专题31 电化学综合应用.docx

1、专题31 电化学综合应用专题31 电化学综合应用【知识框架】【基础回顾】一、三池（原电池、电解池、电镀池）比较二、金属腐蚀及防护1、金属腐蚀的种类2、金属的防护（1）电化学防护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。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。（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。【技能方法】电化学定量计算方法与技巧1、计算类型原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、

2、产物的量与电量关系的计算等。2、方法技巧（1）根据电子守恒计算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）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（3）根据关系式计算根据得失电子守恒定律关系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。【提示】在电化学计算中，还常利用QIt和Qn(e-)NA1.6010-1

3、9C来计算电路中通过的电量。【基础达标】1【江西省崇义中学2015届高三上学期月考（4）】下列关于原电池和电解池的叙述正确的是（）A原电池中失去电子的电极为阴极B原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成C原电池的负极、电解池的阳极都发生氧化反应D电解时电解池的阳极一定是阴离子放电【答案】C【解析】试题分析：A原电池中失去电子的电极为负极，错误；B原电池的两极是由活动性不同的电极组成，可能是两种金属组成，也可能是金属与非金属构成，错误；C原电池的负极、电解池的阳极都是失去电子发生氧化反应，正确；D电解时电解池的阳极若是惰性电极，则是阴离子放电；若是活性电极，则是电极本身失去电子，发生氧化反应

4、，错误。考点：考查关于原电池和电解池的名称、构成材料、电极反应及反应的物质的判断的知识。2铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法错误的是（）A正极电极反应式为：2H2e-=H2B此过程中还涉及到反应：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3C此过程中Cu并不被腐蚀D此过程中电子从Fe移向Cu【答案】A【解析】铁、铜接触处在潮湿空气中发生吸氧腐蚀，其中Fe作负极，电极反应式为Fe2e-=Fe2，Cu作正极，电极反应式为O24e-2H2O=4OH-，原电池反应为2FeO22H2O=2Fe(OH)2，但Fe(OH)2易与空气中的O2发生反应4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH

5、)3.3【山西大学附属中学2015届高三12月月考化学试题】关于右图装置说法正确的是（）A装置中电子移动的途径是：负极 Fe M溶液 石墨 正极B若 M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClOC若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁D若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀【答案】B【解析】试题分析：A装置中电子移动的途径是：负极到Fe 电极；然后是溶液中的阴离子在阳极石墨放电到电源的正极，错误；B若 M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生H2，溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应产生NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，正确；C若M为

6、FeCl2溶液，在阳极溶液中的Fe2+失去电子变为Fe3+，所以不可能实现石墨上镀铁，错误；D若M是海水，该装置是电解池，是外接电源的阴极保护方法使铁不被腐蚀，不是 “牺牲阳极的阴极保护法”，错误。考点：考查电解原理的应用的知识。4【甘肃省高台县第一中学2014年秋学期期末考试】下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（）A图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图2中，一段时间后会出现白色沉淀-灰绿色沉淀-红褐色沉淀的现象C图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极【答案】B【解析】试题分析：A、

7、插入海水中的铁棒，发生吸氧腐蚀，越靠近液面腐蚀越严重，A错误；B、图2中形成铜铁原电池，一段时间后会出现白色沉淀-灰绿色沉淀-红褐色沉淀的现象，B正确；C、图3中，燃气灶的中心部位不易生锈，主要是由于高温下燃气还原金属氧化物，C错误；D、图4中，镁比铁活泼，镁块发生氧化反应，镁块相当于原电池的负极，D错误；答案选B。考点：金属的腐蚀与防护5【广东省肇庆市2015届高三第一期末化学试题】相同材质的铁在下图中的四种情况下腐蚀最快的是（）【答案】A【解析】试题分析：A、铁、铜和食醋形成原电池，铁作负极，加快其腐蚀；B、铝、铁和食盐水形成原电池，铝作负极，铁作正极，减缓铁腐蚀；C、铁上面镀铜减缓铁的腐

8、蚀；D、锌、铁和酸雨形成原电池，铁作正极，减缓铁腐蚀，铁腐蚀最快的是A。考点：考查原电池原理的应用，金属的腐蚀与防护。【能力提升】1下图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀，腐蚀的速率由快到慢的顺序为（）ABCD【答案】C【解析】判断金属腐蚀的快慢，首先判断该金属是否充当原电池或电解池的电极，若是电解池的阳极，金属腐蚀速率最快，其次是充当原电池的负极腐蚀较快，而作为电解池的阴极和原电池的正极则不被腐蚀中，Fe作为电解池的阳极，腐蚀最快，均为原电池，中，Fe为正极，不被腐蚀，中Fe均为负极被腐蚀，Fe和Cu的金属活动性差别比Fe和Sn大，故中铁腐蚀较快，则铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序为2【江西省吉安

9、市白鹭洲中学2015届高三上学期期中考试】下面有关电化学的图示，完全正确的是（）【答案】D【解析】试题分析：A.在CuZn原电池中，由于金属活动性ZnCu，所以Zn 是负极，Cu是正极，在正极上发生还原反应，错误；B.粗铜精炼时，粗铜作阳极，精铜作阴极，所以电极连接有误，错误；C.在Fe片上镀锌时，Fe作阴极，Zn作阳极，电极连接不正确，错误；D.电解饱和NaCl溶液时，在阳极发生反应：2Cl-2e-=Cl2，Cl2有强氧化性，与KI发生反应：Cl22KI=2KClI2。I2与淀粉溶液变为蓝色；在阴极，发生反应，2H+e-=H2，由于氢气的密度比空气小，所以用向下排空气的方法收集，正确。考点：

10、考查有关电化学的图示的正误判断的知识。3现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解，下列有关电极产物的判断正确的是（）A阴极产物是氢气B阳极产物是氧气C阴极产物是铝和氧气D阳极产物只有氯气【答案】B【解析】将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O3，电解熔融的Al2O3，阳极为O2放电，阳极产物为氧气；阴极为Al3放电，阴极产物为Al.4【福建省三明一中2015届高三上学期第二次月考】电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH=IO3+5I+3H2O下列说法不正确的是（）A右侧发生的电

11、极方程式：2H2O+2e-=H2+2OH-B电解结束时，右侧溶液中含有IO3-C如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变D电解槽内发生反应的总化学方程KI+3H2O =KIO3+3H2【答案】C【解析】试题分析：A、在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，这说 明左侧碘离子放电失去电子转化为单质碘，因此左侧是阳极。一段时间后，蓝色逐渐变浅，这说明右侧中的氢氧根向左侧移动，与生成的碘反应生成碘酸根和碘离子，蓝色消失，所以右侧是氢离子放电，电极反应式为右侧发生的电极方程式：2H2O+2e-=H2+2OH-，A正确；B、生成的碘酸根可以通过阳离子交换膜移向右侧，所以电解结束

12、时，右侧溶液中含有IO3-，B正确；C、如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，则右侧产生的氢氧根不能移向左侧，碘不能与氢氧根反应，所以电解槽内发生的总化学方程式发生改变，C错误；根据以上分析可知电解槽内发生反应的总化学方程D正确，答案选C。考点：考查电解原理的应用5用石墨做电极电解1mol/LCuSO4溶液，当c(Cu2)为0.5 mol/L时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来的状态()ACuSO4BCuOCCu(OH)2DCuSO45H2O【答案】B【解析】电解过程中的反应为：阳极：4OH4e=2H2OO2，阴极：2Cu24e=2Cu。总反应为：2CuSO42H2

13、O=2H2SO42CuO2。由以上反应可知，电解使2molCuSO4和2molH2O变成了2molH2SO4，同时析出铜，放出O2，溶液中每生成2molCu则放出1molO2，故需补充CuO或CuCO3。【终极闯关】1【北京市朝阳区20142015学年度高三年级第一学期期末统一考试】碘盐中添加的碘酸钾在工业上可用电解KI溶液制取，电极材料是石墨和不锈钢，化学方程式是：有关说法不正确的是（）A石墨作阳极，不锈钢作阴极BI-在阳极放电，H+在阴极放电C电解过程中电解质溶液的pH变小D电解转移3mole-时，理论上可制得KIO3107g【答案】C【解析】试题分析：A、根据方程式可知碘离子失去电子，水

14、电离出的氢离子得到电子转化为氢气。电解池中阳极失去电子，阴极得到电子，所以该电解池中阳极是惰性电极，则石墨作阳极，不锈钢作阴极，A正确；B、根据A中分析可知I-在阳极放电，H+在阴极放电，B正确；C、电解时氢离子放电，从而产生氢氧根，因此溶液的碱性增强，则pH变大，C错误；D、根据方程式可知生成1mol碘酸钾转移6mol电子，则电解转移3mole-时，理论上可制得KIO3的质量是D正确，答案选C。考点：考查电解原理的应用2两个惰性电极插入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

15、的质量最大为（）A27mgB54mgC106mgD216mg【答案】B【解析】首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极4OH-4e-=O22H2O；阴极Age-=Ag，电解的总反应式为由电解的总反应式可知，电解过程中生成的n(H)n(HNO3)n(Ag)(10-3molL-1-10-6molL-1)0.5L510-4mol，m(Ag)510-4mol108 gmol-10.054 g54 mg。3【浙江省建人高复2015届高三上学期第三次月考】下列有关电化学的内容正确的是（）A马口铁和白铁皮破损后，白铁皮比马口铁腐蚀快，所以使用白铁皮时要注意防止铁皮出现刮痕B原电池中电子从负极流出流入正极

16、，电解池中电子从阴极流出流入电源负极C已知磷酸亚铁锂电池总反应为电池中的固体电解质可传导Li+，则该电池充电时阳极电极反应式为：LiFePO4+e-=FePO4+Li+D常温下以C选项中电池为电源以石墨为电极电解200mL饱和食盐水，当消耗1.4gLi时，溶液的pH为14(忽略溶液的体积变化)【答案】D【解析】试题分析：A马口铁和白铁皮破损后，由于白铁皮表面有活动性比Fe强的Zn，马口铁表面有活动性比Fe弱的Sn，所以都会构成原电池，前者首先被腐蚀的是Zn，后者Fe先被腐蚀，因此Fe被腐蚀的速率后者大于前者。使用白铁皮时铁皮出现刮痕也同压会对铁起到保护作用，错误；B原电池中电子从负极流出流入正

17、极，电解池中电子从阳极流出流入电源正极，错误；C已知磷酸亚铁锂电池总反应为电池中的固体电解质可传导Li+，则该电池充电时阴极电极反应式为：LiFePO4+e-=FePO4+Li+，错误；D常温下以C选项中电池为电源以石墨为电极电解200mL饱和食盐水，由于在整个闭合回路中电子转移的数目相等。当消耗14g Li时，n(e-)=14g7g/mol=02mol，则在NaCl溶液中发生反应产生NaOH的物质的量是02mol，由于溶液的体积是02L，所以c(NaOH)=1mol/L，根据在室温下水的离子积常数是110-14，可得溶液的pH为14，正确。考点：考查金属的腐蚀与保护、原电池、电解池的反应原理

18、及应用的知识。4【浙江省台州中学2015届高三上学期第三次统练试题】工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法错误的是（）已知：Ni2+在弱酸性溶液中发生水解氧化性：Ni2+（高浓度）H+Ni2+（低浓度）A碳棒上发生的电极反应：4OH-4e-=O2+2H2OB电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少C为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变【答案】B【解析】试题分析：A、碳棒为阳极发生氧化反应，在碱性条件下发生的电极反应：4OH-4e-= O2+2H2O，A正确；B、电解过程中，B中

19、NaCl溶液的物质的量浓度将不断增大，B错误；C、因氧化性：Ni2+（高浓度）H+Ni2+（低浓度）为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH，C正确；D、现在两个电解室分别显酸性和碱性，若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，溶液的酸碱性发生变化，则电解反应总方程式发生改变，D正确；答案选B。考点：电解原理、电解池5500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0 mol/L，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22.4 L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是（）A原混合溶液中n(K)为2molB上述电解过程中共转

20、移4mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.5mol D电解后溶液中c(OH-)为2 mol/L【答案】B【解析】试题分析：根据题意知，用石墨作电极电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阴极上的电极反应依次为Cu2+ 2e-=Cu，2H+ 2e-= H2；阳极上电极反应为：4OH- 4e-=O2+2H2O；当通电一段时间后，两极均收集到224L气体（标准状况），气体的物质的量为1mol；阳极上生成1mol氧气失去4mol电子，阴极上每生成1mol氢气得到2mol电子，每生成1mol铜得到2mol电子，根据转移电子守恒得铜的物质的量1mol，则铜离子的物质的量浓度2mol/L，根据电荷守恒得钾离子浓度2mol/L。A、根据上述分析知，混合溶液中c（K+）为2molL-1，钾离子的物质的量为1ml，错误；B、上述电解过程中 共转移4 mol电子，正确；C、根据上述分析知，铜的物质的量为1mol，错误；D、当电解硝酸铜时溶液中生成氢离子，当电解硝酸钾溶液时，实际上是电解水，故电解生成氢离子的物质的量为2mol，氢离子浓度4mol/L，c(OH)为2.510-15mol/L，错误。考点：考查电解原理的应用及电解计算。