1、专题九 电化学,这一专题属于化学理论部分的重难点内容。 初学这部分内容可能会感到内容庞杂、概念混乱, 一时难以掌握。复习该专题知识,要注意:(1)以锌铜原 电池、电解饱和食盐水为模板掌握电子流向、溶液中 离子移动方向、电极反应等知识;以锌铜原电池为基础,逐步学会分析新型电池的工作原理。(2)规范燃料电池电极反应式的书写,注意电解质溶液性质对电极反应的影响。(3)对于多池串并联的装置,要依据装置中是否有自发的氧化还原反应判断装置的类型、电极及电极反应等。(4)把握电解的规律,正确判断电极产物、溶液浓度和pH的变化。(5)计算时找准计算的依据,根据具体题目特点,灵活运用电子守恒、关系式、电极反应式
2、、总反应式等进行有关计算。 浙江大学农学院 高天驰,考点32,考点33,考点34,1.(2017课标全国,11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为:16Li+xS8 8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是( )A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e- 3Li2S4 B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点33,考点34,
3、【答案】 D A项,在该电池中电极a为正极,发生的反应依次为:,mol电子时,被氧化的Li的物质的量为0.02 mol,质量减少0.14 g,正确;C项,石墨烯能导电,利用石墨烯作电极,可提高电极a的导电性,正确;D项,电池充电时由于Li+得到电子生成Li,则电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越少,错误。,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点33,考点34,2.(2016课标全国,11)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( ),【答案】 B Mg-AgCl海水电池中,Mg为活泼金属,作负极,发生反,B项错误;原电池中,阴离子
4、向负极移动,C项正确;Mg可与H2O缓慢反应,D项正确。,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点33,考点34,3.(2016课标全国,11)锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O,A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动 B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况),【答案】 C 充电时,阳离子移向阴极,A项错误;充电时的总反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O,c(OH-)增大,B项错误;放电时每消耗1 mol O2转移4 mol
5、电子,D项错误。,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点33,考点34,4.(2015课标全国,11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点33,考点34,【答案】 A C6H12O6中C的平均化合价为0价,二氧化碳中C的化合价为+4价,生成二氧化碳的反应为氧化反应,故CO2在负极生成,A项错误;在微生物的作用下,该装置为原电池装置
6、,反应速率增大,所以微生物促进了反应的发生,B项正确;质子交换膜只允许质子(即H+)通过,原电池中阳离子向正极移动,C项正确;电池的总反应实质是C6H12O6的氧化反应,D项正确。,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点33,考点34,5.(2014课标全国,12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( )A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4 Li1-xMn2O4+xLi C.放电时,a极锂的化合价发生变化 D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点3
7、3,考点34,【答案】 C 根据题给装置图判断,Li金属电极(b电极)为原电池的负极,电极反应式为Li-e- Li+,则a为电池的正极,A项正确;电池放电时锂失电子化合价升高,锰得电子化合价降低,则充电时的锂、锰化合价变化与放电时相反,B项正确;放电时a极反应中是锰的化合价发生变化,C项错误;带正电荷的阳离子移向电源的正极,D项正确。,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点33,考点34,6.(2013课标全国,10)银质器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现
8、黑色会褪去。下列说法正确的是( ) A.处理过程中银器一直保持恒重 B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银 C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S 6Ag+Al2S3 D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,(2015课标全国,26)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示: 溶解度/
9、(g/100 g水),考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,回答下列问题: (1)该电池的正极反应式为 ,电池反应的离子方程式为 。 (2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌 g。(已知F=96 500 Cmol-1) (3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过 分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、 和 ,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为 ,其原理是 。 (4)用废电池的锌皮制备ZnSO47H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解,铁变为 ,加碱调
10、节至pH为 时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于110-5 molL-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为 时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 molL-1)。若上述过程不加H2O2,后果是 ,原因是 。,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,【解析】 (1)MnO2在正极发生还原反应,且H+参与正极反应生成,(3)ZnCl2和NH4Cl的溶解度相差较大,可通过加热浓缩、冷却结晶的方法分离回收。过滤得到的滤渣主要是MnO2、碳粉和MnOOH,要从中得到较纯的MnO2,可在空气中对滤渣进行加热,加热时碳粉转化为CO2,且MnOOH能在空气中
11、被氧化为MnO2。,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,(4)Fe在酸性条件下被H2O2氧化为Fe3+。根据Fe(OH)3的Ksp和刚好完全沉淀时c(Fe3+)=110-5 molL-1,有110-5c3(OH-)=10-39,可求得c(OH-)约为110-11.3 molL-1,则溶液中c(H+)=110-2.7 molL-1,溶液的pH为2.7。同理,根据Zn(OH)2的Ksp和Zn2+开始沉淀时c(Zn2+)=0.1 molL-1,有0.1c2(OH-)=10-17,可求得c(OH-)=110-8 molL-1,对应溶液pH=6。若除铁时不加入
12、H2O2,得到的溶液中同时含有Zn2+和Fe2+,由于Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp相近,很难分离Zn2+和Fe2+。,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,(2)0.05 (3)加热浓缩、冷却结晶 碳粉 MnOOH 空气中加热 碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2 (4)Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+分离不开 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,1.原电池的工作
13、原理及其应用 (1)原电池:把化学能转化为电能的装置。 (2)原电池构成条件: 有两个活动性不同的电极(一般为金属或石墨)。 将电极插入电解质溶液中。 两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。 能自发发生氧化还原反应。,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,(3)工作原理:(以锌铜原电池为例),考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,2.化学电源的种类及工作原理 (1)一次电池,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备
14、,萃取高招,对点精练,试做真题,(2)二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池,总反应为:,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,(3)燃料电池 总反应式的书写:燃料电池的总反应方程式,一般与燃料燃烧的方程式基本相同,只是反应条件不再是点燃,有时燃料燃烧的产物能与电解质溶液反应,要一并考虑,写出总反应的化学方程式或离子方程式。 正极反应式的书写:正极反应的本质都是O2得电子,电解质溶液酸碱性不同,电极反应式不同。,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,负极反应式的书写:在电子守恒的基础上,用总反应式减去正极反应式即
15、得负极反应式。 【疑难辨析】 (1)原电池中离子移动方向可简记为“负(阴离子)负(极)、正(阳离子)正(极)”。 (2)两个半电池构成的原电池中,盐桥的作用是使两个烧杯中的溶液形成一个导电通路。使溶液保持电中性,提高电池工作效率。,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,典例导引1(2017贵州贵阳模拟)锂-二硫化亚铁电池是一种高容量电池,用途广泛,该电池放电时的总反应为4Li+FeS2 Fe+2Li2S。下列说法正确的是( ) A.放电时,Li作电源负极,负极反应为Li-e- Li+ B.放电时,正极发生氧化反应 C.硫酸、羧酸及醇类物质都可以用作该锂
16、电池的电解质 D.充电时,阳极只有Fe参与放电 【解析】 放电时负极发生氧化反应,电极反应式为Li-e- Li+,A正确;放电时正极发生还原反应,B错误;加入硫酸、羧酸时,Li和硫酸、羧酸反应,所以不能用硫酸、羧酸作该锂电池的电解质,C错误;充电时,阳极发生氧化反应,而反应中S2-和Fe的化合价都升高,所以S2-和Fe都参与放电,D错误。 【答案】 A,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,典例导引2(2017辽宁沈阳期末)锂-空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确
17、的是( )A.放电时Li+由B极向A极移动,D.电解液a可以为LiCl溶液,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,【解析】 A项,在原电池中,A是负极,B是正极,阳离子由A极向B极移动,A错误;B项,原电池放电反应为自发氧化还原反应,即4Li+O2+2H2O 4LiOH,B正确;C项,正极上是氧气得电子的还原反应,由于从电解液b中可回收LiOH,故电解液b不能是酸性溶液,C错误;D项,金属锂可以和水发生反应,电解液a中不能含有水,D错误。 【答案】 B,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,高招2书写原电池电极
18、反应式的技巧,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,不同介质中电极反应式的书写方法 (1)中性溶液反应物中若是H+得电子或OH-失电子,H+和OH-均来自于水的电离,生成物中可以有H+或OH-;水溶液中不能出现O2-。 (2)酸性溶液时,电极反应式中不出现OH-。 (3)碱性溶液时,电极反应式中不出现H+。,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,1.(2017江苏扬州模拟)被称之为“软电池”的纸质电池总反应为Zn+2MnO2+H2O ZnO+2MnOOH。下列说法正确的是( ) A.该电池中Zn作负极,发生还原
19、反应 B.该电池反应中MnO2起催化作用 C.该电池工作时电流由Zn经导线流向MnO2 D.该电池正极反应式为MnO2+e-+H2O MnOOH+OH- 【答案】 D 该原电池中,锌失电子作负极,发生氧化反应,A项错误;该原电池中,锰元素的化合价由+4价变为+3价,所以二氧化锰为正极反应物,发生还原反应,B项错误;电子从负极Zn沿导线流向MnO2,电流方向与之相反,C项错误;正极上二氧化锰得电子发生还原反应,电极反应式为MnO2+e-+H2O MnOOH+OH-,D项正确。,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,2.(2017吉林实验中学期末)由于具有
20、超低耗电量、寿命长的特点,LED产品越来越受人欢迎,下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。下列有关叙述正确的是( )A.电池负极电极反应式为H2-2e-+2OH- 2H2O B.a处通入氧气,b处通入氢气 C.该装置中能量转化只涉及两种形式的能量 D.P型半导体连接的是电池负极,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,【答案】 A 根据LED中电子移动方向可判断N型半导体与电池负极相连。H2在负极反应,由于电解质为KOH,故负极电极反应式为H2-2e-+2OH- 2H2O,A正确;a处为负极,应该通入氢气,b处通入氧气,B错误;该装置主要涉及化学能、电
21、能、光能三种形式的能量转化,C错误;P型半导体与电池正极相连,D错误。,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,3.(2017河南周口模拟)高铁酸钾是高能电极材料,锌-高铁酸钾碱性电池类似锌锰电池。电池总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,工作原理如图所示。下列说法正确的是( )A.放电时,电子由b极经KOH溶液流向a极,D.充电时,当电路中有3 mol电子通过时,溶液中OH-的物质的量的变化量为3 mol,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,【答案】 B A
22、项,放电时,锌极为负极,电子由负极经外电路流向正极,不经过电解质溶液,错误;B项,放电时a极为正极,K2FeO4得电子,耗5 mol OH-,阴极生成3 mol OH-,溶液中OH-的物质的量的变化量为2 mol,错误。,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,4.(2017河南安阳二模)镁燃料电池作为一种高能化学电源,具有比能量高、使用安全方便、成本低、燃料易于贮运、污染小等特点,拥有良好的应用前景。如图是一种镁燃料电池反应原理示意图,该装置为圆筒状,其中心为镁柱,圆筒为可透气的导电材料。下列有关该镁燃料电池的叙述正确的是 ( ),B.反应生成O2-,
23、该离子由正极移向负极 C.Cl-在阳极失去电子生成Cl2,考点32,考点33,考点34,透析真题,高手必备,萃取高招,对点精练,试做真题,应中没有O2-产生,B项错误;Mg作负极,则镁失去电子,Cl-无变化,C项错误。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,电解原理及应用 1.(2017课标全国,11)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜,电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是( ) A.待加工铝质工件为阳极 B.可选用不锈钢网作为阴极D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动,【答案】 C A项,根据题意“铝表面形成致密、
24、耐腐蚀的氧化膜”,即铝失去电子发生氧化反应变为氧化铝,因此待加工铝质工件为阳极,A正确;B项,阴极上电极材料本身不反应,只传导电流可以选用不锈钢网作为阴极,B正确;阴极的电极反应式为2H+2e- H2,C错误;D项,电解过程中阴离子移向阳极,即 向阳极移动,D项正确。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,2.(2016课标全国,11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和 可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。,下列叙述正确的是( )B.该法在处理含
25、Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,O2+4H+,故正极区溶液pH减小,A选项错误;Na+移向负极区,生成NaOH, 移向正极区,生成H2SO4,B选项正确;根据负极区(阴极)电极反应可知C选项错误;每通过1 mol 电子,有0.25 mol O2生成,D选项错误。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,B.电解过程中溶液pH不会变化 C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D.电路中每转移12 mol电子,最多有
26、1 mol 被还原,【答案】 B 铁板作阳极,阳极上Fe失电子,A项正确;电解过程中有OH-生成,溶液pH变大,B项错误;生成的OH-会与Fe3+结合生成Fe(OH)3沉淀,C项正确;电路中每转移12 mol电子,阳极上生成6 mol Fe2+,最多有1 mol Cr2 O 7 2 被还原,D项正确。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,4.(2015福建,11)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( ),A.该装置将化学能转化为光能和电能 B.该装置工作时,H+从b极区向a极区迁移
27、 C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被还原,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【答案】 B 由装置图中物质变化及变化的条件可知,该装置是将光能和电能转化为化学能的装置,A项错误;工作中阳离子(H+)移向,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,5.(1)(2014课标全国,27节选)H3PO2可用电渗析法制备,“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):,写出阳极的电极反应式: 。 分析产品室可得到H3PO2的原因: 。 早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2:将“四室电渗析法”中阳极
28、室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有 杂质,该杂质产生的原因是 。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,(2)(2014课标全国,27节选)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为 ;PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 ,阴极上观察到的现象是 ;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为 ,这样做的主要缺点是 。,阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的H2P O 2 穿过
29、阴膜扩散至产品室,二者反应生成H3PO2,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【解析】 (1)阳极是水电离出的OH-放电,电极反应式为2H2O-4e-,(2)依据题给信息可知,PbO与次氯酸钠反应可生成PbO2,由于铅元素的化合价升高,故氯元素的化合价降低生成Cl-;阳极发生氧化反应,即Pb2+失去电子被氧化生成PbO2;阴极发生还原反应,即氧化性强的Cu2+得到电子生成铜;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极反应则是Pb2+得电子变为Pb,这样就不能有效利用Pb2+。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,1.电解原理 (1
30、)电解池: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: 有外接直流电源; 有与电解质溶液(或熔融电解质)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:从电源负极流向电解池阴极;从电解池的阳极流向电源的正极。电子不能通过电解质溶液。 离子:阳离子移向电解池的阴极,阴离子移向电解池的阳极。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,(4)电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例):,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,2.用惰性电极电解电解质溶液的类型和规律,试做真题,高手必备,萃取高招,对点
31、精练,考点32,考点33,考点34,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,3.电解原理的应用 (1)电解饱和食盐水,(2)电解精炼铜,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,(3)电镀铜,(4)电解冶炼钠,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【疑难辨析】 (1)电解冶炼镁、铝通常电解熔融MgCl2和Al2O3,不用电解MgO和AlCl3的方法。MgO熔点很高,使其熔化消耗能量大,故一般不用电解熔融的MgO来冶炼Mg;而AlCl3为
32、共价化合物,无水AlCl3熔融状态下不电离,无法实施电解。 (2)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活泼的金属在阳极失去电子,阴极上只有Cu2+得电子,所以溶液中Cu2+的浓度会降低。 (3)电解精炼时,阳极泥可以作为提炼贵重金属(Ag、Au等)的原料。 (4)阳离子交换膜(以工业电解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。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,典例导引(2017广东湛江一中等“四校”联考)某小组为研究电化学原理,设计如图装置,下列
33、叙述中正确的是( )A.若a和b为石墨,通电后a电极上发生的反应为2Cl-2e- Cl2 B.若a和b为石墨,通电后b电极上发生氧化反应 C.若a为铜,b为铁,通电后a电极质量增加 D.若a为铜,b为铁,通电后Cl-向铁电极移动,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【解析】 若a和b为石墨,通电后a电极是阳极,该极上发生的反应为2Cl-2e- Cl2,A正确;在电解池的阴极(b极)上阳离子得电子发生还原反应,B错误;电解池的阳极是活性电极铜时,该极上电极本身发生失电子的氧化反应,电极质量减轻,C错误;电解池电解质溶液中的阴离子(Cl-)移向阳极(Cu),D错误
34、。 【答案】 A,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,高招解答电解综合题的思维模板 1.分析电解过程的思维程序 (1)首先判断阴、阳极,确定阳极材料是惰性电极还是活性电极。 (2)再分析电解质溶液的组成,找全离子,并分成阴、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H+和OH-)。 (3)然后考虑阴极、阳极离子的放电顺序。 阴极上阳离子的放电顺序:Ag+Fe3+Cu2+H+(酸)Fe2+Zn2+H+(水),阳极上阴离子的放电顺序:活性电极S2-I-Br-Cl-OH-。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,(4)确定电极反应,判断电极产物,
35、写出电极反应式,要遵循原子守恒和电荷守恒。,(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,书写电解反应方程式的3个易失分点 (1)书写电解池中电极反应式时,要注意电解质溶液中的某些成分是否参与反应,若参与反应要一并考虑,且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,总反应方程式要注明条件“通电”。 (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。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,2.电解的计算类型与方法,试做真题,高手
36、必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,1.(2017山西长治模拟)某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,物质的量之比为31。用石墨作电极电解该溶液,根据电极产物的不同,可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是( ) A.阴极只析出H2 B.阳极先析出Cl2,后析出O2 C.电解最后阶段为电解水 D.溶液pH不断增大,最后为7,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【答案】 D 可以将溶质看成3 mol NaCl和1 mol H2SO4,再转化一下思想,可以看成2 mol HCl、1 mol Na2SO4、1 mol NaCl,由于1 mol
37、Na2SO4自始至终无法放电,且其溶液pH=7,暂时可以忽略,则电解过程可看成先电解HCl溶液,再电解NaCl溶液,最后电解水,即第一阶,大于7。阴极自始至终是氢离子放电,A正确;阳极氯离子先于氢氧根离子放电,先析出Cl2,后析出O2,B正确;电解最后阶段为电解水,C正确;溶液pH不断增大,最后生成的NaOH导致溶液pH大于7,D错误,故选D。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,2.下图为用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图,其原理是在较低的阴极电位下,TiO2(阴极)中的氧解离进入熔盐,阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是( ),C.通电后,
38、O2-、Cl-均向阴极移动 D.石墨电极的质量不发生变化,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【答案】 B 阴离子O2-、Cl-向阳极移动,由图示可知阳极生成O2、CO、CO2,所以电极反应为2O2-4e- O2,O2与石墨反应生成CO、CO2,A、C、D错误,只有B正确。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,3.(2017安徽黄山二模)某工厂采用电解法处理含铬废水,耐酸电解槽用铁板作阴、阳极,槽内盛放含铬废水,工作原理如下图所示,下列说法不正确的是( ) A.A接电源正极 B.B极区附近溶液pH降低,C.A极区溶液中发生的氧
39、化还原反应为,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【答案】 B 由于B极上发生还原反应产生氢气,则B极为阴极,A,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,金属的腐蚀与防护方法 1.(2017课标全国,11)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( ),A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整,试做
40、真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【答案】 C 外加电流的阴极保护法,使被保护的钢管桩上无腐蚀电流,A项正确;通电后,高硅铸铁为惰性阳极,钢管桩为阴极,外电路电子从阳极流向阴极,B项正确;由于高硅铸铁为惰性阳极,因此应是海水中的OH-失电子,2H2O-4e- O2+4H+,因此阳极材料不被损耗,C项错误;在外加电流的阴极保护法中,应依据环境条件变化调整电流大小。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,2.(经典考题)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法:,碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧
41、化膜,碱洗时常有气泡冒出,原因是 (用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的 。 a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3 以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为 。取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是 。 (2)镀铜可防止铁制品腐蚀,电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,(3)利用下图装置,可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒,为减缓铁的腐蚀,开关K应置于 处。 若X为锌,开关K置于M处,该电化学防
42、护法称为 。,(2)补充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+的浓度恒定 (3)N 牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法),试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【解析】 (1)Al能与NaOH溶液反应生成H2,Al2O3与NaOH溶液反应时不能生成H2,则根据气泡冒出的现象断定Al与NaOH溶液发生,Al(OH)3能溶于强酸,所以选择CO2;Al在阳极失电子生成氧化膜(Al2O3),Al2O3中的氧是由水提供的,溶液显酸性,所以有H+生成;废,性,与Al3+的水解互相促进。 (2)电镀时铜作阳极,失去电子生成Cu2+,阴极Cu2+得电子生成Cu。 (3)碳
43、棒的活泼性小于铁的,则需用电解池的原理,利用铁作阴极与电源负极相连从而保护铁不受腐蚀;Zn的活泼性大于铁的,则二者形成原电池时,Zn作负极从而保护铁不受腐蚀。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,1.化学腐蚀和电化学腐蚀的比较,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,2.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,3.金属的防护,(2)其他:改变金属内部结构和金属表面外加保护层。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,典例导引(2016河北衡水模拟
44、)如图所示,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为( ),A. B. C. D.,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【解析】 中发生的是Fe为负极、杂质碳为正极的电化学腐蚀,是铁的吸氧腐蚀,腐蚀较慢;其电极反应式:负极2Fe-4e- 2Fe2+,正极2H2O+O2+4e- 4OH-。均为原电池,中Fe为正极,被保护;中Fe为负极,均被腐蚀,但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的,故Fe-Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。是Fe接电源正极作阳极,Cu接电源负极作阴极,电流的作用加快了Fe的腐蚀。是Fe接电源负极作阴极,Cu接电源正极作阳极,阻
45、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,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,高招判断金属腐蚀快慢的六个规律 (1)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采取原电池原理保护措施的腐蚀采取电解原理保护措施的腐蚀。 (2)同一种金属在同浓度的不同介质中,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。 (3)对于活动性不同的两种金属形成的合金,活动性差别越大,原电池反应速率越大,活泼金属腐蚀越快(不锈钢除外)。 (4)对于溶质相同的电解质溶液,电解质浓度越大,金属腐
46、蚀越快(钝化除外)。 (5)纯度越高的金属,腐蚀的速率越慢。 (6)不纯的金属或合金,在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,1.(2017山东青岛模拟)下列说法中,不正确的是( ),试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【答案】 C 当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时,铁在负极放电,氧气在正极上放电,发生的是钢铁的吸氧腐蚀,A正确;当钢铁表面的水膜酸性较强时,铁在负极放电,水膜中的氢离子在正极放电生
47、成氢气,发生的是析氢腐蚀,B正确;在原电池中,正极被保护,当将锌板换成铜板后,铜作正极被保护,钢闸门作负极被腐蚀,起不到对钢闸门的保护作用,C错误;在电解池中,阴极被保护,故要保护钢闸门,就要将钢闸门与电池负极相连接作电解池的阴极,D正确。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,2.(2017宁夏银川模拟)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如下所示。下列说法不正确的是( )A.因铁的金属活动性比铜的强,所以铁铆钉被氧化而腐蚀 B.若水膜中溶解了SO2,则铁铆钉腐蚀的速率变小D.在金属表面涂一层油脂,能防止铁铆钉被腐蚀,试
48、做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,【答案】 B A项,Fe的活动性比Cu的强,Fe作负极失电子被氧化而腐蚀,A正确;B项,若水膜中溶解了SO2,水膜的酸性会增强,则铁铆钉腐蚀的速率变大,B错误;C项,根据图片可知左侧Cu上发生吸,使金属与外部环境隔离,不能构成原电池,所以能防止铁铆钉被腐蚀,D正确。,试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,3.(2017山东济宁模拟)下列关于各装置图的叙述中,不正确的是( ),试做真题,高手必备,萃取高招,对点精练,考点32,考点33,考点34,A.用装置精炼铜,则a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液C.装置中钢闸门应与外接电源的负极相连 D.装置中的铁钉几乎不被腐蚀 【答案】 B 精炼铜时,粗铜作阳极,由电流方向知a极为阳极,A正确;装置为原电池,Fe作负极,铜为正极,总反应是Fe+2Fe3+ 3Fe2+,B错误;在电解池中,铁被保护,则应与外接电源的负极相连,C正确;装置中,由于浓硫酸的吸水性,使铜丝和铁钉连接处空气非常干燥,缺少了构成原电池的一个条件电解质溶液,故铁钉几乎不被腐蚀,D正确。,
