第36講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理，能書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。2.掌握氯堿工業(yè)、電解精煉、電鍍、電冶金等的反應(yīng)原理。3.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施?？键c(diǎn)一電解池及工作原理1.電解和電解池(1)電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。(2)電解池：將電能轉(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.構(gòu)建電解池模型(以電解CuCl2溶液為例)總反應(yīng)離子方程式：Cu2＋＋2Cl－電解Cu＋Cl特別提醒：“電子不下水，離子不上線”。3.陰、陽兩極上放電順序(1)陰極：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。(2)陽極：活性電極＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根離子(NO3－、SO42－等特別提醒：①惰性電極指的是Pt、Au、石墨電極。②電解水溶液時(shí)，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在陰極放電。4.用惰性電極電解不同類型電解質(zhì)溶液(1)電解水型實(shí)例電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度復(fù)原方法H2SO4陰極：2H＋＋2e－H2陽極：2H2O－4e－4H＋＋O2總反應(yīng)式：2H2O電解2H2↑＋增大加水(2)電解電解質(zhì)型實(shí)例電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度復(fù)原方法HCl陰極：2H＋＋2e－H2陽極：2Cl——2e－Cl2總反應(yīng)式：2HCl電解H2↑＋減小通入HCl氣體CuCl2陰極：Cu2＋＋2e－陽極：2Cl——2e－Cl2總反應(yīng)式：CuCl2電解Cu＋加CuCl2固體學(xué)生用書?第205頁(3)電解質(zhì)和水均參與電解型實(shí)例電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式電解質(zhì)溶液濃度復(fù)原方法NaCl(放H2生堿)陽極：2Cl——2e－Cl2陰極：2H2O＋2e－H2↑＋2OH總反應(yīng)式：2Cl－＋2H2O電解Cl2↑＋H2↑減小并生成新電解質(zhì)通入HCl氣體CuSO4(放O2生酸)陽極：2H2O－4e－4H＋＋O2陰極：Cu2＋＋2e－總反應(yīng)式：2Cu2＋＋2H2O電解2Cu＋O2↑減小并生成新電解質(zhì)加CuO【微思考】(1)根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表，Cu和稀H2SO4不反應(yīng)，根據(jù)電化學(xué)的原理怎樣實(shí)現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生H2？。(2)根據(jù)對(duì)電解規(guī)律的理解，用惰性電極電解3mol·L－1NaCl和1mol·L－1CuSO4的混合溶液，可看作三個(gè)電解階段。①第一階段：相當(dāng)于電解溶液，電解總反應(yīng)：；②第二階段：相當(dāng)于電解溶液，電解總反應(yīng)：；③第三階段：相當(dāng)于電解，電解總反應(yīng)：。提示：(1)Cu作陽極，C作陰極，稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，通入直流電就可以實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)。電極反應(yīng)式陽極：Cu－2e－Cu2＋，陰極：2H＋＋2e－H2↑?？偡磻?yīng)式：Cu＋2H＋電解Cu2＋(2)①1mol·L－1CuCl2CuCl2電解Cu＋②1mol·L－1NaCl2NaCl＋2H2O電解2NaOH＋H2↑＋③水2H2O電解O2↑＋電解原理及電解規(guī)律1.用惰性電極進(jìn)行電解，下列說法正確的是()A.電解稀硫酸，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變B.電解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小C.電解Na2SO4溶液，在陰極上和陽極上生成氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2D.電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1答案：D解析：電解稀硫酸時(shí)，實(shí)質(zhì)上是電解水，溶劑的質(zhì)量減少，溶質(zhì)的質(zhì)量不變，所以溶液的濃度增大，氫離子的濃度增大，溶液的pH變小，故A錯(cuò)誤；電解稀氫氧化鈉溶液時(shí)，實(shí)質(zhì)上是電解水，溶劑的質(zhì)量減少，溶質(zhì)的質(zhì)量不變，所以溶液的濃度增大，氫氧根離子的濃度增大，溶液的pH變大，故B錯(cuò)誤；電解硫酸鈉溶液時(shí)，實(shí)質(zhì)上是電解水，陰極上水得電子生成氫氣，陽極上水失電子生成氧氣，根據(jù)得失電子守恒，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2∶1，故C錯(cuò)誤；電解氯化銅溶液時(shí)，陰極上銅離子得電子生成銅，陽極上氯離子失電子生成氯氣，根據(jù)得失電子守恒，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1，故D正確。2.以惰性電極電解100mL0.05mol·L－1CuSO4溶液。(1)陽極產(chǎn)生56mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體時(shí)，所得溶液的pH為(不考慮溶液體積變化)，要使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，可加入g的。(2)繼續(xù)通電電解，此時(shí)被電解的物質(zhì)為，若加入0.1molCu(OH)2可使溶液復(fù)原，則電路中轉(zhuǎn)移的電子為mol。(3)通電足夠長(zhǎng)時(shí)間，加入0.1molCu2(OH)2CO3可使溶液復(fù)原，則電路中轉(zhuǎn)移電子為mol。答案：(1)10.4CuO(或0.62CuCO3)(2)水(或H2O)0.4(3)0.6解析：(1)電解CuSO4時(shí)，陽極H2O失電子生成O2，陰極Cu2＋得電子生成Cu，陽極生成56mLO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即0.0025mol，依據(jù)總反應(yīng)式：2CuSO4＋2H2O電解2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液中生成0.01molH＋，c(H＋)＝0.1mol·L－1，pH＝1；電解生成0.0025molO2和0.005molCu，故要使溶液復(fù)原可加0.005molCuO，質(zhì)量為0.4g，或加0.005molCuCO3，質(zhì)量為0.62g。(2)繼續(xù)通電電解，電解質(zhì)為H2SO4溶液，故實(shí)際被電解的物質(zhì)為H2O；加入0.1molCu(OH)2可使溶液復(fù)原，相當(dāng)于加入0.1molCuO和0.1molH2O，故轉(zhuǎn)移電子為(0.1×2＋0.1×2)mol＝0.4mol。(3)Cu2(OH)2CO3相當(dāng)于2CuO·H2O·CO2，CO2逸出，故轉(zhuǎn)移電子為0.2mol×2＋0.1mol×2＝0.6分析電解過程的思維流程電極反應(yīng)式及電解總反應(yīng)式的書寫3.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)電解MnSO4溶液可制備MnO2，其陽極的電極反應(yīng)式為。答案：(1)2Cl——2e－Cl22H2O＋2e－＋Mg2＋H2↑＋Mg(OH)2Mg2＋＋2Cl－＋2H2O電解Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋(2)2Al－6e－＋3H2OAl2O3＋6H＋2H＋＋2e－H2↑2Al＋3H2O電解Al2O3＋(3)Mn2＋＋2H2O－2e－MnO2↓＋4H學(xué)生用書?第206頁4.整合有效信息書寫電極反應(yīng)式。(1)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＋S2－①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↑＋2OH②Sn2－＋2H＋(n－1)S↓＋(2)NH3根據(jù)總反應(yīng)：8NO＋7H2O電解3NH4NO3＋2HNO3，要使電解產(chǎn)生的HNO3轉(zhuǎn)化為NH4NO3解析：(1)①電解時(shí)，陰極區(qū)溶液中的陽離子放電，即水溶液中的H＋放電生成H2。②由題給反應(yīng)可知，陽極區(qū)生成了Sn2－，Sn2－可以理解為(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S單質(zhì)和H2S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＋3NH4＋＋3H2O，陽極反應(yīng)式為5NO－15e－＋10H2O5NO3－＋20H＋，總反應(yīng)式為8NO＋7H2O電解3NH4NO3＋2HNO電解池電極反應(yīng)式的書寫1.用惰性電極電解，分析溶液中的陰陽離子：陽離子向陰極移動(dòng)，分析陽離子在陰極上得電子的順序；陰離子向陽極移動(dòng)，分析陰離子在陽極上失電子的順序。2.金屬被腐蝕溶解的作陽極，被保護(hù)不被腐蝕的作陰極。3.在寫電極反應(yīng)式時(shí)，要考慮電解質(zhì)溶液的酸堿性、離子交換膜、甚至反應(yīng)的區(qū)域等對(duì)電極產(chǎn)物的影響?？键c(diǎn)二電解原理的應(yīng)用1.氯堿工業(yè)習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。(1)反應(yīng)原理陽極：2Cl——2e－Cl2↑陰極：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－總反應(yīng)離子方程式：2Cl－＋2H2O電解2OH－＋H2↑＋Cl特別提醒：電解所用的食鹽水要精制。(2)氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣a是精制飽和NaCl溶液、b是H2O(含少量NaOH)、c是淡鹽水、d是NaOH溶液；X、Y分別是Cl2、H2?！疚⑺伎?】陽離子交換膜的作用阻止進(jìn)入陽極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：；阻止陽極產(chǎn)生的和陰極產(chǎn)生的混合發(fā)生爆炸。提示：OH－2NaOH＋Cl2NaCl＋NaClO＋H2OCl2H(3)氯堿工業(yè)產(chǎn)品2.電鍍銅3.電解精煉銅(1)電極材料：陽極為待精煉的銅；陰極為純銅。(2)電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。(3)電極反應(yīng)陽極：Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－Fe2＋、Ni－2e－Ni2＋、Cu－2e－陰極：Cu2＋＋2e－Cu學(xué)生用書?第207頁【微思考2】電解精煉銅時(shí)，銀、金、鉑等金屬不放電形成，在陰極只有Cu2＋放電，鋅、鐵、鎳較活潑的金屬陽離子殘留在中，故能夠?qū)㈦s質(zhì)除去。電解過程中，Cu2＋的濃度。提示：陽極泥電解質(zhì)溶液下降4.電冶金總反應(yīng)化學(xué)方程式電極反應(yīng)式冶煉鈉2NaCl(熔融)電解2Na＋陽極：2Cl——2e－Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－冶煉鎂MgCl2(熔融)電解Mg＋陽極：2Cl——2e－Cl2↑陰極：Mg2＋＋2e－冶煉鋁2Al2O3(熔融)電解冰晶石4Al＋陽極：6O2——12e－3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－【正誤判斷】1.電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料 ()2.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 ()3.電解精煉時(shí)，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料 ()4.用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，由于放電順序：H＋＞Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅 ()答案：1.×2.×3.√4.×氯堿工業(yè)原理1.工業(yè)上利用電解食鹽溶液制取鹽酸和氫氧化鈉的裝置如圖所示。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A.N表示陰離子交換膜B.甲室流出的為氫氧化鈉溶液C.電解總反應(yīng)：NaCl＋H2O電解D.相比現(xiàn)有氯堿工業(yè)制取氫氧化鈉，該方法更環(huán)保答案：C解析：由題圖可知，左邊石墨電極為陰極，右邊石墨電極為陽極，電解池中陽離子移向陰極，故左側(cè)雙極膜處H＋移向石墨電極，OH－移向甲室，則Na＋由乙室向甲室遷移，甲室流出的為氫氧化鈉溶液，M為陽離子交換膜，右側(cè)雙極膜中，氫離子由雙極膜向丙室遷移，氯離子由乙室向丙室遷移，丙室流出的是鹽酸，N為陰離子交換膜，A、B項(xiàng)正確；電解總反應(yīng)為2H2O電解2H2↑＋O2↑，C項(xiàng)錯(cuò)誤；相比現(xiàn)有氯堿工業(yè)制取氫氧化鈉，該方法無氯氣產(chǎn)生，更環(huán)?；钚越饘匐姌O電解應(yīng)用——電鍍、電解精煉2.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－B.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解析：電解時(shí)，陽極Zn、Fe、Ni失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因氧化性Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故陰極的電極反應(yīng)式為Ni2＋＋2e－Ni，可見，陽極質(zhì)量減少是因?yàn)閆n、Fe、Ni溶解，而陰極質(zhì)量增加是因?yàn)镹i析出，二者質(zhì)量不相等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解后溶液中的陽離子除Fe2＋和Zn2＋外，還有Ni2＋和H＋，C3.電鍍是材料表面處理中不可或缺的一部分，解答下列問題。(1)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽極的原因是。(2)用有機(jī)陽離子、[Al2Cl7]－和[AlCl4]－組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。①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。②若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為。答案：(1)用銅作陽極可補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋濃度恒定(2)①負(fù)4[Al2Cl7]－＋3e－Al＋7[AlCl4]－②H極活潑金屬的制取——電冶金4.電解熔融氯化鈉和氯化鈣混合物制備金屬鈉的裝置如圖所示。陽極A為石墨，陰極為鐵環(huán)K，兩極用隔膜D隔開。氯氣從陽極上方的抽氣罩H抽出，液態(tài)金屬鈉經(jīng)鐵管F流入收集器G。下列敘述正確的是()學(xué)生用書?第208頁A.氯化鈣的作用是作助熔劑，降低氯化鈉的熔點(diǎn)B.金屬鈉的密度大于熔融混合鹽的密度，電解得到的鈉在下層C.隔膜D為陽離子交換膜，防止生成的氯氣和鈉重新生成氯化鈉D.電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)為Na＋＋e－Na答案：A解析：本裝置的目的是制備金屬Na，可以聯(lián)想電解鋁工業(yè)中的助熔劑冰晶石，加入氯化鈣的目的同樣為作助熔劑，A正確；從題圖知，金屬鈉在上部收集，所以鈉的密度小于熔融混合鹽的密度，B不正確；由題圖可知，Cl－通過隔膜D移至陽極A放電產(chǎn)生Cl2，所以隔膜D應(yīng)該為陰離子交換膜，C不正確；陰極發(fā)生的是還原反應(yīng)，D不正確?？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.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕反應(yīng)物金屬、干燥的氣體或非電解質(zhì)不純金屬、電解質(zhì)溶液反應(yīng)類型直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)原電池反應(yīng)有無電流產(chǎn)生無有實(shí)質(zhì)金屬原子失電子被氧化3.電化學(xué)腐蝕的分類(以鋼鐵腐蝕為例)類型析氫腐蝕吸氧腐蝕水膜性質(zhì)酸性較強(qiáng)弱酸性或中性負(fù)極反應(yīng)Fe－2e－Fe2正極反應(yīng)2H＋＋2e－H22H2O＋O2＋4e－4OH總反應(yīng)Fe＋2H＋Fe2＋＋H22Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)聯(lián)系吸氧腐蝕比析氫腐蝕更普遍4.金屬腐蝕快慢的判斷(1)對(duì)同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕的快慢：電解池原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)措施的腐蝕。(2)對(duì)同一金屬來說，腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中＞弱電解質(zhì)溶液中＞非電解質(zhì)溶液中(濃度相同)。(3)活動(dòng)性不同的兩種金屬，活動(dòng)性差異越大，腐蝕越快。(4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕速率越快?！疚⑺伎肌咳鐖D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)?。提示：⑤④②①③?.金屬的防護(hù)(1)犧牲陽極法利用原電池原理。(2)外加電流法利用電解池原理。(3)改變金屬材料的組成→如制成不銹鋼。(4)在金屬表面覆蓋保護(hù)層→如電鍍、噴漆、覆膜等?！菊`判斷】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 ()學(xué)生用書?第209頁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 ()答案：1.×2.×3.×4.×5.×金屬腐蝕現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)探究1.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↑(2)吸氧O2＋4e－＋2H2O4OH－2.某同學(xué)進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：操作現(xiàn)象取一塊打磨過的生鐵片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食鹽水放置一段時(shí)間后，生鐵片上出現(xiàn)如圖所示“斑痕”，其邊緣為紅色，中心區(qū)域?yàn)樗{(lán)色，在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹生鐵片發(fā)生腐蝕，中心區(qū)域的電極反應(yīng)式為，邊緣處的電極反應(yīng)式為，交界處發(fā)生的反應(yīng)為。答案：吸氧Fe－2e－Fe2＋2H2O＋O2＋4e－4OH－4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3、2Fe(OH)3Fe2O3·xH2O＋(3－x金屬的防護(hù)措施3.支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁，常用外加電流法進(jìn)行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是()A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整答案：C解析：本題使用的是外加電流法，鋼管樁與電源的負(fù)極相連，被保護(hù)。外加強(qiáng)大的電流可以抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流，從而保護(hù)鋼管樁，A正確；通電后，被保護(hù)的鋼管樁作陰極，高硅鑄鐵作陽極，因此外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁，B正確；高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，只起導(dǎo)電作用，所以高硅鑄鐵不損耗，C錯(cuò)誤；通過外加電流抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流，因此通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整，D正確。4.驗(yàn)證犧牲陽極法，實(shí)驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3％NaCl溶液)。①在Fe表面生成藍(lán)色沉淀②試管內(nèi)無明顯變化③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活潑答案：D解析：實(shí)驗(yàn)②中加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液無變化，說明溶液中沒有Fe2＋；實(shí)驗(yàn)③中加入K3[Fe(CN)6]溶液生成藍(lán)色沉淀，說明溶液中有Fe2＋，A項(xiàng)正確；對(duì)比①②可知，①中K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化成Fe2＋，F(xiàn)e2＋再與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，B項(xiàng)正確；由B項(xiàng)分析可知，驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)，可以用②③做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，不能用①的方法，C項(xiàng)正確；K3[Fe(CN)6]可將單質(zhì)鐵氧化為Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe(CN)6]生成藍(lán)色沉淀，附著在Fe表面，無法判斷鐵比銅活潑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。學(xué)生用書?第210頁1.(2024·甘肅卷)某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是()A.電極1的多孔結(jié)構(gòu)能增大與水蒸氣的接觸面積B.電極2是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋4e－2O2C.工作時(shí)O2－從多孔電極1遷移到多孔電極2D.理論上電源提供2mole－能分解1molH2O答案：B解析：多孔電極1上H2O(g)發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H2(g)，多孔電極1為陰極，電極反應(yīng)為2H2O＋4e－2H2＋2O2－；多孔電極2上O2－發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成O2(g)，多孔電極2為陽極，電極反應(yīng)為2O2——4e－O2。電極1的多孔結(jié)構(gòu)能增大電極的表面積，增大與水蒸氣的接觸面積，A項(xiàng)正確；電極2為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)：2O2——4e－O2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；工作時(shí)，陰離子O2－向陽極移動(dòng)，即O2－從多孔電極1遷移到多孔電極2，C項(xiàng)正確；根據(jù)電解總反應(yīng)為2H2O(g)電解2H2＋O2，分解2molH2O轉(zhuǎn)移4mol電子，則理論上電源提供2mol電子能分解1mol2.(2024·貴州卷)一種太陽能驅(qū)動(dòng)環(huán)境處理的自循環(huán)光催化芬頓系統(tǒng)工作原理如圖。光陽極發(fā)生反應(yīng)：HCO3－＋H2OHCO4－＋2H＋＋2e－，HCO4－＋H2OHCO3－＋H2O2。體系中H2O2下列說法錯(cuò)誤的是()A.該芬頓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化形式為太陽能→電能→化學(xué)能B.陰極反應(yīng)式為O2＋2H＋＋2e－H2OC.光陽極每消耗1molH2O，體系中生成2molH2O2D.H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循環(huán)反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性和還原性答案：C解析：該裝置為電解池，光能轉(zhuǎn)化為電能，在電解池中又將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A正確；由題圖可知，陰極上氧氣和氫離子得電子生成過氧化氫，電極反應(yīng)式為O2＋2H＋＋2e－H2O2，B正確；由題意可知，光陽極上水失電子生成H2O2和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－2e－H2O2＋2H＋，每轉(zhuǎn)移2mol電子生成1molH2O2，此時(shí)陰極也生成1molH2O2，即光陽極每消耗1molH2O，體系中生成1molH2O2，C錯(cuò)誤；Mn(Ⅳ)和過氧化氫轉(zhuǎn)化為Mn(Ⅱ)過程中，錳元素化合價(jià)降低，H2O2作還原劑，表現(xiàn)還原性，由Mn(Ⅱ)轉(zhuǎn)化為Mn(Ⅳ)時(shí)，H2O2中O元素化合價(jià)降低，作氧化劑，表現(xiàn)氧化性，3.(2024·浙江6月選考)金屬腐蝕會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重危害，腐蝕快慢與材料種類、所處環(huán)境有關(guān)。下圖為兩種對(duì)海水中鋼閘門的防腐措施示意圖：下列說法正確的是()A.圖1、圖2中，陽極材料本身均失去電子B.圖2中，外加電壓偏高時(shí)，鋼閘門表面可發(fā)生反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O4OHC.圖2中，外加電壓保持恒定不變，有利于提高對(duì)鋼閘門的防護(hù)效果D.圖1、圖2中，當(dāng)鋼閘門表面的腐蝕電流為零時(shí)，鋼閘門、陽極均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)答案：B解析：題圖1為犧牲陽極法，犧牲陽極一般為較活潑金屬，其作為原電池的負(fù)極，失去電子被氧化；題圖2為外加電流法，陽極材料為輔助陽極，其通常是惰性電極，其本身不失去電子，電解質(zhì)溶液中的陰離子在其表面失去電子，如海水中的Cl－，A不正確；題圖2中，外加電壓偏高時(shí)，鋼閘門表面積累的電子很多，除了海水中的H＋放電外，海水中溶解的O2也會(huì)競(jìng)爭(zhēng)放電，故可發(fā)生反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O4OH－，B正確；題圖2為外加電流法，理論上只要能對(duì)抗鋼閘門表面的腐蝕電流即可，當(dāng)鋼閘門表面的腐蝕電流為零時(shí)保護(hù)效果最好；腐蝕電流會(huì)隨著環(huán)境的變化而變化，若外加電壓保持恒定不變，則不能保證抵消腐蝕電流，C、D4.(2023·遼寧卷)某無隔膜流動(dòng)海水電解法制H2的裝置如下圖所示，其中高選擇性催化劑PRT可抑制O2產(chǎn)生。下列說法正確的是()A.b端電勢(shì)高于a端電勢(shì)B.理論上轉(zhuǎn)移2mole－生成4gH2C.電解后海水pH下降D.陽極發(fā)生反應(yīng)：Cl－＋H2O－2e－HClO＋H答案：D學(xué)生用書?第211頁高考真題溯源在電解原理應(yīng)用的學(xué)習(xí)中，學(xué)生要重點(diǎn)掌握電解飽和食鹽水的裝置，陰、陽極與產(chǎn)物的判斷，電極反應(yīng)式的書寫，工作裝置的改進(jìn)措施等。教材中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)裝置是新高考的命題熱點(diǎn)，這類命題的起點(diǎn)高，落點(diǎn)低，不僅充分體現(xiàn)了“考教銜接”的思想，還能夠考查學(xué)生的邏輯推理與論證和批判性思維能力。真題鏈接——高考這樣考[考題](2023·浙江6月選考)氯堿工業(yè)能耗大，通過如下圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是()A.電極A①接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.電極B②的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－H2↑＋2OHC.應(yīng)選用陽離子交換膜③，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D.改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗④邏輯推理與論證①電極A上Cl－→Cl2，Cl元素化合價(jià)升高，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，接電源正極。②電極B為陰極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O＋4e－＋O24OH－③陽離子交換膜只允許陽離子(Na＋)通過，Na＋進(jìn)入右室，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液。④改進(jìn)的設(shè)計(jì)中通入了O2，提高了電極B上反應(yīng)物的氧化性，使反應(yīng)物易得電子，從而降低電解電壓，減少能耗。答案：B溯本求源——教材這樣寫[教材](人教版選擇性必修1)燒堿、氯氣都是重要的化工原料。習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。工業(yè)生產(chǎn)中，電解反應(yīng)在離子交換膜電解槽中進(jìn)行，離子交換膜電解槽是由多個(gè)單元槽組成的。下圖是一個(gè)單元槽的電解原理示意圖。教材相關(guān)知識(shí)1.在電解池中，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，接電源正極；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，接電源負(fù)極。2.電解飽和食鹽水時(shí)，陽極產(chǎn)生Cl2，陰極產(chǎn)生H2，為了避免Cl2與產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)，需采用陽離子交換膜。3.陽極產(chǎn)生的Cl2能與水發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋H2O?HCl＋HClO。4.寫電極反應(yīng)式時(shí)注意電解質(zhì)溶液的環(huán)境，酸性環(huán)境不要出現(xiàn)OH－，堿性環(huán)境不要出現(xiàn)H＋。課時(shí)測(cè)評(píng)36電解池金屬的腐蝕與防護(hù)對(duì)應(yīng)學(xué)生(時(shí)間：45分鐘滿分：60分)(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)選擇題1－11題，每小題4分，共44分。1.下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()A.鐵鍋中殘留的水滴內(nèi)部比邊緣更容易生銹B.航海船只的船底鑲嵌鋅塊，利用了犧牲陽極法保護(hù)金屬船體C.純銀器長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中變黑，是因?yàn)榘l(fā)生了吸氧腐蝕D.保暖貼在發(fā)熱過程中主要發(fā)生了化學(xué)腐蝕答案：B解析：水滴內(nèi)部比邊緣溶氧量少，不易發(fā)生吸氧腐蝕，不容易生銹，A錯(cuò)誤；鋅比鐵活潑，船底鑲嵌鋅塊，與海水、船構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極被消耗，鐵作正極被保護(hù)，利用的是犧牲陽極法，B正確；純銀器長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，會(huì)與空氣中的H2S、O2反應(yīng)生成黑色的Ag2S，發(fā)生的是化學(xué)腐蝕，C錯(cuò)誤；保暖貼在發(fā)熱過程中主要發(fā)生了電化學(xué)腐蝕——吸氧腐蝕，D錯(cuò)誤。2.四個(gè)電解裝置都以Pt作電極，它們分別裝有如下電解質(zhì)溶液，電解一段時(shí)間后，測(cè)定其pH變化，所記錄的結(jié)果正確的是()選項(xiàng)ABCD電解質(zhì)溶液HClAgNO3KOHBaCl2pH變化減小增大增大不變答案：C解析：電解鹽酸，溶質(zhì)HCl的量減少，溶劑的量不變，所以酸性減弱，pH增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解硝酸銀溶液生成硝酸、金屬銀和氧氣，溶液酸性增強(qiáng)，pH減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解氫氧化鉀溶液的實(shí)質(zhì)是電解水，溶質(zhì)的量不變，溶劑的量減少，溶液堿性增強(qiáng)，pH增大，C項(xiàng)正確；電解氯化鋇溶液得到氫氧化鋇、氫氣和氯氣，溶液堿性增強(qiáng)，pH增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.下列有關(guān)甲、乙、丙、丁四個(gè)圖示的敘述正確的是()A.甲中Zn電極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子經(jīng)過H2SO4溶液后，流向Ag電極B.乙中陰極反應(yīng)式為Ag＋＋e－C.丙中H＋向Fe電極方向移動(dòng)D.丁中電解開始時(shí)陽極產(chǎn)生黃綠色氣體答案：B解析：Zn較Ag活潑，Zn作負(fù)極，Zn失電子轉(zhuǎn)化為Zn2＋，電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到Ag電極，電子不經(jīng)過電解質(zhì)溶液，故A錯(cuò)誤；乙為電解池，銀離子在陰極得電子生成銀單質(zhì)，電極反應(yīng)式為Ag＋＋e－Ag，故B正確；Fe為較活潑電極，作負(fù)極，C作正極，電解質(zhì)溶液中陽離子移向正極，則H＋向C電極方向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；丁為電解池，Pt為陽極、Fe為陰極，失電子能力：I－＞Cl－，陽極上碘離子先失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以丁中電解開始時(shí)陽極生成碘單質(zhì)，碘單質(zhì)溶于水形成的碘水為黃色，故D4.用Pt電極電解飽和Na2CO3溶液的裝置如圖，兩極均有氣體生成，c電極附近產(chǎn)生可燃性氣體，澄清石灰水無渾濁現(xiàn)象。下列說法正確的是()A.a為電源正極B.c電極附近生成了CH4C.電子的流動(dòng)方向：c→溶液→dD.反應(yīng)后恢復(fù)到原溫度，溶液pH不變答案：D解析：用Pt電極電解飽和Na2CO3溶液，陽極是水電離的OH－放電，電極反應(yīng)式為4OH——4e－2H2O＋O2↑，陰極是水電離的H＋放電，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，c電極附近產(chǎn)生可燃性氣體，則c電極為陰極，d電極為陽極，a為電源負(fù)極，b為電源正極。C項(xiàng)電子流動(dòng)方向?yàn)閍→c，d→b，不會(huì)流經(jīng)溶液，故C錯(cuò)誤。D項(xiàng)由分析知電解飽和Na2CO3溶液實(shí)質(zhì)是電解水，水雖然減少，但Na2CO3溶液依然是飽和溶液，濃度不變，pH不變，故5.某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，以下對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是()A.a為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClB.a為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClC.a為陽極，b為陰極；HClO和NaClD.a為陰極，b為陽極；HClO和NaCl答案：B解析：電解氯化鈉溶液時(shí)，陽極是氯離子失電子生成氯氣的過程，陰極是氫離子得電子生成氫氣的過程，為使Cl2被完全吸收，一定要讓氯氣在d電極產(chǎn)生，所以d電極是陽極，c電極是陰極，即a為負(fù)極，b為正極，氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成的是氯化鈉和次氯酸鈉，B正確。6.關(guān)于下列裝置分析正確的是()A.裝置甲中陽極上析出紅色物質(zhì)B.若開始階段裝置甲兩極質(zhì)量相同，電流表中通過0.1mol電子，則兩極質(zhì)量差為3.2gC.若裝置乙通電一段時(shí)間后，撤去直流電源，電流表指針可能偏轉(zhuǎn)D.可以將裝置乙中的銅片更換為鋅片制成鍍鋅鐵答案：B解析：由題圖可知，裝置甲為電解池，右端石墨為陽極，氯離子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，故A錯(cuò)誤；裝置甲左端析出銅單質(zhì)，轉(zhuǎn)移0.1mol電子，會(huì)生成3.2g銅單質(zhì)，右端無固體析出，兩極質(zhì)量差為3.2g，故B正確；由題圖可知，裝置乙為電鍍池，陽極電極反應(yīng)式為Cu－2e－Cu2＋，陰極電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－Cu，所以電解池工作一段時(shí)間后，鐵表面鍍上一層銅，撤去直流電源無法形成原電池，電流表指針不會(huì)偏轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤；將銅片更換為鋅片，陽極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－Zn2＋，氧化性：Zn2＋＜Cu2＋，由放電順序知，Cu2＋優(yōu)先放電，故無法實(shí)現(xiàn)鐵上鍍鋅，7.氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，將電解池與燃料電池串聯(lián)組合的新工藝可節(jié)能，裝置圖如圖所示，下列敘述錯(cuò)誤的是(注：假定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20％)()A.X為Cl2，Y為H2B.c％＞a％＞b％C.若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LX，則消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣56LD.兩池中陽離子交換膜均可以換為陰離子交換膜答案：D解析：A池是電解池，從題圖中看出，左邊加入精制飽和NaCl溶液流出稀NaCl溶液，左邊電極放電產(chǎn)生氯氣，是陽極，則右邊電極是陰極，陰極上氫離子放電產(chǎn)生氫氣；B池是燃料電池，電池右邊通入除去CO2后的空氣，發(fā)生還原反應(yīng)為正極，左邊通入H2，發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極，A正確；燃料電池中正極O2得電子產(chǎn)生OH－，Na＋通過陽離子交換膜從左往右移動(dòng)，反應(yīng)后NaOH濃度增大，即c％＞a％，負(fù)極H2失電子生成的H＋消耗OH－，所以a％＞b％，則c％＞a％＞b％，B正確；根據(jù)得失電子守恒可得關(guān)系式：2Cl2～2H2～O2，n(O2)＝0.5n(Cl2)＝0.5mol，所以n(空氣)＝5n(O2)＝2.5mol，則標(biāo)準(zhǔn)狀況下V(空氣)＝2.5mol×22.4L·mol－1＝56L，C正確。8.研究發(fā)現(xiàn)，可以用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF2-CaO作電解質(zhì)，利用圖示裝置獲得金屬鈣，并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。下列說法正確的是()A.將熔融CaF2-CaO換成Ca(NO3)2溶液也可以達(dá)到相同目的B.陽極的電極反應(yīng)式為C＋2O2——4e－CO2C.在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量減少D.陰極的電極反應(yīng)式為Ca－2e－Ca2答案：B解析：由題圖可知，石墨為陽極，其電極反應(yīng)式為C＋2O2——4e－CO2↑，鈦網(wǎng)是陰極，其電極反應(yīng)式為Ca2＋＋2e－Ca，B正確、D錯(cuò)誤；將熔融CaF2-CaO換成Ca(NO3)2溶液，陰極上H＋放電，無法得到金屬Ca，A錯(cuò)誤；鈣還原二氧化鈦的化學(xué)方程式為2Ca＋TiO2Ti＋2CaO，制備金屬鈦前后，CaO的總量不變，C錯(cuò)誤；鈦網(wǎng)是陰極，電極反應(yīng)式為Ca2＋＋2e－Ca9.(2024·湖南長(zhǎng)沙檢測(cè))一種清潔、低成本的三步法氯堿工藝工作原理的示意圖如圖。下列說法不正確的是()A.與傳統(tǒng)氯堿工藝相比，該方法可避免使用離子交換膜B.第一步中陽極反應(yīng)為Na0.44MnO2－xe－Na0.44－xMnO2＋xNaC.第二步中，放電結(jié)束后，電解質(zhì)溶液中NaCl的含量增大D.理論上，每消耗1molO2，可生產(chǎn)4molNaOH和2molCl2答案：C解析：傳統(tǒng)氯堿工藝電解飽和食鹽水，使用陽離子交換膜，與傳統(tǒng)氯堿工藝相比，該方法可避免使用離子交換膜，故A正確；根據(jù)題圖，第一步中陽極反應(yīng)為Na0.44MnO2－xe－Na0.44－xMnO2＋xNa＋，故B正確；第二步中，發(fā)生反應(yīng)：Na0.44－xMnO2＋xNa＋＋xe－Na0.44MnO2，Ag－e－＋Cl－AgCl，放電結(jié)束后，電解質(zhì)溶液中NaCl的含量降低，故C錯(cuò)