6藍色沉淀；D項，為犧牲陽極的陰極保護法，鎂塊相當于原電池的負極。題組三正確判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕5一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下表。pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2Fe3O4Fe2O3FeO下列說法錯誤的是()A當pH4時，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕B當pH6時，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C當pH14時，正極反應(yīng)為O2 4H 4e=2H2OD在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減緩答案C解析C項正極反應(yīng)應(yīng)為O24e2H2O=4OH。6利用右圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，

39、放置一段時間。下列說法不正確的是()Aa管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕B一段時間后，a管液面高于b管液面Ca處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小Da、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe2e=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)為左邊負極：Fe2e=Fe2正極：O24e2H2O=4OH右邊負極：Fe2e=Fe2正極：2H2e=H2a、b處的pH均增大，C錯誤。1判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律(1)對同一電解質(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>化學腐蝕>有防腐措施的腐蝕。(2)對同一金屬來說，在不同溶液中

40、腐蝕速率的快慢：強電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中>非電解質(zhì)溶液中。(3)活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，腐蝕速率越快。(4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快。2兩種保護方法的比較外加電流的陰極保護法保護效果大于犧牲陽極的陰極保護法。3根據(jù)介質(zhì)正確判斷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、酸性很弱或中性溶液發(fā)生吸氧腐蝕；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液發(fā)生析氫腐蝕。1正誤判斷，正確的劃“”，錯誤的劃“×”(1)驗證鐵的吸氧腐蝕，可以將鐵釘放入試管中，用鹽酸浸沒(×)(2015

41、3;福建理綜，8D)(2)鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕()(2015·江蘇，11C)(3)()(2015·四川理綜，3C)2(2015·上海，14)研究電化學腐蝕及防護的裝置如右圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是()Ad為石墨，鐵片腐蝕加快Bd為石墨，石墨上電極反應(yīng)為O22H2O4e4OHCd為鋅塊，鐵片不易被腐蝕Dd為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為2H2eH2答案D解析A項，由于活動性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負極，失去電子被氧化變?yōu)镕e2進入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時的速率快，

42、正確；B項，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)為O22H2O4e4OH，正確；C項，若d為鋅塊，則由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn為原電池的負極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護，鐵片不易被腐蝕，正確；D項，d為鋅塊，由于電解質(zhì)為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應(yīng)為O22H2O4e4OH，錯誤。3(2015·四川理綜，4)用下圖所示裝置除去含CN、Cl廢水中的CN時，控制溶液pH為910，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()A用石墨作陽極，鐵作陰極B陽極的電極反應(yīng)式：C

43、l2OH2e=ClOH2OC陰極的電極反應(yīng)式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反應(yīng)：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O答案D解析Cl在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成ClO，水電離出的H在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成H2，又由于電解質(zhì)溶液呈堿性，故A、B、C項正確；D項，溶液呈堿性，離子方程式中不能出現(xiàn)H，正確的離子方程式為2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，錯誤。4(2015·浙江理綜，11)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解H2O­CO2混合氣體制備H2和CO是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示。下列說法不正確的是()AX是電源的負極B陰極的電極反應(yīng)式是H2

44、O2e=H2O2、CO22e=COO2C總反應(yīng)可表示為H2OCO2H2COO2D陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是11答案D解析由水和二氧化碳生成氫氣和一氧化碳發(fā)生還原反應(yīng)，此極上得到電子，應(yīng)為陰極，故X極為電源的負極，A、B項正確；C項，根據(jù)電極上的反應(yīng)物和生成物，可知總反應(yīng)方程式正確；D項，因陽極電極反應(yīng)式為2O24e=O2，結(jié)合電子得失相等，可知陰、陽兩極生成氣體的物質(zhì)的量之比為21，錯誤。5(2013·浙江理綜，11)電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍色，一段時間后，藍色逐漸變淺。已知：3I26OH=I

45、O5I3H2O下列說法不正確的是()A右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式：2H2O2e=H22OHB電解結(jié)束時，右側(cè)溶液中含IOC電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學方程式：KI3H2OKIO33H2D如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學反應(yīng)不變答案D解析左側(cè)變藍，說明左側(cè)是陽極，I在陽極放電，被氧化生成I2，因而右側(cè)是陰極，只能是水電離的H放電，被還原生成H2，其電極反應(yīng)為2H2O2e=H22OH，A項正確；OH通過陰離子交換膜進入左側(cè)與I2反應(yīng)生成IO，IO又通過陰離子交換膜進入右側(cè)，B項正確；電解KI的過程發(fā)生如下兩個反應(yīng)：2I2H2OI22OHH2；3I26OH=IO5I3H2O；×3即得總方程