高考化学总复习课件（人教）系列 第八章 第3讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护.ppt

一、电解池 自我诊断 1.如图为以惰性电极进行电解：,基础盘点,第3讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护,（1）写出A、B、C、D各电极上的电极方程式：,A.， B.， C.， D.。,（2）在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的 量之比为。,答案 （1）Cu2+2e- Cu 2Cl- -2e- Cl2 2Ag+2e- 2Ag 4OH-4e- 2H2O+O2 （2）2241,解析 该题在串联的条件下进行电解。A、B、C、 D分别发生如下反应：Cu2+2e- Cu；2Cl-2e- Cl2；2Ag+2e- 2Ag；4OH-4e- 2H2O+O2。由得失电子守恒可知在四个电极依次析 出物质的物质的量之比为n（Cu）n(Cl2)n(Ag) n(O2)=2241。,基础回归 1.电解原理：使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在 引起 的过程。 2.电解池（也叫电解槽）：把 转变为 的 装置。 3.电解池的组成和工作原理（电解CuCl2溶液）,阴、阳两极,氧化还原反应,电能,化学能,阴极,阳极,氧化反应,还原反应,Cu2+2e- Cu,2Cl-2e- Cl2,二、电解原理的应用 自我诊断 2.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：,（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液,则 电解池中X电极上的电极反应式为 ，在X电极附近观察到的现象是 。 Y电极上的电极反应式为 ， 检验该电极反应产物的方法是 。 （2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是，电极反应式为。 Y电极的材料是 ，电极反应式为 。 （说明：杂质发生的电极反应不必写出）,解析 （1）用惰性电极电解饱和食盐水时,阳极反 应2Cl-2e- Cl2;阴极反应H+2e- H2。 与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X 为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O 电离出的H+，溶液呈碱性,加入酚酞溶液变成红色; Y极产生Cl2，能使湿润的淀粉-KI试纸变成蓝色。 （2）电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu 为阴极。反应过程中阳极上Cu以及比Cu活泼的金 属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Cu 差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2+能得电子 成为单质,其他较活泼金属对应的离子不能得电子。,根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极 的材料是纯铜，电极反应式为Cu2+2e- Cu；Y 电极材料是粗铜,电极反应式为Cu-2e- Cu2+。 答案 （1）2H+2e- H2 放出气体，溶液 变红 2Cl-2e- Cl2 把湿润的淀粉-KI试纸 放在Y电极附近，试纸变蓝色 （2）纯铜 Cu2+2e- Cu 粗铜 Cu-2e- Cu2+,基础回归 1.电解饱和食盐水 电极反应 阳极反应式： （ 反应) 阴极反应式： （ 反应） 总反应方程式：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+ Cl2 离子反应方程式:2Cl-+2H2O 2OH-+H2+Cl2 应用：氯碱工业制 、 和 。,2Cl-2e- Cl2,2H+2e- H2,氧化,还原,烧碱,氯气,氢气,2.电镀铜或电解精炼铜 （1）两极材料：待镀金属或精铜作 极， 镀层金属或粗铜作 极。 （2）电极反应：阳极： ； 阴极： 。 （3）电解质溶液：CuSO4溶液。 3.电解冶炼钠（电解熔融NaCl） （1）电极反应：阳极： ； 阴极： 。 （2）总反应方程式： 。 （3）应用：冶炼 等活泼金属。,阴,阳,Cu-2e- Cu2+,Cu2+2e- Cu,2Cl-2e- Cl2,2Na+2e- 2Na,2NaCl (熔解) 2Na+Cl2,Na、Mg、Al、Ca,粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金 等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解 时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、 Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比 铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而 只能以离子的形式留在电解液里；金属活动性位于 铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜 弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以 当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们 以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥。,迷津指点,A.B. C.D.,三、金属的腐蚀与防护 自我诊断 3.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由 快到慢的顺序为（）,解析 是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀, 是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。其电极反应式为：负 极Fe-2e- Fe2+,正极2H2O+O2+4e- 4OH-。 均为原电池装置，中Fe为正极，被保护；中Fe为负极,均被腐蚀。但Fe和Cu的金属活泼性差别大于Fe和Sn的，故FeCu原电池中Fe被腐蚀较快。是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知：铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为。 答案 C,基础回归 1.金属腐蚀的本质： 金属原子 变为 ，金属发生 。 2.金属腐蚀的类型 （1）化学腐蚀与电化学腐蚀,失去电子,金属阳,离子,非金属单质,直接,电解质,溶液,有微弱,氧化,氧化,电化学,无,氧化反应,O2+2H2O+4e-,2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析：,水膜酸性较强 （pH4.3）,水膜酸性很弱或中性,Fe-2e- Fe2+,2H+2e- H2,4OH-,Fe+2H+ Fe2+ H2,2Fe+O2+2H2O,2Fe（OH)2,吸氧腐蚀,3.金属的防护 （1）电化学防护 牺牲负极的正极保护法 原理 a. ：比被保护金属活泼的金属； b. ：被保护的金属设备。 外加电流的阴极保护法 原理 a. ：被保护的金属设备； b. ：隋性金属。 （2）改变金属的内部结构,如制成合金、不锈钢等。 （3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电 镀、喷镀或表面钝化等方法。,原电池,负极,正极,电解,阴极,阳极,判断金属腐蚀快慢的规律 （1）电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。 （2）对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。 （3）活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 （4）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,指点迷津,要点一 电极产物的判断与电极反应式的书写 1.电解时电极产物的判断 2.电解池中电极反应式的书写 （1）根据装置书写 根据电源确定阴、阳两极确定阳极是否是活性金属电极据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。,要点精讲,在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件 下，将两极电极反应式合并即得总反应式。 （2）由氧化还原反应方程式书写电极反应式 找出发生氧化反应和还原反应的物质两极名称 和反应物利用得失电子守恒分别写出两极反应式。 若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可 用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极 反应式。,可充电电池放电时作原电池，充电时作电解池，两池的电极反应式正好相反，即电解池的阴极反应式对应于原电池的负极反应的逆反应式，电解池的阳极反应式对应于原电池正极反应的逆反应式，但电解池反应与原电池反应并不是相应的可逆反应。,特别提醒,【典例导析1】电镀等工业废水中常含有剧毒、致癌 的Cr2O 。该废水处理的一种方法是：利用还原剂 把Cr2O 还原成毒性较低的Cr3+，再加碱生成沉淀。 另一种方法是：向废水中加入适当的NaCl，用Fe作 电极进行电解。下列说法错误的是（） A.电解时，阳极反应为：Fe-2e- Fe2+ B.电解过程中阴极能产生氢气 C.电解法中，转化Cr2O 的离子方程式为：Cr2O +6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O D.电解过程中，阳极附近生成Fe(OH)3和Cr(OH)3 沉淀,解析 电解过程中，H+在阴极放电生成H2，使阴 极附近溶液中c(H+)c(OH-),显碱性，阳离子Fe3+、 Cr3+移到阴极附近后与OH-结合转化成Fe(OH)3和 Cr(OH)3沉淀，故D项错。 答案 D,迁移应用1 如图所示，X、Y分别是直流电源的两 极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、 无味气体放出。符合这一情况的是附表中的（ ）,解析 由题意知，通电后a极板质量增加，说明有金属析出，由此可知，a极为电解池的阴极，则X为电源负极，B、C均不符合；又b极放出的是无色无味的气体，可淘汰D。 答案 A,迁移应用2 某研究性学习小组进行电化学实验，研究装置 如图所示。有关说法不正确的是（ ）,A.镁为负极 B.原电池中碳极的电极反应式为Fe3+e- Fe2+ C.电解池中阳极处先变红 D.电解池中阴极的电极反应式为2H+2e- H2,解析 整套电路中无外接电源，因此有一装置是原电池装置，右池两个电极都是惰性电极，不符合原电池的构成条件，可知左池为原电池装置，右池为电解池装置。左池中活泼金属镁作为负极，由于电解液中Fe3+的氧化性强于H+，因此正极上Fe3+先发生还原反应生成Fe2+（在酸性条件下不能生成Fe），选项A和B均正确；电解池中阳极I-先放电生成I2，因此阳极处先观察到溶液呈蓝色，阴极上H+放电，破坏了水的电离平衡，使溶液显碱性，阴极处溶液先变红。 答案 C,思维提升 对原电池和电解池不能作出正确的判断导致对实验现象分析错误和电极反应式书写错误。同学们应掌握如下规律：若整套装置无外接电源，则电路图中必有一个装置是原电池，由原电池提供的电能供其他装置电解；若整套装置中有外接电源，那可能是串联电解或并联电解。,要点二 电解类型及有关计算 1.以惰性电极电解电解质溶液的类型,特别提醒 电解后要恢复原电解质溶液的浓度，需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物，例如用惰性电极电解CuSO4，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu（OH）2，因为 Cu（OH）2与生成的H2SO4反应后使水量增加。,2.电解池中有关量的计算或判断 电解池中有关量的计算或判断主要包括以下方面： 根据直流电源提供的电量求产物的量（析出固体的 质量、产生气体的体积等）、溶液的pH、相对原 子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是 得失电子守恒，解题方法有如下： （1）根据得失电子守恒法计算： 用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相 同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子 数相等。,（2）根据总反应式计算： 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。 （3）根据关系式计算： 根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。,【典例导析2】（1）用惰性电极电解400 mL一定浓 度的硫酸铜溶液（不考虑电解过程中溶液体积的变 化），通电一段时间后，向所得的溶液中加入 0.1 mol CuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和 pH，电解过程中转移的电子为mol。 （2）如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2 后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解 过程中转移的电子为mol。 （3）如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3 后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH（不考 虑CO2的溶解），电解过程中转移的电子为 mol。,解析 （1）电解硫酸铜溶液的反应方程式为：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2,从方程式可以看出，电解硫酸铜过程中只析出铜和释放出氧气，加入0.1 mol CuO可以使溶液恢复至原来状态，说明参与反应的硫酸铜只有0.1 mol，转移的电子为0.2 mol。（2）加入0.1 mol Cu（OH）2可以使溶液恢复至原来状态，说明电解过程中不仅硫酸铜被电解，而且有水被电解。0.1 mol Cu（OH）2可以看作是0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，则转移的电子为0.4 mol。（3）加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3可以看作0.2 mol CuO、0.1 mol H2O和0.1 mol CO2，相当于有0.2 mol的硫酸铜和0.1 mol的水被电解，因此转移的电子为0.6 mol。,解题时没有弄清整个电解过程中离子的放电情况，只考虑了溶质的消耗而忽视了溶剂的减少。解题策略是先从元素守恒的角度推断电解过程中是消耗了溶质还是消耗了溶质和溶剂，然后再利用得失电子守恒求解。,思维提升,答案 （1）0.2 （2）0.4 （3）0.6,迁移应用3 如图a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解（电解液足量）。下列说法正确的是（）,A.甲中a的电极反应式为:4OH-4e- O2+2H2O B.电解时向乙中滴入酚酞溶液，c电极附近变红 C.向乙中加入适量盐酸，溶液组成可以恢复 D.当b极有64 g Cu析出时，c电极产生2 g气体 解析 本题易误选C，在电解液足量的情况下，电解 过程中只逸出H2和Cl2，只需补充氢和氯两种元素即 可，不能加入盐酸，因为盐酸中有H2O，应通入适 量HCl气体才能达到目的。 答案 A,迁移应用4 用阳极a和阴极b电解c的水溶液一段时 间，然后加入d，能使溶液恢复到电解前状态，a、 b、c、d正确组合是（）,解析 本题考查电解后溶液复原问题。要分析电解实质，然后根据“析出物质再合成”的原则找到复原需加入的物质。A项中，实质为电解水，故应加 水复原；B项中，电解反应式：2NaCl+2H2O Cl2+H2+2NaOH从溶液中析出Cl2、H2，二者合成HCl，复原措施为通入HCl气体；C项中，阳极为Cu，电解质溶液为CuSO4溶液，故为电镀装置，电解质溶液浓度和成份均未改变；D项中，实质为电解水，加水可复原。 答案 D,迁移应用5 用两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通 电电解，当有110-3 mol的OH-放电时，溶液显 浅蓝色，则下列叙述正确的是 （ ） A.阳极上析出11.2 mL O2（标准状况） B.阴极上析出32 mg Cu C.阴极上析出11.2 mL H2（标准状况） D.阳极和阴极质量都无变化 解析 用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应为，阴极：2Cu2+4e- 2Cu,阳极：4OH-4e- O2+2H2O。当有110-3 mol的OH-放电时，生成标况下的O2为5.6 mL，此时转移电子为1.010-3 mol，则在阴极上析出Cu 3210-3g。,B,迁移应用6 串联电路中的四个电解池分别装有 0.05 mol/L的下列溶液，用惰性电极电解，连接直 流电源一段时间后，溶液的pH最小的是（） A.KNO3B.NaCl C.AgNO3D.CuCl2 解析 电解KNO3溶液的实质是电解水，pH不变。电解NaCl溶液，H+在阴极上放电，阴极附近OH-浓度增大；阳极上Cl-放电，阳极区域H+、OH-浓度基本不变，整个溶液pH变大。电解AgNO3溶液，阴极Ag+放电；阳极是OH-放电，阳极区域H+浓度变大，溶液pH变小。电解CuCl2溶液，H+或OH-都,没有放电，但CuCl2是强酸弱碱盐，水解后溶液呈酸 性，因此若CuCl2完全电解后，如果不考虑Cl2溶于 水生成HCl和HClO，溶液呈中性，pH增大（实际上 由于生成HCl、HClO，溶液呈酸性）。 答案 C,要点三 原电池、电解池、电镀池的比较,阴离子失电,属失电子阴,极：还原反,特别提醒 （1）同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。（2）同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。（3）串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等；在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。,【典例导析3】关于如图所示各装置的叙述中，正确的是（）,A.装置是原电池，总反应是：Cu+2Fe3+ Cu2+ +2Fe2+ B.装置中，铁作负极，电极反应式为：Fe3+e- Fe2+ C.装置通电一段时间后石墨电极附近溶液红褐 色加深 D.若用装置精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜， 电解质溶液为CuSO4溶液 解析 A项Fe比Cu活泼，总反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+； B项Fe为负极，发生的电极反应为Fe-2e- Fe2+； C项电泳时,Fe（OH）3胶粒带正电移向石墨电极； D项根据电流方向，c极为粗铜，d极为纯铜。 答案 C,规律方法 可充电电池可以认为是原电池与电解池的统一体，当电池放电时即为原电池，负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应；电池充电时即为电解池，阴极与直流电源的负极相连，发生还原反应;阳极与直流电源的正极相连,发生氧化反应。,迁移应用 7 如图所示，a、b是多孔石墨电极，某同 学按图示装置进行如下实验：断开K2，闭合K1一段时 间，观察到两支玻璃管内都有气泡将电极包围，此时 断开K1，闭合K2，观察到电流计A的指针有偏转。下 列说法不正确的是（ ）,A.断开K2，闭合K1一段时间，溶液的pH变大 B.断开K1，闭合K2时，b极上的电极反应式为：2H+2e- H2 C.断开K2，闭合K1时，a极上的电极反应式为：4OH-4e- O2+2H2O D.断开K1，闭合K2时，OH-向b极移动,解析 该题为原电池及电解池的综合考查题。当断开 K2，闭合K1时为电解池，此时根据电源判断a极为阳 极，b极为阴极，相当于电解了水，A项正确；a极的 电极反应式为4OH-4e- O2+2H2O,C项正确;当断 开K1，闭合K2时，该装置为原电池，a极为正极，电 极反应式为：O2+4e-+2H2O 4OH-,b极为负极，电 极反应式为：2H2+4OH-4e- 2H2O，故D项正确； B项错误。 答案 B,迁移应用8 如图所示，甲池中电池反应式为 2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+，已知B电极质量不 变，C、D为石墨电极，乙池中为200 mL饱和NaCl 溶液。,回答下列问题： （1）A极为极（填“正”或“负”），电 极材料为，发生 （填“氧 化”或“还原”）反应。 （2）写出乙池的电极反应式： 阳极反应式为； 阴极反应式为。 （3）A电极质量减少0.64 g时，此时乙池中电解液的 pH为（忽略反应过程中溶液体积的变化）, C电极上产生的气体在标准状况下的体积为L。,（4）在实验中，欲从甲池反应后的废液中回收铜， 并重新制得纯净的FeCl3溶液，简述操作步骤及有关 反应原理（用离子方程式表示） 。,解析 （1）由于B电极质量不变，则A极材料为Cu， B极为正极。 （2）乙池电解饱和NaCl溶液，且C为阳极，D为阴 极。 （3）A极质量减少0.64 g，电子转移0.02 mol，则乙 池产生0.02 mol OH-，生产0.01 mol H2。 （4）可利用Fe置换出Cu,再用Cl2将Fe2+氧化即可。,答案 （1）负 铜 氧化 （2）2Cl-2e- Cl2 2H+2e- H2 （3）13 0.224 （4）在废液中加入足量的铁屑，过滤后在滤渣中加 入足量的盐酸，过滤回收铜，将两次滤液合并通入 足量Cl2，即得到FeCl3溶液。Fe+Cu2+ Fe2+Cu, 2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,1.下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是（）,对点训练,题组一 电解池原理及其应用,解析 电解食盐水时，阳极产物Cl2，阴极产物H2、 NaOH，根据图中电子流向先确定装置中电源的正、 负极，从而确定电解池的阴、阳极，然后判断电极 产物以及检验方法，D选项符合题意。 答案 D,2. 三氧化二镍（Ni2O3）可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO-, 把二价镍氧化为三价镍。 以下说法不正确的是（ ） A.可用铁作阳极材料 B.电解过程中阳极附近溶液的pH降低 C.阳极反应方程式为：2Cl-2e- Cl2 D.1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过 了1 mol 电子,解析 A项中因铁为活泼金属，用它作阳极材料时铁 被氧化，错；B项中，在电解过程中阳极发生反应 2Cl-2e- Cl2 ,产生的Cl2在弱碱性条件下生成 ClO-,证明pH降低，所以B、C正确；D项中,根据 化合价与得失电子的关系,1 mol 二价镍全部变为三 价镍时外电路通过1 mol电子，D正确。 答案 A,3.关于下列各图的说法（其中中均为惰性电极） 正确的是（）,A.装置中阴极产生的气体能够使湿润淀粉-KI试纸变蓝 B.装置中待镀铁制品应与电源正极相连 C.装置中电子由b极流向a极 D.装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应,解析 装置用惰性电极电解CuCl2溶液，阴极析出 铜，阳极产生氯气，A错；装置为电镀铜装置,阳 极电极反应式为:Cu-2e- Cu2+,阴极电极反应式 为：Cu2+2e- Cu,因此待镀铁制品应与电源负极 相连，B错；装置为氢氧燃料电池，b极通入O2， 发生还原反应，作电池的正极，是电子流入的极， C错。 答案 D,题组二 电解的规律及有关计算 4.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c（NO ）=6.0 mol/L,用石墨作电极电解此溶液，当通电一 段时间后，两极均收集到22.4 L气体（标准状况下），假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是（） A.原混合溶液中c（K+）为4 mol/L B.上述电解过程中共转移4 mol电子 C.电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D.电解后溶液中c（H+）为2 mol/L,解析 阴极上分段发生以下两个反应：Cu2+2e- Cu,2H+2e- H2，阳极反应式为4OH-4e- 2H2O+O2，当阳极产生22.4 L氧气时，转移电子 4 mol，此时阴极上H+放电2 mol，还有2 mol电子转 移来自于Cu2+放电，析出Cu 1 mol，溶液中c（K+）= c(NO )-2c(Cu2+)=6.0 mol/L-2 =2.0 mol/L， 故A、C项错，B项正确；根据电荷守恒，电解后溶 液中c（H+）=2c（Cu2+）=4 mol/L，D项错。 答案 B,5.用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.2 mol Cu（OH）2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移的电子的物质的量为（） A.0.4 molB.0.5 mol C.0.6 molD.0.8 mol 解析 若只电解CuSO4加入CuO即可恢复电解前的浓度，题意加入Cu（OH）2根据Cu(OH)2 CuO +H2O说明电解了0.2 mol CuSO4和0.2 mol H2O，故转移的电子数目为0.4 mol+0.4 mol=0.8 mol。,D,6.如下图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电 极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电 前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。 将直流电源接通后，F极附近呈红色。,请回答： （1）B极是电源的，一段时间后，甲中溶 液颜色，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极 附近的颜色逐渐变深，这表明， 在电场作用下向Y极移动。 （2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一 种单质生成时，对应单质的物质的量之比为 。 （3）现用丙装置给铜件镀银，则H应该是(填 “镀层金属”或“镀件”）,电镀液是 溶液。 当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL), 丙中镀件上析出银的质量为，甲中溶液的pH （填“变大”、“变小”或“不变”）。,（4）若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生 总反应的离子方程式是 。 解析 （1）F极附近呈红色，说明F是阴极，E是阳 极，则A为正极，B为负极。甲中因Cu2+放电使溶液颜 色变浅。丁中Y极附近颜色变深，说明Fe(OH)3胶粒 向阴极移动,即Fe(OH)3胶粒带正电荷。（2）C、D、 E、F的电极产物分别为O2、Cu、Cl2、H2，由于电路中 通过的电量相等,所以其物质的量之比为1222。 （3）乙中溶液pH=13，生成n（NaOH）= 0.1 mol/L 0.5 L=0.05 mol,电路中通过的电子的物质的量为0.05mol, 所以丙中镀件上析出银0.05 mol108 g/mol=5.4 g。,（4）当金属作阳极时，金属先于溶液中的阴离子放电而溶解，故甲中发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+ Fe2+Cu。 答案 （1）负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶体粒子带正电荷 （2）1222 （3）镀件AgNO3 5.4 g 变小 （4）Fe+Cu2+ Cu+Fe2+,题组三 金属的电化学腐蚀与防护 7.下列关于金属腐蚀叙述正确的是( ) A.金属在潮湿空气中腐蚀的实质是： M+nH2O M(OH)n+ H2 B.金属的化学腐蚀的实质是M-ne- Mn+,电子直 接转移给还原剂 C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是 吸氧腐蚀 解析 金属可发生析氢腐蚀，也可能发生吸氧腐蚀， 所以A、C不对。,D,8.如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：,中、碱或,（1）若试管内液面上升，则原溶液呈 性，发生腐蚀，电极反应：负极： ； 正极： 。 （2）若试管内液面下降，则原溶液呈性, 发生 腐蚀。电极反应：负极: ； 正极： 。,O2+4e-+2H2O 4OH-,弱酸,吸氧,Fe-4e-,2Fe2+,较强酸,析氢,Fe-2e- Fe2+,2H+2e-H2,一、选择题(本题包括12小题,每小题5分，共60分) 1.（2009安徽理综,12）Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为：2Cu+H2O Cu2O+ H2。下列说法正确的是（）,定时检测,A.石墨电极上产生氢气 B.铜电极发生还原反应 C.铜电极接直流电源的负极 D.当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成 解析 由总反应知失电子的为Cu，得电子的是H2O中 的氢元素。因此Cu极为电解池的阳极，接电源的正 极，石墨为阴极，接电源的负极。当有0.1 mol电子 转移时，应有0.05 mol Cu2O生成。 答案 A,2.（2009上海，13）如图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是（）,A.生铁块中的碳是原电池的正极 B.红墨水柱两边的液面变为左低右高 C.两试管中相同的电极反应式是Fe-2e- Fe2+ D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 解析 a、b试管中均发生铁的电化学腐蚀，在食盐水中的Fe发生吸氧腐蚀，正极为碳：2H2O+O2+4e- 4OH-，负极为铁：2Fe-4e-2Fe2+，由于吸收O2, a管中气压降低；b管中的电解质溶液是酸性较强的NH4Cl溶液，故发生析氢腐蚀，正极：2H+2e- H2，负极：Fe-2e- Fe2+，由于放出氢气，b管中气压增大，故U型管中的红墨水应是左高右低，B选项错误。 答案 B,3.（2009北京，6）下列叙述不正确的是（ ） A.铁表面镀锌，铁作阳极 B.船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2+2H2O+4e- 4OH- D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl-2e- Cl2 解析 铁表面镀锌，铁应作阴极而锌作阳极，A错误；锌比铁活泼，在船底镶嵌锌块，可有效防护船体被腐蚀；钢铁的吸氧腐蚀中正极上O2得到e-被还原；工业电解食盐水的反应中阳极上Cl-失去e-被氧化，故B、C、D均正确。,A,4.（2008重庆理综，12）如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是（ ） A.a中铁钉附近呈现红色 B.b中铁钉上发生还原反应 C.a中铜丝上发生氧化反应 D.b中铝条附近有气泡产生,解析 依据原电池原理分析可知:a中铁钉作负极，发生氧化反应，铜丝作正极发生O2+2H2O+4e- 4OH-的还原反应，可知A、C错误；b中铁钉作正极，发生O2+2H2O+4e- 4OH-的还原反应，而铝发生Al-3e- Al3+不会冒气泡，D错误。 答案 B,5.（2008上海,12）取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是（） A.b电极是阴极 B.a电极与电源的正极相连接,C.电解过程中，水是氧化剂 D.b电极附近溶液的pH变小 解析 用惰性电极电解NaCl溶液，其电极反应分别为：阴极：2H+2e-H2 阳极：2Cl-2e- Cl2,由于a极出现了双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色，则a极为电解池的阳极，因为产生的Cl2与水反应生成HCl和HClO，HCl使pH试纸显红色，HClO具有漂白性使pH试纸褪色，b极为阴极，H+得电子产生H2，H+来源于H2O的电离，因此在b极又同时生成了OH-,因此b极附近pH增大。 答案 D,6. 下列过程需要通电才能进行的是（） 电离 电解 电镀 电泳 电化学腐蚀 A. B. C. D.全部 解析 电离是电解质在水溶液中或熔融状态下离解成阴、阳离子的过程，不需要通电；电化学腐蚀属于原电池反应，是化学能转变为电能的过程，故C项正确。,C,7. 下列叙述正确的是（ ） A.纯锌与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液，可 使反应速率加快 B.甲醇和氧气以及KOH溶液构成的新型燃料电池 中，其负极上发生的反应为：CH3OH+6OH- + 6e- CO2+5H2O C.在铁件上镀铜时，金属铜作阴极 D.电解精炼铜时，电解质溶液中铜离子浓度保持不 变,解析 锌置换出少量铜后形成铜锌原电池，使反应速率加快，A项正确；负极上应发生失去电子的氧化反应，并且CO2在碱性环境中要生成CO ，B项错；电镀池中，镀层金属作阳极，C项错；电解精炼铜时，溶液中铜离子浓度降低，D项错。 答案 A,8. 关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（） A.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无 色 B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中， 充分搅拌后溶液呈中性 解析 电解食盐水时发生的反应： 阳极：2Cl-2e- Cl2 阴极：2H2O+2e- H2+2OH- 总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,对照分析选项，C错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2+2I- I2+2Cl-，溶液呈棕色，B正确；阴极附近产生大量的OH-,滴加酚酞后变红色，A错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。 答案 B,9. 用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（） A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH 不变 B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH 减小 C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的 物质的量之比为12 D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的 物质的量之比为11,解析 电解稀H2SO4，实质上是电解水，硫酸的物 质的量不变，但溶液体积减小，浓度增大，故溶液 pH减小，A不正确；电解稀NaOH溶液，阳极消耗 OH-，阴极消耗H+，实质也是电解水，NaOH溶液 浓度增大，故溶液的pH增大，B不正确；电解 Na2SO4溶液时，在阳极发生反应：4OH-4e- 2H2O+O2,在阴极发生反应：2H+2e- H2， 由于两电极通过的电量相等，故析出H2与O2的物 质的量之比为21，C不正确；电解CuCl2溶液 时，阴极反应为：Cu2+2e- Cu，阳极反应为： 2Cl-2e- Cl2，两极通过电量相等时，Cu和 Cl2的物质的量之比为11,D正确。 答案 D,10. 天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2+C6 CoO2+LiC6, 下列说法正确的是（） A.充电时，电池的负极反应为LiC6-e- Li+C6 B. 放电时，电池的正极反应为CoO2+Li+e- LiCoO2 C.羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池 的电解质 D.锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低,解析 充电时，Li被氧化，电池负极反应为C6+e- C ,故A项错误；由于Li为活泼金属，可与羧酸、醇等物质反应，故C项错误；由于Li的摩尔质量较小，所以锂电池的比能量应较高，故D项错误。 答案 B,11.下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。 下列说法不正确的是（ ） A.从E口逸出的气体是H2 B.从B中加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性 C.标准状况下每生成22.4 L Cl2,使产生2 mol NaOH D.完全电解后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度 解析 电解饱和食盐水时两极放出的是H2和Cl2，加盐酸可以恢复NaCl的物质的量，因盐酸中有水，故不能恢复NaCl的浓度，故D项不正确。,D,12.下图所示装置是一种可充电电池，装置为电 解池。离子交换膜只允许Na+通过，充放电的化学 方程式为2Na2S2+NaBr3 Na2S4+3NaBr。 闭合开关K时，b极附近先变红色。下列说法正确的是（）,A.负极反应为4Na-4e- 4Na+ B.当有0.01 mol Na+通过离子交换膜时，b电极上析 出标准状况下的气体112 mL C.闭合K后，b电极附近的pH变小 D.闭合K后，a电极上有气体产生,解析 本题信息新颖，多数同学对所给的电池反应 很不熟悉，习惯写出电极式的同学会因为写不出电 极反应式而做不出来。电源的正极：Br +2e- 3Br-；电源的负极：2S -2e- S ，内电路为Na+ 移动导电。由题意可知b极（阴极）：2H2O+2e- H2+2OH-，a极（阳极）：Cu-2e- Cu2+，所 以C、D均错误；对于B项当有0.01 mol Na+通过离 子交换膜时，说明有内电路通过了0.01 mol 的电 荷，外电路转移的电子也就为0.01 mol。结合b极 反应，产生的气体就为0.005 mol，体积为112 mL。 只有B正确。 答案 B,二、非选择题（本题包括4小题，共40分） 13.（12分）（2009山东理综，29）Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。 （1）该电池的负极材料是。电池工作时，