2023版化学一轮复习第六章化学反应与能量第三讲电解池金属的腐蚀与防护

1、01020304试题备选典例剖析反思归纳题目设计电解原理人教版选修4 P79 图4-8 CuCl2溶液的电解阴极 Cu2+2e- =Cu阳极2Cl- -2e-= Cl2 还原反应氧化反应总反应 CuCl2 Cu + Cl2e-e-e-e-教材图解一、题目设计1. 判断正误（正确的打“”，错误的打“” ）（1）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程（ ） （2）电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色（ ） （3）电解时，电子的移动方向为：电源负极阴极阳极电源正极（ ） （4）电解盐酸、硫酸等溶液，H放电，溶液的pH逐渐增大（ ） （5）用惰性电极电解CuSO4

2、溶液一段时间后，加入Cu（OH）2可使电解质溶液恢复到电解前的情况（ ）阳极电解硫酸时相当于电解水，酸性增强具体要看发生几个阶段的电解5.若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数是多少？说明发生了两个阶段的电解：第一阶段：电解CuSO4溶液Cu2+ 2e-1 mol 2 mol第二阶段：电解水H2 2e-1 mol 2 mol转移的电子数为2NA2NA4NA二、典例剖析转解析(2020课标全国，12)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

3、WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是()AAg为阳极BAg由银电极向变色层迁移CW元素的化合价升高D总反应为：WO3xAg=AgxWO3C阳极 阴极发生还原反应，W元素的化合价降低返回原题解析根据题图可知，该装置为电解池，由通电时Ag注入无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，可知Ag为该电解池的阳极，透明导电层为该电解池的阴极，结合题给信息可写出阳极和阴极的电极反应式分别为Age=Ag和xAgWO3xe=AgxWO3。根据上述分析可知Ag为阳极，A项正确；电解池工作时，Ag向阴极移动，即Ag由银电极向变色层迁移，B项正确；结合上述分析可知WO3在阴极发生

4、还原反应，即W元素的化合价降低，C项错误；结合阳极和阴极的电极反应式可写出总反应为WO3xAg=AgxWO3，D项正确。（2019河南豫南九校质量考评）如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电能力顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是（）A.C1电极上的电极反应式为2H2O2e=2OHH2B.C1电极处溶液首先变黄色C.C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2e=Fe3、2Cl2e=Cl2D.当C1电极上有2 g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移转解析C阴极 阳极 返回原题解析C1电极与电源的负极相连

5、，作阴极，溶液中的H在阴极放电，电极反应式为2H2e=H2，A错误；C1电极上H放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，作阳极，Fe2的还原性强于Cl，则依次发生的电极反应为Fe2e= Fe3、2Cl2e=Cl2，故C2电极处溶液首先变黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。三、反思归纳(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，弱电解质要写成分子式。(2)要确保两极电子转移数目相同，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。(4)当电解池的电极材料为活性电极时，则阳极为电极本身

6、失电子，不能再用电解规律。规避“四个”失分点(2018宜昌期末)用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是()AA点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态B电解过程中N电极表面先有红色物质生成，后有气泡产生CQ点时M、N两电极上产生的总气体在相同条件下体积相同D若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变转解析A特殊点：P点两个阶段电解的分界点四、试题备选解析惰性材料作电极，在阳极上H2O先放电，即阳极的电极反应式为2H2O4e=O24

7、H，在阴极，Cu2先放电，即阴极的电极反应式为Cu22e=Cu，P点后，气体体积突然增大，说明P点Cu2消耗完全，P点后，阴极的电极反应式是2H2e=H2，即A点是电解完CuSO4后，又电解了一部分水，应加入CuO和H2O或Cu(OH)2，才能恢复到原来的状态，故A说法错误；N极接电源的负极，N极作阴极，根据选项A的分析，先有红色铜析出，然后出现气体，故B说法正确；Q点的气体来自两个阶段，第一阶段：阳极电极反应式为2H2O4e=4HO2，阴极电极反应式为Cu22e=Cu，第二阶段：阳极电极反应式为2H2O4e=4HO2，阴极反应式为2H2e=H2，P点产生的气体为氧气，其体积为b L，从P点到

8、Q点，第二阶段，阴极产生的气体体积为2b L，阳极产生的气体体积为b L，阳极气体总体积为(bb)L2b L，故C说法正确；若M电极换成Cu，阳极上发生反应Cu2e=Cu2，阴极反应式为Cu22e=Cu，因此电解过程中CuSO4溶液的浓度不变，故D说法正确。返回原题01020304试题备选典例剖析反思归纳题目设计电解原理的应用一、题目设计1. 判断正误（正确的打“”，错误的打“” ）（1）电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c（Cu2）均保持不变（ ）（2）电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料（ ）（3）电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3（ ）（4）

9、电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料（ ）（5）用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2作电解质溶液，由于放电顺序HZn2，不可能在铁上镀锌（ ）阴极可以共价化合物当Zn2+浓度较大时可以镀锌二、典例剖析转解析2021普通高等学校招生全国统一考试(全国乙卷)沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是()A阳极发生将海水中的Cl氧化生成Cl2的反应B管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D阳极表面形成的Mg(O

10、H)2等积垢需要定期清理阴极产生OH，因此会在阴极表面形成Mg(OH)2D返回原题解析海水中存在大量的Cl，在阳极Cl放电生成Cl2，A叙述正确；阴极H2O放电生成H2和OH，OH与Cl2反应生成ClO，因此管道中存在一定量的NaClO，B叙述正确；因为H2为可燃性气体，所以阴极生成的H2应及时通风稀释，安全地排入大气，C叙述正确；阴极产生OH，因此会在阴极表面形成Mg(OH)2等积垢，需定期清理以保持良好的导电性，D叙述错误。转解析(2021辽宁卷)如图，某液态金属储能电池放电时产生金属间化合物Li3Bi。下列说法正确的是()A放电时，M电极反应为Ni2e=Ni2B放电时，Li2由M电极向N

11、电极移动C充电时，M电极的质量减小D充电时，N电极反应为Li3Bi3e=3LiBiB阴极：3Li3e=3Li阳极：Li3Bi3e=3LiBi返回原题解析结合上述分析可知，A项错误；原电池中阳离子从负极向正极方向移动，即Li由M电极向N电极移动，B项正确；充电时M电极为阴极，电极反应为3Li3e=3Li，电极质量将增加，C项错误；充电时N电极为阳极，电极反应为Li3Bi3e=3LiBi，D项错误。(2020山东学业水平等级考试，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含C

12、H3COO的溶液为例)。下列说法错误的是()A负极反应为CH3COO2H2O8e=2CO27HB隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 gD电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为21转解析B负极 正极阴阳返回原题解析根据放电时的电极反应分析可知，A项正确；该电池工作时，Cl向a极移动，Na向b极移动，即隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，B项错误；电路中转移1 mol电子时，向a极和b极分别移动1 mol Cl和1 mol Na，则模拟海水理论上可除盐58.5 g，C项正确；电池工作时负极产生CO2，正极产生H

13、2，结合正、负极的电极反应知，一段时间后，正极和负极产生气体的物质的量之比为21，D项正确。转解析(2019课标全国，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是()A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B阴极区，在氢化酶作用下发生反应H22MV2=2H2MVC正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动B负极MVe=MV2返回原题解析由题图和题意知，电池总反应是3H2N2=2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、

14、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MVe=MV2，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。转解析（2018课标全国，13）最近我国科学家设计了一种CO2H2S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：EDTAFe2e=EDTAFe32EDTAFe3H2S=2HS2EDTAFe2该装置工作时，下列叙述错误的是（）A.阴极的电极反应：CO22H2e=

15、COH2OB.协同转化总反应：CO2H2S=COH2OSC.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D.若采用Fe3/Fe2取代EDTAFe3/EDTAFe2，溶液需为酸性C阴极 阳极返回原题解析阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO22e2H=COH2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2H2S=SCOH2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO石墨烯的，C项错误；Fe3、Fe2在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。三、反思归纳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

16、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电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。3电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2浓度会逐渐减小。N2 和CO2D转解析四、试题备选返回原题解析Cl在阳极发生氧化反应生成ClO，水电离出的H在阴极发生还原反应生成H2，又由于电解质溶液呈碱性，故A、B、C项正确；

17、D项，溶液呈碱性，离子方程式中不能出现H，正确的离子方程式为2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，错误。01020304试题备选典例剖析反思归纳题目设计金属的腐蚀与防护一、题目设计2.实验探究(如图所示)(1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生_腐蚀，正极反应式为_，右试管中现象是_。(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生_腐蚀，正极反应式为_，右试管中现象是_。析氢2H2e=H2有气泡冒出吸氧O24e2H2O=4OH导管内液面上升酸性溶液中性溶液二、典例剖析(2019江苏化学，10)将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实

18、验的说法正确的是()A.铁被氧化的电极反应式为Fe3e=Fe3B.铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C.活性炭的存在会加速铁的腐蚀D.以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀中性环境，吸氧腐蚀C（2018北京理综）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。下列说法不正确的是（）A.对比，可以判定Zn保护了FeB.对比，K3Fe（CN）6可能将Fe氧化C.验证Zn保护Fe时不能用的方法D.将Zn换成Cu，用的方法可判断Fe比Cu活泼转解析D解析中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。

19、但中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比可知Zn保护了Fe，A项正确；与的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。返回原题(

20、2017课标全国，11)支撑海港码头基础的防腐技术，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转解析C不损耗返回原题解析钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。三、反思归纳1判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属，活动性差