高考化学考点突破训练63电解原理及应用金属的腐蚀与防护Word文档下载推荐.docx

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答案　D

2．（2014·

山东临沂期末）

有关如图装置的叙述中，正确的是（　　）

A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为外接电源的阴极保护法

B．若X为碳棒，Y为饱和NaOH溶液，开关K置于N处，保持温度不变，则溶液的pH保持不变

C．若X为银棒，Y为硝酸银溶液，开关K置于N处，铁棒质量将增加，溶液中银离子浓度将减小

D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铁电极移动

解析　Fe比Cu活泼，总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A、B错误；

Fe（OH）3胶体粒子带正电荷，在电场作用下向阴极移动，C正确；

根据电流方向可知

，a为直流电源的正极，电解精炼铜时，c极为粗铜，d极为纯铜，D错误。

A项，若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，该装置是

原电池，锌作负极被腐蚀，铁被保护，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法，错误；

B项，若X为碳棒，Y为饱和NaOH溶液，开关K置于N处，该装置是电解池，碳棒是阳极，铁棒是阴极，保持温度不变，电解后溶液的体积减小，氢氧化钠的浓度不变，则溶液的pH不变，正确

；

C项，若X为银棒，Y为硝酸银溶液，开关K置于N处，该装置是电镀池，铁棒质量将增加，但溶液中银离子浓度将不变，错误；

D项，若X为铜

棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铁作负极被腐蚀，铜棒上铜离子得电子析出铜而使铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动，错误。

答案　CB

3．（2013·

浙江）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－===IO

＋5I－＋3H2O

下列说法不正确的是（　　）

A．右侧发生的电极反应式：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

B．电解结束后，右侧溶液中含有IO

C．电解槽内发生

反应的总化学方程式：

KI＋3H2O

KIO3＋3H2↑

D．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反应不变

解析　装置图中左侧电极为阳极，I－失去电子生成I2，右侧电极为阴极，H2O得到电子生成H2，A、C项正确；

分析可知，B项正确；

D项，如果将阴离子交换膜换为阳离子交换膜，那么阴极产生的OH－不会与I2发生反应，故电解槽内发生的总化学反应要变化，D项错误。

4．（2012·

安徽）某兴趣小组设计如图所示微型实验装置。

实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；

一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。

下列有关描述正确的是（　　）

A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为

2H＋＋2Cl－

Cl2↑＋H2↑

B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红

C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为

Cl2＋2e－===2Cl－

D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极

解析　断开K2，闭合K1时，构成电解池，反应的离子方程式为2H2O＋2Cl－

H2↑＋Cl2↑＋2OH－，石墨电极为阳极，发生反应：

2Cl－－2e－===Cl2↑；

铜电极为阴极，发生反应：

2H＋＋2e－===H2↑，所以铜电极附近溶液变红。

断开K1，闭合K2时，构成原电池，其中石墨电极为正极。

5．（2012·

浙江）以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：

A．在阴极室，发生的电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑

B．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H＋浓度增大，使平衡2CrO

＋2H＋Cr2O

＋H2O向右移动

C．该制备过程总反应的化学方程式为4K2CrO4＋4H2O

2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑

D．测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比（nK/nCr）为d，则此时铬酸钾的转化率为1－

解析　观察实验装置，阴极反应为：

4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑，阳极反应为：

2H2O

－4e－===4H＋＋O2↑，阳极室OH－放电，导致H＋浓度增大，使平衡2CrO

＋H2O右移，从而在阳极区得到K2Cr2O7，故A、B、C项正确。

D项，设最初阳极室中的K2CrO4为1mol，通电后转化的K2CrO4为xmol，依题意有2（1－x）＋

×

2＝d×

1，x＝2－d，K2CrO4的转化率为：

100%，故D项错误。

归纳总结

1.分析电解过程的思维程序

（1）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。

（2）再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组（不要忘记水溶液中的H＋和OH－）。

（3）然后排出阴、阳两极的放电顺序

阴极：

阳离子放电顺序：

Ag＋>

Fe3＋>

Cu2＋>

H＋（酸）>

Fe2＋>

Zn2＋>

H＋（水）>

Al3＋>

Mg2＋>

Na＋>

Ca2＋>

K＋。

活泼电极>

S2－>

I－>

Br－>

Cl－>

OH－>

含氧酸根离子。

特别提醒　

（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、最重要的放电顺序是：

OH－；

H＋。

（3）电解水溶液时，K＋～Al3＋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）分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。

（5）最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。

2．电极反应式和电解方程式的书写步骤

以写出用石墨作电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式为例。

第一步：

明确溶液中存在哪些离子。

阳离子：

Cu2＋、H＋；

阴离子：

OH－、SO

。

第二步：

判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。

H＋；

SO

第三步：

写电极反应式和总的电解方程式。

2Cu2＋＋4e－===2C

u；

2H2O－4e－===O2↑

　＋4H＋。

根据

得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：

2CuSO4＋2H2O

2Cu＋O2↑＋2H2SO4。

3．规避电解池中方程式书写的3个易失分点

（1）书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。

（2）要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。

（3）电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。

考点2

有关电化学的计算

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测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。

不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：

1．根据电子守恒计算

用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。

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比例式计算。

3．根据关系式计算

由得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。

4e－～4Ag～2Cu～2Cl2～2H2～O2～4H＋～4OH－

涉及电化学计算方面的要求不高，主要是能根据总反应式或电极反应式进行计算，有时运用物理中的电量知识解题。

6.两个惰性电极插入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．54mg

C．106mgD．216mg

解析　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Ag＋＋e－===Ag，电解的总反应式为4AgNO3＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4HNO3。

由电解的总反应

式可知，电解过程中生成的n（H＋）＝n（HNO3）＝n（Ag）＝（10－3mol·

L－1－10－6mol·

L－1）×

0.5L≈5×

10－4mol，m（Ag）＝5×

10－4mol×

108g·

mol－1＝0.054g＝54mg。

答案　B

7．将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法错误的是（　　）

A．阳极先析出Cl2，后析出O2，阴极先产生Cu，后析出H2

B．AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu

C．BC段表示在阴极上是H＋放电产生了H2

D．CD段相当于电解水

解析　由于两种溶液的体积相等，物质的量浓度也相等，即溶质的物质的量相等，设CuSO4和NaCl的物质的量各1mol，电解分3个阶段：

[第一阶段]阳极：

1mol氯离子失1mol电子，阴极：

0.5mol铜离子得1mol电子，因为铜离子水解使溶液显酸性，随着电解的进行，铜离子的浓度降低，酸性减弱，pH将增大。

[第二阶段]阳极：

1mol氢氧根离子失1mol电子（来源于水的电离），阴极：

0.5mol铜离子再得1mol电子，因为氢氧根离子消耗，使水溶液中氢离子浓度增大，pH迅速减小。

[第三阶段]阳极：

氢氧根离子失电子，阴极：

氢离子得电子，它们都来源于水的电离，实质是电解水，导致溶液的体积减小，使溶液中氢离子浓度增大，pH继续减小。

答案　C

8．在如图中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·

L－1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·

L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g，则

（1）电源E为________极，F为________极。

（2）A极的电极反应式为____________________________，析出物质________mol。

（3）B极的电极反应式为____________________________，析出气体________mL（标准状况）。

（4）C极的电极反应式为____________________________，析出的物质________mol。

（5）D极的电极反应式为____________________________，析出气体________mL（标准状况）。

（6）甲烧杯中滴入石蕊试液，________（填“A”或“B”）极附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到________溶液。

解析　由电解一段时间后A极比C极重，可知A极上有Ag析出，C极上有Cu析出，若A极上析出银的物质的量为n（Ag），则C极上析出Cu的物质的量为

n（Ag），有关系式108g·

mol－1·

n（Ag）－64g·

n（Ag）×

＝1.9g，n（Ag）＝0.025mol。

由此可知，两电解池内的电解质均是足量的，故两池电极反应式分别为：

A极：

Ag＋＋e－===Ag；

B极：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；

C极：

Cu2＋＋2e－===Cu；

D极：

2Cl－－2e－===Cl2↑。

A、C两极析出物质的物质的量分别为0.025mol和0.0125mol；

B极析出O2的体积为0.00625mol×

22.4L·

mol－1＝0.14L＝140mL；

D极析出Cl2的物质的量为0.0125mol×

mol－1＝0.28L＝280mL。

答案　

（1）负　正

（2）4Ag＋＋4e－===4Ag　0.025

（3）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　140

（4）Cu2＋＋2e－===Cu　0.0125

（5）2Cl－－2e－===Cl2↑　280

（6）B　HNO3

9．

（1）用惰性电极电解400mL一定浓度的硫酸铜溶液（不考虑电解过程中溶液体积的变化），通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________mol。

（2）如果向所得的溶液中加入0.1molCu（OH）2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________mol。

（3）如果向所得的溶液中加入0.1molCu2（OH）2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH（不考虑CO2的溶解），电解过程中转移的电子为________mol。

解析　

（1）电解硫酸铜溶液的反应方程式为2CuSO4＋2H2O

2Cu＋2H2SO4＋O2↑，从方程式可以看出，电解硫酸铜过程中只析出铜和释放出氧气，加入0.1molCuO可以使溶液恢复至原来状态，说明参与反应的硫酸铜只有0.1mol，转移的电子为0.2mol。

（2）加入0.1molC

u（OH）2可以使溶液恢复至原来状态，说明电解过程中不仅硫酸铜被电解，而且有水被电解。

0.1molCu（OH）2可以看作是0.1molCuO和0.1molH2O，则转移的电子为0.4mol。

（3）加入0.1molCu2（OH）2CO3可以看作0.2molCuO、0.1molH2O和0.1molCO2，相当于有0.2mol的硫酸铜和0.1mol的水被电解，因此转移的电子为0.6mol。

答案　

（1）0.2　

（2）0.4　（3）0.6

考点3

金属的腐蚀与防护

1.化学腐蚀与电化学腐蚀

特别提醒　

（1）判断一种金属腐蚀是否为电化学腐蚀，应看是否符合原电池的组成条件：

活性不同的两个电极、电解质溶液、构成闭合回路及自发进行氧化还原反应。

（2）金属发生电化学腐蚀时，属于吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，取决于电解质溶液酸性的强弱。

2．金属腐蚀快慢的判断方法

（1）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）同一金属在不同电解质溶液中的腐蚀速率：

强电解质>

弱电解质>

非电解质。

（3）原电池原理引起的腐蚀速率：

两电极金属活动性相差越大，越易腐蚀。

（4）对于同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。

10．

（2012·

海南）下列叙述错误的是（　　）

A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力

比纯铁弱

B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈

C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液

D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀

解析　选项A，生铁中的碳和铁可以在铁的表面构成无数微小的原电池，能加速铁的锈蚀。

选项B，焊接处铁、锡形成无数微小原电池，加速铁的腐蚀。

选项C，电镀时，镀层金属铜作阳极，铁制品作阴极，用铜盐溶液作电镀液。

选项D，由于Zn比Fe活泼，故镶嵌锌块的铁管不易被腐蚀。

11．（2014·

上海六校联考）如图是用铁铆钉固定两个铜质零件的示意图，若将该零件置于潮湿空气中，下列说法正确的是（　　）

A．发生电化学腐蚀，铜为负极，铜极产生H2

B．铜易被腐蚀，铜极上发生还原反应，吸收O2

C．铁易被腐蚀，铁发生氧化反应：

Fe－2e－===Fe2＋

D．发生化学腐蚀：

Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋

解析　在潮湿的空气中发生电化学腐蚀，铁比铜活泼，铁作负极，负极发生氧化反应：

Fe－2e－===Fe2＋，铁被腐蚀，铜作正极，正极发生还原反应：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－，综上分析，C项正确。

12．（2014·

湖南三十二校联考）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，往烧杯中滴加几滴KSCN溶液，溶液变红色

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

解析　插入海水中的铁棒，除发生化学腐蚀外，靠近液面的地方还会发生电化学腐蚀，越靠近液面腐蚀越严重，A项错误；

题图2中Fe作负极，失电子，生成Fe2＋，滴加几滴KSCN溶液，溶液不变红色，B项错误；

高温下铁发生氧化反应，发生化学腐蚀，C项正确；

镁块相当于原电池的负极，失电子，从而保护地下钢铁管道，D错误。

13．（2012·

山东）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（　　）

A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B．图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小

C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大

D．图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的

解析　选项A，图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，错误；

选项B，图b中开关置于M时，CuZn合金作负极，由M改置于N时，CuZn合金作正极，腐蚀速率减小，正确；

选项C，图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，错误；

选项D，图d中ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的还原作用引起的，错误。

14．（2014·

长春调研）某小组按图1所示的装置探究铁的吸氧腐蚀。

（1）图2是图1所示装置的示意图，在图2的小括号内填写正极材料的化学式；

在方括号内用箭头表示出电子流动的方向。

（2）正极反应式为________________________，负极反应式为________________________。

（3）按图1装置实验，约8min时才看到导管中液柱

上升，下列措施可以更快更清晰地观察到液柱上升的是__________________。

a．用纯氧气代替具支试管内的空气

b．将食盐水浸泡过的铁钉表面撒上铁粉和碳粉的混合物

c．用毛细尖嘴管代替玻璃导管，并向试管的水中滴加少量红墨水

解析　

（1）本题是探究铁的吸氧腐蚀，所以正极材料为碳，电子经导线由负极流向正极。

（2）负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

答案　

（1）C　[←]

（2）2H2O＋O2＋4e－===4OH－　Fe－2e－===Fe2＋

（3）abc