2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義-第6章第20講電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

第20講電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解池?？键c(diǎn)一電解的原理1．電解和電解池(1)電解：在電流作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)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：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(3)電解池的構(gòu)成①有與電源相連的兩個(gè)電極。②電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))。③形成閉合回路。2．電解池的工作原理(1)電極名稱及電極反應(yīng)式(電解CuCl2溶液為例)總反應(yīng)式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(通電))Cu＋Cl2↑(2)電子和離子的移動(dòng)方向①電子：從電源負(fù)極流出后，流向電解池陰極；從電解池的陽極流出后流向電源的正極。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．陰陽兩極上放電順序(1)陰極：(與電極材料無關(guān))。氧化性強(qiáng)的先放電，放電順序：(2)陽極：若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。若是惰性電極作陽極，放電順序?yàn)樽⒁猗訇帢O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。②最常用、最重要的放電順序?yàn)殛枠O：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時(shí)，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．用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律類型實(shí)例電極反應(yīng)特點(diǎn)或反應(yīng)式電解產(chǎn)物溶液復(fù)原電解水型含氧酸H2SO4溶液中的H＋和OH－分別在陰陽兩極放電：陰極：_______陽極：_______H2

O2強(qiáng)堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽KNO3電解電解質(zhì)型無氧酸(氫氟酸除外)HCl電解質(zhì)電離的陰陽離子分別在兩極放電：陽極：________H2Cl2不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2CuCl2放氫生堿型活潑金屬的無氧酸鹽NaCl陰極水電離的H＋放電，陽極電解質(zhì)電離的陰離子放電陰極：_____陽極：_____放氧生酸性不活潑金屬的含氧酸鹽AgNO3陽極水電離的OH－放電，陰極電解質(zhì)的陽離子放電陰極：________Ag陽極：_______答案4H＋＋4e－=2H2↑4OH－－4e－=2H2O＋O2↑減小增大不變水2Cl－－2e－=Cl2↑增大HClCuCl2H2(或H2、NaOH)Cl2增大HClAg＋＋e－=AgO2減小Ag2O(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)直流電源跟電解池連接后，電子從電源負(fù)極流向電解池陽極(×)(4)電解稀硫酸制H2、O2時(shí)，可用不活潑的銅做陽極(×)(5)電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色(×)(6)電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH均增大(×)1．根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表，Cu和稀H2SO4不反應(yīng)，怎樣根據(jù)電化學(xué)的原理實(shí)現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生H2?答案Cu做陽極，C做陰極，稀H2SO4做電解質(zhì)溶液，通入直流電就可以實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)。電解＋＋H2↑。2．若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，需加入98gCu(OH)2固體，才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原，則這段時(shí)間，整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為多少？答案4NA解析方法一：98gCu(OH)2的物質(zhì)的量為1mol，相當(dāng)于電解了1mol的CuSO4后，又電解了1mol的水，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA＋2NA＝4NA。方法二：可以認(rèn)為整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與Cu(OH)2的O2－失電子數(shù)相等，共4NA。題組一電解規(guī)律及電極產(chǎn)物的判斷1．用惰性電極電解下列各組中的三種電解質(zhì)溶液，在電解的過程中，溶液的pH依次為升高、不變、降低的是()A．AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B．KClNa2SO4CuSO4C．CaCl2KOHNaNO3D．HClHNO3K2SO4答案B解析由電解電解質(zhì)溶液的四種類型可知：類型化學(xué)物質(zhì)pH變化放O2生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生堿型KCl、CaCl2升高電解電解質(zhì)型CuCl2HCl升高電解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不變KOH升高HNO3降低2.(2020·河南豫南九校質(zhì)量檢測(cè))如圖所示，在一定電壓下用惰性電極電解由等物質(zhì)的量濃度的FeCl2、HCl組成的混合溶液。已知在此電壓下，陰、陽離子根據(jù)放電順序，都可能在陽極放電，下列分析正確的是()A．C1電極上的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑B．C1電極處溶液首先變棕黃色C．C2電極上可依次發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe2＋－e－=Fe3＋、2Cl－－2e－=Cl2↑D．當(dāng)C1電極上有2g物質(zhì)生成時(shí)，就會(huì)有2NA個(gè)電子通過溶液發(fā)生轉(zhuǎn)移解析：選C。C1電極與電源的負(fù)極相連，做陰極，溶液中的H＋在陰極放電，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，A錯(cuò)誤；C1電極上H＋放電生成H2，C2電極與電源的正極相連，做陽極，F(xiàn)e2＋的還原性強(qiáng)于Cl－，則依次發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe2＋－e－=Fe3＋、2Cl－－2e－=Cl2↑，故C2電極處溶液首先變棕黃色，B錯(cuò)誤，C正確；電子只能通過導(dǎo)線傳遞，不能通過溶液傳遞，D錯(cuò)誤。3.用石墨做電極，電解稀Na2SO4溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關(guān)敘述正確的是()A．逸出氣體的體積：A電極＜B電極B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體C．A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍(lán)色D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行源鸢窪解析SOeq\o\al(2－,4)、OH－移向B電極，在B電極OH－放電，產(chǎn)生O2，B電極附近c(diǎn)(H＋)＞c(OH－)，＋)，石蕊溶液變藍(lán)，C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確；A電極產(chǎn)生的氣體體積大于B電極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；兩種氣體均為無色無味的氣體，B項(xiàng)錯(cuò)誤。題組二電子守恒在電化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用4．(2018·宜昌調(diào)研)以鉛蓄電池為電源，石墨為電極電解CuSO4溶液，裝置如下圖。若一段時(shí)間后Y電極上有6.4g紅色物質(zhì)析出，停止電解。下列說法正確的是()A．a(chǎn)為鉛蓄電池的負(fù)極B．電解過程中SOeq\o\al(2－,4)向右側(cè)移動(dòng)C．電解結(jié)束時(shí)，左側(cè)溶液質(zhì)量增重8gD．鉛蓄電池工作時(shí)，正極電極反應(yīng)式為：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)答案C解析Y極有Cu析出，發(fā)生還原反應(yīng)，Y極為陰極，故b為負(fù)極，a為正極，A錯(cuò)誤；電解過程中陰離子向陽極移動(dòng)，B錯(cuò)誤；陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，陽極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，當(dāng)有6.4gCu析出時(shí)，轉(zhuǎn)移0.2mole－，左側(cè)生成1.6gO2，同時(shí)有0.1mol(9.6g)SOeq\o\al(2－,4)進(jìn)入左側(cè)，則左側(cè)質(zhì)量?jī)粼黾?.6g－1.6g＝8g，C正確；鉛蓄電池的負(fù)極是Pb，正極是PbO2，正極反應(yīng)式為PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4＋2H2O，D錯(cuò)誤。5．*500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝0.6mol·L－1，用石墨做電極電解此溶液，mL，下列說法正確的是()A．原混合溶液中c(K＋)為0.2mol·L－1B．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2mol電子C．電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05molD．電解后溶液中c(H＋)為0.2mol·L－1答案A解析石墨做電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，陰極先后發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu,2H＋＋2e－=H2↑。從收集到O2為2.24L可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4mol電子，而在生成2.24LH2的過程中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，所以Cu2＋共得到0.4mol－0.2mol＝0.2mol電子，電解前Cu2＋的物質(zhì)的量和電解得到的Cu＋]＝[NOeq\o\al(－,3)]，不難算出：電解前[K＋]＝0.2mol·L－1，電解后[H＋]＝0.4mol·L－1。電化學(xué)綜合計(jì)算的三種常用方法(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)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(jì)算。(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)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(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問題。題組三電極反應(yīng)式的書寫與判斷6．按要求書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：(1)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：__________________________。(2)*以鋁材為陽極，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)方程式：______________________。(3)*離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機(jī)陽離子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應(yīng)接電源的________極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極反應(yīng)式為____________。若改用AlCl3水溶液做電解液，則陰極產(chǎn)物為________。答案(1)2Cl－－2e－=Cl2↑Mg2＋＋2H2O＋2e－=H2↑＋Mg(OH)2↓Mg2＋＋2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(2)2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－=3H2↑2Al＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))Al2O3＋3H2↑(3)負(fù)4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)H2解析(3)電鍍時(shí)，鍍件做陰極，即鋼制品做陰極，接電源負(fù)極，根據(jù)陰極生成Al可知反應(yīng)式為4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)。若改用AlCl3水溶液做電解液，陰極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，產(chǎn)物為H2。7．*整合有效信息書寫電極反應(yīng)(1)硫化氫的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護(hù)的重要研究課題。由硫化氫獲得硫單質(zhì)有多種方法。將用燒堿吸收H2S后所得的溶液加入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)①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：____________________________________________。②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成___________________________________________。(2)電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是____________，說明理由：_________________________________________。答案(1)①2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－②Seq\o\al(2－,n)＋2H＋=(n－1)S↓＋H2S↑(2)NH3根據(jù)總反應(yīng)：8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))3NH4NO3＋2HNO3，電解產(chǎn)生的HNO3多，應(yīng)補(bǔ)充NH3氣體。(2)根據(jù)電解NO制備NH4NO3的工作原理示意圖知：陰極反應(yīng)式為3NO＋15e－＋18H＋=3NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O，陽極反應(yīng)式為5NO－15e－＋10H2O=5NOeq\o\al(－,3)＋20H＋，總反應(yīng)式為8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))3NH4NO3＋2HNO3，為了使電解產(chǎn)生的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，應(yīng)補(bǔ)充NH3。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)做陽極，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)，就是金屬的電冶煉。考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用1．氯堿工業(yè)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))總反應(yīng)方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2．電鍍與電解精煉電鍍電解精煉銅示意圖電極反應(yīng)陽極Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋，Cu－2e－=Cu2＋陰極Cu2＋＋2e－=CuCu2＋＋2e－=Cu電解質(zhì)溶液的濃度變化CuSO4溶液的濃度不變CuSO4溶液的濃度變小3.電冶金電解冶煉冶煉鈉冶煉鋁電極反應(yīng)陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－=2Na陽極：6O2－－12e－=3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－=4Al總反應(yīng)2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))4Al＋3O2↑(1)在鍍件上電鍍銅時(shí)，也可以用惰性材料做陽極，用硫酸銅溶液做電解液(√)(2)電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料(×)(3)電鍍銅和電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)均保持不變(×)(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3(×)(5)電解精煉時(shí)，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料(√)(6)用Zn做陽極，F(xiàn)e做陰極，ZnCl2做電解質(zhì)溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅(×)題組一電解原理的常規(guī)應(yīng)用1．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述中正確的是(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)式為Ni2＋＋2e－=NiB．電解過程中，陽極質(zhì)量的減少量與陰極質(zhì)量的增加量相等C．電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt答案D＋＞Zn2＋，故陰極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－=Ni，可見，陽極質(zhì)量減少是因?yàn)閆n、Fe、Ni溶解，而＋和H＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤。2.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。下列說法正確的是()A．氯堿工業(yè)中，X電極上的反應(yīng)式是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2＋濃度不變C．在鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅D．制取金屬鎂時(shí)，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(shí)陽極上粗銅溶解，陰極上Cu2＋放電析出Cu，由于粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，電解質(zhì)溶液中Cu2＋濃度變小；鐵片上鍍銅時(shí)，陰極應(yīng)該是鐵片，陽極是純銅。3.電解飽和食鹽水，若生成4mol的NaOH，(a為飽和食鹽水)，下列說法正確的是()A．在X極生成2molCl2B．在X極生成2molH2C．在Y極生成4molCl2D．NaOH在Y極生成答案B解析由裝置圖可知Y為電解池的陽極，電極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑，X為陰極，電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑。A項(xiàng)，X電極為陰極，生成的是氫氣，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由總反應(yīng)方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH知，生成4mol的NaOH，同時(shí)生成2molH2，正確；C項(xiàng)，Y電極為電解池陽極，由總反應(yīng)方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH可知，生成4mol的NaOH，同時(shí)生成氯氣2mol，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陰極附近氫離子放電促進(jìn)水電離，溶液中氫氧根離子濃度增大，NaOH在X極生成，錯(cuò)誤。題組二應(yīng)用電解原理制備新物質(zhì)4．高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，其工作原理如圖所示，兩端隔室中離子不能進(jìn)入中間隔室。下列說法錯(cuò)誤的是()A．陽極反應(yīng)式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2OB．甲溶液可循環(huán)利用C．離子交換膜a是陰離子交換膜D．當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時(shí)，會(huì)有1molH2生成答案C解析A項(xiàng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，正確；B項(xiàng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根，甲溶液為濃的氫氧化鈉溶液，可循環(huán)利用，正確；C項(xiàng)，電解池中陽離子向陰極移動(dòng)，通過離子交換膜a的是Na＋，故a為陽離子交換膜，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時(shí)，會(huì)有1molH2生成，正確。5．用惰性電極電解法制備硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子和陰離子通過)。下列有關(guān)說法正確的是()A．陰極與陽極產(chǎn)生的氣體體積比為1∶2B．b極的電極反應(yīng)式為2H2O－2e－=O2↑＋4H＋C．產(chǎn)品室中發(fā)生的反應(yīng)是B(OH)3＋OH－=B(OH)eq\o\al(－,4)D．每增加1molH3BO3產(chǎn)品，NaOH溶液增重22g答案D解析由圖可知，b電極為陽極，電解時(shí)陽極上水失電子生成O2和H＋，a電極為陰極，電解時(shí)陰極上水得電子生成H2和OH－，原料室中的鈉離子通過陽膜進(jìn)入a極室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中B(OH)eq\o\al(－,4)通過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，b極室中氫離子通過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室，B(OH)eq\o\al(－,4)、H＋發(fā)生反應(yīng)生成H3BO3；a、b電極反應(yīng)式分別為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－、2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，理論上每生成1mol產(chǎn)品，b極生成1molH＋、a極生成0.5molH2。6．(2020·試題調(diào)研)Na2S2O8具有強(qiáng)氧化性，在石油行業(yè)中有重要用途，工業(yè)上可利用電解法制備，工作原理如圖所示，電極材料是石墨且電子由外電路流入C(2)，下列說法正確的是()A．C(1)電極接電源負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B．陰極上的電極反應(yīng)式為2SOeq\o\al(2－,4)－2e－=S2Oeq\o\al(2－,8)C．電解一段時(shí)間后，溶液的pH減小D．剛開始電解時(shí)，兩電極上消耗的放電離子的物質(zhì)的量相等解析：選D。電子由外電路流入C(2)，說明C(2)為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，則C(1)電極接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；SOeq\o\al(2－,4)→S2Oeq\o\al(2－,8)，部分氧元素由－2價(jià)變?yōu)椋?價(jià)，化合價(jià)升高，SOeq\o\al(2－,4)失電子，在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)：2SOeq\o\al(2－,4)－2e－=S2Oeq\o\al(2－,8)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；H＋在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣：2H＋＋2e－=H2↑，溶液pH增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電極反應(yīng)式可知，轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，兩電極上分別消耗2molSOeq\o\al(2－,4)和2molH＋，D項(xiàng)正確。題組三應(yīng)用電解原理治理污染7．某些無公害免農(nóng)藥果園利用如圖所示電解裝置，進(jìn)行果品的安全生產(chǎn)，解決了農(nóng)藥殘留所造成的生態(tài)及健康危害問題。下列說法正確的是()A．a(chǎn)為直流電源的負(fù)極，與之相連的電極為陰極B．離子交換膜為陰離子交換膜C．“酸性水”具有強(qiáng)氧化性，能夠殺菌D．陰極反應(yīng)式為H2O＋2e－=H2↑＋O2－答案C解析由“堿性水”可推知b為直流電源的負(fù)極，a為直流電源的正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；右側(cè)生成OH－，K＋穿過離子交換膜移到右側(cè)，即該離子交換膜為陽離子交換膜，B項(xiàng)錯(cuò)誤；陽極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl2＋H2O=HCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有強(qiáng)氧化性，能殺菌，C項(xiàng)正確；水溶液中不可能存在O2－，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．*SO2和NOx是主要大氣污染物，利用下圖裝置可同時(shí)吸收SO2和NO。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)極為直流電源的負(fù)極，與其相連的電極發(fā)生還原反應(yīng)B．陰極得到2mol電子時(shí)，通過陽離子交換膜的H＋為2molC．吸收池中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)D．陽極發(fā)生的反應(yīng)式為SO2＋2e－＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋答案D解析A項(xiàng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，亞硫酸氫根離子得電子生成硫代硫酸根離子，a是直流電源的負(fù)極，正確；B項(xiàng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，陰極得到2mol電子時(shí)，通過陽離子交換膜的H＋為2mol，正確；C項(xiàng)，硫代硫酸根離子與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氮?dú)猓x子反應(yīng)方程式為：2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)，正確；D項(xiàng)，陽極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤。1．(2018·高考北京卷)驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無明顯變化試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀下列說法不正確的是()A．對(duì)比②③，可以判定Zn保護(hù)了FeB．對(duì)比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C．驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑解析：選D。②中Zn做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2＋，F(xiàn)e做正極被保護(hù)，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，試管內(nèi)無明顯變化。但③中沒有Zn保護(hù)Fe，F(xiàn)e在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕，F(xiàn)e做負(fù)極被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，生成藍(lán)色沉淀，對(duì)比②③可知Zn保護(hù)了Fe，A項(xiàng)正確；①與②的區(qū)別在于：前者是將鐵氰化鉀溶液直接滴入燒杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，①中出現(xiàn)了藍(lán)色沉淀，說明有Fe2＋生成。對(duì)比分析可知，可能是鐵氰化鉀氧化Fe生成了Fe2＋，B項(xiàng)正確；通過上述分析可知，驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法，C項(xiàng)正確；若將Zn換成Cu，鐵氰化鉀仍會(huì)將Fe氧化為Fe2＋，在鐵的表面同樣會(huì)生成藍(lán)色沉淀，所以無法判斷Fe2＋是不是負(fù)極產(chǎn)物，即無法判斷Fe與Cu的活動(dòng)性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．*(2018·全國(guó)卷Ⅰ，13)最近我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種CO2＋H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為：①EDTA-Fe2＋－e－=EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S=2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋該裝置工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．陰極的電極反應(yīng)：CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2OB．協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng)：CO2＋H2S=CO＋H2O＋SC．石墨烯上的電勢(shì)比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需為酸性答案C解析由題中信息可知，石墨烯電極發(fā)生氧化反應(yīng)，為電解池的陽極，則ZnO@石墨烯電極為陰極。陽極接電源正極，電勢(shì)高，陰極接電源負(fù)極，電勢(shì)低，故石墨烯上的電勢(shì)比ZnO@石墨烯上的高，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由題圖可知，電解時(shí)陰極反應(yīng)式為CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2O，A項(xiàng)正確；將陰、陽兩極反應(yīng)式合并可得總反應(yīng)式為CO2＋H2S=CO＋H2O＋S，B項(xiàng)正確；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D項(xiàng)正確。3．[2018·全國(guó)卷Ⅲ，27(3)]KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式___________________________________________。②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為________，其遷移方向是___________。③與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有________________________(寫出一點(diǎn))。答案①2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑②K＋由a到b③產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等解析①電解液是KOH溶液，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑。②電解過程中陽極反應(yīng)為I－＋6OH－－6e－=IOeq\o\al(－,3)＋3H2O。陽極的K＋通過陽離子交換膜由電極a遷移到電極b。③“KClO3氧化法”的主要不足之處是產(chǎn)生Cl2，易污染環(huán)境?？键c(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)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)腐蝕條件金屬跟非金屬單質(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(shí)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(qiáng)(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑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3.金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)①犧牲陽極保護(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(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。(1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣(×)(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)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3＋(×)(4)在金屬表面覆蓋保護(hù)層，若保護(hù)層破損后，就完全失去了對(duì)金屬的保護(hù)作用(×)(5)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(×)(6)鐵表面鍍鋅可增強(qiáng)其抗腐蝕性(√)實(shí)驗(yàn)探究(如圖所示)(1)若棉團(tuán)浸有NH4Cl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應(yīng)式為_____________________，右試管中現(xiàn)象是______________。(2)若棉團(tuán)浸有NaCl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應(yīng)式為_____________________，右試管中現(xiàn)象是________________________________________________________________。答案(1)析氫2H＋＋2e－=H2↑有氣泡冒出(2)吸氧O2＋4e－＋2H2O=4OH－導(dǎo)管內(nèi)液面上升根據(jù)介質(zhì)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。題組一金屬腐蝕的原理1．炒過菜的鐵鍋未及時(shí)洗凈(殘液中含NaCl)，不久便會(huì)因被腐蝕而出現(xiàn)紅褐色銹斑。腐蝕原理如圖所示，下列說法正確的是()A．腐蝕過程中，負(fù)極是CB．Fe失去電子經(jīng)電解質(zhì)溶液轉(zhuǎn)移給CC．正極的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑D．C是正極，O2在C表面上發(fā)生還原反應(yīng)答案D解析A項(xiàng)，鐵鍋中含有的Fe、C，和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，活潑金屬作負(fù)極，F(xiàn)e易失電子，故腐蝕過程中，負(fù)極是Fe，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，原電池中電子由負(fù)極Fe經(jīng)外電路向正極C流動(dòng)，在電解質(zhì)溶液中依靠離子的移動(dòng)導(dǎo)電，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，該原電池中，C做正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，C是正極，O2在C表面上發(fā)生還原反應(yīng)，正確。2．(2018·武漢質(zhì)檢)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K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)C．圖3中，燃?xì)庠畹闹行牟课蝗菀咨P，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)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(dāng)于原電池的正極答案C解析A項(xiàng)，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成Fe3[Fe(CN)6]2藍(lán)色沉淀；D項(xiàng)為犧牲陽極保護(hù)法，鎂塊相當(dāng)于原電池的負(fù)極。題組二金屬腐蝕快慢比較3．如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)?)A．②①③④⑤⑥B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥D(zhuǎn)．⑤③②④①⑥答案C解析②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護(hù)；②④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動(dòng)性差別大于Fe和Sn的，故Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極做陽極，Cu接電源負(fù)極做陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負(fù)極做陰極，Cu接電源正極做陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序?yàn)棰?gt;④>②>①>③>⑥。4．一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下，下列說法不正確的是()pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)A.在pH＞14溶液中，碳鋼腐蝕的正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．在pH＜4溶液中，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕