2020版领军高考化学真题透析第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护（精讲深剖）.docx

第3讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护1.（2019全国卷）环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C5H5)2结构简式为），后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶液（DMF为惰性有机溶剂）。该电解池的阳极为_，总反应为_。电解制备需要在无水条件下进行，原因为_。【答案】Fe电极 Fe+2+H2 （Fe+2C5H6Fe(C5H5)2+H2） 水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH，进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2【解析】（4）根据阳极升失氧可知Fe为阳极；根据题干信息Fe-2e-=Fe2+，电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环戊二烯得电子生成氢气，同时与亚铁离子结合生成二茂铁，故电极反应式为Fe+2=+H2；电解必须在无水条件下进行，因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气，亚铁离子会和氢氧根离子结合生成沉淀；答案：Fe电极 Fe+2=+H2（Fe+2C5H6=Fe（C2H5）2+ H2） 水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH-，进一步与Fe2+反应生成Fe（OH）2。2.（2019北京）氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。制H2时，连接_。产生H2的电极反应式是_。改变开关连接方式，可得O2。结合和中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：_。【答案】 K1 2H2O+2e-=H2+2OH- 连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移【解析】（2）电极生成H2时，根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因而制H2时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O提供H+，电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-；电极3上NiOOH和Ni(OH)2相互转化，其反应式为NiOOH+e-+H2ONi(OH)2+OH-，当连接K1时，Ni(OH)2失去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH得到电子变为Ni(OH)2，因而作用是连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。3.CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。写出阴极CO2还原为HCOO的电极反应式：_。电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是_。【答案】 CO2+H+2eHCOO或CO2+2eHCOO+ 阳极产生O2，pH减小，浓度降低；K+部分迁移至阴极区 【解析】根据电解原理，阴极上得到电子，化合价降低，CO2HCO32e=HCOOCO32，或CO2H2e=HCOO；阳极反应式为2H2O4e=O24H，阳极附近pH减小，H与HCO3反应，同时部分K迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区KHCO3溶液浓度降低。4（2018课标）最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：EDTA-Fe2+-e-EDTA-Fe3+2EDTA-Fe3+H2S2H+S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，下列叙述错误的是A. 阴极的电极反应：CO2+2H+2e-CO+H2OB. 协同转化总反应：CO2+H2SCO+H2O+SC. 石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D. 若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性【答案】C【解析】A、CO2在ZnO石墨烯电极上转化为CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应式为CO2+H+2eCO+H2O，A正确；B、根据石墨烯电极上发生的电极反应可知+即得到H2S2e2H+S，因此总反应式为CO2+H2SCO+H2O+S，B正确；C、石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO石墨烯电极上的高，C错误；D、由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3/Fe2取代EDTA-Fe3/EDTA-Fe2，溶液需要酸性，D正确。5（2017课标）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H2SO4H2C2O4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C阴极的电极反应式为：A3+3e-=AlD硫酸根离子在电解过程中向阳极移动【答案】C【解析】A、根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H放电，即2H2e=H2，故C说法错误；D、根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。考纲解读考点内容说明电解池1. 理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2. 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。电解是高考必考点之一，常以选择题的形式出现 考点精讲考点一 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。1. 电解池 电解池的构成条件 有与电源相连的两个电极。 两个电极插入电解质溶液(或熔融盐)中。 形成闭合回路。 电极名称及电极反应式以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：总反应方程式：CuCl2CuCl2。 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。2 电解产物的判断及有关反应式的书写 判断电解池的阴、阳极 根据外接电源的正、负极判断：电源正极连接阳极；电源负极连接阴极。 根据电极产物判断：电极溶解、逸出O2(或电极区变酸性)或逸出Cl2的为阳极；析出金属、逸出H2(或电极区变碱性)的为阴极。 分析电解质水溶液的组成找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。 离子的放电顺序阴极：（阳离子在阴极上的放电顺序(得e-)）Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+ Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 阳极： 是活性电极时：电极本身溶解放电 是惰性电极时：阴离子在阳极上的放电顺序（失e-）：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子)F- 写出两极电极反应式 阳极：活性电极失去电子生成相应的金属阳离子；溶液中的阴离子失去电子生成相应的单质或高价态化合物。 阴极：溶液中的阳离子得到电子生成相应的单质或低价态化合物。 写出电解总反应式在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。典例1（重庆市2019年普通高等学校招生全国统一考试4月（二诊)调研测试卷）重铬酸钾(K2Cr2O7)是一种强氧化剂，可用于检测酒驾中酒精的含量，电化学制备K2Cr2O7的装置如图所示，其中a、b均为石墨电极。下列说法正确的是AX是电源的正极B电解过程中K+向b极移动Cb极上发生的电极反应为：2CrO42+2H+=Cr2O72+H2OD理论上a、b两电极放出的气体的物质的量之比为21【答案】D【解析】A、根据原理图，a极有氢氧化钾生成，a极是阴极，则X为电源负极，A错误；B、电解过程中阳离子移向阴极，K+向a极移动，故B错误；C、a、b极上发生的电极反应分别为4H2O4e4OH2H2、2H2O4e4HO2，b极区附近发生反应2CrO422HCr2O72H2O，故C错误；D、a、b极上发生的电极反应分别为4H2O4e4OH2H2、2H2O4e4HO2，理论上，两电极放出的气体的物质的量之比为21，故D正确。典例2（北京市海淀区2018-2019学年高三适应性训练）某实验小组在常温下进行电解饱和Ca(OH)2溶液的实验，实验装置与现象见下表。序号III装置现象两极均产生大量气泡，b极比a极多；a极溶液逐渐产生白色浑浊，该白色浑浊加入盐酸有气泡产生两极均产生大量气泡，d极比c极多；c极表面产生少量黑色固体；c极溶液未见白色浑浊下列关于实验现象的解释与推论，正确的是（ ）Aa极溶液产生白色浑浊的主要原因是电解过程消耗水，析出Ca(OH)2固体Bb极产生气泡：4OH 4e = O2 2H2OCc极表面变黑：Cu 2e 2OH = CuO H2ODd极电极反应的发生，抑制了水的电离【答案】C【解析】A、a极为电解池的阳极，氢氢根离子放电生成氧气与电极C反应生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙，该白色浑浊为碳酸钙，加入盐酸有二氧化碳产生，而不是析出Ca(OH)2固体，故A错误；B、b极是阴极，水电离产生的氢离子放电生成氢气，而不是氢氧根离子放电，生成氧气，故B错误；C、c极为阳极，表面产生少量黑色固体，是铜放电生成的氧化铜，所以c极表面变黑：Cu-2e-+2OH-CuO+H2O，故C正确；D、d极为阴极，是水电离产生的氢离子放电生成氢气，促进了水的电离，故D错误。【总结提升】用惰性电极电解电解质溶液规律总结1电解水型电解质(水溶液)电极反应式电解物质总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)(如KNO3、Na2SO4) 阳极：4OH4e=O2+2H2O阴极：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大减小加H2O强碱(如NaOH)增大加H2O活泼金属的含氧酸盐不变加H2O2. 电解电解质型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原无氧酸(如HCl)除HF外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2酸2HClCl2H2减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)除氟化物外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=Cu盐CuCl2 CuCl2加CuCl2固体3. 放H2生碱型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2水和盐2Cl2H2O Cl2H22OH生成新电解质增大通入HCl气体4. 放O2生酸型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：2Cu24 e=2Cu水和盐2Cu22H2O2CuO24H生成新电解质减小加CuO或CuCO3考点一精练：1（江西省萍乡市2019届高三下学期第一次模拟考试）工业上氟气可作为火箭燃料中的氧化剂，氟单质的制备通常采用电解法。已知：KFHF=KHF2，电解熔融的氟氢化钾(KHF2)和无水氟化氢的混合物制备F2的装置如图所示。下列说法错误的是A钢电极与电源的负极相连B电解过程中需不断补充的X是KFC阴极室与阳极室必须隔开D氟氢化钾在氟化氢中可以电离【答案】B【解析】A、根据装置图，KHF2中H元素显1价，钢电极上析出H2，表明钢电极上发生得电子的还原反应，即钢电极是电解池的阴极，钢电极与电源的负极相连，故A说法正确；B、根据装置图，逸出的气体为H2和F2，说明电解质无水溶液中减少的是氢和氟元素，因此电解过程需要不断补充的X是HF，故B说法错误；C、阳极室生成氟气，阴极室产生H2，二者接触发生剧烈反应甚至爆炸，因此必须隔开防止氟气与氢气接触，故C说法正确；D、由氟氢化钾的氟化氢无水溶液可以导电，可推知氟氢化钾在氟化氢中发生电离，故D说法正确。2（四川省泸州市2019届高三第二次教学质量诊断性考试）如图所示阴阳膜组合电解装置用于循环脱硫，用NaOH溶液在反应池中吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na2SO3溶液进行电解又制得NaOH。其中a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石墨，产品C为H2SO4溶液。下列说法正确的是（ ）Ab为只允许阳离子通过的离子交换膜B阴极区中B最初充入稀NaOH溶液，产品E为氧气C反应池采用气、液逆流方式，目的是使反应更充分D阳极的电极反应式为SO32-2eH2O=2HSO42-【答案】C【解析】A. 从C为硫酸可知，硫酸根来源于亚硫酸根放电，故b为只允许阴离子通过的阴离子交换膜，A错误；B. 在阴极区应为水电离的氢离子放电生成氢气，故E为氢气，B错误；C. 反应池中气体从下口通入，NaOH 溶液从上口加入，采用气、液逆流方式，可以使反应更充分，C正确；D. 阳极应为亚硫酸根放电生成硫酸根，反应的离子方程式为 SO32-2eH2O=2HSO42，D错误。3（河北省中原名校联盟2019届高三3月联考考）一种电催化合成氨的装置如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是A图中涉及的能量转化方式共有3种B两极产生的气体的物质的量之比是1:1C电路中每通过1mol电子，有1mol H+迁移至a极Db极上发生的主要反应为N2+6H+6e-=2NH3【答案】D【解析】A项、能量转化有：太阳能电能，风能机械能电能，电能化学能，另外还可能有其他能量转化为热能等，故A错误；B项、生成氧气的a极是电解池的阳极，电极反应式为2H2O 4e-=O2+4H+，生成氨气的b极是阴极，电极反应式为N2+6H+6e-=2NH3，由得失电子数目守恒可知，两极生成氧气和氨气的理论物质的量之比是3:4，故B错误；C项、电解时，阳离子向阴极移动，H+应向阴极b极迁移，故C错误；D项、电解时，生成氨气的b极是阴极，阴极上氮气放电生成氨气，电极反应式为N2+6H+6e-=2NH3，故D正确。考点二 电解原理的应用1. 电解饱和食盐水电极反应 阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)。阴极：2H2e=H2(反应类型：还原反应)。总反应方程式： 2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；离子方程式： 2Cl2H2O2OHH2Cl2。 【名师点拨】 NaCl溶液中的Na+、H+在通电后向阴极移动，H+放电，使水的电离平衡右移，OH浓度增大，如果NaCl溶液中加了酚酞，阴极先变红。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和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。2. 电解精炼铜电解装置电极反应电极材料阳 极粗铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au） Cu-2e-=Cu2+Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+粗铜中的Ag、Au不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥阴 极纯 铜Cu2+ 2e- = Cu电解质溶液CuSO4溶液Cu2+浓度减小3. 电镀(Fe表面镀Cu)阴极：镀件（Fe）阳极：镀层金属（Cu）电解质溶液：含镀层金属离子的溶液（含Cu2的盐溶液）4. 电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl2电极反应 阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2Na2e=2Na。冶炼镁MgCl2(熔融)MgCl2电极反应 阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：Mg22e=Mg。冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应 阳极：6O212e=3O2；阴极：4Al312e= 4Al。典例1（安徽省蚌埠市2019届高三第一次质量监测考试）空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是（ ）A当有0.8mol电子转移时，b极产生4.48LO2B为了增加导电性可以将左边容器中的水改为NaOH溶液Cd极上发生的电极反应是：2H+ +2e=H2Dc极上进行氧化反应，A池中的H+可以通过隔膜进入B【答案】B【解析】A.没有指明气体所处的温度和压强，无法计算气体的体积，A项错误；B.电解NaOH溶液，实质是电解水，所以将左边的电解水装置中的水改为NaOH溶液，增大溶液中离子的浓度，增强导电性，B项正确；C.a电极为阴极，a电极上产生的是氢气，所以d电极发生的电极反应是：H2-2e-=2H+，C项错误；D.b电极为阳极，b极上产生的气体Y为氧气，c极上是氧气发生还原反应：O2+4e-+4H+=2H2O，c极为燃料电池的正极，d极为燃料电池的负极，B池中的H+通过隔膜进入A池，D项错误。典例2（湖北省宜昌市夷陵中学、襄阳五中、钟祥一中2019届高三5月模拟考试）由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池，称浓差电池，电子由溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极。如图所示装置中，X电极与Y电极初始质量相等。进行实验时，先闭合K2，断开K1，一段时间后，再断开K2,闭合K1，即可形成浓差电池，电流计指针偏转。下列不正确的是（ ）A充电前，该电池两电极存在电势差B放电时，右池中的NO3通过离了交换膜移向左池C充电时，当外电路通过0.1 mol电子时，两电极的质量差为21.6gD放电时，电极Y为电池的正极【答案】A【解析】A. 充电前，左右两池浓度相同，该电池两电极不存在电势差，故A错误；B. 放电时，电子由溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极，X是负极、Y是正极，右池中的NO3通过离了交换膜移向左池，故B正确；C. 充电时，当外电路通过0.1 mol电子时，X电极消耗0.1molAg，Y电极生成0.1molAg，所以两电极的质量差为21.6g，故C正确；D. 电子由溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极，充电后左池浓度小于右池，所以放电时，电极Y为电池的正极，故D正确。【总结提升】一. 原电池、电解池、电镀池的比较原电池电解池电镀池定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。一种特殊的电解池。装置举例形成条件 活动性不同的两电极(连接) 电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应) 形成闭合回路 两电极接直流电源 两电极插人电解质溶液 形成闭合回路 镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极 电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等)阳极：电源正极相连的电极阴极：电源负极相连的电极阳极：镀层金属；阴极：镀件电子流向负极正极电源负极阴极电源正极阳极电源负极阴极电源正极阳极电极反应负极（氧化反应）：金属原子失电子；正极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子阳极（氧化反应）：溶液中的阴离子失电子，或金属电极本身失电子；阴极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子阳极（氧化反应）：金属电极失电子；阴极（还原反应）：电镀液中阳离子得电子离子流向阳离子：负极正极（溶液中）阴离子：负极正极（溶液中）阳离子阴极（溶液中）阴离子阳极（溶液中）阳离子阴极（溶液中）阴离子阳极（溶液中）典例3 （天津市河东区2019届高三下学期二模考试）下图为某二次电池充电时的工作原理示意图，该过程可实现盐溶液的淡化。下列说法错误的是A充电时，a为电源正极B充电时，Cl-向Bi电极移动，Na+向NaTi2(PO4)2电极移动C充电时，新增入电极中的物质：n(Na+)：n(Cl-)=1:3D放电时，正极的电极反应为BiOCl+2H+3e-=Bi+Cl-+H2O【答案】C【解析】A.充电时，Bi电极上，Bi失电子生成BiOCl，Bi为阳极，则a 为电源正极，A正确；B.充电时，Cl-向阳极Bi电极移动，Na+向阴极NaTi2(PO4)2电极移动，B正确；C. 充电时，Bi电极上的电极反应为Bi+Cl-+H2O-3e-=BiOCl+2H+，NaTi2(PO4)2电极上，反应为NaTi2(PO4)2+2Na+2e-= Na3Ti2(PO4)3，根据得失电子守恒，新增入电极中的物质：n(Na+)：n(Cl-)=3：1，C错误； D.放电时，Bi为正极，正极的电极反应为BiOCl+2H+3e-=Bi+Cl-+H2O，D正确。、典例4（河南省天一大联考2019届高中毕业班阶段性测试四）新型夹心层石墨烯锂硫二次电池的工作原理可表示为16Li+xS88Li2Sx，其放电时的工作原理如图所示，下列有关该电池的说法正确的是A电池充电时X为电源负极B放电时，正极上可发生反应：2Li+Li2S4+2e-=2Li2S2C充电时，没生成1molS8转移0.2mol电子D离子交换膜只能通过阳离子，并防止电子通过【答案】B【解析】A、在原电池中，电解质里的阳离子移向正极，所以M是正极，发生还原反应，N是负极，发生氧化反应，电池充电时X为电源正极，A错误；B、根据装置图可知正极反应式可以为2Li+Li2S4+2e-=2Li2S2，B正确；C、根据总反应式可知充电时每生成xmolS8转移16mol电子，C错误；D、电子一定不会通过交换膜，D错误。【总结提升】二. 原电池与电解池的组合装置将原电池和电解池结合在一起，或几个电解池串联在一起，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。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。如图：A为原电池，B为电解池。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和一个碳棒作电极；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电极。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。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，电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液离子的移动、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。三. 电解的有关计算1计算的原则(1) 阳极失去的电子数阴极得到的电子数。(2) 串联电路中通过各电解池的电子总数相等。(3) 电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。2计算的方法(1) 根据电子守恒法计算：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，其依据是电路上转移的电子数相等。(2) 根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。(3) 根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。如电解计算时常用的定量关系为4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4OH。3计算步骤首先要正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)；其次注意溶液中有多种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后；最后根据得失电子守恒进行相关计算。典例3 如图是一个化学过程的示意图。请回答：(1)甲池是_池，通入O2的一极电极反应式为_，该电池的总反应方程式为_。(2)乙池中A电极名称为_极，电极反应式为_。一段时间后溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2_mL(标准状况下)。【答案】原电 O22H2O4e=4OH 2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O 阳 4OH4e=O22H2O 减小 280 【解析】 (1)甲为原电池，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极方程式为O2+2H2O+4e-4OH-，燃料电池的总反应式为2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O；(2)乙为电解池，A与原电池正极相连，为电解池的阳极，发生氧化反应，电极方程式为4OH-4e-O2+2H2O，电解硝酸银溶液，阳极生成氧气，阴极生成银，电解总反应式为4Ag+2H2O4Ag+O2+4H+，生成H+，则溶液pH减小；(3)乙池中B极发生还原反应，电极方程式为Ag+e-=Ag，n(Ag)=0.05mol，则转移电子0.05mol，由电极方程式O2+2H2O+4e-4OH-可知消耗=0.0125mol氧气，则V(O2)=0.0125mol22.4L/mol=0.28L=280mL。考点二精练：1（天津市红桥区2019届高三上学期一模考试）化学可以变废为室，利用电解法处理烟道气中的NO，将其转化为NH4NO3的原理如下图所示，下列说法错误的是A该电解池的阳极反反为:NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+B该电解池的电极材料为多孔石墨，目的是提高NO的利用率和加快反应速率C用NH4NO3的稀溶液代替水可以增强导电能力，有利于电解的顺利进行D为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A为HNO3【答案】D【解析】A.根据装置图可知：在阳极NO失去电子，被氧化产生NO3-，该电极反应式为：NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，A正确；B.电解池中电极为多孔石墨，由于电极表面积大，吸附力强，因此可吸附更多的NO发生反应，因而可提高NO的利用率和加快反应速率，B正确；C.NH4NO3的稀溶液中自由移动的离子浓度比水大，因此用NH4NO3稀溶液代替水可以增强导电能力，有利于电解的顺利进行，C正确；D.在阳极NO被氧化变为NO3-，电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+；在阴极NO被还原产生NH4+，电极反应式为NO+5e-+6H+=NH4+H2O，从两个电极反应式可知，要使电子得失守恒，阳极产生的NO3-的物质的量比阴极产生的NH4+的物质的量多，总反应方程式为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，要适当补充NH3，D错误。2（天津市实验中学2017届高三下学期高考模拟5月份）工业上利用电化学方法将SO2废气二次利用，制备保险粉（Na2S2O4）的装置如图所示，下列说法正确的是（ ）A电极为阳极，发生还原反应B通电后H+通过阳离子交换膜向电极方向移动，电极区溶液pH增大C阴极区电极反应式为：2SO2+2eS2O42D若通电一段时间后溶液中H+转移0.1mol，则处理标准状况下SO2废气2.24L【答案】C【解析】A电极上二氧化硫被氧化生成硫酸，为阳极发生氧化反应，A错误；B通电后H+通过阳离子交换膜向阴极电极方向移动，电极上二氧化硫被氧化生成硫酸，电极反应式为2H2O+SO22e4H+SO42，酸性增强pH减小，B错误；C电极极为阴极，发生还原反应SO2生成Na2S2O4，电极反应式为：2SO2+2eS2O42，C正确；D由阴极电极反应式为：2SO2+2eS2O42，阳极电极反应式为：2H2O+SO22e4H+SO42，则若通电一段时间后溶液中H+转移0.1mol，则阴阳两极共处理标准状况下SO2废气（0.1+0.05）mol22.4L/mol=3.36L，D错误。3（安徽省六安市第一中学、合肥八中、阜阳一中三校2019届高三最后一卷）某高校的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如图所示，下列说法正确的是( ) A该装置可以将太阳能转化为电能B阴极的电极反应式为3CO2+4eC+2CO32C高温的目的只是为了将碳酸盐熔融，提供阴阳离子D电解过程中电子由负极流向阴极，经过熔融盐到阳极，最后回到正极【答案】B【解析】A. 由题图知，太阳能转化为化学能，该装置为电解池，将电能转化为化学能，故A错误；B. 阴极发生还原反应，电极反应式为3CO2+4eC+2CO32，故B正确；C. 高温的目的是将碳酸盐熔融提供阴阳离子，将碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳，故C错误；D. 电解过程中电子由负极流向阴极，阳极流向正极，熔融盐中没有电子移动，故D错误。考点三 金属的腐蚀与防护1金属的腐蚀 金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属离子，金属发生氧化反应的过程。 金属腐蚀的类型 化学腐蚀与电化学腐蚀类 型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Mne=Mn现 象金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀区 别无电流产生有电流产生联 系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例进行分析)类 型析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜性质酸性较强弱酸性或中性正极反应2H2e=H22H2OO24e=4OH负极反应Fe2e=Fe2总 反 应Fe2H= Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2其他反应铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O2金属的防护 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理a负极(阳极)是作保护材料的金属；b 正极(阴极)是被保护的金属设备。 外加电流的阴极保护法利用电解原理a 阴极是被保护的金属设备；b 阳极是惰性电极。 其他方法a 改变金属内部结构，如制成合金；b使金属与空气、水等物质隔离，如电镀、喷油漆等。典例1将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿棕色铁锈环(b)，如图所示。下列说法不正确的是（ ）A铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为：4Fe+6H2O+3O2 =4 Fe(OH)3B液滴之下氧气含量少， 铁片作负极，发生的还原反应为： Fe2e=Fe2C液滴边缘是正极区，发生的电极反应为： O22H2O4e=4OHD铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域【答案】B【解析】A根据以上分析，铁片腐蚀过程发生的总化学方程式为：4Fe+6H2O+3O24 Fe(OH)3，故A正确；B铁片作负极，发生的氧化反应，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，故B错误；CO2在液滴外沿反应，正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH- (发生还原反应)，故C正确。D铁片腐蚀最严重区域不是生锈最多的区域，而是液滴中心区，故D正确。典例2 （安徽省合肥市2019年高三第三次教学质量检测）下列有关电化学原理及应用的相关说法正确的是A电池是能量高效转化装置，燃料电池放电时化学能全部转化为电能B电热水器用牺牲阳极的阴极保护法阻止不锈钢内胆腐蚀，阳极选用铜棒C工业上用电解法精炼铜过程中，阳极质量减少和阴极质量增加相同D电解氧化法在铝制品表面形成氧化膜减缓腐蚀，铝件作为阳极【答案】D【解析】A电池是能量高效转化装置，但是燃料电池放电的时候化学能并不能完全转化为电能，如电池工作时，在电路中会产生热能，A项错误；B牺牲阳极的阴极保护法需要外接活泼金属，Cu的活动性比Fe的活动性低，因此起不到保护的作用，B项错误；C电解精炼铜的过程中，阳极除了Cu，还有Zn、Fe等比Cu活泼的金属也会失去电子，阴极始终是Cu2+被还原成Cu，所以阳极质量的减少和阴极质量的增加不相同，C项错误；D利用电解法使铝的表面生成氧化铝，Al的化合价从0升高到3，失去电子，在电解池中作阳极，D项正确。【总结提升】影响金属腐蚀速率的因素金属腐蚀既受到其组成的影响，又受到外界因素的影响。通常金属腐蚀遵循以下规律：(1) 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率大小是电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。(2) 在相同浓度的不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀金属在非电解质溶液中的腐蚀；金属在强电解质溶液中的腐蚀金属在弱电解质溶液中的腐蚀。(3) 对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。考点三精练：1（上海市崇明区2019届高三下学期等级考试二模）为使埋在地下的钢管不被腐蚀，所采取的下列措施错误的是A向钢管外填埋干燥土壤，避开电解质溶液B在钢管外镀上一层锌皮，此锌皮会作负极C将钢管连接在直流电源的负极上，作阴极D在钢管外涂上油漆、沥青等使与土壤隔绝【答案】A【解析】A. 土壤对材料的腐蚀主要源于土壤中的水、氧气和一些电解质，向钢管外填埋干燥土壤，避开电解质溶液措施并不能防止钢管被腐蚀，故A错误；B. 与锌板相连，锌比铁活泼，为原电池的负极，失电子被腐蚀，钢管作正极被保护，故B正确；C. 外加电流阴极保护法：把金属连接在电源的负极上，这样就能消除引起金属腐蚀的原电池反应，故C正确；D. 在钢管外涂上油漆、沥青等使与土壤隔绝，防止腐蚀，故D正确。2下列说法错误的是A“臭氧空洞”的形成可能与含氯的氟代烷的使用有关B钢铁在干燥的环境中更容易发生“吸氧腐蚀”C在船身上装有锌块，是利用了牺牲阳极的阴极保护法保护船体D石油的裂解和裂化可以得到气态烯烃【答案】B【解析】A.含氯的氟代烷在紫外线的照射下会产生游离的Cl原子，Cl原子是臭氧转化为氧气的催化剂，因此“臭氧空洞”的形成与含氯的氟代烷的使用有关，A正确；B.钢铁在潮湿的环境中更容易发生“吸氧腐蚀”，而在干燥环境中不容易发生腐蚀，B错误；C.由于金属活动性ZnFe，所以在船身上装有锌块，当与海水形成原电池时，首先被腐蚀的是Zn，轮船得到了保护，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法保护船体，C正确；D.石油是各种烷烃、环烷烃等的混合物，以石油分馏得到的馏分为原料，进行裂解和裂化处理，可以得到短链气态不饱和的烯烃，D正确。3（上海市闵行区20182019学年第二学期高三年级化学二模质量调研考试）如图是钢铁电化学保护的示意图。分析正确的是A若a、b两端用导线相连，Fe作正极B若a、b两端用导线相连，Zn被还原C若a、b两端与电源相连，Fe作阳极D若a、b两端与电源相连，Zn极得电子【答案】A【解析】A. 若a、b两端用导线相连，形成原电池，Zn比Fe活泼，则Zn作负极，Fe作正极，故A正确；B. 若a、b两端用导线相连，形成原电池，则Zn作负极，失去电子，发生氧化反应，Zn被氧化，故B错误；C.a、b两端与电源相连，若Fe作阳极，阳极失去电子，铁被损耗，不能达到钢铁保护的要求，故C错误；D.若a、b两端与电源相连，Zn极得电子，即Zn极是阴极，Fe作阳极，阳极失去电子，铁被损耗，不能达到钢铁保护的要求，故D错误。4（上海市宝山区2018-2019学年高三第二学期第二次模拟）糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是( )A脱氧过程中铁作为原电池正极B负极的电极反应为：Fe-3eFe3+C正极的电极反应为：2H2O+O2+4e4OH-D脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期【答案】C【解析】A、糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同，钢铁的吸氧腐蚀中铁作负极，故A错误；B、钢铁吸氧腐蚀中，铁作负极，其电极反应式为Fe2e=Fe2，故B错误；C、吸氧腐