高中总复习优化设计 化学 第一轮 考点规范练18 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 含答案
高考总复习-高三化学一轮复习考点优化设计(第四辑)：考点五十八 金属的腐蚀与防护 含解析
聚焦与凝萃1．理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害；2．掌握金属腐蚀的防护措施。
解读与打通常规考点一、金属的腐蚀（1）金属腐蚀:指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
（2）金属腐蚀的本质：是金属原子失去电子变成阳离子的过程。
可以表示为；M—ne—=M n+即金属腐蚀的过程中，金属发生氧化反应。
（3）金属腐蚀的分类：①化学腐蚀金属跟接触到的物质（如O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀.这类反应是金属跟氧化剂之间的氧化还原反应.例如，铁跟氯气直接反应而腐蚀；钢管被原油中的含硫化合物腐蚀；铁遇到碘易发生反应（Fe+I2=FeI2) 而被腐蚀等。
②电化学腐蚀不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
例如：钢铁在潮湿空气中所发生的腐蚀a．吸氧腐蚀在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量H+和OH—，还溶解了氧气等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。
在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。
铁失去电子而被氧化：负极:2Fe-4e-=2Fe2+正极:2H2O+O2+4e—=4OH-正极吸收了氧气，所以又叫吸氧腐蚀。
电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因.b．析氢腐蚀在潮湿的显酸性的空气中（例CO2、SO2、H2S等），钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜显酸性，则钢铁中的主要成分铁与杂质碳及水膜形成原电池.电极反应式为：负极：Fe—2e—=Fe2+正极：2H++2e—=H2↑总的原电池反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑二、金属的防护：主要是破坏原电池的形成条件，特别是防止发生吸氧腐蚀。
具体方法有：①将金属合金化，改变金属结构，如生成不锈钢；②在金属表面覆加保护层；③金属经钝化处理，形成特殊的保护膜;④对金属进行电化学保护.隐性考点1．判断金属腐蚀快慢的规律不纯的金属或合金,在潮湿的空气中形成微电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属被腐蚀得快慢与下列两种因素有关：（1）与构成微电池的材料有关,两极材料的活动性差别越大，电动势越大,氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。
最新高考一轮总复习化学人教版《第2节 电解池 金属的腐蚀与防护》
4Fe(OH)2+O2+2H2O══4Fe(OH)3、
Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O(铁锈)
吸氧腐蚀更普遍
4.金属的保护
电化学 牺牲阳极法利用原电池原理
金属的保护
保护法 外加电流法利用电解池原理
改变金属材料的组成→如制成不锈钢
在金属表面覆盖保护层→如电镀、喷漆、覆膜等
特别提醒(1)纯度越高的金属,腐蚀速率越小。
知识点2
电解原理的应用
知识筛查
1.电解饱和食盐水
2.电解精炼铜
3.电镀铜
4.电冶金
特别提醒电解原理应用的四点注意事项:
(1)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例),只允许阳离子(Na+)通过,而阻止
阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过,这样既能防止H2与Cl2混合发生爆炸,又
能避免Cl2与NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱的质量。
(4)电镀时,阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电
子的数目相等,因此电镀液中电解质的浓度保持不变。
知识巩固
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料。( × )
(2)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时,阳极减少的质量和阴极增加的
质量相等。( × )
(2)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。
(3)对于活动性不同的两种金属的合金,通常活动性差别越大,活泼金属腐
蚀得越快。
(4)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>
高考化学一轮复习 第三节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护习题讲解
3．解析：由电解电解质溶液的四种类型可知：
类型 放O2生酸型 放H2生碱型 电解电解质型
电解H2O型
答案：B
化学物质 CuSO4、AgNO3、
Cu(NO3)2 KCl、CaCl2
CuCl2 HCl NaNO3、Na2SO4、K2SO4
KOH
HNO3
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pH变化
降低
升高 升高 升高 不变
第三节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 考点一 [教材知识层面] 1．电流 氧化还原反应 2.(1)电能转变为化学能 (2)①电源 ② 电解质溶液 熔融盐 ③闭合回路 (3)阴 阳 还原 氧化 Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－＋2e－===Cl2↑ (4)①负 阴 阳 正 ②阴 阳
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[高考考查层面] 命题点 1 1．(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4Ag＋＋4e－===4Ag
4Ag＋＋2H2O=电==解==4Ag＋O2↑＋4H＋ (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ Mg2＋＋2Cl－＋2H2O=电==解==Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ (3)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
电解 Fe＋2H2O=====Fe(OH)2↓＋H2↑ (4)Cu－2e－===Cu2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu＋2H＋=电==解==Cu2＋＋H2↑
Cl2↑ 2Cl － － 2e － ===Cl2↑ Mg2 ＋ ＋ 2e － ===Mg 2Al2O3( 熔
电解 融)=====4Al＋3O2↑
6O2－－12e－===3O2↑
4Al3＋＋12e－===4Al
编辑ppt
[高考考查层面] 命题点 1 1．解析：电解饱和食盐水时，阴极区得到 H2 和 NaOH。铜的电解
2024届高考一轮复习化学教案(人教版)：电解池 金属的腐蚀与防护
第42讲电解池金属的腐蚀与防护[复习目标] 1.理解电解池的构成、工作原理，能书写电极反应式和总反应方程式。
2.掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。
3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
考点一电解池及工作原理1．电解与电解池2．构建电解池模型(以电解CuCl2溶液为例)3．电解规律(1)阳极放电规律①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
注意电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。
(3)用惰性电极电解不同类型电解质溶液①电解水型实例电极反应式及总反应式电解质溶液浓度复原方法H2SO4阴极：2H＋＋2e－===H2↑阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑总反应式：2H2O=====电解2H2↑＋O2↑增大加水②电解电解质型实例电极反应式及总反应式电解质溶液浓度复原方法HCl阴极：2H＋＋2e－===H2↑阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑总反应式：2HCl=====电解H2↑＋Cl2↑减小通入HClCuCl2阴极：Cu2＋＋2e－===Cu阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑总反应式：CuCl2=====电解Cu＋Cl2↑加CuCl2固体③电解质和水均参与电解型实例电极反应式及总反应式电解质溶液浓度复原方法NaCl、KCl(放H2生碱) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－总反应式：2Cl－＋2H2O=====电解Cl2↑＋H2↑＋2OH－减小并生成新电解质通入HCl气体CuSO4、Cu(NO3)2 (放O2生酸) 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑阴极：Cu2＋＋2e－===Cu总反应式：2Cu2＋＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋4H＋减小并生成新电解质加CuO一、电解过程分析与溶液的复原方法1.用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。
《高考总复习系列丛书—高三化学一轮复习高效创新教案》(中册)：第3节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 Wo
一、电解池的工作原理【知识梳理】1．定义：将电能转变成化学能的装置。
2. 形成条件：两电极接直流电源；两电极（一般为惰性电极）同时插入同一电解质溶液；用导线相互连接组成闭合回路。
3．电极判断：4. 电极反应：阳极上发生失电子的氧化反应，阴极上发生得电子的还原反应。
电子的流向从电源的负极到电解池的阴极，再从电解池的阳极到电源的正极。
（1）阳极：若为惰性电极，则电极本身不反应，溶液中的阴离子失去电子，发生氧化反应。
阴离子放电顺序(还原性强弱顺序)：S2―＞I―＞Br―＞Cl―＞OH―＞NO3-＞SO42-＞F－；若为活性电极：则电极本身失去电子，发生氧化反应。
阴极：（2）电极本身不反应，溶液中阳离子在阴极上获得电子，发生还原反应。
放电顺序：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。
5. 电解规律：【典例分析】下列说法正确的是。
①用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极②电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极③可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀④电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极⑤电解是把电能转化成化学能⑥任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生⑦在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法⑧与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀⑨钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀答案解析①⑤⑥电解精炼铜时，粗铜中的铜失去电子，做阳极，①错误；电解稀硫酸时，铜做阳极，失电子的是铜而不是溶液中的OH－，因而得不到氧气，②错误；外加直流电源保护器件时，必须连接电源负极，③错误；电解熔融的氧化铝制取金属铝，是用石墨作阳极，④错误；从能量角度看，电解是把电能转化成化学能的过程，⑤正确；电解质溶液的导电过程，必然伴随着两个电极上氧化、还原反应的发生，同时生成新的物质，⑥正确；与Zn块形成原电池，Zn作负极（阳极），从而保护Fe正极（阴极），⑦正确；铜和钢构成原电池，腐蚀速度加快，⑧错误；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气的中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，⑨错误【指点迷津】根据阳离子放电顺序判断阴极产物时，要注意下列三点：①阳离子放电顺序表中前一个c(H＋)与其他离子的浓度相近，后一个c(H＋)很小，来自水的电离；②Fe3＋得电子能力大于Cu2＋，但第一阶段只能被还原到Fe2＋；③Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋控制一定条件(即电镀)时也能在水溶液中放电；Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融状态下放电。
【高中化学】一轮复习学案：9.2 电解池 金属的电化学腐蚀与防护(选修)
电解第二节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护【高考新动向】【考纲全景透析】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．2.电解池：(也叫电解槽)把电能转变为化学能的装置． 3．电解池的组成和工作原理（以电解CuCl 2溶液为例）总反应方程式：Cu 2++2Cl -==== Cl 2↑+ Cu二、电解原理的应用1．电解饱和食盐水(1)电极反应：阳极2Cl －－2e －==== Cl 2↑ 阴极 2H ＋＋2e －==== H 2↑ (2)总反应方程式：2NaCl+ 2H 2O ====2NaOH+Cl 2↑+H 2↑ (3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气、氢气。
2．电镀铜或电解精炼铜3．电解冶炼钠(电解熔融NaCl)⑴电极反应：阳极：--2↑ 阴极：2Na ++2e -==2Na⑵总反应方程式：2↑ ⑶应用：冶炼Na 、Mg 、Al 等活泼金属。
三、金属的腐蚀与防护1．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较(1)加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。
(2)电化学防护①牺牲负极的正极保护 ——原电池原理 正极：被保护的金属设备 。
负极：比被保护的金属活泼的金属。
②外加电流的阴极保护——电解原理阴极：被保护的金属设备。
阳极：惰性电极(3)添加缓蚀剂。
【热点难点全析】※考点一原电池、电解池、电镀池的比较类型原电池电解池本质化学能转化为电能电能转化为化学能装置判断无外加电源有外加电源电极判断负极：还原性较强的极或电子流出的极正极：还原性较弱的极或电子流入的极阳极：与直流电源正极相连的极阴极：与直流电源负极相连的极电极上的反应（1）负极本身或还原剂失去电子发生氧化反应（2）正极：溶液中某些阳离子或氧化剂得到电子（1）阳极发生氧化反应即阳极金属或溶液中阴离子失去电子的反应（2）阴极本身不反应，溶液中的阳离子得到电子发生还原反应电子流向负极→外电路→正极电源负极→由导线→阴极→由溶液→阳极→电源正极电流方向正极→外电路→负极电源正极→由导线→阳极→由溶液→阴极→电源负极应用铅蓄电池电镀、精炼、冶金【警示】(1)判断是原电池和电解池的关键是看是否有外加电源，有时并无外加电源，存在自发进行氧化还原反应的装置相当于电源，另一个装置则是电解池。
新高考化学一轮总复习第四单元电解池金属的电化学腐蚀与防护
>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
②阳极：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－
>含氧酸根离子。
[特别提醒](1)阳极材料若为金属电极(Au、Pt、石墨除外)， 电极金属先失电子发生氧化反应，而介质中的阴离子不放电。
第3节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
[目标导读]
课标要求
核心素养
1. 体验化学能与电能相互 转化的探究过程，了解电 解池的工作原理，能写出 电极反应方程式。
2. 认识化学能与电能相互 转化的实际意义及其重要 应用。
3. 能解释金属发生电化学 腐蚀的原因，认识金属腐 蚀的危害，通过实验探究 防止金属腐蚀的措施。
D.电极Ⅰ、电极Ⅱ均为 Al，A 为 AlCl3 溶液，电极Ⅰ质量 增加
解析：A 项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为 Fe，A 为 NaCl 溶液， 则在阳极、阴极分别生成亚铁离子和氢氧根离子，两电极间可 能会出现白色沉淀，正确；B 项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为石墨， A 为 FeCl2 溶液，电极Ⅱ上氯离子失电子变成氯气，而使其附近 溶液变成黄绿色，正确；C 项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为 Pt，A 为 饱和 Na2SO4 溶液，电解后水减少，电解质溶液中有晶体析出， 正确；D 项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为 Al，A 为 AlCl3 溶液，电极 Ⅰ上氢离子得电子生成 H2，电极Ⅰ质量不增加，错误。
子的过程，属于物理过程。
2.电解池 (1)电解池(也叫电解槽) 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： ①有外接直流电源。 ②有与__电__源__相连的两个电极。 ③形成闭合回路。 ④电解质溶液或__熔__融__电解质。
高三化学一轮总复习 讲与练课时作业 电解池 金属的电化学腐蚀与防护
证对市爱幕阳光实验学校课时作业24 电解池金属的电化学腐蚀与防护时间：45分钟分值：100分一、选择题(共48分，每题4分)1．以下关于工业冶金的描述中不正确的选项是( )A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，阳极反式为2O2－－4e－===O2↑B．电解法精炼铜，用粗铜作为阴极C．电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极产物相同D．在电镀件上电镀锌，用锌盐(如硫酸锌)溶液作为电镀液[答案]B[解析]向熔融氧化铝中通直流电电解时，氧离子在阳极失电子而生成氧气，故A正确；电解精炼铜时，粗铜为阳极，粗铜中的铜失电子变为铜离子进入溶液，然后在阴极又得电子析出铜，故B错；电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极反都是氯离子失电子生成氯气，故C正确；电镀锌的目的是使溶液中的锌离子在镀件上得电子而析出，所以电镀液需要选用锌盐溶液。
2．某同学按如下图的装置进行电解。
以下说法不正确的选项是( )A．电解过程中，铜电极上有H2产生B．电解初期，总反方程式为Cu＋H2SO4=====电解CuSO4＋H2↑C．电解一时间后，石墨电极上有铜析出D．整个电解过程中，H＋的浓度不断减小[答案]A[解析]电解的开始阶段，阳极Cu放电：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑；随着反的进行，溶液中Cu2＋浓度增大，一段时间后阴极上会发生Cu2＋＋2e－===Cu，有铜析出，且在不断的反中消耗H＋，使H＋浓度不断减小。
3．(双选)(2021·，12)根据以下图，以下判断中正确的选项是( )A．烧杯a中的溶液pH升高B．烧杯b中发生氧化反C．烧杯a中发生的反为2H＋＋2e－===H2D．烧杯b中发生的反为2Cl－－2e－===Cl2[答案]AB[解析]此题考查了原电池原理的用。
该原电池的实质是金属锌的吸氧腐蚀，负极电极反式(b烧杯中)为：Zn－2e－=== Zn2＋，正极电极反式(a烧杯中)为：O2＋4e－＋2H2O=== 4OH－。
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考点规范练18电解池金属的电化学腐蚀与防护(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。
每小题只有一个选项符合题目要求)1.(2020全国Ⅱ)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。
下图是某电致变色器件的示意图。
当通电时,Ag+注入无色WO3薄膜中,生成Ag x WO3,器件呈现蓝色。
对于该变化过程,下列叙述错误的是()。
A.Ag为阳极B.Ag+由银电极向变色层迁移C.W元素的化合价升高WO3+x Ag Ag x WO3答案:C解析:由题意知,银电极为阳极,Ag失电子生成Ag+,Ag+移向阴极与WO3反应生成Ag x WO3,则总反应为WO3+x Ag Ag x WO3,反应过程中W的化合价降低,A、B、D正确,C错误。
2.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示装置,下列有关说法中错误的是()。
A.正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-B.将石墨电极改成Mg电极,难以观察到铁锈生成C.若向自来水中加入少量NaCl(s),可较快地看到铁锈O2,前者铁锈出现较快,失电子被氧化成Fe2+,在正极氧气得电子发生还原反应生成OH-,故将氧气吹向石墨,A项正确、D项错误;若将石墨电极换成Mg电极,则负极为Mg,Fe被保护,难以看到铁生锈,B项正确;向自来水中加入NaCl(s),可使电解质溶液的导电能力增强,加快腐蚀速率,C 项正确。
3.普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质,利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。
下列有关叙述中正确的是()。
A.电极a为粗铜,电极b为精铜B.甲膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C.乙膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区1 mol电子时,可生成32 g精铜,电极a是阴极,为精铜,电极b是阳极,为粗铜,A项错误;甲膜为阴离子,可阻止杂质阳离子进入阴极区,B项错误;乙膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区,C项错误;当电路中通过1mol电子时,可生成0.5mol精铜,其质量为32g,D项正确。
4.关于下列装置的说法中正确的是()。
A.装置①中,盐桥中的K+移向ZnSO4溶液一端B.装置②工作一段时间后,a极附近溶液的pH增大C.用装置③精炼铜时,c极为粗铜Zn流向Fe,装置中有Fe2+生成①中,金属锌是负极,金属铜是正极,盐桥中的K+移向CuSO4溶液一端,故A项错误;装置,阴极上是氢离子得电子发生还原反应,氢离子浓度减小,所以a极附近溶液的pH增大,故B项正确;电解精炼铜时,电解池的阳极是粗铜,阴极是精铜,即c极为精铜,故C项错误;在装置④中,金属锌是负极,金属铁是正极,电子在外电路从负极Zn流向正极Fe,装置中铁电极上会产生氢气,故D项错误。
5.用如图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH为9~10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。
下列说法不正确的是()。
A.用石墨作阳极,铁作阴极B.阳极的电极反应式:Cl-+2OH--2e-ClO-+H2OC.阴极的电极反应式:2H2O+2e-H2↑+2OH-CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O答案:D解析:若铁作阳极,则铁失电子生成Fe2+,则CN-无法除去,故铁只能作阴极,A项正确;Cl-要生成ClO-,Cl 的化合价升高,故在阳极发生氧化反应,又已知该溶液呈碱性,故B项正确;阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应,碱性条件下,H2O提供阳离子H+,故C项正确;由于溶液呈碱性,故除去CN-发生的反应为2CN-+5ClO-+H2O N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-,D项错误。
6.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。
采用离子交换膜控制阳极电解液中OH-的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示,总反应为2Cu+H2O Cu2O+H2↑。
下列说法不正确的是()。
A.钛(Ti)电极表面发生氧化反应B.阳极附近溶液的pH逐渐减小C.离子交换膜宜采用阴离子交换膜D.阳极表面总反应式是2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O答案:A解析:钛(Ti)电极为阴极,氢离子得电子,发生还原反应,A项错误;阳极附近溶液的氢氧根离子参加电极反应,pH逐渐减小,B项正确;离子交换膜宜采用阴离子交换膜,氢氧根离子能从阴极区移动到阳极区,C项正确;阳极电极反应式为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O,D项正确。
7.(2021全国甲)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如下图所示的电化学装置合成。
图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移。
下列说法正确的是()。
A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B.阳极上的反应式为+2H++2e-+H2OC.制得2 mol乙醛酸,理论上外电路中迁移了1 mol电子H+在外电场作用下向铅电极方向迁移答案:D解析:由铅电极上的反应+2H++2e-+H2O可知,铅电极上发生还原反应,铅电极为阴极;石墨电极上的反应为2Br--2e-Br2,故石墨电极上发生氧化反应,石墨电极为阳极。
由于在电解池阳极上发生反应2Br--2e-Br2,故A、B两项说法错误;根据阴极电极反应+2H++2e-+H2O可知,制得2mol乙醛酸理论上转移4mol电子,C项说法错误;由于铅电极是电解池的阴极,故双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移,D项说法正确。
8.将等物质的量浓度的Cu(NO3)2和KCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图所示,则下列说法错误的是()。
A.AB 段阳极只产生Cl 2,阴极只产生CuB.BC 段表示在阴极上是H +放电产生了H 2C.CD 段相当于电解水 Cl 2,后析出O 2,阴极先产生Cu,后析出H 2 答案:B解析:设Cu(NO 3)2和KCl 的物质的量各为n mol,在AB 段,阳极发生反应2Cl --2e -Cl 2↑,阴极发生反应Cu 2++2e -Cu,阳极n mol 氯离子失n mol 电子,阴极上12n mol 铜离子得n mol 电子,由于混合后的溶液呈酸性,铜离子浓度逐渐减小,溶液pH 逐渐增大,A 项正确;在BC 段,阳极发生反应2H 2O-4e -4H ++O 2↑,阴极发生反应Cu 2++2e -Cu,阴极上12n mol 铜离子再得n mol 电子,溶液中氢离子浓度增大,溶液的pH 迅速减小,B 项错误;在CD 段,阳极发生反应4OH --4e -2H 2O+O 2↑,阴极发生反应2H ++2e -H 2↑,实质是电解水,溶液中氢离子浓度逐渐增大,pH 减小,C 项正确;由上述分析可知,阳极先析出Cl 2,后析出O 2,阴极先产生Cu,后析出H 2,D 项正确。
二、非选择题(本题共3个小题,共52分)9.(12分)如图所示3套实验装置,分别回答下列问题。
(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验。
一段时间后,向插入铁钉的玻璃筒内滴入K 3[Fe(CN)6]溶液,即可观察到铁钉附近的溶液出现蓝色沉淀,表明铁被 (填“氧化”或“还原”);向插入石墨电极的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到石墨电极附近的溶液变红,该电极反应式为 。
(2)装置2中的石墨作 (填“正”或“负”)极,该装置发生的总反应的离子方程式为 。
(3)装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol·L -1的氯化钠溶液,乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol·L -1的硫酸铜溶液。
反应一段时间后,停止通电。
向甲烧杯中滴入几滴酚酞溶液,观察到石墨电极附近溶液首先变红。
①电源的M 端为 极;甲烧杯中铁极的电极反应式为 。
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 。
③停止通电后,取出Cu 电极,洗涤、干燥、称量,电极增重0.64 g,甲烧杯中产生的气体在标准状况下的体积为 mL 。
答案:(1)氧化 O 2+2H 2O+4e -4OH -(2)正 Cu+2Fe 3+Cu 2++2Fe 2+(3)①正 Fe-2e -Fe 2+ ②2Cu 2++2H 2O 2Cu+O 2↑+4H + ③224解析:(1)铁发生吸氧腐蚀,铁被氧化生成Fe 2+,正极发生还原反应,氧气得到电子被还原生成OH -,电极反应式为O 2+2H 2O+4e -4OH -。
(2)铜可被Fe 3+氧化,发生反应Cu+2Fe 3+Cu 2++2Fe 2+,形成原电池时,铜为负极,发生氧化反应,石墨电极为正极。
(3)由题意知,甲池中石墨电极为阴极,则铁极为阳极,乙池中铜作阴极,石墨电极作阳极。
①铁极为阳极,电极反应式为Fe-2e -Fe 2+,则M 端为正极;②乙烧杯中用铜作阴极、石墨电极作阳极来电解硫酸铜溶液,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上铜离子放电析出铜,电解方程式为2Cu 2++2H 2O2Cu+O 2↑+4H +;③取出Cu 电极,洗涤、干燥、称量,电极增重0.64g,则生成Cu 的物质的量为0.64g 64g ·mol -1=0.01mol,转移电子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol,甲烧杯中,阳极铁被氧化,阴极产生氢气,2H 2O+2e -2OH -+H 2↑2mol 22.4L0.02mol VV =22.4L×0.02mol 2mol =0.224L,即224mL 。
10.(20分)(1)用间接电化学法除去NO 的过程,如图所示:已知电解池的阴极室中溶液的pH 在4~7之间,写出阴极的电极反应式: 。
用离子方程式表示吸收池中除去NO 的原理: 。
(2)目前已开发出电解法制取ClO 2的新工艺。
①用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO 2(如图所示),写出阳极产生ClO 2的电极反应式: 。
②电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时,停止电解,通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为 mol;用平衡移动原理解释阴极区pH 增大的原因: 。
(3)①钢铁锈蚀的图示如图a 所示:用箭头表示出图a 中电子的运动方向;请你分析高铁铁轨锈蚀的原因是 。
图a图b②我国的科技人员为了消除SO2的污染,变废为宝,利用原电池原理,设计由SO2和O2来制备硫酸。
设计装置如图b所示,电极A、B为多孔的材料。
A极为(填“正极”或“负极”)。
B极的电极反应式是。
答案:(1)2HS O3-+2H++2e-S2O42-+2H2O2NO+2S2O42-+2H2O N2+4HS O3-(2)①Cl-+2H2O-5e-ClO2↑+4H+②0.01在阴极发生2H++2e-H2↑,H+浓度减小,使得H2O OH-+H+的平衡向右移动,OH-浓度增大,pH增大(3)①Fe-2e-Fe2+;由于电解质溶液中有H2CO3溶液,电离出氢离子,2H++2e-H2↑,发生析氢腐蚀。