《優(yōu)化指導(dǎo)》化學(xué)總復(fù)習(xí)（人教）配套講義：第六章 基礎(chǔ)課3電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 含答案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精基礎(chǔ)課3電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)明確考綱理清主干1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用。2．能寫出電極反應(yīng)式和反應(yīng)方程式。3．了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施?？键c(diǎn)一電解原理1．電解在__電流__作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生__氧化反應(yīng)__和__還原反應(yīng)__的過程。2．電解池(也叫電解槽)（1)概念:電解池是把__電__能轉(zhuǎn)化為__化學(xué)__能的裝置。(2)構(gòu)成條件：①有與__電源__相連的兩個(gè)電極。②電解質(zhì)溶液（或熔融鹽)。③形成閉合回路.(3)電極名稱及電極反應(yīng)式（如圖）(4)電子和離子的移動(dòng)方向3．陰陽兩極上離子放電順序陰離子失去電子或陽離子得到電子的過程叫放電。離子的放電順序取決于離子本身的性質(zhì)即離子得失電子的能力，另外也與離子的濃度及電極材料有關(guān)。(1)陰極:陰極上放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關(guān)。氧化性強(qiáng)的先放電，放電順序:eq\o（→,\s\up7(K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Sn2＋、Pb2＋、H＋、Cu2＋、Fe3＋、Ag＋），\s\do5（放電由難到易））（2)陽極：若是活性電極作陽極,則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應(yīng).若是惰性電極作陽極,則僅是溶液中的陰離子放電,常見離子的放電順序是eq\o(→,\s\up7(S2－、I－、Br－、Cl－、OH－、含氧酸根離子NO\o\al(－,3）、SO\o\al(2－，4)、CO\o\al(2－，3）、F－），\s\do5（放電由易到難））特別提醒一般情況下，離子按上述順序放電，但如果離子濃度相差十分懸殊,離子濃度大的也可以先放電.如理論上H＋的放電能力大于Fe2＋、Zn2＋，但在電解濃度大的硫酸亞鐵或硫酸鋅溶液中,由于溶液中c(Fe2＋)或c（Zn2＋）?c（H＋)，則先在陰極上放電的是Fe2＋或Zn2＋，因此陰極上的主要產(chǎn)物為Fe或Zn;但在水溶液中,Al3＋、Mg2＋、Na＋等是不會(huì)在陰極上放電的.4．分析電解下列物質(zhì)的過程，并總結(jié)電解規(guī)律(用惰性電極電解)（1)電解水型電解質(zhì)(水溶液）電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原含氧酸(如H2SO4)陽極:__4OH－－4e－=O2↑＋2H2O__陰極:__4H＋＋4e－=2H2↑__H2O__2H2Oeq\o（=，\s\up7(電解）)O2↑＋2H2↑__增大減小加__H2O__強(qiáng)堿（如NaOH)增大加__H2O__活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4）不變加__H2O__電解水型電解一段時(shí)間后，其電解質(zhì)的濃度一定增大嗎？舉例說明。提示：不一定，如用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液,一段時(shí)間后會(huì)析出Na2SO4·10H2O晶體，剩余溶液仍為該溫度下的飽和溶液,此時(shí)濃度保持不變。（2)電解電解質(zhì)型電解質(zhì)（水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原無氧酸(如HCl)，除HF外陽極：__2Cl－－2e－=Cl2↑__陰極：__2H＋＋2e－=H2↑__酸2HCleq\o（=，\s\up7（電解））H2↑＋Cl2↑減小增大通入HCl氣體不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2），除氟化物外陽極：__2Cl－－2e－=Cl2↑__陰極:__Cu2＋＋2e－=Cu__鹽CuCl2eq\o（=，\s\up7(電解））Cu＋Cl2↑加__CuCl2__固體(3)放H2生堿型電解質(zhì)(水溶液）電極方程式電解物質(zhì)總離子方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl）陽極：__2Cl－－2e－=Cl2↑__陰極：__2H＋＋2e－=H2↑__水和鹽2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7（電解）)Cl2↑＋H2↑＋2OH－生成新電解質(zhì)增大通入HCl氣體要使電解后的NaCl溶液復(fù)原，滴加鹽酸可以嗎？提示：不可以，電解NaCl溶液時(shí)析出的是等物質(zhì)的量的Cl2和H2，所以應(yīng)通入氯化氫氣體，加入鹽酸會(huì)引入過多的水。(4)放O2生酸型電解質(zhì)（水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總離子方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原不活潑金屬的含氧酸鹽（如CuSO4)陽極:__4OH－－4e－=2H2O＋O2↑__陰極：__2Cu2＋＋4e－=2Cu__水和鹽__2Cu2＋＋2H2Oeq\o（=，\s\up7(電解）)2Cu＋O2↑＋4H＋__生成新電解質(zhì)減小加__CuO__或__CuCO3__(1）要使電解后的CuSO4溶液復(fù)原,加入Cu（OH）2固體可以嗎？為什么？加入CuCO3為什么也可復(fù)原？提示：不可以,因?yàn)殡娊釩uSO4溶液時(shí)，盡管Cu2＋和OH－分別放電，按照電極反應(yīng)式Cu2＋＋2e－=Cu、4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，氫元素變成H2O仍然留在溶液中，只有Cu析出和O2逸出，且物質(zhì)的量之比為2∶1，所以要讓溶液復(fù)原，需要加CuO，而不能加Cu（OH）2。加入CuCO3時(shí),CO2變?yōu)闅怏w逸出，相當(dāng)于加的是CuO.(2）通過以上分析，電解質(zhì)溶液復(fù)原應(yīng)遵循什么原則？提示:電解質(zhì)溶液的復(fù)原應(yīng)遵循“從溶液中析出什么補(bǔ)什么”的原則,即從溶液中析出哪種元素的原子,則應(yīng)按比例補(bǔ)入哪些原子.(3)根據(jù)金屬活動(dòng)順序表，Cu和稀H2SO4不反應(yīng)，怎樣根據(jù)電化學(xué)的原理實(shí)現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生H2？提示:Cu作陽極，C作陰極，稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，通入直流電就可以實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)。電解反應(yīng)式為陽極：Cu－2e－=Cu2＋,陰極：2H＋＋2e－=H2↑?？偡磻?yīng)式:Cu＋2H＋eq\o(=,\s\up7（電解）)Cu2＋＋H2↑.eq\a\vs4\al（題組一突破電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫）1．按要求書寫電極反應(yīng)式和總方程式：(1)用惰性電極電解AgNO3溶液陽極反應(yīng)式_______________________________________________________________；陰極反應(yīng)式_______________________________________________________________；總反應(yīng)離子方程式__________________________________________________________.(2）用惰性電極電解MgCl2溶液陽極反應(yīng)式________________________________________________________________；陰極反應(yīng)式________________________________________________________________;總反應(yīng)離子方程式__________________________________________________________。(3)用Al作電極電解NaOH溶液陽極反應(yīng)式________________________________________________________________；陰極反應(yīng)式________________________________________________________________；總反應(yīng)離子方程式__________________________________________________________。(4)用Al作陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜陽極反應(yīng)式________________________________________________________________；陰極反應(yīng)式________________________________________________________________；總反應(yīng)離子方程式__________________________________________________________。答案：(1)4OH－－4e－=O2↑＋2H2O（或2H2O－4e－=O2↑＋4H＋)4Ag＋＋4e－=4Ag4Ag＋＋2H2Oeq\o(=，\s\up7（電解))4Ag＋O2↑＋4H＋(2)2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑（或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)Mg2＋＋2Cl－＋2H2Oeq\o（=，\s\up7（電解))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（電解）)2AlOeq\o\al(－，2)＋3H2↑（4)2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－=3H2↑2Al＋3H2Oeq\o（=,\s\up7（電解））Al2O3＋3H2↑電極反應(yīng)式的書寫—-“二判二析一寫”eq\a\vs4\al(題組二電解原理和規(guī)律的分析判斷)2．用惰性電極電解下列各組中的三種電解質(zhì)溶液,在電解的過程中，溶液的pH依次為升高、不變、降低的是(）A．AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B．KClNa2SO4CuSO4C．CaCl2KOHNaNO3D．HClHNO3K2SO4答案：B3．(2018·惠州調(diào)研）某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖裝置,探究氯堿工業(yè)原理，下列說法正確的是(）A．石墨電極與直流電源的負(fù)極相連B．銅電極的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑C．氫氧化鈉在石墨電極附近產(chǎn)生，Na＋向石墨電極遷移D．用濕潤(rùn)的淀粉。KI試紙?jiān)阢~電極附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色解析:選B氯堿工業(yè)的反應(yīng)原理為2NaCl＋2H2Oeq\o（=，\s\up7（通電)）2NaOH＋H2↑＋Cl2↑,而Cu為活性電極，故應(yīng)將Cu電極與電源的負(fù)極相連，石墨電極與電源的正極相連，A錯(cuò)誤；Cu電極為陰極,電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－），B正確；電解池中，電解質(zhì)溶液中的陽離子向陰極移動(dòng)，則Na＋向Cu電極遷移，在Cu電極附近與反應(yīng)生成的OH－結(jié)合生成NaOH,C錯(cuò)誤；由B項(xiàng)分析可知,Cu電極上產(chǎn)生H2，石墨電極的反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，故用濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙?jiān)阢~電極附近檢驗(yàn)氣體，試紙不變色，D錯(cuò)誤。eq\a\vs4\al（題組三有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算)4．兩個(gè)惰性電極插入500mLAgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的pH從6。0變?yōu)?.0時(shí)（設(shè)電解過程中陰極沒有H2放出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略不計(jì)),電極上析出銀的質(zhì)量最大為(）A．27mg B．54mgC．106mg D．216mg解析：選B首先結(jié)合離子放電順序，弄清楚兩極的反應(yīng):陽極：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O；陰極：4Ag＋＋4e－=4Ag,電解的總反應(yīng)式為4AgNO3＋2H2Oeq\o(=，\s\up7(電解）)4Ag＋O2↑＋4HNO3。由電解的總反應(yīng)式可知，電解過程中生成的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·阜陽測(cè)試)500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NOeq\o\al(－，3）)＝0。6mol·L－1,用石墨作電極電解此溶液,當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2。24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),假定電解后溶液體積仍為500mL，下列說法正確的是(）A．原混合溶液中c（K＋）為0。2mol·L－1B．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2mol電子C．電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05molD．電解后溶液中c（H＋)為0。2mol·L－1解析：選A石墨作電極電解KNO3和Cu（NO3)2的混合溶液,陽極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，陰極先后發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=Cu,2H＋＋2e－=H2↑。從收集到O2為2.24L這個(gè)事實(shí)可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0。4mol電子，而在生成2。24LH2的過程中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，所以Cu2＋共得到0。4mol－0.2mol＝0。2mol電子，電解前Cu2＋的物質(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)的量都為0.1mol.電解前后分別有以下守恒關(guān)系:c（K＋）＋2c(Cu2＋)＝c(NOeq\o\al(－,3）），c（K＋）＋c(H＋）＝c(NOeq\o\al(－,3）),不難算出：電解前c(K＋）＝0.2mol·L－1,電解后c(H＋）＝0。4mol·L－1。6．如圖所示的A、B兩個(gè)電解池中的電極均為鉑，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，進(jìn)行電解。a、b、c、d四個(gè)電極上所析出的物質(zhì)的物質(zhì)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：選A由電解規(guī)律可知：a、c為陰極,b、d為陽極，a極上析出Cu，b極上析出Cl2，c極上析出Ag，d極上析出O2。由電子守恒可得出:2e－～Cu～Cl2～2Ag～eq\f（1,2）O2，所以a、b、c、d四個(gè)電極上所析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比1∶1∶2∶eq\f(1,2）＝2∶2∶4∶1。電化學(xué)綜合計(jì)算的三種常用方法(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。（3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：（式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值,熟記電極反應(yīng)式,靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問題.考點(diǎn)二電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1．電解飽和食鹽水(1）電極反應(yīng)陽極反應(yīng)式：__2Cl－－2e－=Cl2↑__(__氧化__反應(yīng))陰極反應(yīng)式：__2H＋＋2e－=H2↑__（__還原__反應(yīng)）(2)總反應(yīng)方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o（=,\s\up7（電解））2NaOH＋H2↑＋Cl2↑離子反應(yīng)方程式:2Cl－＋2H2Oeq\o（=,\s\up7(電解）)2OH－＋H2↑＋Cl2↑(3）氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程圖（4)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制__燒堿__、__氯氣__和__氫氣__。2．電鍍?nèi)鐖D為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題：（1）鍍件作__陰__極，鍍層金屬銀作__陽__極。(2）電解質(zhì)溶液是__AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液__。（3)電極反應(yīng)：陽極：__Ag－e－=Ag＋__；陰極：__Ag＋＋e－=Ag__。(4）特點(diǎn)：__陽__極溶解,__陰__極沉積，電鍍液的濃度__不變__.3．電解精煉銅（1)電極材料：陽極為__粗銅__,陰極為__純銅__。(2）電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液.(3)電極反應(yīng)：陽極：__Zn－2e－=Zn2＋__、__Fe－2e－=Fe2＋__、__Ni－2e－=Ni2＋__、__Cu－2e－=Cu2＋__；陰極:__Cu2＋＋2e－=Cu__。注意:隨著電解的進(jìn)行，溶液中Cu2＋的濃度將減小.4．電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等?？偡匠淌疥枠O、陰極反應(yīng)式冶煉鈉__2NaCl（熔融）eq\o(=,\s\up7（電解））2Na＋Cl2↑____2Cl－－2e－=Cl2↑__、__2Na＋＋2e－=2Na__冶煉鎂__MgCl2(熔融）eq\o(=，\s\up7（電解）)Mg＋Cl2↑____2Cl－－2e－=Cl2↑__、__Mg2＋＋2e－=Mg__冶煉鋁__2Al2O3(熔融）eq\o（=,\s\up7(電解),\s\do5（冰晶石）)4Al＋3O2↑____6O2－－12e－=3O2↑__、__4Al3＋＋12e－=4Al__(1）為什么電解熔融的MgCl2制取單質(zhì)鎂而不電解熔融的MgO?提示:因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)比MgCl2的高，浪費(fèi)能源，且電熔融的MgCl2還可得到副產(chǎn)物Cl2。（2）為什么電解熔融的Al2O3制取單質(zhì)鋁而不電解熔融的AlCl3？提示：AlCl3是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電.(1)電鍍銅和電解精煉銅時(shí),電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋）均保持不變（×）(2）電解飽和食鹽水時(shí),兩個(gè)電極均不能用金屬材料（×）(3)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3（×)(4)電解精煉時(shí)，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料(√)（5）用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液,由于放電順序H＋＞Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅(×)題組一電解原理的“常規(guī)”應(yīng)用1。利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。下列說法正確的是（）A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2＋濃度不變C．在鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅D．制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂解析：選D氯堿工業(yè)中陽極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時(shí)陽極粗銅溶解,陰極Cu2＋放電析出Cu,溶液中Cu2＋濃度變小;鐵片上鍍銅時(shí)，陰極應(yīng)該是鐵片，陽極是純銅.2．電解法精煉含有Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)的粗銅。下列敘述正確的是()A．電解時(shí)以硫酸銅溶液作電解液,精銅作陽極B．粗銅與電源負(fù)極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)C．陰極上發(fā)生的反應(yīng)是Cu2＋＋2e－=CuD電解后Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)會(huì)沉積在電解槽底部形成陽極泥答案：Ceq\a\vs4\al（題組二電解原理的“拓展”應(yīng)用)3．(物質(zhì)制備）(2017·南陽期中）用如圖所示裝置(熔融CaF2-CaO作電解質(zhì))獲得金屬鈣，并用鈣還原TiO2制備金屬鈦。下列說法正確的是()A．電解過程中，Ca2＋向陽極移動(dòng)B．陽極的電極反應(yīng)式為C＋2O2－－4e－=CO2↑C．在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量減少D．若用鉛蓄電池作該裝置的供電電源，“＋”接線柱是Pb電極解析:選B由題圖可知，石墨與外加電源的正極相連，則石墨為陽極,鈦網(wǎng)電極作陰極,電解過程中,電解液中Ca2＋向陰極移動(dòng)，A錯(cuò)誤；據(jù)題圖可知，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2，則陽極反應(yīng)式為C＋2O2－－4e－=CO2↑，B正確；陰極反應(yīng)式為2Ca2＋＋4e－=2Ca，Ca還原TiO2的反應(yīng)方程式為2Ca＋TiO2=2CaO＋Ti，故制備Ti前后，整套裝置中CaO的質(zhì)量不變，C錯(cuò)誤；“＋”表示鉛蓄電池的正極,該接線柱為鉛蓄電池的PbO2極，D錯(cuò)誤。4．(環(huán)境治理)（2018·武漢調(diào)研)廚房垃圾發(fā)酵液可通過電滲析法處理,同時(shí)得到乳酸，工作原理如圖所示（圖中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根離子).下列說法正確的是(）A．通電后，陽極附近pH增大B．電子從負(fù)極經(jīng)電解質(zhì)溶液回到正極C．通電后，A－通過陰離子交換膜從陰極進(jìn)入濃縮室D．當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時(shí),會(huì)有1mol的O2生成解析:選C陽極上水電離產(chǎn)生的OH－放電，c（H＋）增大，pH減小,A錯(cuò)誤;電子通過導(dǎo)線傳遞，不經(jīng)過電解液，B錯(cuò)誤；H＋從陽極通過陽離子交換膜進(jìn)入濃縮室，A－從陰極通過陰離子交換膜進(jìn)入濃縮室，H＋＋A－HA，乳酸濃度增大,C正確；OH－在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0。5mol的O2生成，D錯(cuò)誤。隔膜在電化學(xué)中的應(yīng)用1．常見的隔膜隔膜又叫離子交換膜，由高分子特殊材料制成.離子交換膜分三類:（1）陽離子交換膜,簡(jiǎn)稱陽膜，只允許陽離子通過，即允許H＋和其他陽離子通過,不允許陰離子通過。(2)陰離子交換膜，簡(jiǎn)稱陰膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過.(3)質(zhì)子交換膜，只允許H＋通過,不允許其他陽離子和陰離子通過。2．隔膜的作用(1）能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用.eq\a\vs4\al（題組一提高產(chǎn)品純度）1．(2018·湖北八校聯(lián)考)H3BO3可以通過電解NaB(OH）4溶液的方法制備，其工作原理如圖，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．M室發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋B．N室中：a%＜b%C．b膜為陰膜，產(chǎn)品室發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)原理為強(qiáng)酸制弱酸D．理論上每生成1mol產(chǎn)品，陰極室可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下5。6L氣體解析：選DM室為陽極室，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，故A正確；N室為陰極室，溶液中水電離的H＋得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2,促進(jìn)水的電離，溶液中OH－濃度增大，即a％<b%，故B正確；陽極室的H＋穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的B(OH）eq\o\al（－,4)穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3BO3，則b膜為陰膜，故C正確；每生成1mol產(chǎn)品，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol，陰極室生成0.5mol氫氣，其標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L，故D錯(cuò)誤.2．用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時(shí)得到H2SO4，其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。(1)圖中a極要連接電源的____________(填“正”或“負(fù)”）極,C口流出的物質(zhì)是____________。(2)SOeq\o\al(2－，3)放電的電極反應(yīng)式為________________________________________________。(3）電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強(qiáng)，用平衡移動(dòng)原理解釋原因____________________________________________________________________________________________。解析：根據(jù)Na＋、SOeq\o\al（2－，3)的移向判斷陰、陽極。Na＋移向陰極區(qū),a應(yīng)接電源負(fù)極,b應(yīng)接電源正極,其電極反應(yīng)式分別為陽極：SOeq\o\al（2－，3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al（2－,4）＋2H＋陰極：2H＋＋2e－=H2↑所以從C口流出的是H2SO4，在陰極區(qū),由于H＋放電,破壞水的電離平衡，c（H＋)減小，c(OH－)增大，生成NaOH，堿性增強(qiáng)，從B口流出的是濃度較大的NaOH溶液。答案:（1）負(fù)硫酸（2)SOeq\o\al(2－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4）＋2H＋(3）H2OH＋＋OH－，在陰極H＋放電生成H2,c（H＋）減小，水的電離平衡正向移動(dòng),堿性增強(qiáng)解這類問題可以分三步：第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種,判斷允許哪種離子通過隔膜。第二步，寫出電極反應(yīng)式,判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度,避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng),或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn).eq\a\vs4\al（題組二限制離子遷移）3．(2017·北京石景山期末）科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝成如圖所示人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以CO2和H2O為原料合成CH4。下列說法不正確的是（）A．該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B．GaN表面發(fā)生氧化反應(yīng)：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋C．Cu表面發(fā)生的反應(yīng)是CO2＋8e－＋6H2O=CH4＋8OH－D．H＋通過質(zhì)子交換膜從左向右遷移解析：選CCO2與H2O一般不能自發(fā)反應(yīng),但吸收太陽能后，在GaN材料輔助下，通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲烷，所以從能量轉(zhuǎn)化角度方面分析，該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，故A正確；H2O在GaN表面發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，B正確；據(jù)電子流向可知，Cu是正極，CO2在正極上得電子被還原，與H＋結(jié)合生成CH4，電極反應(yīng)式為CO2＋8e－＋8H＋=CH4＋2H2O，C錯(cuò)誤；放電時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，故H＋通過質(zhì)子交換膜從左向右遷移，D正確。4．某原電池裝置如下圖所示,電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2=2AgCl。(1)當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移amole－時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少____________mol離子。交換膜右側(cè)溶液中c(HCl）____________(填“＞”、“＜”或“＝”)1mol·L－1（忽略溶液體積變化).（2)若質(zhì)子交換膜換成陰離子交換膜，其他不變。若有11.2L氯氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況）參與反應(yīng)，則必有____________mol__________離子(填離子符號(hào))由交換膜____________側(cè)通過交換膜向____________遷移。交換膜右側(cè)溶液中c（HCl)____________(填“>”、“<"或“＝")1mol·L－1(忽略溶液體積變化）。解析：（1）正極的電極反應(yīng)式為Cl2＋2e－=2Cl－，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Ag－e－＋Cl－=AgCl，隔膜只允許氫離子通過，轉(zhuǎn)移amol電子，必有amolCl－沉淀。為了維持電荷平衡,交換膜左側(cè)溶液中必有amolH＋向交換膜右側(cè)遷移,故交換膜左側(cè)共減少2amol離子（amolCl－＋amolH＋)（2)n（Cl2）＝0。5mol，n(Cl－）＝1mol。正極的電極反應(yīng)式為Cl2＋2e－=2Cl－,n(e－)＝1mol,Ag－e－＋Cl－=AgCl,交換膜右側(cè)溶液中增加了1mol負(fù)電荷（或增加了1molCl－）,左側(cè)減少了1mol負(fù)電荷(或減少了1molCl－)。如果質(zhì)子交換膜換成陰離子交換膜，只允許陰離子(Cl－)通過交換膜，不允許H＋通過。為了維持電荷平衡,必有1molCl－從交換膜右側(cè)溶液中通過交換膜向左側(cè)遷移，氯離子遷移之后，兩側(cè)溶液中鹽酸濃度保持不變。答案：(1）2a＞（2)1Cl－eq\a\vs4\al(題組三提高電流效率）5．已知：電流效率＝電路中通過的電子數(shù)與消耗負(fù)極失去電子總數(shù)之比.現(xiàn)有兩個(gè)電池Ⅰ、Ⅱ，裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．Ⅰ和Ⅱ的電池反應(yīng)不相同B．能量轉(zhuǎn)化形式不同C．Ⅰ的電流效率低于Ⅱ的電流效率D．5min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1種溶質(zhì)解析：選CⅠ、Ⅱ裝置中電極材料相同，電解質(zhì)溶液部分相同，電池反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)和正極反應(yīng)式相同,A項(xiàng)錯(cuò)誤；Ⅰ和Ⅱ裝置的能量轉(zhuǎn)化形式都是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能,B項(xiàng)錯(cuò)誤;Ⅰ裝置中銅與氯化鐵直接接觸，會(huì)在銅板表面發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致部分能量損失（或部分電子沒有通過電路),導(dǎo)致電流效率降低.而Ⅱ裝置采用陰離子交換膜，銅與氯化銅接觸，不會(huì)發(fā)生副反應(yīng),放電過程中交換膜左側(cè)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，陽離子增多;右側(cè)正極的電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，負(fù)電荷過剩。Cl－從交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，電流效率高于Ⅰ裝置，C正確；放電一段時(shí)間后,Ⅰ裝置中生成氯化銅和氯化亞鐵，Ⅱ裝置中交換膜左側(cè)生成氯化銅，右側(cè)生成了氯化亞鐵,可能含氯化鐵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。交換膜隔離兩種電解質(zhì)溶液，避免負(fù)極材料與能發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)溶液直接接觸，能提高電流效率.在這種裝置中,交換膜起到鹽橋作用，且優(yōu)于鹽橋（鹽橋需要定時(shí)替換或再生）。通過限制離子遷移，使指定離子在溶液中定向移動(dòng)形成閉合回路，完成氧化劑和還原劑在不接觸條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)?？键c(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)1．金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子__失去電子__變?yōu)開_金屬陽離子__，金屬發(fā)生__氧化反應(yīng)__。2．金屬腐蝕的類型（1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟__非金屬單質(zhì)直接__接觸不純金屬或合金跟__電解質(zhì)溶液__接觸現(xiàn)象__無__電流產(chǎn)生__有微弱__電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被__氧化__較活潑金屬被__氧化__聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生，__電化學(xué)__腐蝕更普遍(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析：析氫腐蝕吸氧腐蝕條件__水膜酸性較強(qiáng)（pH≤4。3）____水膜酸性很弱或呈中性__電極反應(yīng)負(fù)極__Fe－2e－=Fe2＋__正極__2H＋＋2e－=H2↑____O2＋2H2O＋4e－=4OH－－總反應(yīng)式__Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑____2Fe＋O2＋2H2O=2Fe（OH)2__聯(lián)系__吸氧腐蝕__更普遍3．金屬的防護(hù)方法（1）電化學(xué)防護(hù)①犧牲陽極的陰極保護(hù)法-__原電池__原理a．__負(fù)__極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；b．__正__極：被保護(hù)的金屬設(shè)備。②外加電流的陰極保護(hù)法—__電解__原理a．__陰__極:被保護(hù)的金屬設(shè)備;b．__陽__極：惰性金屬或石墨。(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。（3)加防護(hù)層,如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。eq\a\vs4\al（題組一金屬的腐蝕與防護(hù)方法)1．下列說法不正確的是（）AB鋼鐵表面水膜的酸性很弱或呈中性，發(fā)生吸氧腐蝕鋼鐵表面水膜的酸性較強(qiáng)，發(fā)生析氫腐蝕CD將鋅板換成銅板對(duì)鋼閘門的保護(hù)效果更好鋼閘門作為陰極而受到保護(hù)答案:C2．下列事實(shí)不能用電化學(xué)原理解釋的是()A．可將地下輸油鋼管與外加直流電源的負(fù)極相連以保護(hù)鋼管不受腐蝕B．常溫條件下,鋁在空氣中不易被腐蝕C．鍍層破壞后，白鐵(鍍鋅的鐵）比馬口鐵（鍍錫的鐵)更耐腐蝕D．鋼鐵的腐蝕生成疏松氧化膜，不能保護(hù)內(nèi)層金屬答案:Beq\a\vs4\al（題組二金屬腐蝕的快慢規(guī)律）3．如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速度由快到慢的順序?yàn)?）A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥答案：C金屬腐蝕快慢“4”規(guī)律與防護(hù)“2"方法1．判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律（1)對(duì)同一電解質(zhì)溶液來說,腐蝕速率的快慢:電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕〉化學(xué)腐蝕〉有防腐措施的腐蝕。(2）對(duì)同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中〉非電解質(zhì)溶液中。（3)活動(dòng)性不同的兩種金屬,活動(dòng)性差別越大，腐蝕速率越快。(4）對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕越快。2．兩種保護(hù)方法的比較外加電流的陰極保護(hù)法保護(hù)效果大于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。eq\a\vs4\al(題組三正確判斷吸氧腐蝕和析氫腐蝕)4．(2018·嘉興一中模擬)如圖所示裝置中，有如下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:開始時(shí)插在小試管中的導(dǎo)管內(nèi)的液面下降，一段時(shí)間后導(dǎo)管內(nèi)的液面回升，略高于試管中的液面。以下有關(guān)解釋不合理的是()A．生鐵片中所含的碳能增強(qiáng)鐵的抗腐蝕性B．雨水酸性較強(qiáng)，生鐵片開始發(fā)生析氫腐蝕C．導(dǎo)管內(nèi)液面回升時(shí)，正極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．隨著反應(yīng)的講行，U形管中雨水的酸性逐漸減弱解析：選A鐵的純度越高，其抗腐蝕性能越強(qiáng)，純鐵比生鐵耐腐蝕，是因?yàn)樯F片中的碳降低了鐵的抗腐蝕性，A錯(cuò)誤；雨水的pH＝4，呈較強(qiáng)的酸性，生鐵片在該雨水中先發(fā)生析氫腐蝕，正極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，由于生成H2，氣體壓強(qiáng)增大，開始時(shí)插在小試管中的導(dǎo)管內(nèi)的液面下降,B正確；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，雨水的酸性逐漸減弱,最后發(fā)生了吸氧腐蝕,正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，導(dǎo)管內(nèi)液面回升，C正確；開始階段正極上不斷消耗H＋，則U形管中雨水的酸性逐漸減弱，D正確。5．(2018·鄭州模擬)一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下表pH2466.5813。514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al（－，2)下列說法錯(cuò)誤的是（）A．在pH＜4時(shí),碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕B．在pH＞6時(shí)，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C．在pH＞14時(shí)，正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會(huì)減緩答案:C根據(jù)介質(zhì)判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕正確判斷“介質(zhì)"溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關(guān)鍵。潮濕的空氣、酸性很弱或中性溶液發(fā)生吸氧腐蝕；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液發(fā)生析氫腐蝕.1．判斷正誤,正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×"(1)（2016·天津卷，3B）金屬發(fā)生吸氧腐蝕時(shí),被腐蝕速率與氧氣濃度無關(guān)(×)（2)(2016·天津卷，1A）鐵表面鍍鋅可增強(qiáng)其抗腐蝕性(√）(3）（2015·江蘇卷，11C）鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護(hù)法防止其腐蝕（√）(4）（2015·江蘇卷，11A）若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可減緩海輪外殼的腐蝕（×)2．（2017·全國(guó)卷Ⅱ，11)用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液.下列敘述錯(cuò)誤的是（A．待加工鋁質(zhì)工件為陽極B．可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C．陰極的電極反應(yīng)式為Al3＋＋3e－=AlD．硫酸根離子在電解過程中向陽極移動(dòng)解析：選CA對(duì):該電解池陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑,氧氣將鋁制品表面氧化形成致密的氧化膜，所以待加工鋁質(zhì)工件應(yīng)為陽極。B對(duì)，C錯(cuò)：陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，陰極可選用不銹鋼網(wǎng)作電極。D對(duì)：電解質(zhì)溶液中的陰離子向陽極移動(dòng)。3．（2017·全國(guó)卷Ⅰ，11）支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐,工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是（)A．通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零B．通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流D．通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整解析：選CA對(duì)：外加強(qiáng)大的電流可以抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流.B對(duì)：被保護(hù)的鋼管樁作陰極,高硅鑄鐵作陽極,電解池中外電路電子由陽極流向陰極，即從高硅鑄鐵流向鋼管樁。C錯(cuò)：高硅鑄鐵為惰性輔助陽極，其主要作用是傳遞電流，而不是作為損耗陽極。D對(duì)：保護(hù)電流要抑制金屬電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的電流,應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整。4．(2016·全國(guó)卷Ⅰ,11)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－,4）可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是（)A．通電后中間隔室的SOeq\o\al（2－,4)離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0。5mol的O2生成解析:選B電解池中陰離子向正極移動(dòng)，陽離子向負(fù)極移動(dòng)，即SOeq\o\al(2－，4)離子向正極區(qū)移動(dòng)，Na＋向負(fù)極區(qū)移動(dòng)，正極區(qū)水電離的OH－發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，H＋留在正極區(qū)，該極得到H2SO4產(chǎn)品，溶液pH減小,負(fù)極區(qū)水電離的H＋發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣,OH－留在負(fù)極區(qū)，該極得到NaOH產(chǎn)品,溶液pH增大，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，B正確;該電解池相當(dāng)于電解水，根據(jù)電解水的方程式可計(jì)算出當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.25mol的O2生成，錯(cuò)誤.5．(2016·北京卷，12)用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍(lán)；b處變紅，局部褪色;c處無明顯變化兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；……下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)不合理的是()A．a(chǎn)、d處：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．b處:2Cl－－2e－=Cl2↑C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅解析：選BA項(xiàng)，a、d處試紙變藍(lán)，說明溶液顯堿性,是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣,氫氧根離子剩余造成的，正確；B項(xiàng)，b處變紅，局部褪色，說明是溶液中的氯離子放電生成氯氣同時(shí)與H2O反應(yīng)生成HClO和H＋，Cl－－2e－＋H2O=HClO＋H＋，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，正確;D項(xiàng),實(shí)驗(yàn)一中ac形成電解池，bd形成電解池,所以實(shí)驗(yàn)二中形成三個(gè)電解池(一個(gè)球兩面為不同的電極），m為電解池的陰極另一球朝m的一面為陽極(n的背面）故相當(dāng)于電渡,即m上有銅析出，正確。6．（1）［2017·江蘇卷，16（4）]“電解Ⅱ"是電解Na2CO3溶液，原理如下圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________,陽極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為____________。(2）[2017·天津卷，7(4)]某混合物漿液含Al（OH)3、MnO2和少量Na2CrO4?？紤]到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小組利用設(shè)計(jì)的電解分離裝置（如下圖）,使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的問題。用惰性電極電解時(shí),CrOeq\o\al(2－，4)能從漿液中分離出來的原因是________________________________________________________________________，分離后含鉻元素的粒子是____________；陰極室生成的物質(zhì)為____________(寫化學(xué)式）。(3）［2016·天津卷，10（5）]化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)獲得氫氣：Fe＋2H2O＋2