2022高考化學一輪復習講義-第6章第20講電能轉化為化學能

第20講電能轉化為化學能——電解池?？键c一電解的原理1．電解和電解池(1)電解：在電流作用下，電解質在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程。(2)電解池：電能轉化為化學能的裝置。(3)電解池的構成①有與電源相連的兩個電極。②電解質溶液(或熔融電解質)。③形成閉合回路。2．電解池的工作原理(1)電極名稱及電極反應式(電解CuCl2溶液為例)總反應式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(通電))Cu＋Cl2↑(2)電子和離子的移動方向①電子：從電源負極流出后，流向電解池陰極；從電解池的陽極流出后流向電源的正極。②離子：陽離子移向電解池的陰極，陰離子移向電解池的陽極。3．陰陽兩極上放電順序(1)陰極：(與電極材料無關)。氧化性強的先放電，放電順序：(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。若是惰性電極作陽極，放電順序為注意①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電。②最常用、最重要的放電順序為陽極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。③電解水溶液時，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。4．用惰性電極電解電解質溶液的規(guī)律類型實例電極反應特點或反應式電解產物溶液復原電解水型含氧酸H2SO4溶液中的H＋和OH－分別在陰陽兩極放電：陰極：_______陽極：_______H2

O2強堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽KNO3電解電解質型無氧酸(氫氟酸除外)HCl電解質電離的陰陽離子分別在兩極放電：陽極：________H2Cl2不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2CuCl2放氫生堿型活潑金屬的無氧酸鹽NaCl陰極水電離的H＋放電，陽極電解質電離的陰離子放電陰極：_____陽極：_____放氧生酸性不活潑金屬的含氧酸鹽AgNO3陽極水電離的OH－放電，陰極電解質的陽離子放電陰極：________Ag陽極：_______答案4H＋＋4e－=2H2↑4OH－－4e－=2H2O＋O2↑減小增大不變水2Cl－－2e－=Cl2↑增大HClCuCl2H2(或H2、NaOH)Cl2增大HClAg＋＋e－=AgO2減小Ag2O(1)電解質溶液的導電過程就是電解質溶液被電解的過程(√)(2)某些不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過電解可以實現(xiàn)(√)(3)直流電源跟電解池連接后，電子從電源負極流向電解池陽極(×)(4)電解稀硫酸制H2、O2時，可用不活潑的銅做陽極(×)(5)電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{色(×)(6)電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH均增大(×)1．根據(jù)金屬活動性順序表，Cu和稀H2SO4不反應，怎樣根據(jù)電化學的原理實現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應產生H2?答案Cu做陽極，C做陰極，稀H2SO4做電解質溶液，通入直流電就可以實現(xiàn)該反應。電解＋＋H2↑。2．若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后，需加入98gCu(OH)2固體，才能使電解質溶液復原，則這段時間，整個電路中轉移的電子數(shù)為多少？答案4NA解析方法一：98gCu(OH)2的物質的量為1mol，相當于電解了1mol的CuSO4后，又電解了1mol的水，所以轉移的電子數(shù)為2NA＋2NA＝4NA。方法二：可以認為整個電路中轉移的電子數(shù)與Cu(OH)2的O2－失電子數(shù)相等，共4NA。題組一電解規(guī)律及電極產物的判斷1．用惰性電極電解下列各組中的三種電解質溶液，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B解析由電解電解質溶液的四種類型可知：類型化學物質pH變化放O2生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生堿型KCl、CaCl2升高電解電解質型CuCl2HCl升高電解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不變KOH升高HNO3降低2.(2020·河南豫南九校質量檢測)如圖所示，在一定電壓下用惰性電極電解由等物質的量濃度的FeCl2、HCl組成的混合溶液。已知在此電壓下，陰、陽離子根據(jù)放電順序，都可能在陽極放電，下列分析正確的是()A．C1電極上的電極反應式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑B．C1電極處溶液首先變棕黃色C．C2電極上可依次發(fā)生的電極反應為Fe2＋－e－=Fe3＋、2Cl－－2e－=Cl2↑D．當C1電極上有2g物質生成時，就會有2NA個電子通過溶液發(fā)生轉移解析：選C。C1電極與電源的負極相連，做陰極，溶液中的H＋在陰極放電，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，A錯誤；C1電極上H＋放電生成H2，C2電極與電源的正極相連，做陽極，F(xiàn)e2＋的還原性強于Cl－，則依次發(fā)生的電極反應為Fe2＋－e－=Fe3＋、2Cl－－2e－=Cl2↑，故C2電極處溶液首先變棕黃色，B錯誤，C正確；電子只能通過導線傳遞，不能通過溶液傳遞，D錯誤。3.用石墨做電極，電解稀Na2SO4溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關敘述正確的是()A．逸出氣體的體積：A電極＜B電極B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體C．A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍色D．電解一段時間后，將全部電解液轉移到同一燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性答案D解析SOeq\o\al(2－,4)、OH－移向B電極，在B電極OH－放電，產生O2，B電極附近c(H＋)＞c(OH－)，＋)，石蕊溶液變藍，C項錯誤、D項正確；A電極產生的氣體體積大于B電極，A項錯誤；兩種氣體均為無色無味的氣體，B項錯誤。題組二電子守恒在電化學計算中的應用4．(2018·宜昌調研)以鉛蓄電池為電源，石墨為電極電解CuSO4溶液，裝置如下圖。若一段時間后Y電極上有6.4g紅色物質析出，停止電解。下列說法正確的是()A．a為鉛蓄電池的負極B．電解過程中SOeq\o\al(2－,4)向右側移動C．電解結束時，左側溶液質量增重8gD．鉛蓄電池工作時，正極電極反應式為：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)答案C解析Y極有Cu析出，發(fā)生還原反應，Y極為陰極，故b為負極，a為正極，A錯誤；電解過程中陰離子向陽極移動，B錯誤；陰極反應式為Cu2＋＋2e－=Cu，陽極反應式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，當有6.4gCu析出時，轉移0.2mole－，左側生成1.6gO2，同時有0.1mol(9.6g)SOeq\o\al(2－,4)進入左側，則左側質量凈增加9.6g－1.6g＝8g，C正確；鉛蓄電池的負極是Pb，正極是PbO2，正極反應式為PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4＋2H2O，D錯誤。5．*500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝0.6mol·L－1，用石墨做電極電解此溶液，mL，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移0.2mol電子C．電解得到的Cu的物質的量為0.05molD．電解后溶液中c(H＋)為0.2mol·L－1答案A解析石墨做電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽極反應式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，陰極先后發(fā)生兩個反應：Cu2＋＋2e－=Cu,2H＋＋2e－=H2↑。從收集到O2為2.24L可推知上述電解過程中共轉移0.4mol電子，而在生成2.24LH2的過程中轉移0.2mol電子，所以Cu2＋共得到0.4mol－0.2mol＝0.2mol電子，電解前Cu2＋的物質的量和電解得到的Cu＋]＝[NOeq\o\al(－,3)]，不難算出：電解前[K＋]＝0.2mol·L－1，電解后[H＋]＝0.4mol·L－1。電化學綜合計算的三種常用方法(1)根據(jù)總反應式計算先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列出比例式計算。(2)根據(jù)電子守恒計算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計算。(3)根據(jù)關系式計算根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。如以通過4mole－為橋梁可構建如下關系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。題組三電極反應式的書寫與判斷6．按要求書寫電極反應式和總反應方程式：(1)用惰性電極電解MgCl2溶液陽極反應式：____________________________；陰極反應式：__________________________；總反應離子方程式：__________________________。(2)*以鋁材為陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜陽極反應式：___________________________；陰極反應式：___________________________；總反應方程式：______________________。(3)*離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機陽離子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應接電源的________極，已知電鍍過程中不產生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極反應式為____________。若改用AlCl3水溶液做電解液，則陰極產物為________。答案(1)2Cl－－2e－=Cl2↑Mg2＋＋2H2O＋2e－=H2↑＋Mg(OH)2↓Mg2＋＋2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(2)2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－=3H2↑2Al＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))Al2O3＋3H2↑(3)負4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)H2解析(3)電鍍時，鍍件做陰極，即鋼制品做陰極，接電源負極，根據(jù)陰極生成Al可知反應式為4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)。若改用AlCl3水溶液做電解液，陰極反應為2H＋＋2e－=H2↑，產物為H2。7．*整合有效信息書寫電極反應(1)硫化氫的轉化是資源利用和環(huán)境保護的重要研究課題。由硫化氫獲得硫單質有多種方法。將用燒堿吸收H2S后所得的溶液加入如圖所示的電解池的陽極區(qū)進行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應：S2－－2e－=S(n－1)S＋S2－=Seq\o\al(2－,n)①寫出電解時陰極的電極反應式：____________________________________________。②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質，其離子方程式可寫成___________________________________________。(2)電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產物全部轉化為NH4NO3，需補充物質A，A是____________，說明理由：_________________________________________。答案(1)①2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－②Seq\o\al(2－,n)＋2H＋=(n－1)S↓＋H2S↑(2)NH3根據(jù)總反應：8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))3NH4NO3＋2HNO3，電解產生的HNO3多，應補充NH3氣體。(2)根據(jù)電解NO制備NH4NO3的工作原理示意圖知：陰極反應式為3NO＋15e－＋18H＋=3NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O，陽極反應式為5NO－15e－＋10H2O=5NOeq\o\al(－,3)＋20H＋，總反應式為8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))3NH4NO3＋2HNO3，為了使電解產生的HNO3全部轉化為NH4NO3，應補充NH3。做到“三看”，正確書寫電極反應式(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)做陽極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe2＋而不是生成Fe3＋)。(2)二看介質，介質是否參與電極反應。(3)三看電解質狀態(tài)，若是熔融狀態(tài)，就是金屬的電冶煉?？键c二電解原理的應用1．氯堿工業(yè)陽極反應式：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應)陰極反應式：2H＋＋2e－=H2↑(還原反應)總反應方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2．電鍍與電解精煉電鍍電解精煉銅示意圖電極反應陽極Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋，Cu－2e－=Cu2＋陰極Cu2＋＋2e－=CuCu2＋＋2e－=Cu電解質溶液的濃度變化CuSO4溶液的濃度不變CuSO4溶液的濃度變小3.電冶金電解冶煉冶煉鈉冶煉鋁電極反應陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－=2Na陽極：6O2－－12e－=3O2↑陰極：4Al3＋＋12e－=4Al總反應2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))4Al＋3O2↑(1)在鍍件上電鍍銅時，也可以用惰性材料做陽極，用硫酸銅溶液做電解液(√)(2)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料(×)(3)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)均保持不變(×)(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3(×)(5)電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料(√)(6)用Zn做陽極，F(xiàn)e做陰極，ZnCl2做電解質溶液，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)應用1．金屬鎳有廣泛的用途，粗鎳中含有Fe、Zn、Cu、Pt等雜質，可用電解法制得高純度的鎳。下列敘述中正確的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)()A．陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式為Ni2＋＋2e－=NiB．電解過程中，陽極質量的減少量與陰極質量的增加量相等C．電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和Pt答案D＋＞Zn2＋，故陰極反應式為Ni2＋＋2e－=Ni，可見，陽極質量減少是因為Zn、Fe、Ni溶解，而＋和H＋，C項錯誤。2.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產中的應用。下列說法正確的是()A．氯堿工業(yè)中，X電極上的反應式是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2＋濃度不變C．在鐵片上鍍銅時，Y是純銅D．制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂答案D解析氯堿工業(yè)中陽極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時陽極上粗銅溶解，陰極上Cu2＋放電析出Cu，由于粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質，電解質溶液中Cu2＋濃度變??；鐵片上鍍銅時，陰極應該是鐵片，陽極是純銅。3.電解飽和食鹽水，若生成4mol的NaOH，(a為飽和食鹽水)，下列說法正確的是()A．在X極生成2molCl2B．在X極生成2molH2C．在Y極生成4molCl2D．NaOH在Y極生成答案B解析由裝置圖可知Y為電解池的陽極，電極反應：2Cl－－2e－=Cl2↑，X為陰極，電極反應為：2H＋＋2e－=H2↑。A項，X電極為陰極，生成的是氫氣，錯誤；B項，由總反應方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH知，生成4mol的NaOH，同時生成2molH2，正確；C項，Y電極為電解池陽極，由總反應方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH可知，生成4mol的NaOH，同時生成氯氣2mol，錯誤；D項，陰極附近氫離子放電促進水電離，溶液中氫氧根離子濃度增大，NaOH在X極生成，錯誤。題組二應用電解原理制備新物質4．高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，其工作原理如圖所示，兩端隔室中離子不能進入中間隔室。下列說法錯誤的是()A．陽極反應式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2OB．甲溶液可循環(huán)利用C．離子交換膜a是陰離子交換膜D．當電路中通過2mol電子的電量時，會有1molH2生成答案C解析A項，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，正確；B項，陰極發(fā)生還原反應，水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根，甲溶液為濃的氫氧化鈉溶液，可循環(huán)利用，正確；C項，電解池中陽離子向陰極移動，通過離子交換膜a的是Na＋，故a為陽離子交換膜，錯誤；D項，陰極發(fā)生還原反應，水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根，電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，當電路中通過2mol電子的電量時，會有1molH2生成，正確。5．用惰性電極電解法制備硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子和陰離子通過)。下列有關說法正確的是()A．陰極與陽極產生的氣體體積比為1∶2B．b極的電極反應式為2H2O－2e－=O2↑＋4H＋C．產品室中發(fā)生的反應是B(OH)3＋OH－=B(OH)eq\o\al(－,4)D．每增加1molH3BO3產品，NaOH溶液增重22g答案D解析由圖可知，b電極為陽極，電解時陽極上水失電子生成O2和H＋，a電極為陰極，電解時陰極上水得電子生成H2和OH－，原料室中的鈉離子通過陽膜進入a極室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中B(OH)eq\o\al(－,4)通過陰膜進入產品室，b極室中氫離子通過陽膜進入產品室，B(OH)eq\o\al(－,4)、H＋發(fā)生反應生成H3BO3；a、b電極反應式分別為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－、2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，理論上每生成1mol產品，b極生成1molH＋、a極生成0.5molH2。6．(2020·試題調研)Na2S2O8具有強氧化性，在石油行業(yè)中有重要用途，工業(yè)上可利用電解法制備，工作原理如圖所示，電極材料是石墨且電子由外電路流入C(2)，下列說法正確的是()A．C(1)電極接電源負極，發(fā)生還原反應B．陰極上的電極反應式為2SOeq\o\al(2－,4)－2e－=S2Oeq\o\al(2－,8)C．電解一段時間后，溶液的pH減小D．剛開始電解時，兩電極上消耗的放電離子的物質的量相等解析：選D。電子由外電路流入C(2)，說明C(2)為陰極，發(fā)生還原反應，則C(1)電極接電源正極，發(fā)生氧化反應，A項錯誤；SOeq\o\al(2－,4)→S2Oeq\o\al(2－,8)，部分氧元素由－2價變?yōu)椋?價，化合價升高，SOeq\o\al(2－,4)失電子，在陽極上發(fā)生氧化反應：2SOeq\o\al(2－,4)－2e－=S2Oeq\o\al(2－,8)，B項錯誤；H＋在陰極上發(fā)生還原反應生成氫氣：2H＋＋2e－=H2↑，溶液pH增大，C項錯誤；根據(jù)電極反應式可知，轉移2mol電子時，兩電極上分別消耗2molSOeq\o\al(2－,4)和2molH＋，D項正確。題組三應用電解原理治理污染7．某些無公害免農藥果園利用如圖所示電解裝置，進行果品的安全生產，解決了農藥殘留所造成的生態(tài)及健康危害問題。下列說法正確的是()A．a為直流電源的負極，與之相連的電極為陰極B．離子交換膜為陰離子交換膜C．“酸性水”具有強氧化性，能夠殺菌D．陰極反應式為H2O＋2e－=H2↑＋O2－答案C解析由“堿性水”可推知b為直流電源的負極，a為直流電源的正極，A項錯誤；右側生成OH－，K＋穿過離子交換膜移到右側，即該離子交換膜為陽離子交換膜，B項錯誤；陽極反應為2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl2＋H2O=HCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有強氧化性，能殺菌，C項正確；水溶液中不可能存在O2－，D項錯誤。8．*SO2和NOx是主要大氣污染物，利用下圖裝置可同時吸收SO2和NO。下列有關說法錯誤的是()A．a極為直流電源的負極，與其相連的電極發(fā)生還原反應B．陰極得到2mol電子時，通過陽離子交換膜的H＋為2molC．吸收池中發(fā)生反應的離子方程式為：2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)D．陽極發(fā)生的反應式為SO2＋2e－＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋答案D解析A項，陰極發(fā)生還原反應，亞硫酸氫根離子得電子生成硫代硫酸根離子，a是直流電源的負極，正確；B項，陰極發(fā)生還原反應，電極反應式為：2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，陰極得到2mol電子時，通過陽離子交換膜的H＋為2mol，正確；C項，硫代硫酸根離子與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應，生成氮氣，離子反應方程式為：2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)，正確；D項，陽極發(fā)生失去電子的氧化反應，錯誤。1．(2018·高考北京卷)驗證犧牲陽極的陰極保護法，實驗如下(燒杯內均為經過酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成藍色沉淀試管內無明顯變化試管內生成藍色沉淀下列說法不正確的是()A．對比②③，可以判定Zn保護了FeB．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C．驗證Zn保護Fe時不能用①的方法D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑解析：選D。②中Zn做負極，發(fā)生氧化反應生成Zn2＋，F(xiàn)e做正極被保護，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，試管內無明顯變化。但③中沒有Zn保護Fe，F(xiàn)e在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕，F(xiàn)e做負極被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，生成藍色沉淀，對比②③可知Zn保護了Fe，A項正確；①與②的區(qū)別在于：前者是將鐵氰化鉀溶液直接滴入燒杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，①中出現(xiàn)了藍色沉淀，說明有Fe2＋生成。對比分析可知，可能是鐵氰化鉀氧化Fe生成了Fe2＋，B項正確；通過上述分析可知，驗證Zn保護Fe時不能用①的方法，C項正確；若將Zn換成Cu，鐵氰化鉀仍會將Fe氧化為Fe2＋，在鐵的表面同樣會生成藍色沉淀，所以無法判斷Fe2＋是不是負極產物，即無法判斷Fe與Cu的活動性，D項錯誤。2．*(2018·全國卷Ⅰ，13)最近我國科學家設計了一種CO2＋H2S協(xié)同轉化裝置，實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應為：①EDTA-Fe2＋－e－=EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S=2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋該裝置工作時，下列敘述錯誤的是()A．陰極的電極反應：CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2OB．協(xié)同轉化總反應：CO2＋H2S=CO＋H2O＋SC．石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需為酸性答案C解析由題中信息可知，石墨烯電極發(fā)生氧化反應，為電解池的陽極，則ZnO@石墨烯電極為陰極。陽極接電源正極，電勢高，陰極接電源負極，電勢低，故石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的高，C項錯誤；由題圖可知，電解時陰極反應式為CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2O，A項正確；將陰、陽兩極反應式合并可得總反應式為CO2＋H2S=CO＋H2O＋S，B項正確；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D項正確。3．[2018·全國卷Ⅲ，27(3)]KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。①寫出電解時陰極的電極反應式___________________________________________。②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為________，其遷移方向是___________。③與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有________________________(寫出一點)。答案①2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑②K＋由a到b③產生Cl2易污染環(huán)境等解析①電解液是KOH溶液，陰極的電極反應式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑。②電解過程中陽極反應為I－＋6OH－－6e－=IOeq\o\al(－,3)＋3H2O。陽極的K＋通過陽離子交換膜由電極a遷移到電極b。③“KClO3氧化法”的主要不足之處是產生Cl2，易污染環(huán)境?？键c三金屬的腐蝕與防護1．金屬腐蝕的本質金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應。2．金屬腐蝕的類型(1)化學腐蝕與電化學腐蝕類型化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬跟非金屬單質直接接觸不純金屬或合金跟電解質溶液接觸現(xiàn)象無電流產生有微弱電流產生本質金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進行分析：類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應負極Fe－2e－=Fe2＋正極2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－總反應式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(1)電化學防護①犧牲陽極保護法——原電池原理a．負極：比被保護金屬活潑的金屬；b．正極：被保護的金屬設備。②外加電流陰極保護法——電解原理a．陰極：被保護的金屬設備；b．陽極：惰性金屬或石墨。(2)改變金屬的內部結構，如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。(1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣(×)(2)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物(×)(3)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3＋(×)(4)在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用(×)(5)若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕(×)(6)鐵表面鍍鋅可增強其抗腐蝕性(√)實驗探究(如圖所示)(1)若棉團浸有NH4Cl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應式為_____________________，右試管中現(xiàn)象是______________。(2)若棉團浸有NaCl溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應式為_____________________，右試管中現(xiàn)象是________________________________________________________________。答案(1)析氫2H＋＋2e－=H2↑有氣泡冒出(2)吸氧O2＋4e－＋2H2O=4OH－導管內液面上升根據(jù)介質判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕正確判斷“介質”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關鍵。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。題組一金屬腐蝕的原理1．炒過菜的鐵鍋未及時洗凈(殘液中含NaCl)，不久便會因被腐蝕而出現(xiàn)紅褐色銹斑。腐蝕原理如圖所示，下列說法正確的是()A．腐蝕過程中，負極是CB．Fe失去電子經電解質溶液轉移給CC．正極的電極反應式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑D．C是正極，O2在C表面上發(fā)生還原反應答案D解析A項，鐵鍋中含有的Fe、C，和電解質溶液構成原電池，活潑金屬作負極，F(xiàn)e易失電子，故腐蝕過程中，負極是Fe，錯誤；B項，原電池中電子由負極Fe經外電路向正極C流動，在電解質溶液中依靠離子的移動導電，錯誤；C項，該原電池中，C做正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，錯誤；D項，C是正極，O2在C表面上發(fā)生還原反應，正確。2．(2018·武漢質檢)下列與金屬腐蝕有關的說法，正確的是()A．圖1中，鐵釘易被腐蝕B．圖2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍色沉淀出現(xiàn)C．圖3中，燃氣灶的中心部位容易生銹，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕D．圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當于原電池的正極答案C解析A項，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕；B項，負極反應為Fe－2e－=Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe(CN)6]反應生成Fe3[Fe(CN)6]2藍色沉淀；D項為犧牲陽極保護法，鎂塊相當于原電池的負極。題組二金屬腐蝕快慢比較3．如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序為()A．②①③④⑤⑥B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥D．⑤③②④①⑥答案C解析②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護；②④中Fe為負極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動性差別大于Fe和Sn的，故Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。⑤是Fe接電源正極做陽極，Cu接電源負極做陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。⑥是Fe接電源負極做陰極，Cu接電源正極做陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序為⑤>④>②>①>③>⑥。4．一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關系如下，下列說法不正確的是()pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)A.在pH＞14溶液中，碳鋼腐蝕的正極反應為O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．在pH＜4溶液中，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕