《优化指导》化学总复习（人教）配套讲义：第六章 基础课3电解池金属的电化学腐蚀与防护 含答案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精基础课3电解池金属的电化学腐蚀与防护明确考纲理清主干1.理解电解池的构成、工作原理及应用。2．能写出电极反应式和反应方程式。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。考点一电解原理1．电解在__电流__作用下，电解质在两个电极上分别发生__氧化反应__和__还原反应__的过程。2．电解池(也叫电解槽)（1)概念:电解池是把__电__能转化为__化学__能的装置。(2)构成条件：①有与__电源__相连的两个电极。②电解质溶液（或熔融盐)。③形成闭合回路.(3)电极名称及电极反应式（如图）(4)电子和离子的移动方向3．阴阳两极上离子放电顺序阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。(1)阴极:阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序:eq\o（→,\s\up7(K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Sn2＋、Pb2＋、H＋、Cu2＋、Fe3＋、Ag＋），\s\do5（放电由难到易））（2)阳极：若是活性电极作阳极,则活性电极首先失电子，发生氧化反应.若是惰性电极作阳极,则仅是溶液中的阴离子放电,常见离子的放电顺序是eq\o(→,\s\up7(S2－、I－、Br－、Cl－、OH－、含氧酸根离子NO\o\al(－,3）、SO\o\al(2－，4)、CO\o\al(2－，3）、F－），\s\do5（放电由易到难））特别提醒一般情况下，离子按上述顺序放电，但如果离子浓度相差十分悬殊,离子浓度大的也可以先放电.如理论上H＋的放电能力大于Fe2＋、Zn2＋，但在电解浓度大的硫酸亚铁或硫酸锌溶液中,由于溶液中c(Fe2＋)或c（Zn2＋）≫c（H＋)，则先在阴极上放电的是Fe2＋或Zn2＋，因此阴极上的主要产物为Fe或Zn;但在水溶液中,Al3＋、Mg2＋、Na＋等是不会在阴极上放电的.4．分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)（1)电解水型电解质(水溶液）电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极:__4OH－－4e－=O2↑＋2H2O__阴极:__4H＋＋4e－=2H2↑__H2O__2H2Oeq\o（=，\s\up7(电解）)O2↑＋2H2↑__增大减小加__H2O__强碱（如NaOH)增大加__H2O__活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4）不变加__H2O__电解水型电解一段时间后，其电解质的浓度一定增大吗？举例说明。提示：不一定，如用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液,一段时间后会析出Na2SO4·10H2O晶体，剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液,此时浓度保持不变。（2)电解电解质型电解质（水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原无氧酸(如HCl)，除HF外阳极：__2Cl－－2e－=Cl2↑__阴极：__2H＋＋2e－=H2↑__酸2HCleq\o（=，\s\up7（电解））H2↑＋Cl2↑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：__2Cl－－2e－=Cl2↑__阴极:__Cu2＋＋2e－=Cu__盐CuCl2eq\o（=，\s\up7(电解））Cu＋Cl2↑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离子方程式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl）阳极：__2Cl－－2e－=Cl2↑__阴极：__2H＋＋2e－=H2↑__水和盐2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7（电解）)Cl2↑＋H2↑＋2OH－生成新电解质增大通入HCl气体要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？提示：不可以，电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。(4)放O2生酸型电解质（水溶液)电极方程式电解物质总离子方程式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4)阳极:__4OH－－4e－=2H2O＋O2↑__阴极：__2Cu2＋＋4e－=2Cu__水和盐__2Cu2＋＋2H2Oeq\o（=，\s\up7(电解）)2Cu＋O2↑＋4H＋__生成新电解质减小加__CuO__或__CuCO3__(1）要使电解后的CuSO4溶液复原,加入Cu（OH）2固体可以吗？为什么？加入CuCO3为什么也可复原？提示：不可以,因为电解CuSO4溶液时，尽管Cu2＋和OH－分别放电，按照电极反应式Cu2＋＋2e－=Cu、4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，氢元素变成H2O仍然留在溶液中，只有Cu析出和O2逸出，且物质的量之比为2∶1，所以要让溶液复原，需要加CuO，而不能加Cu（OH）2。加入CuCO3时,CO2变为气体逸出，相当于加的是CuO.(2）通过以上分析，电解质溶液复原应遵循什么原则？提示:电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则,即从溶液中析出哪种元素的原子,则应按比例补入哪些原子.(3)根据金属活动顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2？提示:Cu作阳极，C作阴极，稀H2SO4作电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解反应式为阳极：Cu－2e－=Cu2＋,阴极：2H＋＋2e－=H2↑。总反应式:Cu＋2H＋eq\o(=,\s\up7（电解）)Cu2＋＋H2↑.eq\a\vs4\al（题组一突破电极反应式、电解方程式的书写）1．按要求书写电极反应式和总方程式：(1)用惰性电极电解AgNO3溶液阳极反应式_______________________________________________________________；阴极反应式_______________________________________________________________；总反应离子方程式__________________________________________________________.(2）用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式________________________________________________________________；阴极反应式________________________________________________________________;总反应离子方程式__________________________________________________________。(3)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式________________________________________________________________；阴极反应式________________________________________________________________；总反应离子方程式__________________________________________________________。(4)用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式________________________________________________________________；阴极反应式________________________________________________________________；总反应离子方程式__________________________________________________________。答案：(1)4OH－－4e－=O2↑＋2H2O（或2H2O－4e－=O2↑＋4H＋)4Ag＋＋4e－=4Ag4Ag＋＋2H2Oeq\o(=，\s\up7（电解))4Ag＋O2↑＋4H＋(2)2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑（或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)Mg2＋＋2Cl－＋2H2Oeq\o（=，\s\up7（电解))Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑（3)2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2）＋4H2O6H2O＋6e－=3H2↑＋6OH－（或6H＋＋6e－=3H2↑）2Al＋2H2O＋2OH－eq\o（=，\s\up7（电解）)2AlOeq\o\al(－，2)＋3H2↑（4)2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－=3H2↑2Al＋3H2Oeq\o（=,\s\up7（电解））Al2O3＋3H2↑电极反应式的书写—-“二判二析一写”eq\a\vs4\al(题组二电解原理和规律的分析判断)2．用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液,在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是(）A．AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B．KClNa2SO4CuSO4C．CaCl2KOHNaNO3D．HClHNO3K2SO4答案：B3．(2018·惠州调研）某同学设计如图装置,探究氯碱工业原理，下列说法正确的是(）A．石墨电极与直流电源的负极相连B．铜电极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na＋向石墨电极迁移D．用湿润的淀粉。KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色解析:选B氯碱工业的反应原理为2NaCl＋2H2Oeq\o（=，\s\up7（通电)）2NaOH＋H2↑＋Cl2↑,而Cu为活性电极，故应将Cu电极与电源的负极相连，石墨电极与电源的正极相连，A错误；Cu电极为阴极,电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－），B正确；电解池中，电解质溶液中的阳离子向阴极移动，则Na＋向Cu电极迁移，在Cu电极附近与反应生成的OH－结合生成NaOH,C错误；由B项分析可知,Cu电极上产生H2，石墨电极的反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，故用湿润的淀粉­KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸不变色，D错误。eq\a\vs4\al（题组三有关电化学的计算)4．两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6。0变为3.0时（设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计),电极上析出银的质量最大为(）A．27mg B．54mgC．106mg D．216mg解析：选B首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应:阳极：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；阴极：4Ag＋＋4e－=4Ag,电解的总反应式为4AgNO3＋2H2Oeq\o(=，\s\up7(电解）)4Ag＋O2↑＋4HNO3。由电解的总反应式可知，电解过程中生成的n（Ag）＝n(HNO3)＝n（H＋)＝(10－3mol·L－1－10－6mol·L－1)×0.5L≈5×10－4mol，m(Ag）＝5×10－4mol×108g·mol－1＝0。054g＝54mg。5．（2018·阜阳测试)500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NOeq\o\al(－，3）)＝0。6mol·L－1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后，两极均收集到2。24L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是(）A．原混合溶液中c（K＋）为0。2mol·L－1B．上述电解过程中共转移0.2mol电子C．电解得到的Cu的物质的量为0.05molD．电解后溶液中c（H＋)为0。2mol·L－1解析：选A石墨作电极电解KNO3和Cu（NO3)2的混合溶液,阳极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－=Cu,2H＋＋2e－=H2↑。从收集到O2为2.24L这个事实可推知上述电解过程中共转移0。4mol电子，而在生成2。24LH2的过程中转移0.2mol电子，所以Cu2＋共得到0。4mol－0.2mol＝0。2mol电子，电解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol.电解前后分别有以下守恒关系:c（K＋）＋2c(Cu2＋)＝c(NOeq\o\al(－,3）），c（K＋）＋c(H＋）＝c(NOeq\o\al(－,3）),不难算出：电解前c(K＋）＝0.2mol·L－1,电解后c(H＋）＝0。4mol·L－1。6．如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0。05mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1mol·L－1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是（)A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1解析：选A由电解规律可知：a、c为阴极,b、d为阳极，a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出:2e－～Cu～Cl2～2Ag～eq\f（1,2）O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比1∶1∶2∶eq\f(1,2）＝2∶2∶4∶1。电化学综合计算的三种常用方法(1)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出比例式计算。(2)根据电子守恒计算①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。（3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：（式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应式,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题.考点二电解原理在工业生产中的应用1．电解饱和食盐水(1）电极反应阳极反应式：__2Cl－－2e－=Cl2↑__(__氧化__反应)阴极反应式：__2H＋＋2e－=H2↑__（__还原__反应）(2)总反应方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o（=,\s\up7（电解））2NaOH＋H2↑＋Cl2↑离子反应方程式:2Cl－＋2H2Oeq\o（=,\s\up7(电解）)2OH－＋H2↑＋Cl2↑(3）氯碱工业生产流程图（4)应用：氯碱工业制__烧碱__、__氯气__和__氢气__。2．电镀如图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：（1）镀件作__阴__极，镀层金属银作__阳__极。(2）电解质溶液是__AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液__。（3)电极反应：阳极：__Ag－e－=Ag＋__；阴极：__Ag＋＋e－=Ag__。(4）特点：__阳__极溶解,__阴__极沉积，电镀液的浓度__不变__.3．电解精炼铜（1)电极材料：阳极为__粗铜__,阴极为__纯铜__。(2）电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液.(3)电极反应：阳极：__Zn－2e－=Zn2＋__、__Fe－2e－=Fe2＋__、__Ni－2e－=Ni2＋__、__Cu－2e－=Cu2＋__；阴极:__Cu2＋＋2e－=Cu__。注意:随着电解的进行，溶液中Cu2＋的浓度将减小.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。总方程式阳极、阴极反应式冶炼钠__2NaCl（熔融）eq\o(=,\s\up7（电解））2Na＋Cl2↑____2Cl－－2e－=Cl2↑__、__2Na＋＋2e－=2Na__冶炼镁__MgCl2(熔融）eq\o(=，\s\up7（电解）)Mg＋Cl2↑____2Cl－－2e－=Cl2↑__、__Mg2＋＋2e－=Mg__冶炼铝__2Al2O3(熔融）eq\o（=,\s\up7(电解),\s\do5（冰晶石）)4Al＋3O2↑____6O2－－12e－=3O2↑__、__4Al3＋＋12e－=4Al__(1）为什么电解熔融的MgCl2制取单质镁而不电解熔融的MgO?提示:因为MgO的熔点比MgCl2的高，浪费能源，且电熔融的MgCl2还可得到副产物Cl2。（2）为什么电解熔融的Al2O3制取单质铝而不电解熔融的AlCl3？提示：AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电.(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)电解精炼时，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H＋＞Zn2＋，不可能在铁上镀锌(×)题组一电解原理的“常规”应用1。利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是（）A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁解析：选D氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解,阴极Cu2＋放电析出Cu,溶液中Cu2＋浓度变小;铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜.2．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是()A．电解时以硫酸铜溶液作电解液,精铜作阳极B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应C．阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－=CuD电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥答案：Ceq\a\vs4\al（题组二电解原理的“拓展”应用)3．(物质制备）(2017·南阳期中）用如图所示装置(熔融CaF2-CaO作电解质)获得金属钙，并用钙还原TiO2制备金属钛。下列说法正确的是()A．电解过程中，Ca2＋向阳极移动B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－=CO2↑C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱是Pb电极解析:选B由题图可知，石墨与外加电源的正极相连，则石墨为阳极,钛网电极作阴极,电解过程中,电解液中Ca2＋向阴极移动，A错误；据题图可知，阳极上发生氧化反应生成CO2，则阳极反应式为C＋2O2－－4e－=CO2↑，B正确；阴极反应式为2Ca2＋＋4e－=2Ca，Ca还原TiO2的反应方程式为2Ca＋TiO2=2CaO＋Ti，故制备Ti前后，整套装置中CaO的质量不变，C错误；“＋”表示铅蓄电池的正极,该接线柱为铅蓄电池的PbO2极，D错误。4．(环境治理)（2018·武汉调研)厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理,同时得到乳酸，工作原理如图所示（图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子).下列说法正确的是(）A．通电后，阳极附近pH增大B．电子从负极经电解质溶液回到正极C．通电后，A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室D．当电路中通过2mol电子的电量时,会有1mol的O2生成解析:选C阳极上水电离产生的OH－放电，c（H＋）增大，pH减小,A错误;电子通过导线传递，不经过电解液，B错误；H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A－从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，H＋＋A－HA，乳酸浓度增大,C正确；OH－在阳极上失去电子发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，当电路中通过2mol电子的电量时，会有0。5mol的O2生成，D错误。隔膜在电化学中的应用1．常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成.离子交换膜分三类:（1）阳离子交换膜,简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过,不允许阴离子通过。(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过.(3)质子交换膜，只允许H＋通过,不允许其他阳离子和阴离子通过。2．隔膜的作用(1）能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用.eq\a\vs4\al（题组一提高产品纯度）1．(2018·湖北八校联考)H3BO3可以通过电解NaB(OH）4溶液的方法制备，其工作原理如图，下列叙述错误的是（）A．M室发生的电极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋B．N室中：a%＜b%C．b膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸D．理论上每生成1mol产品，阴极室可生成标准状况下5。6L气体解析：选DM室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，故A正确；N室为阴极室，溶液中水电离的H＋得电子发生还原反应生成H2,促进水的电离，溶液中OH－浓度增大，即a％<b%，故B正确；阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的B(OH）eq\o\al（－,4)穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，则b膜为阴膜，故C正确；每生成1mol产品，转移电子的物质的量为1mol，阴极室生成0.5mol氢气，其标准状况下的体积为11.2L，故D错误.2．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。(1)图中a极要连接电源的____________(填“正”或“负”）极,C口流出的物质是____________。(2)SOeq\o\al(2－，3)放电的电极反应式为________________________________________________。(3）电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因____________________________________________________________________________________________。解析：根据Na＋、SOeq\o\al（2－，3)的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区,a应接电源负极,b应接电源正极,其电极反应式分别为阳极：SOeq\o\al（2－，3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al（2－,4）＋2H＋阴极：2H＋＋2e－=H2↑所以从C口流出的是H2SO4，在阴极区,由于H＋放电,破坏水的电离平衡，c（H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。答案:（1）负硫酸（2)SOeq\o\al(2－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4）＋2H＋(3）H2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2,c（H＋）减小，水的电离平衡正向移动,碱性增强解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种,判断允许哪种离子通过隔膜。第二步，写出电极反应式,判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度,避免产物之间发生反应,或避免产物因发生反应而造成危险.eq\a\vs4\al（题组二限制离子迁移）3．(2017·北京石景山期末）科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O为原料合成CH4。下列说法不正确的是（）A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程B．GaN表面发生氧化反应：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋C．Cu表面发生的反应是CO2＋8e－＋6H2O=CH4＋8OH－D．H＋通过质子交换膜从左向右迁移解析：选CCO2与H2O一般不能自发反应,但吸收太阳能后，在GaN材料辅助下，通过电化学反应转化为甲烷，所以从能量转化角度方面分析，该过程是将太阳能转化为化学能的过程，故A正确；H2O在GaN表面发生氧化反应生成O2，电极反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，B正确；据电子流向可知，Cu是正极，CO2在正极上得电子被还原，与H＋结合生成CH4，电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋=CH4＋2H2O，C错误；放电时，阳离子向正极移动，故H＋通过质子交换膜从左向右迁移，D正确。4．某原电池装置如下图所示,电池总反应为2Ag＋Cl2=2AgCl。(1)当电路中转移amole－时，交换膜左侧溶液中约减少____________mol离子。交换膜右侧溶液中c(HCl）____________(填“＞”、“＜”或“＝”)1mol·L－1（忽略溶液体积变化).（2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有11.2L氯气(标准状况）参与反应，则必有____________mol__________离子(填离子符号)由交换膜____________侧通过交换膜向____________迁移。交换膜右侧溶液中c（HCl)____________(填“>”、“<"或“＝")1mol·L－1(忽略溶液体积变化）。解析：（1）正极的电极反应式为Cl2＋2e－=2Cl－，负极的电极反应式为Ag－e－＋Cl－=AgCl，隔膜只允许氢离子通过，转移amol电子，必有amolCl－沉淀。为了维持电荷平衡,交换膜左侧溶液中必有amolH＋向交换膜右侧迁移,故交换膜左侧共减少2amol离子（amolCl－＋amolH＋)（2)n（Cl2）＝0。5mol，n(Cl－）＝1mol。正极的电极反应式为Cl2＋2e－=2Cl－,n(e－)＝1mol,Ag－e－＋Cl－=AgCl,交换膜右侧溶液中增加了1mol负电荷（或增加了1molCl－）,左侧减少了1mol负电荷(或减少了1molCl－)。如果质子交换膜换成阴离子交换膜，只允许阴离子(Cl－)通过交换膜，不允许H＋通过。为了维持电荷平衡,必有1molCl－从交换膜右侧溶液中通过交换膜向左侧迁移，氯离子迁移之后，两侧溶液中盐酸浓度保持不变。答案：(1）2a＞（2)1Cl－eq\a\vs4\al(题组三提高电流效率）5．已知：电流效率＝电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比.现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。下列说法正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同B．能量转化形式不同C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D．5min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质解析：选CⅠ、Ⅱ装置中电极材料相同，电解质溶液部分相同，电池反应，负极反应和正极反应式相同,A项错误；Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能,B项错误;Ⅰ装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜板表面发生反应,导致部分能量损失（或部分电子没有通过电路),导致电流效率降低.而Ⅱ装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应,放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，阳离子增多;右侧正极的电极反应式为2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，负电荷过剩。Cl－从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于Ⅰ装置，C正确；放电一段时间后,Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ装置中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁,可能含氯化铁，D项错误。交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率.在这种装置中,交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥（盐桥需要定时替换或再生）。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。考点三金属的腐蚀与防护1．金属腐蚀的本质金属原子__失去电子__变为__金属阳离子__，金属发生__氧化反应__。2．金属腐蚀的类型（1)化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟__非金属单质直接__接触不纯金属或合金跟__电解质溶液__接触现象__无__电流产生__有微弱__电流产生本质金属被__氧化__较活泼金属被__氧化__联系两者往往同时发生，__电化学__腐蚀更普遍(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：析氢腐蚀吸氧腐蚀条件__水膜酸性较强（pH≤4。3）____水膜酸性很弱或呈中性__电极反应负极__Fe－2e－=Fe2＋__正极__2H＋＋2e－=H2↑____O2＋2H2O＋4e－=4OH－－总反应式__Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑____2Fe＋O2＋2H2O=2Fe（OH)2__联系__吸氧腐蚀__更普遍3．金属的防护方法（1）电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法-__原电池__原理a．__负__极：比被保护金属活泼的金属；b．__正__极：被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法—__电解__原理a．__阴__极:被保护的金属设备;b．__阳__极：惰性金属或石墨。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。（3)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。eq\a\vs4\al（题组一金属的腐蚀与防护方法)1．下列说法不正确的是（）AB钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀CD将锌板换成铜板对钢闸门的保护效果更好钢闸门作为阴极而受到保护答案:C2．下列事实不能用电化学原理解释的是()A．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护钢管不受腐蚀B．常温条件下,铝在空气中不易被腐蚀C．镀层破坏后，白铁(镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁)更耐腐蚀D．钢铁的腐蚀生成疏松氧化膜，不能保护内层金属答案:Beq\a\vs4\al（题组二金属腐蚀的快慢规律）3．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．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥答案：C金属腐蚀快慢“4”规律与防护“2"方法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,活动性差别越大，腐蚀速率越快。(4）对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。2．两种保护方法的比较外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。eq\a\vs4\al(题组三正确判断吸氧腐蚀和析氢腐蚀)4．(2018·嘉兴一中模拟)如图所示装置中，有如下实验现象:开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于试管中的液面。以下有关解释不合理的是()A．生铁片中所含的碳能增强铁的抗腐蚀性B．雨水酸性较强，生铁片开始发生析氢腐蚀C．导管内液面回升时，正极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．随着反应的讲行，U形管中雨水的酸性逐渐减弱解析：选A铁的纯度越高，其抗腐蚀性能越强，纯铁比生铁耐腐蚀，是因为生铁片中的碳降低了铁的抗腐蚀性，A错误；雨水的pH＝4，呈较强的酸性，生铁片在该雨水中先发生析氢腐蚀，正极反应为2H＋＋2e－=H2↑，由于生成H2，气体压强增大，开始时插在小试管中的导管内的液面下降,B正确；随着反应的进行，雨水的酸性逐渐减弱,最后发生了吸氧腐蚀,正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，导管内液面回升，C正确；开始阶段正极上不断消耗H＋，则U形管中雨水的酸性逐渐减弱，D正确。5．(2018·郑州模拟)一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表pH2466.5813。514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al（－，2)下列说法错误的是（）A．在pH＜4时,碳钢主要发生析氢腐蚀B．在pH＞6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀C．在pH＞14时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓答案:C根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀正确判断“介质"溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀.1．判断正误,正确的划“√”，错误的划“×"(1)（2016·天津卷，3B）金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀速率与氧气浓度无关(×)（2)(2016·天津卷，1A）铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性(√）(3）（2015·江苏卷，11C）钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀（√）(4）（2015·江苏卷，11A）若在海轮外壳上附着一些铜块，则可减缓海轮外壳的腐蚀（×)2．（2017·全国卷Ⅱ，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Al3＋＋3e－=AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析：选CA对:该电解池阳极发生的电极反应为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑,氧气将铝制品表面氧化形成致密的氧化膜，所以待加工铝质工件应为阳极。B对，C错：阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－=H2↑，阴极可选用不锈钢网作电极。D对：电解质溶液中的阴离子向阳极移动。3．（2017·全国卷Ⅰ，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解析：选CA对：外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流.B对：被保护的钢管桩作阴极,高硅铸铁作阳极,电解池中外电路电子由阳极流向阴极，即从高硅铸铁流向钢管桩。C错：高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极。D对：保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流,应根据环境条件变化进行调整。4．(2016·全国卷Ⅰ,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SOeq\o\al(2－,4）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（)A．通电后中间隔室的SOeq\o\al（2－,4)离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C．负极反应为2H2O－4e－=O2＋4H＋，负极区溶液pH降低D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0。5mol的O2生成解析:选B电解池中阴离子向正极移动，阳离子向负极移动，即SOeq\o\al(2－，4)离子向正极区移动，Na＋向负极区移动，正极区水电离的OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在正极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小,负极区水电离的H＋发生还原反应生成氢气,OH－留在负极区，该极得到NaOH产品,溶液pH增大，故A、C项错误，B正确;该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的O2生成，错误.5．(2016·北京卷，12)用石墨电极完成下列电解实验.实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色;c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……下列对实验现象的解释或推测不合理的是()A．a、d处：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．b处:2Cl－－2e－=Cl2↑C．c处发生了反应：Fe－2e－=Fe2＋D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜解析：选BA项，a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性,是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,氢氧根离子剩余造成的，正确；B项，b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与H2O反应生成HClO和H＋，Cl－－2e－＋H2O=HClO＋H＋，错误；C项，c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确;D项,实验一中ac形成电解池，bd形成电解池,所以实验二中形成三个电解池(一个球两面为不同的电极），m为电解池的阴极另一球朝m的一面为阳极(n的背面）故相当于电渡,即m上有铜析出，正确。6．（1）［2017·江苏卷，16（4）]“电解Ⅱ"是电解Na2CO3溶液，原理如下图所示。阳极的电极反应式为________________________________________________________________________,阳极产生的物质A的化学式为____________。(2）[2017·天津卷，7(4)]某混合物浆液含Al（OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（如下图）,使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。用惰性电极电解时,CrOeq\o\al(2－，4)能从浆液中分离出来的原因是________________________________________________________________________，分离后含铬元素的粒子是____________；阴极室生成的物质为____________(写化学式）。(3）［2016·天津卷，10（5）]化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2