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文档简介
考点22电解池金属的腐蚀与防护
—命题趋势
电解的原理和应用是浙江历年选考热点之一,需要掌握其基础知识,达到灵活运用。主要包含金属的
精炼、氯碱工业、活泼金属的制取、有关电解产物的判断和计算等内容。必须熟悉微粒在各科电极上的放
电次序,这样才能泄确地判断出相关的电解产物,然后进行有.关的计算。有关电解的计算通常可根据电解
方程式或电极反应式列比例求解或是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解,
预测2022年选考仍会考查电解原理在实际化工生产中的应用,结合物质制备、分离和提纯等知识综合
考查,涉及电极反应式的书写、物质的提纯操作以及电极反应产物的判断等。能多角度、动态地分析电解
池中发生的反应,掌握好放电顺序,总结好电解规律,对于设题方式多且灵活多变的实物图分析问题,应
加以关注。金属的腐蚀与防护,是电化学的重要组成部分,虽然考查力度没有新型电源和电解应用频率高,
但作为考点知识轮换,在近几年的考题中时有出现,复习时应特别关注两种电化学防腐(牺牲阳极的阴极保
护法外、外加电流的阴极保护法).
♦重要考向
一、电解池的工作原理
二、电解原理的应用
三、金属的腐蚀与防护
电解池的工作原理
i.电解和电解池
(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:电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③形成闭合回路。
2.电解池的工作原理
(1)电极名称及电极反应式(电解CuC12溶液为例)
电源
电极名称:阳极电极名羽;:阴极
反应类型:钝化反应反应类型:还原反应
电极反应式:电极反应式:Cu2++2e-=Cu
2Cl--2e-=Clt
2CuCL溶液
总反应式:CuCh晅些Cu+Cbf
(2)电子和离子的移动方向
①电子:从电源负极流出后,流向电解池阴极;从电解池的阳极流出后流向电源的正极。
②离子:阳离子移向电解池的阴极,阴离子移向电解池的阳极。
3.阴阳两极上放电顺序
(1)阴极:(与电极材料无关)。氧化性强的先放电,放电顺序:
(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,放电顺序为
注意:①阴极不管是什么材料,电极本身都不反应,一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最
-
常用、最重要的放电顺序为阳极:Cr>OH;阴极:AgSc^SH'o③电解水溶液时,K'〜AP'不可能在
阴极放电,即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
4.“五类”依据判断电解池电极
7;^依据
电/、电极材料电极反应电子流向离了移向电极现象
电极溶解或
阳极与电源正极相连氧化反应流出阴离子移向
pH减小
电极增重或
阴极与电源负极相连还原反应流入阳离子移向
pH增大
5.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4mol为桥梁可构建如下关系式:
(式中M为金属,〃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。
。妙记巧学
1.惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)
2.“串联”类装置的解题流程
△易混易错
(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)某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现()
(3)直流电源跟电解池连接后,电子从电源负极流向电解池阳极()
(4)电解稀硫酸制H2、02时,可用不活泼的铜做阳极()
(5)电解CuCh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()
(6)电解盐酸、硫酸等溶液,H*放电,溶液的pH均增大()
(7)电解时,电子的移动方向为:电源负极—阴极—阳极一>电源正极()
(8)电解盐酸、硫酸等溶液,H'放电,溶液的pH逐渐增大()
(9)用惰性电极电解CuSOg溶液一段时间后,加入Cu(OH”可使电解质溶液恢复到电解前的情况()
答案:(1)4(2)<(3)x(4)x(5)x(6)x(7)x(8)x(9)x
【典例】
例1(2020•浙江7月选考)电解高浓度RCOONa(竣酸钠)的NaOH溶液,在阳极RCOO放电可得到R-R(烷
点)。下列说法不.唧的是()
A.电解总反应方程式:2R8ONa+2H?0塞R-R+2cCM+H2T+2NaOH
B.RCOO-在阳极放电,发生氧化反应
C.阴极的电极反应:2H2O+2e-=2OH-+H2T
D.电解CH3coONa、CH3cH2coONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷
【解析】A项,因为阳极RCOO放电可得到RR(烷烧)和产生CO?,在强碱性环境中,CO?会与OH反
应生成CO32和H2O,故阳极的电极反应式为2RCOO2c+4OH=RR+2CO32+2H2(),阴极上H2O电离产生的
H+放电生成H2,同时生成0H,阴极的电极反应式为2H2O+2e=2OH+H2T,因而电解总反应方程式为
电子为Imol,因此制得2moi乙醛酸时,理论上外电路中迁移了2moi电子,故C错误;D项,由上述分析
可知,双极膜中间层的H+在外电力作用下移向阴极,即H+移向铅电极,故D正确;故选D。
【答案】D
例3(2021•广东选择性考试)钻(C。)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液
中电解制备金属钻的装置示意图。下列说法正确的是()
I变n宣.m宣
A.工作时,【室和II室溶液的pH均增大
B.生成ImolCo,I室溶液质量理论上减少16g
C.移除两交换膜后,石墨电极上发生的反应不变
【答案】D
电解原理的运用
(1)电解饱和食盐水
①电极反应:阳极:2c「一2e一==CbT(氧化反应)
阴极:2H+2e=H2T(还原反应)
②总反应方程式:
2NaCI+2H2O=^=2NaOH+叼+Cbf
离子方程式:2c「+2H?O典鲤=2OH—+H2T+ChT
③应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
(2)电镀和电解精炼铜
电镀(Fe上镀Cu)电解精炼铜
阳
电极材料镀层金属铜粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)
极
Cu_2e=Cu2,Zn_2e=Zn2*,Fe-2e=Fe2
电极反应Cu—2c-^=Cu2^
+,Ni-2e-=Ni2+
阴电极材料待镀金属Fe纯铜
极电极反应Cu2++2e=Cu
电解质溶液含Cr+的盐溶液
电解精炼铜时,粗铜中的Ag、Au等不反应,沉积在电解池底部形成阳极泥
(3)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2NaCI(熔融)迪曼2Na十Cl2T2CI~—2e-=C"T,2Na++2e--2Na
冶炼镁MgCL(熔融)典甦Mg4-Cht2C1—2e-^=Cht»Mg2*+2e-^Mg
23+
冶炼铝2Al2。3(熔融)里鲤4A1+3O2f6O--12e-=3O2t,4Al+12e-=4Al
。妙记巧学
“三”步完胜电极反应式的书写
△易混易错
(1)在镀件上电镀铜时,也可以用惰性材料做阳极,用硫酸铜溶液做电解液()
(2)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料()
⑶电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变()
(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCb和AI2O3,也可以电解MgO和A1C")
(5)电解精炼时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()
(6)用Zn做阳极,Fe做阴极,ZnCb做电解质溶液,由于放电顺序H'>Zn2+,不可能在铁上镀锌()
(7)用铜做阴极,石墨做阳极,电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为2C「-2e—==C12f()
(8)粗铜精炼时,与电源正极相连的应是粗铜,该极发生的电极反应只有Cu-2e-=Cu2+()
(9)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变()
(10)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料()
(11)电解冶炼镁、铝通常电解MgCb和AbO3,也可以电解MgO和AlCb()
(2)电解精炼时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()
(13)用Zn作阳极,Fe作阴极,ZnCb作电解质溶液,由于放电顺序H不可能在铁上镀锌()
答案:(1)4(2)x(3)x(4)x(5)4(6)x⑺、(8)x(9)x(10)x(ll)x(12)4(13)x
【典例】
例1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
C,阴极的电极反应式为:Al3++3e-=AI
D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动
【解析】A对,该甩解池阳极发生的甩极反应为2H2。-4e-=4H++O2T,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==比3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。
【答案】C
例2(2020•浙江1月选考)在氯碱工业中,离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如卜,卜.列说法不正确
的是()
离子交换膜
A.电极A为阳极,发生氧化反应生成氯气
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.饱和NaCI从a处进,NaOH溶液从d处出
D.OH迁移的数量等于导线上通过电子的数量
【解析】氯碱工业中的总反应为2C1+2H2O些2OH+H2nCl2T:电解池中阳极失电子发生氧化反应,
氯碱工业中Cb为氧化产物,所以电极A为阳极,电极B为阴极。A项,根据分析可知电极A为阳极,发
生氧化反应生成氯气,故A正确;B项,阳极发生的方程式为:2cl2c=023阴极:2H++2c=H2f;为了防
止生成的氯气与氢氧化钠发生反应,氢氧化钠要从b口流出,所以要防止OH流向阳极即电极A,该离子交
换膜为阳离子交换膜,故B正确;C项,根据B选项的分析可知饱和NaCI从a处进,NaOH溶液从d处出,
故C正确;D项,根据总反应方程式可知当反应中转移4moi电子时,生成2moiOH,故D错误;故选D。
【答案】D
例3(2020•山东卷)采用惰性电极,以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所
示。忽略温度变化的影响,下列说法错误的是()
A.阳极反应为2H2O4e=4H++O2T
B.电解一段时间后,阳极室的pH未变
C.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移
D.电解一段时间后,a极生成的02与b极反应的02等量
【答案】D
【解析】a极析出氧气,氟元素的化合价升高,做电解池的住极,b极通入氧气,生成过氧化氢,氟元素
的化合价降低,被还原,做电解池的阴极。A项,依据分析a极是阳极,属于放氯生酸性型的电解,所以阳
极的反应式是2H2O4e=4H++O2f,故A正确,但不符合题意;B项,电解时阳极产生氢离子,氢离子是阳离
子,通过质子交换膜移向阴极,所以电解一段时间后,阳极室的pH值不变,故B正确,但不符合题意;C
+
项,有B的分析可知,C正确,但不符合题意;D项,电解时,阳极的反应为:2H2O4C=4H+O2T,阴极的
反应为:Ch+2e+2H+=H2O2,总反应为:O2+2H2O2H2O2,要消耗氧气,即是a极生成的氧气小于b极消耗
的氧气,故D错误,符合题意;故选D。
【答案】D
(S'高含金属的腐蚀与防护
I.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
(I)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:
类型析氢腐蚀吸氧腐蚀
条件水膜酸性较强(pH*.3)水膜酸性很弱或呈中性
电极负极Fe-2e=Fe2
反应-
止极2H++2e==H2TO24-2H2O+4C-=4OH
总反应式2+
Fe+2H^=Fe+H2T2Fe+Ch+2H2O=2Fe(OH)2
联系吸氧腐蚀更普遍
3.金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极保护法——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。
。妙记巧学
1.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
生吸铤腐蚀;NH91溶液、稀H2so4等酸性溶液发生析氢腐蚀。
2.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〉
有防护措施的腐蚀。
(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。
△易混易错
(1)金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程()
(2)纯银质物品久置表面变暗,是银发生吸氧腐蚀的结果()
(3)AI>Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()
(4)钢铁发牛电化学腐蚀的负极反应式为Fe-3e-=Fe3+()
(5)所有金属纯度越大,越不易被腐蚀()
(6)黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿()
(7)生铁比纯铁容易生锈()
(8)在潮湿空气中,钢铁表面形成水膜,金属发生的一定是吸氧腐蚀()
(9)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性()
(10)电镀时,钢管作阳极,锌棒作阴极()
(11)镀锌的目的是在钢管表面形成Fe-Zn合金,增强钢管的耐腐蚀能力()
(12)钢管镀锌过程中,阴极的电极反应式为Zn2++2e=Zn()
(13)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()
(14)当镀锌铁制品的镀层破损时,锌层仍能对铁制品起保护作用()
(15)可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀()
(16)在金属表面覆盖保护层,若保护层破损后,就完全失去了对金属的保护作用()
(17)若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀()
(18)水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连,正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀()
答案:(l)x(2)x(3)x(4)x(5)x(6)7(7)<(8)x(9)4(IO)x(ll)x(12)4(13)7(14)4
(15)4(16)x(17)x(18)4
【典例】
例111.中国首艘国产航母山东舰正式列装服役,山东舰所用特种钢材全部国产,研发过程中重点提
高了材料的耐腐蚀性。在一定条件下,某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表所示,下列说法正确的是
()
pH2466.5813.514
腐蚀快慢较快慢较快
主要产物2+
FeFeQFe。FeO2
A.当pHV6.5时,碳钢主要发生化学腐蚀
B.当pHV4和pH>13.5时,碳钢主要发生析氢腐蚀
C.pH越大,碳钢的腐蚀速率越慢
D.pH=14时,负极反应为4OH+Fe3e=FeO2+2H2O
【解析】A项,当pHV4时,碳钢主要发生化学腐蚀,当4VpHV6.5时,主要发生电化学腐蚀,A不
正确;R项,当pHU4时,碳钢主要发生析氢腐蚀,当pH>13.5,碳钢主要发生吸氧腐蚀,B不正确;C
项,从表中信息可以得出,pH在6~8之间时,碳钢的腐蚀速率量,但pH>8时,碳钢的腐蚀速率加快,C
不正确:D项,pH=14时,在负极,Fe失电子的产物与0H反应生成FeCh等,电极反应式为4OH+Fe3e=
FeO2+2H2O,D正确:故选D。
【答案】D
例2某同学进行下列实验
操作现象
含酚酸和K.JFc(CN)J
飞
的食盐水
红色八■/
£铁片放置一段时间后,生铁片上出现如图所示
取一块打磨过的生铁片,在其表面滴一“斑痕”,其边缘为红色,中心区域为蓝色,
在两色环交界处出现铁锈
滴含酚猷和K3[Fe(CN)6]的食盐水
下列说法不合理的是()
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区的电极反应式为Fa-2e-=Fe2+
C.边缘处的电极反应式为。2+2比0+4«一=401<
2++
D.交界处发生的反应为4FC+O2+)0H2O=4FC(OH)3+8H
【解析】生铁片边缘处为红色,说明生成了OH,O2+2H2O+4e=40H,生铁片发生吸氧腐蚀,
故A、C两项合理;根据实验现象,中心区域为蓝色,说明生成了Fe?+,Fe-2e-=Fe2+,故B项合理;
2+
在两色环交界处出现铁锈,是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁,不是4Fe+O2+
l0H2O=4Fe(OH)3+8H1,故D项不合理。
【答案】D
例3(2020•江苏卷)将金属M连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情
境中,下列有关说法正确的是()
B.金属M的活动性比Fe的活动性弱
C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
【解析】A项,阴极的钢铁设施实际作原电池的正极,正极金属被保护不失电子,故A错误:B项,
阳极金属M实际为原电池装置的负极,电子流出,原电池中负极金属比正极活泼,因此M活动性比Fe的
活动性强,故B错误;C项,金属M失电子,电子经导线流入钢铁设备,从而使钢铁设施表面积累大量电
子,自身金属不再失电子从而被保护,故C正确:D项,海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度,离子
浓度越大,溶液的导电性越强,因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快,故D错误;故选C。
【答案】C
1.以石墨为电极,电解KI溶液(含有少量的酚酰和淀粉)。卜列说法错误的是()
A.阴极附近溶液呈红色B.阴极逸出气体
C.阳极附近溶液呈蓝色D.溶液的pH变小
【答案】D
【解析】以石墨为电极,电解KI溶液,发生的反应为2KI+2H2。1曳2KOH+H2T+h(类似于电解饱
和食盐水),阴极产物是H2和KOH,阳极产物是L由于溶液中含有少量的酚取和淀粉,所以阳极附近的
溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝),阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性),A、B、C正确;由于电解产物有KOH
生成,所以溶液的pH逐渐增大,D错误。
2.电解饱和食盐水,若生成4moi的NaOH,(a为饱和食盐水),下列说法正确的是()
A.在X极生成2moicbB.在X极生成2mol比
C.在Y极生成4moicLD.NaOH在Y极生成
【答案】B
【解析】由装置图可知Y为电解池的阳极,电极反应:2Cr-2e-=Cl2t,X为阴极,电极反应为:
+
2H+2e-=H2toA项,X电极为阴极,生成的是氢气,错误;B项,由总反应方程式2NaCl+2H?0迪型
H2l+CkT+2NaOH知,生成4moi的NaOH,同时生成2mol生,正确;C项,Y电极为电解池阳极,由
总反应方程式2NaQ+2H2。矍置H2T+CbT+2NaOH可知,生成4mol的NaOH,同时生成氯气2mol,错
误;D项,阴极附近氢离子放电促进水电离,溶液中氢氧根离子浓度增大,NaOH在X极生成,错误。
3.用石墨做电极,电解稀Na2sCh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,下列有关叙述正确的是()
A.逸山气体的体积;A电极VB电极
B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出।刺激性气味气体
C.A电极附近呈红色,B电极附近呈蓝色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到同一烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
【答案】D
【解析】SO/、OFT移向B电极,在B电极OFT放电,产生02,B电极附近c(H')>c(OFF),石蕊溶
液变红,Na\H+移向A电极,在A电极H-放电产生H2,A电极附近{OFT)>《H+),石蕊溶液变蓝,C项
错误、D项正确;A电极产生的气体体积大于R电极,A项错误:两种气体均为无色无味的气体,R项错
误。
4.某同学组装了如图所示的电化学装置,电极I为AL其他均为Cu,则下列说法正确的是()
A.电流方向:电极!¥—©->电极I
B.电极【发生还原反应
C.电极II逐渐溶解
D.电极III的电极反应:Cu24+2e-=Cu
【答案】A
【解析】当多个电化学装置串联时,两电极材料活泼性相差大的做原电池,其他做电解池,由此可知
图示中左边两池组成原电池,右边组成电解池。A项,电子移动方向:电极电极IV,电流方向与
电子移动方向相反,正确:B项,原电池负极在工作中失电子,被氧化,发生氧化反应,错误;C项,原电
池正极为得电子一极,铜离子在电极H上得电子,生成铜单质,该电极质量逐渐增大,错误:D项,电解
池中阳极为非情性电极时,电极本身失电子,形成离子进入溶液中,因为电极II为正极,因此电极HI为电
解池的阳极,其电极反应式为Cu-2e——Cu2+,错误。
5.高铁酸钠(NazFeCL)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备NazFeO,,其工作
原理如图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是()
A.阳极反应式:Fe—6e+8OH==FeOM+4H?0
B.甲溶液可循环利用
C.离子交换膜a是阴离子交换膜
D.当电路中通过2moi电子的电量时,会有ImolH?生.成
【答案】C
_
【解析】A项,阳极发生氧化反应,电极反应式:Fe-6e+8OH==FeOr+4H2O,正确;B项,阴
极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,曰溶液为浓的氢氧化钠溶液,可循环利用,
正确;C项,电解池中阳离子向阴极移动,通过离子交换膜a的是Na1故a为阳离子交换膜,错误;D项,
阴极发生还原反应,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氯根,电极反应式为2H2O+2e-=H2t+2OH-,
当电路中通过2moi电子的电量时,会有1mol凡生成,正确。
6.用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(0H)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和
阴离子通过)。下列有关说法正确的是()
A.阴极与阳极产生的气体体积比为1:2
B.b极的电极反应式为2H2。-2e-^=C)2T+4H"
C.产品室中发生的反应是B(OH)3+OH-=B(OH)i
D.每增加1molH3BO3产品,NaOH溶液增重22g
【答案】D
【解析】由图可知,b电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成02和H+,a电极为阴极,电解时阴极
上水得电子生成H?和0H,原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室,溶液中c(NaOH)增大,原料室中B(OH)[
通过阴膜进入产品室,b极室中氢离子通过阳膜进入产品室,B(OH)i、H+发生反应生成H3BO3:a、b电极
-+
反应式分别为2H2O+2e-=H2T-2OH,2H2O-4e=O2T+^H,理论上每生成Imol产品,b极生成1
molH\a极生成0.5molH2。
7.某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置,进行果品的安全生产,解决了农药残留所造成的生
态及健康危害问题。下列说法正确的是()
A.a为直流电源的负极,与之相连的电极为阴极
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.“酸性水”具有强氧化性,能够杀菌
D.阴极反应式为H?O+2e=H2T+。2-
【答案】C
【解析】由“碱性水”可推知b为直流电源的负极,a为直流电源的正极,A项错误;右侧牛.成OH,K
+穿过离子交换膜移到右侧,即该离子交换膜为阳离子交换膜,B项错误:阳极反应为2Cr-2e-=Cl2t,
C12+H2O=HC1+HC1O,故“酸性水”中含HC1O,具有强氧化性,能杀菌,C项正确;水溶液中不可能存
在0?-,D项错误。
8.空气污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收,生成HNO2SNO7,再利用电解法将上述吸收液中的HNO:
转化为无毒物质,同时生成Ce,+,其原理如图所示。下列说法E确的是()
A.H*由右室进入左室
B.Ce,+从电解槽的c口流出,旦可循环使用
C.阴极的电极反应式:2HNCh+6H++6e-=N2T+4比0
D.若用甲烷燃料电池作为电源,当消耗标准状况下33.6L甲烷时,理论上可转化HNO22moi
【答案】C
【解析】A项,根据电解原理,H+由左室向右室移动,错误;B项,空气污染物NO通常用含Ce4+溶
液吸收,生成HNO?、NOJ,N的化合价升高,Ce‘+的化合价降低,然后对此溶液进行电解,又产生Cd十,
根据电解原理,应在阳极上产生,即Ce4+从a口流出,可循环使用,错误;C项,根据电解原理,阴极上
得电子,化合价降低,HN5转化为无毒物质,即转化为N2,阴极电极反应式为2HN5+6H+6e=N2T
+4H2O,正确;D项,标准状况下,33.6L甲烷参与反应转移电子物质的量为年警mol=12mol,理论上
19x9
可转化HNOz的物质的量为二:mol=4mol,错误。
9.炒过菜的铁锅未及时洗净俄液中含NaCl),不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所
示,下列说法正确的是()
电解质溶液多孔铁保
A.腐蚀过程中,负极是C
B.Fe失去电子经电解质溶液转移给C
C.正极的电极反应式为40旷一4c一=2比0+02丁
D.C是正极,Ch在C表面上发生还原反应
【答案】D
【解析】A项,铁锅中含有的卜e、C,和电解质溶液构成原电池,活泼金属作负极,卜e易失电子,故
腐蚀过程中,负极是Fe,错误;B项,原电池中电子由负极Fe经外电路向正极C流动,在电解质溶液中依
靠离子的移动导电,错误;C项,该原电池中,C做正极,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为
02+2卬0+4晨=4OH,错误;D项,C是正极,Ch在C表面上发生还原反应,正确。
10.钢铁的防护有多种方法,下列对于图中的方法描述错误的是()
A.a、b以导线连接,辅助电极发生氧化反应
B.a、b以导线连接或以电源连接,辅助电极的材料可能都含有Zn
C.a、b分别连接直流电源,通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁闸门
D.a、b分别连接直流电源的负极、正极,该方法是牺牲阳极的阴极保护法
【答案】D
【解析】a、b以导线连接,即为牺牲阳极的阴极保护法,则辅助电极要作负极,发生氧化反应,A项
正确;a、b以导线连接或以电源连接,辅助电极都是发生氧化反应,Zn比较活泼,要失去电子,B项正确:
通电后,被保护的钢铁闸门作阴极,辅助电极作阳极,因此通电后外电路电子被强制从辅助电极流向钢铁
闸门,C项正确:由于有外加电源,故此方法为外加电流的阴极保护法,D项错误。
H.如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。下列说法正确的是()
A.铁闸主要发生的是吸氢腐蚀
B.将铁闸与石墨相连可保护铁闸
C.铁腐蚀时的电极反应式:Fc3c=Fe3+
D.图中生成铁锈最多的是乙区域
【答案】D
【解析】A项,海水溶液为弱碱性,发生吸氧腐蚀,A错误;B项,将铁闸与石墨相连,铁比碳活泼,
铁作负极失电子,可以加快海水对铁闸的腐蚀,B错误;C项,铁腐蚀时作负极失电子生成亚铁因子,电极
反应式:Fe2e=Fe2+,C错误;D项,在乙处,海水与氧气接触,与Fe最易形成原电池,发生的吸氧腐蚀
的程度最大,生成铁锈最多,故D正确;故选D。
12.在城市地下常埋有纵横交错的管道和运输电线路,有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨,当有电
流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道或铁轨形成回路时,就会引起金属管道、铁轨的腐蚀。原理简化如
图所示。则下列有关说法不正确的是()
A.溶液中铁丝左端电极反应式为:Fc-2c=Fe2+
B.如在NaCl溶液中加入酚醐,右边Fe电极附近溶液变红
C.地下管线被腐蚀,不易发现,也不便维修,故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等),
也可以使用外加电流阴极保护法
D.原理图可理解为两个串联电解装置
【答案】A
【解析】A项,由装置图可知,左边铁与正极相连为阳极,发生Fe-2e-=Fe2+,铁丝左选应为阴极,
反应式为2H++2c=H2f,故A错误;B项,根据装置图,铁丝左边应为阴极,反应式为2H++2味=%3消
耗氢离子导致碱性增强,阴离子0H移向阳极,故右边Fe电极附近溶液变红,故B正确;C项,为了保护
地卜.管线被腐蚀,故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜,也司.以使用外加电流阴极保护法,故C正确;
D项,由装置图可知,左边铁与正极相连为阳极,铁丝左边应为阴极,形成电解装置,铁丝右边为阳极,
右边的铁为阴极又组成电解装置,所以可理解为两个串联电解装置,故D正确;故选A。
13.现代社会环境问题越来越引起人们的关注,可通过膜电池除去污水中的乙酸钠和对氯苯酚
(ClY^—OH),同时利用此装置产生的电能进行粗钢的精炼,装置如下图所示。下列说法正确的是()
A.X电极为粗铜,Y电极为纯铜
B.电解过程中,乙中电解质溶液(即CuSO4溶液)的浓度保持不变
-
c.A极的电极反应式为ci-^^-OH+e=OH+cr
D.当电路中有0.4molb转移时,B极区产生的HCO『的数目为O.INA(不考虑水解等因素)
【答案】D
【解析】A项,粗铜精炼的过程中,粗铜作阳极,与电源的正极相连:纯铜作阴极,与电源的负极相
连,故X电极为纯铜,Y电极为粗铜,A错误;B项,粗铜精炼的过程中,阳极Zn、Fe、Cu依次放电,阴
极始终是C#+放电,故电解前后乙中CuSO,溶液的浓度会降低,B错误;C项,A极的电极反应式应为:
CI-OH+H-+2e=+CLC错误:D项,B极的电极反应式为:CH3coO8e+4H2O=2HC0?
+9H+,故当电路中有0.4mole转移时,B极区产生的HCCh的数目为0』NA,D正确。
14.电解原理在化学工业中有广泛应用。
(1)如图表示一个电解池,装有电解液a:X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连.请回答以下问
题:
①若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCI溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚配试液,则Y
电极上的电极反应式为
②如用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则X电极的材料是,Y电极反应式为
.(说明:杂质发生的电极反应不必写出)。
(2)N0x、SO2的大量排放是造成大汽污染的主要原因,研究其处理方法,将其变废为宝越来越受到人们
的重视,按要求回答下列问题。
①富集废气中的S02,并使其与02反应可制备硫酸,装置如图所示,X、Y均为多孔电极材料。
I气体A是,X极的电极反应式为,
II消耗5.6L(标准状况下)气体B时,通过质子交换膜的H+的个数为0
②S02也可用于制备Na2s2O3,但产品常含有杂质。某S02制得的此产品,为测其纯度,准确称取Wg
该产品,用适量蒸用水溶解,配成100ml溶液,取20mL,以淀粉作指示剂,用0.2000mol・U碘的标准溶
22
液滴定。反应原理为:2S2O3+l2=S4O6+2Io滴定至终点时,溶液颜色的变化:
。消耗碘的标准溶液体积为20.00mL。求产品的纯度为(设Na2s2O3相对
分子质量为M)。
【答案】⑴①2c12e=CL②精铜Cu2e=Cu2+
223
(2)①SO2SO22c+2H2O=SO4+4H*NA(或6.02x10)
②滴入最后一滴标准液,溶液由无色变为蓝色色,且30秒不恢复誓%
W
【解析】(1)①和电源的正极相连的电极Y极是阳极,该电极上氯离子失电子发生氧化反应,即
2C12e=Cht:②电解方法精炼粗铜,阳极材料是粗铜,阴极材料是精铜,电解质溶液必须是含有铜离子的盐
溶液,可以是硫酸铜溶液,故X电极是阴极,该电极材料应该是精铜;Y电极是阳极,该电极材料是粗铜,
电极反应为:Cu2e=CM+:(2)①气体A是S02;X极为负极失电了发生氧化反应,故电极反应方程式为
2++
SO22e+2H2O=SO4+4H;②正极的电极反应方程式O2+4H+4e=2H2O
22.4L4NA
5.6LNA
则N(H+)=NA(或6.02x1()23);②滴定至终点时,溶液颜色的变化为滴入最后一滴标准液,溶液由无色变
为蓝色色,且30秒不恢复:根据2s2O32+I2=SQ/+2I可知,产品的纯度为。Zooomol/LXO.OZLXZX技鬻XM乂W。%=
Wg
真题改
1.(2021•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C1氧化生成CL的反应
B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaQO
C.阴极生成的比应及时通风稀释安全地排入大气
D.阳极表面形成的Mg(OH)?等枳垢需要定期清理
【答案】D
【解析】海水中除了水,还含有大量的Na+、。、Mg2+等,限据题干信息可知,装置的原理是利用惰性
电极电解海水,阳极区溶液中的CI会优先失电子生成C12,阴极区H2O优先得电子生成H2和OH,结合海
水
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