[最新]高考化学一轮讲义：电解池金属的腐蚀与防护(含解析).pdf

最新教学资料高考化学第三节电解池金属的腐蚀与防护明考纲要求理主干脉络1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。一、电解原理1.电解使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能。2.电解池（1）概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。（2）电解池的构成条件：有外接电源；有与电解质溶液相连的两个电极；形成闭合回路。（3）电解池中电子和离子的移动：电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。（4）电解池工作原理（以电解CuCl2溶液为例）：总反应方程式：CuCl2通电,Cu Cl2二、电解原理的应用1.电解饱和食盐水2.电解精炼铜3.电镀铜4.电解冶炼钠三、金属的腐蚀与防护1.化学腐蚀和电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的物质直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质M ne=Mn现象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区别无电流产生有微弱电流产生联系普遍性：M ne=Mn电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，危害也更严重2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜环境水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性负极反应Fe2e=Fe22Fe4e=2Fe2正极反应2H2e=H2O24e2H2O=4OH总反应Fe 2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe（OH）24Fe（OH）2 O2 2H2O=4Fe（OH）3联系吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护（1）原电池原理牺牲阳极的阴极保护法。（2）电解池原理外加电源的阴极保护法。（3）改变金属内部结构如不锈钢。（4）加保护层如涂防锈油漆、电镀等。1.判断正误（正确的打“”，错误的打“”）。（1）任何化学反应都可以设计成电解池反应。（）（2）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中的c（Cu2）均保持不变。（）（3）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和 Al2O3，也可电解MgO 和 AlCl3。（）（4）若把 CuH2SO4=CuSO4H2设计成电解池，应用Cu作阳极。（）（5）当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用。（）（6）可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护不受腐蚀。（）提示：（1）。非氧化还原反应不能设计成电解池反应。（2）。电镀铜时基本不变，但电解精炼铜时由于粗铜中含有活泼金属，会使c（Cu2）减小。（3）。不能电解MgO（熔点很高）和AlCl3（共价化合物，熔融态不导电）。（4）。（5）。镀层破损后，Fe与 Sn 形成原电池的两极，Fe 比 Sn活泼，Fe作负极被腐蚀。（6）。应连接电源的负极以保护输油钢管。2.比较原电池与电解池有哪些不同之处？填写下表：电解池原电池电极名称电极反应（氧化、还原）能量转变答案：电解池原电池电极名称阴极（与电源负极相连）阳极（与电源正极相连）负极（电子流出的电极）正极（电子流入的电极）电极反应（氧化、还原）还原反应氧化反应氧化反应还原反应能量转变电能转化为化学能化学能转化为电能3.电解原理应用广泛，请思考并回答以下问题。（1）电解 NaCl 饱和溶液，如何检验两极产物？（2）氯碱工业用阳离子交换膜（只允许阳离子通过）把两个极室分开有何优点？（3）电解精炼铜时阳极泥是如何形成的？答案：（1）在阳极用湿润的淀粉-KI试纸即可检验Cl2的生成，在阴极收集一小试管气体做爆鸣试验即可证明H2的生成，向阴极溶液中滴入酚酞试液显红色证明有NaOH 生成。（2）因气体和阴离子不能通过，因此防止了H2与 Cl2的反应，同时也防止了Cl2与 NaOH的反应。（3）粗铜中含有Au、Ag等不活泼金属，电解精炼时因其还原性弱于铜，而不能放电反应，就直接沉入阳极室底部，被称为阳极泥。4.电解池工作时电子和离子是如何移动的？提示：电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。5.电镀铜时，Cu2浓度如何改变？电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度是否改变？提示：电镀铜时，电解质溶液中的Cu2浓度不变，电解精炼铜时，粗铜中的Zn、Fe、Ni 等比 Cu活泼金属在阳极失去电子，阴极上只有Cu2得电子，所以CuSO4溶液的浓度会降低。6.为什么要在轮船水线以下的船壳上嵌入一定数量的锌块？提示：Fe-Zn-海水构成原电池，Zn 作负极，Fe 作正极，锌被腐蚀，而船体受到保护。7.（2013北京高考）用石墨电极电解CuCl2溶液（见右图）。下列分析正确的是（）A.a 端是直流电源的负极B.通电使 CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应：Cu22e=Cu D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体解析：选 A 通过图中离子的运动状态可判断连接a 的为阴极，连接b 的为阳极，故a端为直流电源的负极，b 端为直流电源的正极，A项正确；CuCl2在水溶液中就能发生电离，而不是通电的结果，B项错误；阳极发生氧化反应，即2Cl2e=Cl2，C项错误；阴极发生还原反应，析出 Cu，阳极发生氧化反应，在阳极附近可观察到黄绿色气体，D项错误。电极反应式、电解反应式的书写1.按要求书写有关电极反应式及电解反应总化学（或离子）方程式。（1）用惰性电极电解AgNO3溶液。_（2）用惰性电极电解MgCl2溶液。_（3）用铁作电极电解NaCl 溶液。_（4）用铜作电极电解盐酸。_（5）（2013福建高考）以惰性电极电解FeCl2和 HCl 的混合物可制备FeCl3和 H2。_（6）（2010山东高考）以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面可形成氧化膜。_ 答案：（1）4OH4e=2H2O O24Ag4e=4Ag 4Ag2H2O=电解4Ag4HO2（2）2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2O=电解Mg（OH）2 H2 Cl2（3）Fe2e=Fe22H2e=H2Fe2H2O=电解Fe（OH）2 H2（4）Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2H=电解Cu2H2（5）Fe2e=Fe32H 2e=H22Fe22H=电解2Fe3H2（6）2Al 6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al 3H2O=电解Al2O33H22.（2013浙江高考）电解装置如图所示，电解槽内装有KI 及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2 6OH=IO3 5I3H2O 下列说法不正确的是（）A.右侧发生的电极反应式：2H2O 2e=H2 2OHB.电解结束后，右侧溶液中含有IO3C.电解槽内发生反应的总化学方程式：KI3H2O=通电KIO33H2D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变解析：选D 装置图中左侧电极为阳极，I失去电子生成I2，右侧电极为阴极，H2O得到电子生成H2，A、C项正确；电解结束后，左侧溶液中的IO3经阴离子交换膜进入右侧，B项正确；D项，如果将阴离子交换膜换为阳离子交换膜，那么阴极产生的OH不会与 I2发生反应，故电解槽内发生的总化学反应要变化，D项错误。3.（2012浙江高考）以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：下列说法不正确的是（）A.在阴极室，发生的电极反应为：2H2O2e=2OHH2B.在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H浓度增大，使平衡2CrO24 2HCr2O27H2O向右移动C.该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO44H2O=通电2K2Cr2O7 4KOH 2H2 O2D.测定阳极液中K和 Cr 的含量，若 K与 Cr 的物质的量之比（nk/ncr）为d，则此时铬酸钾的转化率为1d2解析：选 D 分析该制备过程，K2CrO4在转变为K2Cr2O7的过程中没有发生化合价的变化，制备过程是通过电解的方法改变溶液的pH来实现的。阴极的反应式是2H2O2e=2OHH2，阳极的反应式为2H2O4e=O2 4H，电解过程中阳极区的c（H）增大，促进平衡 2CrO242HCr2O27H2O向右移动，总反应式为4K2CrO44H2O=通电2K2Cr2O74KOH 2H2 O2。若设加入反应容器内的K2CrO4为 1 mol，反应中有xmol K2CrO4转化为 K2Cr2O7，则阳极区剩余的K2CrO4为（1x）mol，其对应的nK2（1x）mol，nCr（1x）mol，生成的 K2Cr2O7为x/2 mol，其对应的nKx mol，nCrx mol，由nK/nCrd可得，x2d，转化率为（2d）/1。1.电极反应式的书写步骤（1）明确阴、阳两极：根据外接电源正极连阳极负极连阴极根据电流方向从阴极流出从阳极流入根据电子流向从阳极流出从阴极流入根据离子流向阴离子移向阳极阳离子移向阴极根据电极产物阳极：电极溶解、逸出O2（或极区变酸性）或 Cl2阴极：析出金属、逸出H2（或极区变碱性）（2）分析电极产物：首先明确阳极材料和溶液中存在的所有离子，然后根据如下规律分析判断。（3）书写电极反应式：注意电解质溶液的环境。若电解质溶液中的离子与电极产物发生反应，一般要把该离子写进电极反应式，如碱性环境下生成的CO2会与 OH反应生成CO23。注意质量守恒，电子守恒和电荷守恒，一般先照顾电子守恒，然后利用电荷守恒配平，最后再用质量守恒验证。2.电解总方程式的书写（1）必须在连接号上标明通电或电解。（2）只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解CuCl2溶液：CuCl2=电解CuCl2。（3）只有水被电解，只写水及电解产物即可。如电解稀硫酸、NaOH溶液、Na2SO4溶液时，化学方程式应写为2H2O=电解2H2 O2。（4）电解质、水同时被电解，则都要写进化学方程式。如电解饱和食盐水：2NaCl2H2O=电解H2 Cl2 2NaOH。特别提醒规避电解池中方程式书写的3 个易失分点（1）书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成化学式。（2）要确保两极得失电子数目相等，且注明条件“电解”。（3）电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电（电镀锌时除外）。电解规律与电解计算4.现用惰性电极分别电解H2SO4溶液、NaCl 溶液、CuSO4溶液。请解答下列有关问题。（1）写出电解三种溶液的总反应化学方程式。（2）电解一段时间后，三种溶液的pH有何变化？应通入（或加入）何物质可以使电解质溶液复原？（3）若 NaCl 溶液的体积为1 L，电解时有0.01 mol e转移时，溶液的 pH是多少？（忽略溶液体积的变化）。（4）CuSO4溶液电解完成后，需加入9.8 g Cu（OH）2才能使电解质溶液复原，则该过程中电子转移的物质的量是多少？答案：（1）2H2O=电解2H2 O22NaCl 2H2O=电解2NaOH H2 Cl22CuSO42H2O=电解2CuO2 2H2SO4（2）减小、增大、减小；水、HCl 气体、CuO（3）12（4）0.4 mol 5.A、B、C为三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：阳离子Na、K、Cu2阴离子SO24、OH图 1 所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的 C 溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c 电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2 所示。请回答下列问题：（1）M 为电源的（填“正”或“负”）极，电极b 上发生的电极反应为。（2）乙烧杯中的反应为_。（3）计算电极e 上生成的气体在标准状况下的体积_。（4）丙烧杯要恢复到原来的状况，操作是 _。（5）B溶液中金属离子全部析出后，电解能不能继续进行？解析：（1）乙中 c 电极质量增加，则c 电极应发生反应：Cu22e=Cu，即 c 电极为阴极，由此可推出b 电极为阳极，a 电极为阴极，M为电源的负极，N 为电源的正极。测得乙中 c 电极质量增加了16 g，有金属析出的是Cu2，其他的都不可能，而 Cu2只能和 SO24结合，可以确定 B为 CuSO4；由常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系图，可以确定A为 KOH或 NaOH，C 为 Na2SO4或 K2SO4。甲中为KOH或 NaOH 溶液，相当于电解H2O，阳极 b处为 OH放电，即4OH4e=2H2O O2。（2）乙烧杯中发生反应：2CuSO42H2O=电解2CuO2 2H2SO4，当乙中有16 g Cu析出时，转移的电子为0.5 mol，而整个电路是串联的，故每个烧杯中电极上转移的电子都是0.5 mol。（3）丙中为Na2SO4或 K2SO4溶液，相当于电解水，由反应方程式2H2O=2H2 O2可知，生成2 mol H2，转移 4 mol电子，所以当整个反应中转移0.5 mol电子时，生成的H2为 0.25 mol，标准状况下的体积为0.25 mol 22.4 L/mol 5.6 L。（4）甲和丙烧杯中均消耗水0.25 mol，若要恢复到原来的状态，应向烧杯中加入4.5 g水。（5）铜全部析出后，电解质变为H2SO4，电解反应仍能继续进行。答案：（1）负4OH4e=2H2OO2（2）2CuSO42H2O=电解2Cu O2 2H2SO4（3）5.6 L（4）向丙烧杯中加4.5 g水（5）能CuSO4溶液已转变为稀硫酸，反应变为电解水的反应6.（2013天津高考）为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al 作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：电池：Pb（s）PbO2（s）2H2SO4（aq）=2PbSO4（s）2H2O（l）电解池：2Al 3H2O=电解Al2O33H2电解过程中，以下判断正确的是（）电池电解池A H移向 Pb电极H移向 Pb 电极B 每消耗 3 mol Pb 生成 2 mol Al2O3C 正极：PbO24H2e=Pb22H2O 阳极：2Al 3H2O6e=Al2O36HD 解析：选 D 本题考查电化学知识，意在考查考生提取信息的能力、判断能力和知识的迁移能力。原电池中阳离子向正极移动，所以H移向 PbO2极，电解池中，阳离子移向阴极，即 H移向 Pb 极，A项错误；原电池中消耗3 mol Pb，转移 6 mol e，在电解池中转移6 mol e生成 1 mol Al2O3，B项错误；原电池中正极反应为PbO22e 4H SO24=PbSO42H2O，C项错误；原电池中Pb失电子转化为PbSO4，所以 Pb电极质量增加，而电解池中Pb 作阴极，不参与反应，所以质量不变，D项正确。1.以惰性电极电解电解质溶液的四种类型类型电极反应特点电解质溶液电解对象电解质浓度pH 电解质溶液复原电解水型阴 极：4H 4e=2H2阳极：4OH 4e=2H2O O2强碱（NaOH）水增大增大加水含氧酸（H2SO4）水增大减小加水活泼金属的含氧酸盐（Na2SO4）水增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电无氧酸（HCl）电解质减小增大通入氯化氢气体不活泼金属的无氧酸盐（CuCl2）电解质减小加氯化铜放 H2生碱型阴极：H2O放 H2生成碱阳极：电解质阴离子放电活泼金属的无氧酸盐（NaCl）电解质和水生成新电解质增大通入氯化氢气体放 O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放 O2生成酸不活泼金属的含氧酸盐（CuSO4）电解质和水生成新电解质减小加氧化铜2.电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：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。解题方法：金属的腐蚀与防护7.（2013北京高考）下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是（）A.水中的钢闸门连接电源的负极B.金属护栏表面涂漆C.汽车底盘喷涂高分子膜D.地下钢管连接镁块解析：选 A 水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，A项正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气的接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B项错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，C项错误；地下钢管连接镁块，形成了原电池，属于牺牲阳极的阴极保护法，D项错误。8.（2012山东高考）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（）A.图 a 中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B.图 b 中，开关由M改置于 N时，Cu-Zn 合金的腐蚀速率减小C.图 c 中，接通开关时Zn 腐蚀速率增大，Zn 上放出气体的速率也增大D.图 d 中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析：选 B 图 a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，选项 A错误；图b 中开关置于M时，Cu-Zn 合金作负极，由M改置于 N 时，Cu-Zn合金作正极，腐蚀速率减小，选项B正确；图c 中接通开关时Zn 作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt 极上放出，选项C错误；图 d 中 Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的氧化反应引起的，选项D错误。9.请判断下列有关金属腐蚀与防护的说法正误。（1）生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱（）（2）用锡焊接的铁制器件，焊接处易生锈（）（3）铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀（）（4）钢管与电源正极连接，钢管可被保护（）（5）铁遇冷浓硝酸表现钝化，可保护内部不被腐蚀（）（6）钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀（）（7）钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3（）提示：（1）生铁中含有碳，构成原电池加快了腐蚀速率，正确；（2）用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈，是因为构成的原电池中Fe 作负极，加快了腐蚀速率，正确；（3）铁管上镶嵌锌块，构成的原电池中Fe 作正极，受到保护，正确；（4）钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，错误；（5）铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，正确；（6）钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，错误；（7）钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为：Fe 2e=Fe2，错误。答案：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）1.判断金属腐蚀的快慢六个规律规律一在同一电解质溶液中，金属腐蚀由快到慢的顺序：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀应用原电池原理有保护措施的腐蚀应用电解原理有保护措施的腐蚀。或电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极。规律二同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。规律三对于活动性不同的两种金属的合金，活动性差别越大，氧化还原反应速率越快，活泼金属腐蚀越快。规律四对于同一电解质溶液，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快（除钝化外）。规律五纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢。规律六不纯的金属或合金，在潮湿的空气中腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。2.金属防护的三种方法方法一改变金属的内部结构。如把铬、镍等加到普通钢里制成不锈钢。方法二加防护层。如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或其氧化物。方法三电化学防护。牺牲阳极保护法原电池原理：正极为被保护的金属；负极为比被保护的金属活泼的金属；外加电流阴极保护法电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。电化学中的组合装置问题将原电池和电解池结合在一起，综合考查化学反应中的能量变化、氧化还原反应、化学实验和化学计算等知识，是高考试卷中电化学部分的重要题型。该类题目的考查内容通常有以下几个方面：电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复、运用电子守恒处理相关数据等。解答该类试题时电池种类的判断是关键，整个电路中各个电池工作时电子守恒，是数据处理的法宝。1.多池串联装置中电池类型的判断（1）直接判断：非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如下图：A为原电池，B为电解池。（2）根据电池中的电极材料和电解质溶液判断：原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极一个碳棒做电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：B为原电池，A为电解池。（3）根据电极反应现象判断：在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型，如图：若 C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。2.有关概念的分析判断在确定了原电池和电解池后，有关概念的分析和判断如：电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动方向、pH 的变化及电解质溶液的恢复等。只要按照各自的规律分析就可以了。3.综合装置中的有关计算原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：串联电路中各支路电流相等；并联电路中总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其他各种数据。图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol 电子转移，则 Zn 极溶解 6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L（标准状况），Pt 极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu 6.4 g。甲池中 H被还原，产生H2，负极 Zn 极氧化生成ZnSO4溶液，pH变大；乙池中是电解CuCl2溶液，由于 Cu2浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。1.（2014扬州调研）如图所示，将两烧杯中电极用导线相连，四个电极分别为Mg、Al、Pt、C。当闭合开关S后，以下表述正确的是（）A.电流表指针不发生偏转B.Al、Pt 两极有 H2产生C.甲池 pH减小，乙池pH不变D.Mg、C两极生成的气体在一定条件下可以恰好完全反应解析：选D 甲池 Al 能与 NaOH溶液反应，所以为原电池，乙池Pt、C均不与 NaOH溶液反应，故乙池为电解池，电流表指针偏转。甲池中Mg为正极，产生H2，Al 为负极溶解，Pt 作阴极产生H2，C作阳极产生O2，甲池消耗NaOH，pH减小，乙池消耗水，pH增大。根据电子转移数目相等，则Mg、C 两极产生的O2、H2体积比为12，在一定条件下可以完全反应。2.某同学按下图所示的装置进行实验。A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水，当 K闭合时，SO24从右向左通过交换膜移向A极。下列分析正确的是（）A.溶液中c（A2）减小B.B 极的电极反应：B2e=B2C.Y 电极上有H2产生，发生还原反应D.反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀解析：选 D 根据 SO24从右向左通过交换膜移向A极，则 A极为负极，故A极的电极反应为 A 2e=A2，溶液中c（A2）增大，A错误；B极为正极，发生还原反应，B错误；Y电极为阳极，为Cl放电，发生氧化反应：2Cl2e=Cl2，有 Cl2产生，C 错误；右边U 形管中最初为电解AlCl3溶液，X 电极为H放电，c（H）减小，c（OH）增大，且Al3移向 X极，因此会产生Al（OH）3白色胶状沉淀，D正确。3.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，则甲中发生的总反应的离子方程式为：_。解析：（1）由装置图知，直流电源与各电解池串联；由“F极附近呈红色”知，F 极为阴极，则E 极为阳极、D极为阴极、C极为阳极、G极为阳极、H 极为阴极、X极为阳极、Y极为阴极、A极为正极、B极为负极。甲装置是用惰性电极电解CuSO4溶液，由于Cu2放电，导致c（Cu2）降低，溶液颜色逐渐变浅；丁装置是胶体的电泳实验，由于X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。（2）当甲、乙装置中的C、D、E、F 电极均只有一种单质生成时，C、D、E、F 电极的产物分别为：O2、Cu、Cl2、H2，根据各电极转移电子数相同，则对应单质的物质的量之比为：1222。（3）给铜件镀银，根据电镀原理，铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性银盐。当乙中溶液的pH 是 13 时，则乙中n（OH）0.1 mol/L 0.5 L 0.05 mol，即各电极转移电子 0.05 mol，所以丙中析出银0.05 mol；甲装置中由于电解产生H，导致溶液的酸性增强，pH变小。（4）若将 C电极换为铁，则铁作阳极发生反应：Fe2e=Fe2，D极发生：Cu2 2e=Cu，则总反应的离子方程式为：FeCu2=电解CuFe2。答案：（1）负极逐渐变浅氢氧化铁胶粒带正电荷（2）1222（3）镀件AgNO3（合理即可）5.4 g 变小（4）FeCu2=电解CuFe24.（2012海南高考）新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和 O2，电解质为KOH 溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问题：（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为、_；（2）闭合 K开关后，a、b 电极上均有气体产生，其中b 电极上得到的是，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_ _；（3）若每个电池甲烷通入量为1 L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为（法拉第常数F9.65104Cmol1，列式计算），最多能产生的氯气体积为L（标准状况）。解析：（1）总反应式为：CH42O22OH=CO23 3H2O，正极反应式为2O24H2O8e=8OH，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到；（2）由图可看出一二两池为串联的电源，其中甲烷是还原剂，所在电极为负极，因而与之相连的b 电极为阴极，产生的气体为氢气；（3）1 mol 甲烷氧化失去电子8 mol，电量为896500C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，1 L为 1/22.4 mol，可求电量；甲烷失电子是Cl失电子数的8 倍，则得到氢气为4 L（CH48Cl4Cl2）。答案：（1）2O24H2O 8e=8OHCH410OH8e=CO237H2O（2）H22NaCl2H2O电解,2NaOH H2 Cl2（3）1 L22.4 L mol189.65104Cmol13.45104 C 4 L 电解精炼和电镀的应用创新图 125 电镀银工作原理示意图将电镀银中的一种电解质，变为两种电解质，并给出实验现象，从而通过更复杂的电解质溶液，考查学生的迁移能力和问题分析的能力（2013山东高考）下图为电解精炼银的示意图，（填“a”或“b”）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为。答案：a NO32He=NO2H2O 将电镀原理与氧化还原反应、溶液的 pH相结合，考查学生读图能力和创新能力（2012福建高考）（1）电镀时，镀件与电源的极连接。（2）化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用（填“氧化剂”或“还原剂”）与之反应。某化学镀铜的反应速率随镀液变化如图所示。该镀铜过程中，镀液pH控制在 12.5 左右。据图中信息，给出使反应停止的方法：_。答案：（1）负（2）还原剂使反应停止，调节溶液的pH 89 1.在精炼银的装置中为何要补加HNO3？提示：阴极上除发生生成银的反应外，也会发生消耗电能和硝酸的有害反应，如：NO34H3e=NO 2H2O、NO32He=NO2 H2O，所以常往电解质溶液中补加硝酸。2.如何实现铜与稀硫酸反应产生氢气？提示：以铜作阳极，石墨作阴极，稀H2SO4作电解质溶液电解。其中阳极反应式：Cu2e=Cu2，阴极反应式：2H2e=H2，总反应式：CuH2SO4（稀）=电解CuSO4H2。3.比较下列两种装置有哪些不同？（1）请分析两装置中各电极的质量变化？（2）请分析两装置中电解质溶液浓度的变化？提示：（1）甲图中铜片质量减小，铁制品质量增加，乙图中粗铜质量减小，精铜质量增加。（2）甲图中CuSO4溶液浓度几乎未变化，因为阳极溶解多少铜，阴极增加多少铜，乙图中 CuSO4溶液浓度逐渐变小，因为粗铜中混有Zn、Fe，放电后转化为Zn2、Fe2，此时 Cu2会转化为Cu，造成 CuSO4溶液浓度减小。1.利用电解实验测量铜（或Ag）的相对原子质量（1）实验装置：（2）实验原理：阳极反应式：Cu 2e=Cu2，阴极反应式：Cu22e=Cu。（3）实验操作：准确称量电解前阴极铜电极的质量为m1 g；按图组装好仪器，接通直流电源，并记录电流表的电流强度为I A；电解一段时间后，切断电源，用秒表准确记录通电时间为t秒；取出阴极铜片，干燥后称重，其质量为m2 g。（4）数据处理：It1.6 1019NA（m2m1）M（Cu）2整理得：M（Cu）3.2NA（m2m1）It10192.污水处理电浮选凝聚法（1）实验装置：（2）化学反应：阳极：Fe2e=Fe2，2H2O4e=4HO2，4Fe210H2OO2=4Fe（OH）3 8H阴极：2H2e=H2（3）原理及操作：接通直流电源后，与直流电源正极相连的阳极铁失去电子生成Fe2，进一步被氧化，并生成 Fe（OH）3沉淀，Fe（OH）3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化的作用；与直流电源负极相连的阴极产生H2，气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，积累到一定厚度时刮去（或撇掉）浮渣层，即起到了浮选净化的作用。