高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)學(xué)案專題四化學(xué)反應(yīng)中的能量變化第3講

第3講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)【2019·備考】最新考綱：1.理解電解池的工作原理，能寫出簡單電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。2.認(rèn)識金屬腐蝕的危害，理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理，能運用恰當(dāng)?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕。最新考情：電解原理的考查多在填空題中，主要考查電解池中兩極反應(yīng)式的書寫，如2017年T16(4)、2014年T20(4)、2011年T20(4)，有時也在選擇題某選項中出現(xiàn)，主要考查電解原理的應(yīng)用。金屬腐蝕與防護(hù)主要在選擇題中某選項出現(xiàn)，如2017年、2015年、2013年、2012年均有涉及。預(yù)測2019年高考一是延續(xù)這種命題特點，二是關(guān)注電解原理在工業(yè)上運用的選擇題?？键c一電解原理[知識梳理]1.電解在電流作用下，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.電解池(1)構(gòu)成條件①有與電源相連的兩個電極。②電解質(zhì)溶液(或熔融鹽)。③形成閉合回路。(2)電極名稱及電極反應(yīng)式(如圖)(3)電子和離子移動方向①電子：從電源負(fù)極流向電解池的陰極；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。電子和離子移動方向圖示名師助學(xué)：正確理解電子不下水(電解質(zhì)溶液)。3.電解過程思維程序(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。名師助學(xué)：不要忘記水溶液中的H＋和OH－，不要把H＋、OH－誤加到熔融電解質(zhì)中。(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序名師助學(xué)：①“活潑電極”一般指Pt、Au以外的金屬。②最常用的放電順序：陽極：活性電極＞Cl－＞OH－；陰極：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋。(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。[題組診斷]電解原理1.以石墨為電極，電解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列說法錯誤的是()A.陰極附近溶液呈紅色B.陰極逸出氣體C.陽極附近溶液呈藍(lán)色D.溶液的pH變小解析陽極上是I－放電生成I2，C項正確；陰極上H＋放電生成H2和OH－，故陰極附近溶液呈紅色，陰極逸出氣體，溶液的pH變大，A、B項正確，D項錯誤。答案D2.三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如下圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)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SOeq\o\al(2－,4)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1mol電子的電量時，會有0.5molO2生成解析該裝置為電解池，與電源正極相連的是陽極，陰離子向陽極遷移，OH－放電，產(chǎn)生H＋，SOeq\o\al(2－,4)向正極區(qū)遷移生成硫酸，溶液的pH減小，A錯誤；負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，負(fù)極區(qū)溶液pH升高，鈉離子移向負(fù)極區(qū)，與生成的OH－結(jié)合成NaOH，B正確，C錯誤；當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，會有0.25molO2生成，D錯誤。答案B3.Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，制取Cu2O的電解池如圖，總反應(yīng)為：2Cu＋H2O=Cu2O＋H2↑。下列說法不正確的是()A.銅電極發(fā)生氧化反應(yīng)B.銅電極接直流電源的負(fù)極C.石墨電極上產(chǎn)生氫氣D.每生成1molCu2O時，就有2mol電子轉(zhuǎn)移解析由總反應(yīng)方程式可知，該反應(yīng)是不自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計成電解池。銅作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確，B錯誤；石墨為陰極，水中的H＋放電生成氫氣，C項正確；由電子守恒可知D項正確。答案B【歸納總結(jié)】以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型和規(guī)律類型電極反應(yīng)特點類別(實例)電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰：4H＋＋4e－=2H2↑(或4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑)陽：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－=4H＋＋O2↑)強堿(如NaOH)水增大增大加水含氧酸(如H2SO4)水增大減小加水活潑金屬的含氧酸鹽(如Na2SO4、KNO3)水增大不變加水電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電無氧酸(如HCl)，除HF外電解質(zhì)減小增大通氯化氫不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)，電解質(zhì)減小加氯化銅放H2生堿型陰極：H2O放H2生堿陽極：電解質(zhì)陰離子放電活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大通氯化氫放O2生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽極：H2O放O2生酸不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小加氧化銅或碳酸銅拓展根據(jù)以上電解規(guī)律判斷由H＋、K＋、Mg2＋、Ag＋、Cu2＋、NOeq\o\al(－,3)、Cl－、OH－所組成的電解質(zhì)溶液中，電解對象為水的電解質(zhì)的化學(xué)式為HNO3、KNO3、Mg(NO3)2、KOH，電解質(zhì)本身放電的為HCl、CuCl2。電解池中電極方程式的書寫4.(2017·常州一模)用圖所示裝置除去含CN－、Cl－廢水中的CN－時，控制溶液pH為9～10，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.ClO－將CN－氧化過程中，每消耗1molCN－轉(zhuǎn)移10mol電子B.陽極的電極反應(yīng)式為Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2OC.陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D.在電解過程中，廢水中的CN－和Cl－均移向陽極解析CN－中C的化合價為＋2價，N為－3價，1molCN－生成CO2和N2轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為5mol，A錯誤；陽極是Cl－失電子產(chǎn)生ClO－，電極反應(yīng)式為Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O，B正確；陰極是H＋得電子產(chǎn)生H2，堿性溶液中陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，C正確；電解過程中陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，D正確。答案A5.(1)(2017·江蘇化學(xué))電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為。(2)(2014·江蘇化學(xué))將燒堿吸收H2S后的溶液加入到如圖所示的電解池的陽極區(qū)進(jìn)行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：S2－－2e－=S(n－1)S＋S2－=Seq\o\al(2－,n)寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式：。(3)(2011·江蘇化學(xué)，20)電解尿素[CO(NH2)2]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖(電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極)。電解時，陽極的電極反應(yīng)式為。(4)(2017·通揚泰淮宿徐二調(diào))20世紀(jì)80年代Townley首次提出利用電化學(xué)膜脫除煙氣中SO2的技術(shù)：將煙氣預(yù)氧化使SO2轉(zhuǎn)化為SO3，再將預(yù)氧化后的煙氣利用如圖所示原理凈化利用。①陰極的電極反應(yīng)式為。②若電解過程中轉(zhuǎn)移1mol電子，所得“掃出氣”用水吸收最多可制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%的硫酸g。解析(1)陽極溶液中的陰離子即水中的OH－放電生成O2(圖示)及H＋(2H2O－4e－=O2↑＋4H＋)，H＋與COeq\o\al(2－,3)結(jié)合生成HCOeq\o\al(－,3)(COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，由圖陽極區(qū)Na2CO3生成NaHCO3)，寫出總反應(yīng)：4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑。(2)陰極水中的H＋放電生成H2。(3)產(chǎn)生H2是由溶液中的H＋在陰極放電所得到，則陽極產(chǎn)生的是N2，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下的電極反應(yīng)式為：CO(NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋N2↑＋6H2O。(4)①由圖可知，在陰極SO3、O2轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(2－,4)，陰極反應(yīng)式為2SO3＋O2＋4e－=2SOeq\o\al(2－,4)。②陽極發(fā)生反應(yīng)2SOeq\o\al(2－,4)－4e－=2SO3＋O2↑，轉(zhuǎn)移1mol電子時生成SO30.5mol，可生成H2SO4為0.5mol，即49g，可制得70%的硫酸的質(zhì)量為49g/70%＝70(g)。答案(1)4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑H2(2)2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－(3)CO(NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋N2↑＋6H2O(4)①2SO3＋O2＋4e－=2SOeq\o\al(2－,4)②70【反思?xì)w納】1.做到“三看”，正確書寫電極反應(yīng)式(1)一看電極材料，若是活性電極(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注Fe生成Fe2＋而不是生成Fe3＋)。(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)，就是金屬的電解冶煉。2.規(guī)避“四個”失分點(1)書寫電解池中電極反應(yīng)式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應(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，且注明條件“電解”。(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。(4)當(dāng)電解池的電極材料為活性電極時，則陽極本身失電子，不能再用電解規(guī)律。考點二電解原理的應(yīng)用[知識梳理]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＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑離子反應(yīng)方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2OH－＋H2↑＋Cl2↑(3)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣陽極：鈦網(wǎng)(涂有鈦、釕等氧化物涂層)。陰極：碳鋼網(wǎng)。陽離子交換膜：①只允許陽離子通過，能阻止陰離子和氣體通過。②將電解槽隔成陽極室和陰極室。2.電解精煉銅3.電鍍銅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等總方程式陽極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑2Na＋＋2e－=2Na冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑2Cl－－2e－=Cl2↑Mg2＋＋2e－=Mg冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))4Al＋3O2↑6O2－－12e－=3O2↑4Al3＋＋12e－=4Al[題組診斷]電解反應(yīng)原理的應(yīng)用1.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)()A.陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2＋＋2e－=NiB.電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C.電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2＋和Zn2＋D.電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt解析陽極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，Ni－2e－=Ni2＋，A錯；由于Fe、Zn的還原性大于鎳，所以陽極同時還有Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋，比較兩電極反應(yīng)，因Fe、Zn、Ni的相對原子質(zhì)量不等，當(dāng)兩極通過的電量相等時，陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不等，B錯；Cu、Pt還原性小于鎳，所以不反應(yīng)，D正確；純鎳作陰極，電解質(zhì)溶液中需含有Ni2＋，因Ni2＋的氧化性大于Fe2＋和Zn2＋，所以溶液中陽離子主要是Ni2＋，C錯。答案D2.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4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B.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，溶液中Cu2＋濃度變小；鐵片上鍍銅時，陰極應(yīng)該是鐵片，陽極是純銅。答案D【易錯警示】1.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，這樣既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO，影響燒堿質(zhì)量。2.電解或電鍍時，電極質(zhì)量減少的電極必為金屬電極——陽極；電極質(zhì)量增加的電極必為陰極，即溶液中的金屬陽離子得電子變成金屬吸附在陰極上。3.電解精煉銅，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子，變成金屬陽離子進(jìn)入溶液，其活潑性小于銅的雜質(zhì)以陽極泥的形式沉積。電解過程中電解質(zhì)溶液中的Cu2＋濃度會逐漸減小?？键c三金屬的腐蝕與防護(hù)[知識梳理]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(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬與接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質(zhì)液體(如石油)等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(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(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極材料及反應(yīng)負(fù)極Fe：Fe－2e－=Fe2＋正極C：2H＋＋2e－=H2↑C：O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應(yīng)式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍名師助學(xué)：鐵銹的成分為：Fe2O3·xH2O，其形成過程還涉及到如下反應(yīng)：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O。3.金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)①犧牲陽極的陰極保護(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外加電流的陰極保護(hù)法——電解原理a.陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；b.陽極：惰性金屬。(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成，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。名師助學(xué)：犧牲陽極的陰極保護(hù)法中所說的陽極是指原電池的負(fù)極。[題組診斷]金屬的腐蝕1.圖中燒杯中盛的是天然水，鐵腐蝕的速率由快到慢的順序是()A.⑤>②>①>③>④B.④>③>②>①>⑤C.⑤>②>③>④>①D.④>③>⑤>②>①解析認(rèn)真觀察裝置圖，可以觀察到：④是電解池裝置，F(xiàn)e是陽極，鐵失去電子，鐵腐蝕最快。②③⑤是原電池裝置，在⑤池中Fe是正極，被保護(hù)，腐蝕最慢，③池中Fe與Cu金屬活動性相差比②池中Fe與Sn大，腐蝕速率③>②，①池中Fe是化學(xué)腐蝕，相對②中較慢。綜上所述，鐵被腐蝕的速率由快到慢為④>③>②>①>⑤。答案B2.根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是()A.燒杯a中的溶液pH升高B.燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng)C.燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑D.燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑解析由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過導(dǎo)線，由Zn電極流向Fe電極，則O2在Fe電極發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，燒杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高。燒杯b中，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2＋。答案AB【反思?xì)w納】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(xué)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(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。金屬的防護(hù)3.下列說法中錯誤的是()A.地下鋼鐵管道用導(dǎo)線連接鋅塊可以減緩管道的腐蝕(2017·江蘇化學(xué))B.鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護(hù)法防止其腐蝕(2015·江蘇化學(xué))C.若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕(2014·江蘇化學(xué))D.鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹(2012·江蘇化學(xué))解析A項，鋼鐵管道連鋅，鋅作負(fù)極，鋼鐵管道作正極，受到保護(hù)，此方法為犧牲陽極的陰極保護(hù)法，正確；B項，犧牲陽極的陰極保護(hù)法為原電池原理，外加電流的陰極保護(hù)法為電解原理，正確；C項，鐵－銅構(gòu)成原電池，鐵為負(fù)極，加快鐵的腐蝕，錯誤；D項，鍍層受損后，鐵暴露出來，鐵、銅與雨水構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，加快了鐵的腐蝕，正確。答案C4.為了避免青銅器生成銅綠，以下方法正確的是()A.將青銅器放在銀質(zhì)托盤上B.將青銅器與直流電源的正極相連C.將青銅器保存在潮濕的空氣中D.在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜解析A、C兩項易構(gòu)成原電池，且銅作負(fù)極，會加快銅的腐蝕；B項，青銅器作電解池的陽極，腐蝕最快；在青銅器的表面覆蓋防滲的高分子膜，防止了原電池的形成，避免了金屬的腐蝕，D正確。答案D【知識網(wǎng)絡(luò)回顧】1.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法中，不正確的是()A.鋼鐵在潮濕空氣中生銹屬于電化學(xué)腐蝕B.電化學(xué)腐蝕一般可分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕C.金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程D.鋁具有很強的抗腐蝕能力，是因為其不易與氧氣發(fā)生反應(yīng)解析鋁活動性強，易與空氣中的氧氣生成致密的氧化膜，阻止反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，具有很強的抗腐蝕能力。答案D2.下列關(guān)于電化學(xué)知識說法正確的是()A.電解飽和食鹽水在陽極得到氯氣，陰極得到金屬鈉B.電解精煉銅時，陽極質(zhì)量的減少不一定等于陰極質(zhì)量的增加C.電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在陰極上依次析出Al、Fe、CuD.電解CuSO4溶液一段時間后，加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)至原狀態(tài)解析A項，電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為2NaCl＋，錯誤；B項，陽極除銅放電外，比銅活潑的金屬如Zn、Fe也放電，但陰極上只有Cu2＋放電，正確；C項，根據(jù)金屬活動順序表可知，陰極上離子的放電順序是Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Fe2＋＞Al3＋，F(xiàn)e2＋和Al3＋不放電，F(xiàn)e3＋得電子成為Fe2＋，不會析出鐵，所以鐵和Al不可以，因為它們比H活潑，所以在陰極上依次生成的亞鐵離子、Cu、氫氣，錯誤；D項，電解CuSO4溶液，陰極析出Cu，陽極生成氧氣，應(yīng)加入CuO使溶液恢復(fù)至原狀態(tài)，錯誤。答案B3.(2016·南京鹽城徐州連云港高三二模)用下圖所示裝置(熔融CaF2－CaO作電解質(zhì))獲得金屬鈣，并用鈣還原TiO2制備金屬鈦。下列說法正確的是()A.電解過程中，Ca2＋向陽極移動B.陽極的電極反應(yīng)式為：C＋2O2－－4e－=CO2↑C.在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量減少D.若用鉛蓄電池作該裝置的供電電源，“＋”接線柱是Pb電極解析A項，電解過程中，陽離子(Ca2＋)向陰極移動，錯誤；B項，從圖中可以看出，陽極處有CO2生成，C化合價升高失去電子，電解質(zhì)為熔融物，故用O2－平衡電荷，正確；C項，電解過程為：CaO電離成Ca2＋，Ca2＋得電子生成Ca，2Ca＋TiO2=2CaO＋Ti，由Ca守恒知，裝置中CaO的總量不變，錯誤；D項，鉛蓄電池總反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，其中PbO2作正極，根據(jù)“正接正”原理，故“＋”應(yīng)接在PbO2電極上，錯誤。答案B4.(2018·無錫期中)南京大學(xué)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)了一種電化學(xué)“大氣固碳”方法。電池工作原理示意圖如下圖所示。該電池在充電時，通過催化劑的選擇性控制，只有Li2CO3發(fā)生氧化，釋放出CO2和O2。下列說法正確的是()A.該電池放電時的正極反應(yīng)為：2Li－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=Li2CO3B.該電池既可選用含水電解液，也可選無水電解液C.充電時陽極發(fā)生的反應(yīng)是：C＋2Li2CO3－4e－=3CO2＋4LiD.該電池每放、充4mol電子一次，理論上能固定1molCO2解析放電時，負(fù)極：Li－e－=Li＋，正極：3CO2＋4e－＋4Li＋=2Li2CO3＋C，總反應(yīng)為：4Li＋3CO2=2Li2CO3＋C。充電時：陽極：2Li2CO3－4e－=4Li＋＋2CO2↑＋O2↑，陰極：4Li＋＋4e－=4Li，總反應(yīng)為：2Li2CO3eq\o(=,\s\up7(電解))4Li＋2CO2↑＋O2↑。A項，正極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子，錯誤；B項，鋰可以和水反應(yīng)：2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑，不能用水溶劑，錯誤；C項，由題給信息，只有Li2CO3發(fā)生氧化，且生成CO2和O2，錯誤。答案D1.下列說法正確的是()A.氯堿工業(yè)中，燒堿在陽極區(qū)生成B.電解熔融氯化鋁冶煉金屬鋁C.電鍍時，用鍍層金屬作陽極D.將鋼閘門與外電源正極相連，可防止其腐蝕解析A項，水中的H＋在陰極放電，剩下OH－，燒堿在陰極區(qū)生成，錯誤；B項，氯化鋁是共價化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，錯誤；C項，電鍍時，鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，正確；D項，原電池防腐時，保護(hù)的金屬作正極(犧牲陽極的陰極保護(hù)法)，錯誤。答案C2.化學(xué)科技工作者對含有碳雜質(zhì)的金屬鋁的腐蝕與溶液酸堿性的關(guān)系進(jìn)行了研究，在25℃時得出溶液pH值對鋁的腐蝕影響關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是()A.金屬鋁在濃硫酸中的腐蝕速率大于鹽酸中的腐蝕速率B.金屬鋁在中性環(huán)境中不易被腐蝕C.金屬鋁在pH＝8.5的Na2CO3溶液中會發(fā)生電化學(xué)腐蝕析出氧氣D.不能用電解的方法在金屬鋁的表面生成致密的氧化物薄膜解析A項，鋁在濃硫酸中鈍化，錯誤；B項，由圖可知在5<pH<8時，腐蝕度小，正確；C項，堿性溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，錯誤；D項，可以利用電解法在鋁表面生成致密的氧化膜，錯誤。答案B3.利用如圖裝置進(jìn)行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是()A.a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C.a處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小D.a、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe－2e－=Fe2＋解析a管發(fā)生吸氧腐蝕，a處溶液的pH增大，b管發(fā)生析氫腐蝕，b處溶液的c(H＋)減小pH增大，故C錯誤。答案C4.探究電解精煉銅(粗銅含有Ag、Zn、Fe)和電化學(xué)腐蝕裝置如右圖，下列敘述正確的是()A.精煉銅時，電解質(zhì)為硫酸銅溶液，X電極反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－=CuB.精煉銅時，溶液中Ag＋、Zn2＋、Fe2＋濃度增大C.X電極為石墨，Y電極為Cu，則銅受到保護(hù)D.X電極為Fe，Y電極為Cu，則鐵受到保護(hù)解析A項，精煉銅時，X為陽極，銅及比銅活潑的金屬失電子，錯誤；B項，Ag的金屬性弱于銅，不會在陽極放電，以沉淀形成陽極泥，錯誤；C項，Y為陰極，受到保護(hù)，正確；D項，X為陽極，鐵作陽極，優(yōu)先失電子，錯誤。答案C5.如圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中。下列說法錯誤的是()A.僅K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋B.僅K1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸降低C.僅K2閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑D.僅K2閉合，電路中通過amol電子時，兩極共產(chǎn)生0.5amol氣體解析僅閉合K1，構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋，石墨棒作正極，空氣中的氧氣得電子，電極反應(yīng)方程式為：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，A項正確，B項錯誤；僅閉合K2，構(gòu)成電解池，鐵作陰極，發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)，總反應(yīng)為：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2e－，當(dāng)轉(zhuǎn)移amol電子時，兩極共產(chǎn)生amol氣體，C項正確，D項錯誤。答案BD6.電浮選凝聚法處理污水的原理如圖所示。電解過程生成的膠體能使污水中的懸浮物凝聚成團(tuán)而除去，電解時陽極也會產(chǎn)生少量氣體。下列說法正確的是()A.可以用鋁片或銅片代替鐵片B.陽極產(chǎn)生的氣體可能是O2C.電解過程中H＋向陽極移動D.若污水導(dǎo)電能力較弱，可加入足量硫酸解析電解原理是鐵作陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋，陰極水中H＋放電生成H2，剩下OH－，生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)沉降而凈水。A項，銅鹽無凈水作用，錯誤；B項，陽極可能有少量OH－放電，正確；C項，H＋在陰極放電，錯誤；D項，加入硫酸會與膠體反應(yīng)，錯誤。答案B7.某同學(xué)按圖所示的裝置進(jìn)行電解實驗。下列說法正確的是()A.電解過程中，銅電極上有H2產(chǎn)生B.電解初期，主反應(yīng)方程式為：Cu＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(電解))CuSO4＋H2↑C.電解一定時間后，石墨電極上有銅析出D.整個電解過程中，H＋的濃度不斷增大解析電解是最強有力的氧化還原手段，有些在通常條件下不能發(fā)生的反應(yīng)(如本題中銅與稀硫酸)通過電解的方法可以發(fā)生反應(yīng)。陽極反應(yīng)：Cu－2e－=Cu2＋，陰極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑(起始)，隨著電解的進(jìn)行，陽極產(chǎn)生的Cu2＋濃度增大，在電場的作用下向陰極移動，由于Cu2＋的氧化性大于H＋，因此Cu2＋離子也會在陰極放電生成銅。因此在整個電解過程中，起始時H＋的濃度不斷減小，隨后基本保持不變。答案BC8.電解法處理含鉻(六價鉻)廢水的原理如圖所示，陽極區(qū)溶液中的離子反應(yīng)是Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。下列說法正確的是()A.電解槽中H＋向陽極移動B.陽極的電極反應(yīng)式是：Fe－3e－=Fe3＋C.電解一段時間后，陰極區(qū)溶液的pH升高D.陽極的鐵板可用石墨代替解析A項，電解過程中，H＋向陰極移動，錯誤。B項，陽極的Fe失電子生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋再發(fā)生題給反應(yīng)，錯誤；C項，左側(cè)不含六價鉻，則左側(cè)為陽極，右側(cè)為陰極，生成H2，說明H＋放電，H＋參與反應(yīng)消耗，pH升高，正確；D項，石墨代替Fe，無法產(chǎn)生Fe2＋，錯誤。答案C9.一定條件下，利用如圖所示裝置可實現(xiàn)有機物的儲氫，下列有關(guān)說明正確的是()A.外電路電子的移動方向：A→電源→BB.氣體X在反應(yīng)中通常體現(xiàn)還原性C.電極D為惰性電極，E為活潑電極D.電極D的電極反應(yīng)式為C6H6＋6H＋＋6e－=C6H12解析苯到環(huán)己烷，相當(dāng)于加氫，為還原反應(yīng)，所以電極D為陰極，電極E為陽極，A為負(fù)極，B為正極。A項，電子由A極流出，錯誤；B項，陽極OH－放電生成氧氣，X氣體為氧氣，通常表現(xiàn)氧化性，錯誤；C項，E為陽極，若活性電極為陽極，優(yōu)先失電子，無氣體X生成，錯誤。答案D10.(2017·鹽城期中)2010年喬治華盛頓大學(xué)Licht和他的合作者設(shè)計的捕獲二氧化碳的電化學(xué)部分裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷.陰極的電極反應(yīng)為：CO2＋4e－=C↓＋2O2－C.陽極的電極反應(yīng)為：2COeq\o\al(2－,3)－4e－=2CO2↑＋O2↑D.陰極上每通過4mole－，陰極區(qū)有1molCO2參與反應(yīng)解析該裝置為電解池，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A錯誤；陰極：3CO2＋4e－=C＋2COeq\o\al(2－,3)，陰極上通過4mol電子時，有3molCO2參與反應(yīng)，B、D錯誤；陽極：2COeq\o\al(2－,3)－4e－=2CO2↑＋O2↑，C正確。答案C11.(2017·蘇州期末)鉛蓄電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，其電極材料是Pb和PbO2，電解液是硫酸溶液。現(xiàn)用鉛蓄電池電解硫酸鈉稀溶液一段時間后，假設(shè)電解時溫度不變且用惰性電極，下列說法正確的是()A.蓄電池放電時，每消耗0.1molPbO2，則共生成0.1molPbSO4B.電解硫酸鈉溶液時的陽極反應(yīng)式為：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C.電解一段時間后若硫酸鈉溶液中沒有晶體析出則c(Na2SO4)不變D.蓄電池放電一段時間后其電解液中H2SO4的濃度、密度都變大解析A項，鉛蓄電池的總反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，每消耗0.1molPbO2，則共生成0.2molPbSO4，錯誤；B項，電解Na2SO4溶液相當(dāng)于電解水，陽極為陰離子放電，則為OH－失去電子生成O2，正確；C項，相當(dāng)于蒸發(fā)溶液，由于沒有晶體析出，所以c(Na2SO4)變大，錯誤；D項，H2SO4被消耗，濃度變小，錯誤。答案B12.用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的NHeq\o\al(＋,4)，模擬裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.陽極室溶液由無色變成棕黃色B.陰極的電極反應(yīng)式為：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C.電解一段時間后，陰極室溶液中的pH升高D.電解一段時間后，陰極室溶液中的溶質(zhì)一定是(NH4)3PO4解析左室為陽極室，鐵作陽極優(yōu)先失電子：Fe－2e－=Fe2＋，無Fe3＋生成，錯誤；B項，陰極室，溶液中的H＋放電生成H2，錯誤；C項，H＋反應(yīng)生成H2，pH增大，正確；D項，中間室的NHeq\o\al(＋,4)透過陽離子交換膜進(jìn)入右室，由于H3PO4是三元弱酸，產(chǎn)物可能是NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、(NH4)3PO4或它們的混合物，錯誤。答案C13.鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為

。(2)為了降低某水庫鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的