（人教通用版）2015屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)講義 第三節(jié) 電解池金屬的腐蝕與防護(hù)

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1、 第三節(jié)電解池　金屬的腐蝕與防護(hù) 明考綱要求 理主干脈絡(luò) 1.了解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)式和電池反應(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、防止金屬腐蝕的措施。 　　一、電解原理 1.電解 使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。在此過程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 2.電解池 （1）概念：電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。 （2）電解池的構(gòu)成條件： ①有外接電源； ②有與電解質(zhì)溶液相連的兩個電極； ③形成閉合回路。 （3）電解池中電子和離子的移動： ①電子：從電源負(fù)極流出后

2、，流向電解池陰極；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。 （4）電解池工作原理（以電解CuCl2溶液為例）： 總反應(yīng)方程式：CuCl2通電,Cu＋Cl2↑ 二、電解原理的應(yīng)用 1 / 27 1.電解飽和食鹽水 2.電解精煉銅 3.電鍍銅 4.電解冶煉鈉 三、金屬的腐蝕與防護(hù) 1.化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕 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

3、產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 聯(lián)系 普遍性：M－ne－===Mn＋電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍得多，危害也更嚴(yán)重 2.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 水膜環(huán)境 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性 負(fù)極反應(yīng) Fe－2e－===Fe2＋ 2Fe－4e－===2Fe2＋ 正極反應(yīng) 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 總反應(yīng) Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2 4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3 聯(lián)系 吸氧腐蝕更普遍 3.金屬的防護(hù) （

4、1）原電池原理→犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 （2）電解池原理→外加電源的陰極保護(hù)法。 （3）改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)→如不銹鋼。 （4）加保護(hù)層→如涂防銹油漆、電鍍等。 1.判斷正誤（正確的打“√”，錯誤的打“×”）。 （1）任何化學(xué)反應(yīng)都可以設(shè)計成電解池反應(yīng)。（　?。? （2）電鍍銅和電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液中的c（Cu2＋）均保持不變。（　?。? （3）電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可電解MgO和AlCl3。（　?。? （4）若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑設(shè)計成電解池，應(yīng)用Cu作陽極。（　　） （5）當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制

5、品起保護(hù)作用。（　　） （6）可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)不受腐蝕。（　　） 提示：（1）×。非氧化還原反應(yīng)不能設(shè)計成電解池反應(yīng)。 （2）×。電鍍銅時基本不變，但電解精煉銅時由于粗銅中含有活潑金屬，會使c（Cu2＋）減小。 （3）×。不能電解MgO（熔點(diǎn)很高）和AlCl3（共價化合物，熔融態(tài)不導(dǎo)電）。 （4）√。 （5）×。鍍層破損后，F(xiàn)e與Sn形成原電池的兩極，F(xiàn)e比Sn活潑，F(xiàn)e作負(fù)極被腐蝕。 （6）×。應(yīng)連接電源的負(fù)極以保護(hù)輸油鋼管。 2.比較原電池與電解池有哪些不同之處？填寫下表： 電解池

6、原電池 電極 名稱 電極反應(yīng) （氧化、還原） 能量轉(zhuǎn)變 答案： 電解池 原電池 電極 名稱 陰極 （與電源 負(fù)極相連） 陽極 （與電源 正極相連） 負(fù)極 （電子流 出的電極） 正極 （電子流 入的電極） 電極反應(yīng) （氧化、還原） 還原反應(yīng) 氧化反應(yīng) 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 能量轉(zhuǎn)變 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 3.電解原理應(yīng)用廣泛，請思考并回答以下問題。 （1）電解NaCl飽和溶液，如何檢驗(yàn)兩極產(chǎn)物？ （2）氯堿工業(yè)用陽離子交換膜（只允許陽

7、離子通過）把兩個極室分開有何優(yōu)點(diǎn)？ （3）電解精煉銅時陽極泥是如何形成的？ 答案：（1）在陽極用濕潤的淀粉­KI試紙即可檢驗(yàn)Cl2的生成，在陰極收集一小試管氣體做爆鳴試驗(yàn)即可證明H2的生成，向陰極溶液中滴入酚酞試液顯紅色證明有NaOH生成。 （2）因氣體和陰離子不能通過，因此防止了H2與Cl2的反應(yīng)，同時也防止了Cl2與NaOH的反應(yīng)。 （3）粗銅中含有Au、Ag等不活潑金屬，電解精煉時因其還原性弱于銅，而不能放電反應(yīng)，就直接沉入陽極室底部，被稱為陽極泥。 4.電解池工作時電子和離子是如何移動的？ 提示：①電子：從電源負(fù)極流出后，流向電解池陰極；從電解池的陽極流向電源的正

8、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。 5.電鍍銅時，Cu2＋濃度如何改變？電解精煉銅時，CuSO4溶液的濃度是否改變？ 提示：電鍍銅時，電解質(zhì)溶液中的Cu2＋濃度不變，電解精煉銅時，粗銅中的Zn、Fe、Ni等比Cu活潑金屬在陽極失去電子，陰極上只有Cu2＋得電子，所以CuSO4溶液的濃度會降低。 6.為什么要在輪船水線以下的船殼上嵌入一定數(shù)量的鋅塊？ 提示：Fe­Zn­海水構(gòu)成原電池，Zn作負(fù)極，F(xiàn)e作正極，鋅被腐蝕，而船體受到保護(hù)。 7.（2013·北京高考）用石墨電極電解CuCl2溶液（見右圖）。下列分析正確的是（

9、　?。? A.a端是直流電源的負(fù)極 B.通電使CuCl2發(fā)生電離 C.陽極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu D.通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體 解析：選A　通過圖中離子的運(yùn)動狀態(tài)可判斷連接a的為陰極，連接b的為陽極，故a端為直流電源的負(fù)極，b端為直流電源的正極，A項(xiàng)正確；CuCl2在水溶液中就能發(fā)生電離，而不是通電的結(jié)果，B項(xiàng)錯誤；陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，即2Cl－－2e－=== Cl2↑，C項(xiàng)錯誤；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，析出Cu，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，在陽極附近可觀察到黃綠色氣體，D項(xiàng)錯誤。 電極反應(yīng)式、電解反應(yīng)式的書寫 1.按要求書寫有關(guān)電極反應(yīng)式

10、及電解反應(yīng)總化學(xué)（或離子）方程式。 （1）用惰性電極電解AgNO3溶液。 ________________________________________________________________________ （2）用惰性電極電解MgCl2溶液。 ________________________________________________________________________ （3）用鐵作電極電解NaCl溶液。 ________________________________________________________________________

11、（4）用銅作電極電解鹽酸。 ________________________________________________________________________ （5）（2013·福建高考）以惰性電極電解FeCl2和HCl的混合物可制備FeCl3和H2。 ________________________________________________________________________ （6）（2010·山東高考）以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面可形成氧化膜。 _________________________________

12、_______________________________________ 答案：（1）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋4H＋＋O2↑ （2）2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg（OH）2↓＋H2↑＋Cl2↑ （3）Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H2OFe（OH）2↓＋H2↑ （4）Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑ Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ （5）Fe2＋－e－===Fe3＋　2H＋＋

13、2e－===H2↑ 2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑ （6）2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋　6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ 2.（2013·浙江高考）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(lán)色，一段時間后，藍(lán)色逐漸變淺。 已知：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O 下列說法不正確的是（　?。? A.右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B.電解結(jié)束后，右側(cè)溶液中含有IO C.電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式：KI＋3

14、H2OKIO3＋3H2↑ D.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(xué)反應(yīng)不變 解析：選D　裝置圖中左側(cè)電極為陽極，I－失去電子生成I2，右側(cè)電極為陰極，H2O得到電子生成H2，A、C項(xiàng)正確；電解結(jié)束后，左側(cè)溶液中的IO經(jīng)陰離子交換膜進(jìn)入右側(cè)，B項(xiàng)正確；D項(xiàng)，如果將陰離子交換膜換為陽離子交換膜，那么陰極產(chǎn)生的OH－不會與I2發(fā)生反應(yīng)，故電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)反應(yīng)要變化，D項(xiàng)錯誤。 3.（2012·浙江高考）以鉻酸鉀為原料，電化學(xué)法制備重鉻酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下： 下列說法不正確的是（　?。? A.在陰極室，發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H2O＋2e－===2

15、OH－＋H2↑ B.在陽極室，通電后溶液逐漸由黃色變?yōu)槌壬?，是因?yàn)殛枠O區(qū)H＋濃度增大，使平衡2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O向右移動 C.該制備過程總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑ D.測定陽極液中K和Cr的含量，若K與Cr的物質(zhì)的量之比（nk/ncr）為d，則此時鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率為1－ 解析：選D　分析該制備過程，K2CrO4在轉(zhuǎn)變?yōu)镵2Cr2O7的過程中沒有發(fā)生化合價的變化，制備過程是通過電解的方法改變?nèi)芤旱膒H來實(shí)現(xiàn)的。陰極的反應(yīng)式是2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，陽極的反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H

16、＋，電解過程中陽極區(qū)的c（H＋）增大，促進(jìn)平衡2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O向右移動，總反應(yīng)式為4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑。若設(shè)加入反應(yīng)容器內(nèi)的K2CrO4為1 mol，反應(yīng)中有x mol K2CrO4轉(zhuǎn)化為K2Cr2O7，則陽極區(qū)剩余的K2CrO4為（1－x）mol，其對應(yīng)的nK＝2（1－x）mol，nCr＝（1－x）mol，生成的K2Cr2O7為x/2 mol，其對應(yīng)的nK＝x mol，nCr＝x mol，由nK/nCr＝d可得，x＝2－d，轉(zhuǎn)化率為（2－d）/1。 1.電極反應(yīng)式的書寫步驟 （1）明確陰、陽兩極： （2

17、）分析電極產(chǎn)物： 首先明確陽極材料和溶液中存在的所有離子，然后根據(jù)如下規(guī)律分析判斷。 （3）書寫電極反應(yīng)式： ①注意電解質(zhì)溶液的環(huán)境。若電解質(zhì)溶液中的離子與電極產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，一般要把該離子寫進(jìn)電極反應(yīng)式，如堿性環(huán)境下生成的CO 2會與OH－反應(yīng)生成CO。 ②注意質(zhì)量守恒，電子守恒和電荷守恒，一般先照顧電子守恒，然后利用電荷守恒配平，最后再用質(zhì)量守恒驗(yàn)證。 2.電解總方程式的書寫 （1）必須在連接號上標(biāo)明通電或電解。 （2）只是電解質(zhì)被電解，電解化學(xué)方程式中只寫電解質(zhì)及電解產(chǎn)物。如電解CuCl2溶液：CuCl2Cu＋Cl2↑。 （3）只有水被電解，只寫水及電解產(chǎn)物即

18、可。如電解稀硫酸、NaOH溶液、Na2SO4溶液時，化學(xué)方程式應(yīng)寫為2H2O2H2↑＋O2↑。 （4）電解質(zhì)、水同時被電解，則都要寫進(jìn)化學(xué)方程式。如電解飽和食鹽水：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。 ［特別提醒］　規(guī)避電解池中方程式書寫的3個易失分點(diǎn) （1）書寫電解池中電極反應(yīng)式時，要以實(shí)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)要寫成化學(xué)式。 （2）要確保兩極得失電子數(shù)目相等，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（電鍍鋅時除外）。 電解規(guī)律與電解計算 4.現(xiàn)用惰性電極分別電解H2

19、SO4溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液。請解答下列有關(guān)問題。 （1）寫出電解三種溶液的總反應(yīng)化學(xué)方程式。 （2）電解一段時間后，三種溶液的pH有何變化？應(yīng)通入（或加入）何物質(zhì)可以使電解質(zhì)溶液復(fù)原？ （3）若NaCl溶液的體積為1 L，電解時有0.01 mol e－轉(zhuǎn)移時，溶液的pH是多少？（忽略溶液體積的變化）。 （4）CuSO4溶液電解完成后，需加入9.8 g Cu（OH）2才能使電解質(zhì)溶液復(fù)原，則該過程中電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量是多少？ 答案：（1）2H2O2H2↑＋O2↑　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4　（2）減

20、小、增大、減?。凰?、HCl氣體、CuO （3）12?。?）0.4 mol 5.A、B、C為三種強(qiáng)電解質(zhì)，它們在水中電離出的離子如下表所示： 陽離子 Na＋、K＋、Cu2＋ 陰離子 SO、OH－ 圖1所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯中分別盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，電極均為石墨電極。接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得乙中c電極質(zhì)量增加了16 g。常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關(guān)系如圖2所示。 請回答下列問題： （1）M為電源的　　　?。ㄌ睢罢被颉柏?fù)”）極，電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為　　　　　　　　。 （2）乙燒杯中的反應(yīng)為_______

21、_______________________________________________。 （3）計算電極e上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積______________________________。 （4）丙燒杯要恢復(fù)到原來的狀況，操作是_______________________________________。 （5）B溶液中金屬離子全部析出后，電解能不能繼續(xù)進(jìn)行？ 解析：（1）乙中c電極質(zhì)量增加，則c電極應(yīng)發(fā)生反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu，即c電極為陰極，由此可推出b電極為陽極，a電極為陰極，M為電源的負(fù)極，N為電源的正極。測得乙中c電極質(zhì)量增加了16 g，有金屬

22、析出的是Cu2＋，其他的都不可能，而Cu2＋只能和SO結(jié)合，可以確定B為CuSO4；由常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關(guān)系圖，可以確定A為KOH或NaOH，C為Na2SO4或K2SO4。甲中為KOH或NaOH溶液，相當(dāng)于電解H2O，陽極b處為OH－放電，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 （2）乙燒杯中發(fā)生反應(yīng)：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，當(dāng)乙中有16 g Cu析出時，轉(zhuǎn)移的電子為0.5 mol，而整個電路是串聯(lián)的，故每個燒杯中電極上轉(zhuǎn)移的電子都是0.5 mol。 （3）丙中為Na2SO4或K2SO4溶液，相當(dāng)于電解水，由反應(yīng)方程式2H2O==

23、=2H2↑＋O2↑可知，生成2 mol H2，轉(zhuǎn)移4 mol電子，所以當(dāng)整個反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.5 mol電子時，生成的H2為0.25 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.25 mol×22.4 L/mol＝5.6 L。 （4）甲和丙燒杯中均消耗水0.25 mol，若要恢復(fù)到原來的狀態(tài)，應(yīng)向燒杯中加入4.5 g水。 （5）銅全部析出后，電解質(zhì)變?yōu)镠2SO4，電解反應(yīng)仍能繼續(xù)進(jìn)行。 答案：（1）負(fù)　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑?。?）2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4　（3）5.6 L?。?）向丙燒杯中加4.5 g水　（5）能　CuSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)橄×蛩?，反?yīng)變?yōu)?/p>

24、電解水的反應(yīng) 6.（2013·天津高考）為增強(qiáng)鋁的耐腐蝕性，現(xiàn)以鉛蓄電池為外電源，以Al作陽極、Pb作陰極，電解稀硫酸，使鋁表面的氧化膜增厚。反應(yīng)原理如下： 電池：Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）===2PbSO4（s）＋2H2O（l） 電解池：2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ 電解過程中，以下判斷正確的是（　?。? 電池 電解池 A H＋移向Pb電極 H＋移向Pb電極 B 每消耗3 mol Pb 生成2 mol Al2O3 C 正極：PbO2＋4H＋＋ 2e－===Pb2＋＋2H2O 陽極：2Al＋3H2O－ 6e－===Al

25、2O3＋6H＋ D 解析：選D　本題考查電化學(xué)知識，意在考查考生提取信息的能力、判斷能力和知識的遷移能力。原電池中陽離子向正極移動，所以H＋移向PbO2極，電解池中，陽離子移向陰極，即H＋移向Pb極，A項(xiàng)錯誤；原電池中消耗3 mol Pb，轉(zhuǎn)移6 mol e－，在電解池中轉(zhuǎn)移6 mol e－生成1 mol Al2O3，B項(xiàng)錯誤；原電池中正極反應(yīng)為PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，C項(xiàng)錯誤；原電池中Pb失電子轉(zhuǎn)化為PbSO4，所以Pb電極質(zhì)量增加，而電解池中Pb作陰極，不參與反應(yīng)，所以質(zhì)量不變，D項(xiàng)正確。 1.以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的四種類型

26、 類型 電極反應(yīng)特點(diǎn) 電解質(zhì)溶液 電解對象 電解質(zhì)濃度 pH 電解質(zhì)溶液復(fù)原 電解水型 陰極：4H＋＋4e－===2H2↑ 陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 強(qiáng)堿（NaOH） 水 增大 增大 加水 含氧酸（H2SO4） 水 增大 減小 加水 活潑金屬的含氧酸鹽（Na2SO4） 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（HCl） 電解質(zhì) 減小 增大 通入氯化氫氣體 不活潑金屬的無氧酸鹽 （CuCl2） 電解質(zhì) 減小 加氯化銅 放H2 生堿型

27、陰極：H2O放H2生成堿 陽極：電解質(zhì)陰離子放電 活潑金屬的無氧酸鹽（NaCl） 電解質(zhì)和水 生成新電解質(zhì) 增大 通入氯化 氫氣體 放O2 生酸型 陰極：電解質(zhì)陽離子放電 陽極：H2O放O2生成酸 不活潑金屬的含氧酸鹽 （CuSO4） 電解質(zhì)和水 生成新 電解質(zhì) 減小 加氧化銅 2.電解池中有關(guān)量的計算或判斷 主要包括以下幾方面：根據(jù)直流電源提供的電量求產(chǎn)物的量（析出固體的質(zhì)量、產(chǎn)生氣體的體積等）、溶液的pH、相對原子質(zhì)量或某元素的化合價、化學(xué)式等。 解題方法： 金屬的腐蝕與防護(hù) 7.（2013·北京高

28、考）下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是（　　） A.水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極 B.金屬護(hù)欄表面涂漆 C.汽車底盤噴涂高分子膜 D.地下鋼管連接鎂塊 解析：選A　水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極，鋼閘門為陰極，從而得以保護(hù)，A項(xiàng)正確；金屬護(hù)欄表面涂漆的原理是隔絕金屬護(hù)欄與空氣的接觸，從而減緩金屬護(hù)欄的腐蝕，B項(xiàng)錯誤；汽車底盤噴涂高分子膜的原理也是隔絕與空氣的接觸，C項(xiàng)錯誤；地下鋼管連接鎂塊，形成了原電池，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法，D項(xiàng)錯誤。 8.（2012·山東高考）下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是（　?。? A.圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)

29、重 B.圖b中，開關(guān)由M改置于N時，Cu­Zn合金的腐蝕速率減小 C.圖c中，接通開關(guān)時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大 D.圖d中，Zn­MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 解析：選B　圖a中，鐵棒發(fā)生電化學(xué)腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕， 選項(xiàng)A錯誤；圖b中開關(guān)置于M時，Cu­Zn合金作負(fù)極，由M改置于N時，Cu­Zn合金作正極，腐蝕速率減小，選項(xiàng)B正確；圖c中接通開關(guān)時Zn作負(fù)極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt極上放出，選項(xiàng)C錯誤；圖d中Zn­MnO2干電池自放電腐蝕主要是由Z

30、n的氧化反應(yīng)引起的，選項(xiàng)D錯誤。 9.請判斷下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正誤。 （1）生鐵中含有碳，抗腐蝕能力比純鐵弱（　　） （2）用錫焊接的鐵制器件，焊接處易生銹（　?。? （3）鐵管上鑲嵌鋅塊，鐵管不易被腐蝕（　?。? （4）鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù)（　?。? （5）鐵遇冷濃硝酸表現(xiàn)鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕（　?。? （6）鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕（　?。? （7）鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)是Fe－3e－===Fe3＋（　?。? 提示：（1）生鐵中含有碳，構(gòu)成原電池加快了腐蝕速率，正確；（2）用錫焊接的鐵質(zhì)器件，焊接處易生銹，是因?yàn)闃?gòu)成的原電池中Fe作負(fù)

31、極，加快了腐蝕速率，正確；（3）鐵管上鑲嵌鋅塊，構(gòu)成的原電池中Fe作正極，受到保護(hù)，正確；（4）鋼管與電源正極相連，則鋼管作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕，錯誤；（5）鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，在表面生成一層致密的氧化膜保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕，正確；（6）鋼管與銅管露天堆放在一起，形成原電池時鋼管作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕，錯誤；（7）鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)為：Fe－2e－===Fe2＋，錯誤。 答案：（1）√　（2）√?。?）√?。?）×?。?）√　（6）× （7）× 1.判斷金屬腐蝕的快慢六個規(guī)律 規(guī)律一　在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕由快到慢的順序：電解

32、原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞應(yīng)用原電池原理有保護(hù)措施的腐蝕＞應(yīng)用電解原理有保護(hù)措施的腐蝕?；螂娊獬仃枠O＞原電池負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池正極＞電解池陰極。 規(guī)律二　同一種金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序：強(qiáng)電解質(zhì)溶液＞弱電解質(zhì)溶液＞非電解質(zhì)溶液。 規(guī)律三　對于活動性不同的兩種金屬的合金，活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)速率越快，活潑金屬腐蝕越快。 規(guī)律四　對于同一電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快（除鈍化外）。 規(guī)律五　純度越高的金屬，腐蝕的速率越慢。 規(guī)律六　不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中腐蝕速率遠(yuǎn)大于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。 2.金屬

33、防護(hù)的三種方法 方法一　改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 如把鉻、鎳等加到普通鋼里制成不銹鋼。 方法二　加防護(hù)層。 如在金屬表面加上油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠等耐腐蝕的非金屬材料；采用電鍍或表面鈍化等方法在金屬表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬或其氧化物。 方法三　電化學(xué)防護(hù)。 ①犧牲陽極保護(hù)法——原電池原理：正極為被保護(hù)的金屬；負(fù)極為比被保護(hù)的金屬活潑的金屬；②外加電流陰極保護(hù)法——電解原理：陰極為被保護(hù)的金屬，陽極為惰性電極。 電化學(xué)中的組合裝置問題 將原電池和電解池結(jié)合在一起，綜合考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計算等知識，是高考試卷中電化學(xué)部分的重

34、要題型。該類題目的考查內(nèi)容通常有以下幾個方面：電極的判斷、電極反應(yīng)方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶液中離子的移動、pH的變化及電解質(zhì)溶液的恢復(fù)、運(yùn)用電子守恒處理相關(guān)數(shù)據(jù)等。 解答該類試題時電池種類的判斷是關(guān)鍵，整個電路中各個電池工作時電子守恒，是數(shù)據(jù)處理的法寶。 1.多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷 （1）直接判斷： 非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如下圖：A為原電池，B為電解池。 （2）根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷： 原電池一般是兩種不同的金屬電極或一種金屬電極一個碳棒做電極；而電解池則一般都是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒。

35、原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖：B為原電池，A為電解池。 （3）根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷： 在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如圖： 若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。 2.有關(guān)概念的分析判斷 在確定了原電池和電解池后，有關(guān)概念的分析和判斷如：電極的判斷、電極反應(yīng)方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶液中離子的移動方向、p

36、H的變化及電解質(zhì)溶液的恢復(fù)等。只要按照各自的規(guī)律分析就可以了。 3.綜合裝置中的有關(guān)計算 原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計算的根本依據(jù)就是電子轉(zhuǎn)移的守恒，分析時要注意兩點(diǎn)：①串聯(lián)電路中各支路電流相等；②并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)。 圖中裝置甲是原電池，乙是電解池，若電路中有0.2 mol 電子轉(zhuǎn)移，則Zn極溶解6.5 g，Cu極上析出H2 2.24 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），Pt極上析出Cl2 0.1 mol，C極上析出Cu 6.4 g。甲池中H＋被還原，產(chǎn)生H2，負(fù)極Zn極氧化生成ZnSO4溶液，pH變大；乙池中是電解CuCl2溶液，由于Cu2＋濃度的減

37、小使溶液pH微弱增大，電解后再加入適量CuCl2固體可使溶液復(fù)原。 1.（2014·揚(yáng)州調(diào)研）如圖所示，將兩燒杯中電極用導(dǎo)線相連，四個電極分別為Mg、Al、Pt、C。當(dāng)閉合開關(guān)S后，以下表述正確的是（　?。? A.電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) B.Al、Pt兩極有H2產(chǎn)生 C.甲池pH減小，乙池pH不變 D.Mg、C兩極生成的氣體在一定條件下可以恰好完全反應(yīng) 解析：選D　甲池Al能與NaOH溶液反應(yīng)，所以為原電池，乙池Pt、C均不與NaOH溶液反應(yīng)，故乙池為電解池，電流表指針偏轉(zhuǎn)。甲池中Mg為正極，產(chǎn)生H2，Al為負(fù)極溶解，Pt作陰極產(chǎn)生H2，C作陽極產(chǎn)生O2，甲池

38、消耗NaOH，pH減小，乙池消耗水，pH增大。根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，則Mg、C兩極產(chǎn)生的O2、H2體積比為1∶2，在一定條件下可以完全反應(yīng)。 2.某同學(xué)按下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。A、B為兩種常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水，當(dāng)K閉合時，SO從右向左通過交換膜移向A極。下列分析正確的是（　?。? A.溶液中c（A2＋）減小 B.B極的電極反應(yīng)：B－2e－===B2＋ C.Y電極上有H2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng) D.反應(yīng)初期，X電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀 解析：選D　根據(jù)SO從右向左通過交換膜移向A極，則A極為負(fù)極，故A極的電極反應(yīng)為A－2e－===A2＋，溶液中c（A2＋）增大，A錯誤；B極

39、為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B錯誤；Y電極為陽極，為Cl－放電，發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑，有Cl2產(chǎn)生，C錯誤；右邊U形管中最初為電解AlCl3溶液，X電極為H＋放電，c（H＋）減小，c（OH－）增大，且Al3＋移向X極，因此會產(chǎn)生Al（OH）3白色膠狀沉淀，D正確。 3.如下圖裝置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同（假設(shè)通電前后溶液體積不變），A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色。 請回答： （1）B極是電源的　　　　　　　，一段時間后，甲中溶液顏色　　　　，丁中X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏

40、色逐漸變深，這表明______________________________， 在電場作用下向Y極移動。 （2）若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時，對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為　　　　。 （3）現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H應(yīng)是　　　　　　　（填“鍍層金屬”或“鍍件”），電鍍液是　　　　溶液。當(dāng)乙中溶液的pH是13時（此時乙溶液體積為500 mL），丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為　　　　，甲中溶液的pH　　　?。ㄌ睢白兇蟆?、“變小”或“不變”）。 （4）若將C電極換為鐵，其他裝置都不變，則甲中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為：_____________________________

41、___________________________________________。 解析：（1）由裝置圖知，直流電源與各電解池串聯(lián)；由“F極附近呈紅色”知，F(xiàn)極為陰極，則E極為陽極、D極為陰極、C極為陽極、G極為陽極、H極為陰極、X極為陽極、Y極為陰極、A極為正極、B極為負(fù)極。甲裝置是用惰性電極電解CuSO4溶液，由于Cu2＋放電，導(dǎo)致c（Cu2＋）降低，溶液顏色逐漸變淺；丁裝置是膠體的電泳實(shí)驗(yàn)，由于X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，說明氫氧化鐵膠粒帶正電荷。 （2）當(dāng)甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時，C、D、E、F電極的產(chǎn)物分別為：O2、Cu、Cl

42、2、H2，根據(jù)各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，則對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為：1∶2∶2∶2。 （3）給銅件鍍銀，根據(jù)電鍍原理，銅件作陰極，銀作陽極，電鍍液是可溶性銀鹽。當(dāng)乙中溶液的pH是13時，則乙中n（OH－）＝0.1 mol/L×0.5 L＝0.05 mol，即各電極轉(zhuǎn)移電子0.05 mol，所以丙中析出銀0.05 mol；甲裝置中由于電解產(chǎn)生H＋，導(dǎo)致溶液的酸性增強(qiáng)，pH變小。 （4）若將C電極換為鐵，則鐵作陽極發(fā)生反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋，D極發(fā)生：Cu2＋＋2e－===Cu，則總反應(yīng)的離子方程式為：Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋。 答案：（1）負(fù)極　逐漸變淺　氫氧化鐵膠粒帶

43、正電荷 （2）1∶2∶2∶2 （3）鍍件　AgNO3（合理即可）　5.4 g　變小 （4）Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋ 4.（2012·海南高考）新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2 ，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示。 回答下列問題： （1）甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為　　　　　　　　　　　　　、______________________________________________________________________________

44、； （2）閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是　　　　，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為__________________________________________________ _________________________________________________________________________； （3）若每個電池甲烷通入量為1 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且反應(yīng)完全，則理論上通過電解池的電量為　　　　　　　　　　?。ǚɡ诔?shù)F＝9.65×104 C·mol－1，列式計算），最多能產(chǎn)生的氯氣體積為　　　　L（標(biāo)準(zhǔn)狀況

45、）。 解析：（1）總反應(yīng)式為：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，正極反應(yīng)式為2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，則負(fù)極反應(yīng)式由總反應(yīng)式減正極反應(yīng)式得到；（2）由圖可看出一二兩池為串聯(lián)的電源，其中甲烷是還原劑，所在電極為負(fù)極，因而與之相連的b電極為陰極，產(chǎn)生的氣體為氫氣；（3）1 mol甲烷氧化失去電子8 mol，電量為8×96500C，因題中雖有兩個燃料電池，但電子的傳遞只能用一個池的甲烷量計算，1 L為1/22.4 mol，可求電量；甲烷失電子是Cl－失電子數(shù)的8倍，則得到氫氣為4 L（CH4～8Cl－～4Cl2）。 答案：（1）2O2＋4H2O＋8e－===8

46、OH－ CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O （2）H2　2NaCl＋2H2O電解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ （3）×8×9.65×104C·mol－1＝3.45×104 C 4 L 電解精煉和電鍍的應(yīng)用創(chuàng)新 圖1－25　電鍍銀工作原理示意圖 將電鍍銀中的一種電解質(zhì)，變?yōu)閮煞N電解質(zhì)，并給出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而通過更復(fù)雜的電解質(zhì)溶液，考查學(xué)生的遷移能力和問題分析的能力 （2013·山東高考）下圖為電解精煉銀的示意圖，　　?。ㄌ睢癮”或“b”）極為含有雜質(zhì)的粗銀，

47、若b極有少量紅棕色氣體產(chǎn)生，則生成該氣體的電極反應(yīng)式為　　　　。 答案：a NO＋2H＋＋e－===NO2＋H2O 將電鍍原理與氧化還原反應(yīng)、溶液的pH相結(jié)合，考查學(xué)生讀圖能力和 創(chuàng)新能力 （2012·福建高考）（1）電鍍時，鍍件與電源的　　　　極連接。 （2）化學(xué)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　　　?。ㄌ睢把趸瘎被颉斑€原劑”）與之反應(yīng)。 ②某化學(xué)鍍銅的反應(yīng)速率隨鍍液變化如圖所示。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：______。 答案：（1）負(fù)?。?）①還

48、原劑　使反應(yīng)停止，調(diào)節(jié)溶液的pH＝8～9 1.在精煉銀的裝置中為何要補(bǔ)加HNO3？ 提示：陰極上除發(fā)生生成銀的反應(yīng)外，也會發(fā)生消耗電能和硝酸的有害反應(yīng)，如：NO＋4H＋＋3e－===NO↑＋2H2O、NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O，所以常往電解質(zhì)溶液中補(bǔ)加硝酸。 2.如何實(shí)現(xiàn)銅與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣？ 提示：以銅作陽極，石墨作陰極，稀H2SO4作電解質(zhì)溶液電解。其中陽極反應(yīng)式：Cu－2e－===Cu2＋， 陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－===H2↑， 總反應(yīng)式：Cu＋H2SO4（稀）CuSO4＋H2↑。 3.比較下列兩種裝置有哪些不同？ （1）請分析兩裝

49、置中各電極的質(zhì)量變化？ （2）請分析兩裝置中電解質(zhì)溶液濃度的變化？ 提示：（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，放電后轉(zhuǎn)化為Zn2＋、Fe2＋，此時Cu2＋會轉(zhuǎn)化為Cu，造成CuSO4溶液濃度減小。 1.利用電解實(shí)驗(yàn)測量銅（或Ag）的相對原子質(zhì)量 （1）實(shí)驗(yàn)裝置： （2）實(shí)驗(yàn)原理： 陽極反應(yīng)式：Cu－2e－===Cu2＋， 陰極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－===Cu。 （3）實(shí)驗(yàn)操作：

50、 ①準(zhǔn)確稱量電解前陰極銅電極的質(zhì)量為m1 g； ②按圖組裝好儀器，接通直流電源，并記錄電流表的電流強(qiáng)度為I A； ③電解一段時間后，切斷電源，用秒表準(zhǔn)確記錄通電時間為t秒； ④取出陰極銅片，干燥后稱重，其質(zhì)量為m2 g。 （4）數(shù)據(jù)處理： ＝×2 整理得：M（Cu）＝ 2.污水處理——電浮選凝聚法 （1）實(shí)驗(yàn)裝置： （2）化學(xué)反應(yīng)： 陽極：Fe－2e－===Fe2＋，2H2O－4e－===4H＋＋O2↑， 4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe（OH）3↓＋8H＋ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ （3）原理及操作： 接通直流電源后，與直流電源正極相連的陽極鐵失去電子生成Fe2＋，進(jìn)一步被氧化，并生成Fe（OH）3沉淀，F(xiàn)e（OH）3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化的作用；與直流電源負(fù)極相連的陰極產(chǎn)生H2，氣泡把污水中的懸浮物帶到水面形成浮渣層，積累到一定厚度時刮去（或撇掉）浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！