2021高考化学一轮复习专题6第3讲电解池金属的腐蚀与防护学案新人教版

2021高考化学一轮复习专题6第3讲电解池金属的腐蚀与防护学案新人教版

第3讲 电解池　金属的腐蚀与防护 ‎[考纲要求]‎ ‎1．了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电解反应方程式。2.了解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。‎ 　电解原理 知识梳理 ‎1.电解 使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起____________的过程。在此过程中，____能转化为____能。‎ ‎2．电解池 ‎(1)电解池的构成条件 ‎①有与________相连的两个电极。‎ ‎②两个电极插入__________或______中。‎ ‎③形成________。‎ ‎(2)电极名称及电极反应式(如图)‎ ‎(3)电子和离子的移动方向 ‎3．阴、阳两极的放电顺序 ‎(1)阳极放电顺序 活性电极(Zn、Fe、Cu等)：电极材料失电子；‎ 惰性阳极(Pt、Au、石墨等)：____________________>OH－>含氧酸根>F－。‎ ‎(2)阴极放电顺序 ‎______________________>H＋(酸中)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。‎ 22‎ ‎[回扣判断](正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(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)电解CuCl2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(　　)‎ ‎(4)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH逐渐增大(　　)‎ ‎(5)电解时，电解液中阳离子移向阳极，发生还原反应(　　)‎ ‎(6)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，加入Cu(OH)2一定可使电解质溶液恢复到电解前的情况(　　)‎ ‎[重点提醒]‎ 常见的电解类型(惰性电极)‎ 类型 实例 电极反应特点 电解质 浓度 pH 电解质溶 液复原 电解 水型 NaOH 阴：4H＋＋4e－===2H2↑‎ 阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ 增大 增大 加水 H2SO4‎ 增大 减小 加水 Na2SO4‎ 增大 不变 加水 电解电 解质型 HCl 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 减小 增大 通氯化氢 CuCl2‎ 减小 加氯化铜 放H2‎ 生碱型 NaCl 阴极：H2O放H2生碱 阳极：电解质阴离子放电 生成新 电解质 增大 通氯化氢 放O2‎ 生酸型 CuSO4‎ 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O放O2生酸 生成新 电解质 减小 加氧化铜 对点速练 练点一　电极的判断与电极反应式书写 ‎1．按要求书写电极反应式和总反应方程式：‎ ‎(1)用惰性电极电解AgNO3溶液 阳极反应式________________________________________________________________________；‎ 阴极反应式________________________________________________________________________；‎ 总反应离子方程式________________________________________________________________________。‎ 22‎ ‎(2)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式________________________________________________________________________；‎ 阴极反应式________________________________________________________________________；‎ 总反应离子方程式________________________________________________________________________。‎ ‎(3)用铁作电极电解NaCl溶液 阳极反应式________________________________________________________________________；‎ 阴极反应式________________________________________________________________________；‎ 总反应化学方程式________________________________________________________________________。‎ ‎(4)用Al作电极电解NaOH溶液 阳极反应式________________________________________________________________________；‎ 阴极反应式________________________________________________________________________；‎ 总反应离子方程式________________________________________________________________________。‎ ‎(5)用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式________________________________________________________________________；‎ 阴极反应式________________________________________________________________________；‎ 总反应化学方程式________________________________________________________________________。‎ ‎2．二次电池的充电过程可理解为电解过程。按要求写出电极方程式：‎ ‎(1)铁镍电池(负极—Fe，正极—NiO2，电解液—KOH溶液)‎ 已知：Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2，则：‎ 负极：________________________________________________________________________；‎ 22‎ 正极：________________________________________________________________________；‎ 阴极：________________________________________________________________________；‎ 阳极：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)LiFePO4电池(正极—LiFePO4，负极—Li，含Li＋导电固体为电解质)‎ 已知：FePO4＋LiLiFePO4，则：‎ 负极：________________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________________；‎ 阴极：________________________________________________________________________；‎ 阳极：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)高铁电池(负极—Zn，正极—石墨，电解质为浸湿的固态碱性物质)‎ 已知：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，则：‎ 负极：________________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________________；‎ 阴极：________________________________________________________________________；‎ 阳极：________________________________________________________________________。‎ 技能归纳 电解时电极反应书写“四注意”‎ ‎ 1．书写电解池中电极反应式时，如果氢离子来自于水，那电极反应式写水或氢离子都可以，但书写电解总反应方程式时，要写水分子。‎ ‎ 2．阴极材料主要作用是导电，电极本身一般不反应，是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。‎ 22‎ ‎ 3．要确保两极电子转移数目相同，且总反应方程式中注明条件“电解”。‎ ‎4．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。‎ 练点二　电解原理分析 ‎3．以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水，关于两个电解池反应的说法正确的是(　　)‎ A．阳极反应式相同 B．电解结束后所得液体的pH相同 C．阴极反应式相同 D．通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)‎ ‎4．纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是(　　)‎ A．钛电极发生氧化反应 B．阳极附近溶液的pH逐渐增大 C．离子交换膜应采用阳离子交换膜 D．阳极反应式是：2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O ‎5．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．阳极室溶液由无色变成棕黄色 B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高 22‎ D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4‎ 练点三　电解池的设计 ‎6．要实现反应：Cu＋2HCl===CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是(　　)‎ 　电解原理的应用 知识梳理 ‎1.电解饱和食盐水 ‎(1)电极反应 阳极反应式：______________________(____反应)‎ 阴极反应式：______________________(____反应)‎ ‎(2)总反应方程式 ‎2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑‎ 离子反应方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎2．电解精炼铜 ‎(1)电极材料：阳极为________；阴极为________。‎ ‎(2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。‎ ‎(3)电极反应：‎ 阳极：__________________、__________________、__________________、__________________；‎ 阴极：__________________。‎ ‎3．电镀 22‎ 右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：‎ ‎(1)镀件作____极，镀层金属银作____极。‎ ‎(2)电解质溶液是__________________________________________。‎ ‎(3)电极反应：‎ 阳极：________________________________________________________________________；‎ 阴极：________________________________________________________________________。‎ ‎(4)特点：____极溶解，____极沉积，电镀液的浓度____。‎ ‎4．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。‎ ‎(1)冶炼钠 ‎2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑‎ 电极反应：‎ 阳极：________________________________________________________________________；‎ 阴极：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)冶炼铝 ‎2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑‎ 电极反应：‎ 阳极：________________________________________________________________________；‎ 阴极：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)冶炼Mg、Ca与钠相似都是电解氯化物，因AlCl3是共价化合物，故电解Al2O3制Al。‎ ‎[回扣判断](正确的打“√”，错误的打“×”)‎ 22‎ ‎(1)电解铜和电解精炼铜时，电解质溶液中的c(Cu2＋)均保持不变(　　)‎ ‎(2)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可电解MgO和AlCl3(　　)‎ ‎(3)若把Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极(　　)‎ ‎(4)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(　　)‎ ‎(5)在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极(　　)‎ ‎(6)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(　　)‎ ‎[重点提醒]‎ ‎1．氯碱工业的生产流程图：‎ ‎2．阳离子交换膜的作用：‎ 阳离子交换膜只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和分子(Cl2)通过，这样既能阻止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成的NaClO影响烧碱质量。‎ 应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。‎ 对点速练 练点一　利用电解原理制备特殊物质 ‎1．采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是(　　)‎ A．Zn与电源的负极相连 B．ZnC2O4在交换膜右侧生成 C．电解的总反应为2CO2＋ZnZnC2O4‎ D．通入‎11.2 L CO2时，转移0.5 mol电子 ‎2．下图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2‎ 22‎ ‎)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是(　　)‎ A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－‎ C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动 D．石墨电极的质量不发生变化 ‎3．利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解LiCl溶液制备LiOH，装置如下图所示。下列说法中正确的是(　　)‎ A．电极B连接电源正极 B．A极区电解液为LiCl溶液 C．阳极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过该离子交换膜 练点二　环境保护中的电解原理 ‎4．用右图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，CN－与阳极产生的ClO－反应生成无污染的气体，下列说法不正确的是(　　)‎ A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 22‎ ‎5．厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离 子)。下列说法正确的是(　　)‎ A．通电后，阳极附近pH增大 B．电子从负极经电解质溶液回到正极 C．通电后，A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室 D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol的O2生成 ‎6．氮的氧化物易污染环境，可用氢氧化钠溶液吸收。‎ 发生的反应为：‎ ‎2NaOH＋NO＋NO2===2NaNO2＋H2O ‎2NaOH＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋H2O 将反应混合液和氢氧化钠溶液分别加到如图所示的电解槽中进行电解，A室产生N2。‎ ‎①电极Ⅱ是________极，B室产生的气体是________。‎ ‎②A室NO发生的电极反应是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 　金属的腐蚀与防护 知识梳理 ‎1.金属腐蚀的本质 金属原子________变为__________，金属发生____反应。‎ ‎2．金属腐蚀的类型 ‎(1)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____________接触 不纯金属或合金跟__________接触 22‎ 现象 ‎__电流产生 ‎______电流产生 本质 金属被____‎ 较活泼金属被____‎ 联系 两者往往同时发生，______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 ‎____________‎ ‎____________‎ ‎______________‎ 电极 反应 负极 ‎______________‎ 正极 ‎________________________________‎ ‎______________‎ 总反应式 ‎________________________________‎ ‎____________________‎ 联系 ‎________更普遍 ‎3.金属的防护 ‎(1)电化学防护。‎ ‎①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理 a．____极：比被保护金属活泼的金属；‎ b．____极：被保护的金属设备。‎ ‎②外加电流的阴极保护法—电解原理 a．____极：被保护的金属设备；‎ b．____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。‎ ‎[回扣判断](正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋(　　)‎ ‎(2)镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈(　　)‎ ‎(3)在入海口的钢铁闸门上装一定数量的铜块可防止闸门被腐蚀(　　)‎ ‎(4)外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极(　　)‎ ‎(5)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(　　)‎ ‎(6)生铁比钝铁容易生锈(　　)‎ ‎(7)用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈(　　)‎ ‎[重点提醒]‎ 22‎ 影响金属腐蚀的因素包括金属本身的性质和外界环境两个方面：‎ ‎(1)就金属本身的性质来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。‎ ‎(2)外界环境对金属腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。‎ 由于在通常情况下，金属表面不会遇到酸性较强的溶液，所以吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式，而且析氢腐蚀最终也会被吸氧腐蚀所代替。‎ 对点速练 练点一　金属腐蚀的快慢比较 ‎1．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(　　)‎ A．②①③④⑤⑥　B．⑤④③①②⑥‎ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥‎ ‎2．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，Cu－Zn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，Zn－MnO2干电池放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 方法技巧 判断金属腐蚀快慢的规律 ‎ (1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。‎ ‎ ‎ 22‎ ‎(2)对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中(浓度相同)。‎ ‎ (3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。‎ ‎(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。‎ 练点二　金属的腐蚀与防护措施 ‎3.支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 ‎4.我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 ‎1.[2019·全国卷Ⅱ，27(4)]环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2，结构简式为]，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。‎ 22‎ 该电解池的阳极为________，总反应为________。电解制备需要在无水条件下进行，原因为________。‎ ‎2．[2019·全国卷Ⅲ，28(4)]在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：‎ 负极区发生的反应有____________________________(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气________L(标准状况)。‎ ‎3．[2018·全国卷Ⅰ，13]最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：‎ ‎①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋‎ ‎②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋‎ 22‎ 该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)‎ A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTAFe3＋/EDTAFe2＋，溶液需为酸性 ‎4．[2018·北京卷，12]验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ 在Fe表面生 成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是(　　)‎ A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe B．对比①②， K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化 C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法 D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼 ‎5．[2019·北京卷，27(2)]可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。‎ 22‎ ‎①制H2时，连接________。‎ 产生H2的电极反应式是________。‎ ‎②改变开关连接方式，可得O2。‎ ‎③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________________________________________________________。‎ ‎6．[2018·全国卷Ⅲ，27]KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：‎ ‎(1)KIO3的化学名称是________。‎ ‎(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：‎ ‎“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl‎2”‎采用的方法是__________________。“滤液”中的溶质主要是________。“调pH”中发生反应的化学方程式为__________________。‎ ‎(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。‎ ‎①写出电解时阴极的电极反应式________________________________________________________________________。‎ ‎②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________________________________________________________________________，‎ 其迁移方向是________。‎ ‎③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________________(写出一点)。‎ 22‎ 第3讲　电解池　金属的腐蚀与防护 基础精讲练 考点一 ‎1知识梳理 ‎1．氧化还原反应　电　化学 ‎2．(1)直流电源　电解质溶液　熔融盐　闭合回路　(2)阳极　氧化　2Cl－－2e－===Cl2↑　阴极　还原　Cu2＋＋2e－===Cu ‎3．(1)S2>I－>Br－>Cl－　(2)Ag＋>Fe3＋>Cu2＋‎ 回扣判断　答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×‎ ‎2对点速练 ‎1．答案：(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)‎ ‎4Ag＋＋4e－===4Ag ‎4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋‎ ‎(2)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)‎ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑‎ ‎(3)Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)‎ Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑‎ ‎(4)2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O ‎6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑)‎ ‎2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑‎ 22‎ ‎(5)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋‎ ‎6H＋＋6e－===3H2↑‎ ‎2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑‎ ‎2．答案：(1)Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2‎ NiO2＋2H2O＋2e－===Ni(OH)2＋2OH－‎ Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－‎ Ni(OH)2－2e－＋2OH－===NiO2＋2H2O ‎(2)Li－e－===Li＋‎ FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4‎ Li＋＋e－===Li LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋‎ ‎(3)3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2‎ ‎2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－‎ ‎3Zn(OH)2＋6e－===3Zn＋6OH－‎ ‎2Fe(OH)3－6e－＋10OH－===2FeO＋8H2O ‎3．解析：A项，以石墨为电极电解水，阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，以石墨为电极电解饱和食盐水，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，二者阳极电极反应式不同，故A错误；B项，电解水溶液的pH不变，电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氯气和氢气，pH变大，所以电解结束后所得液体的pH不相同，故B错误；C项，以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水阴极上都是2H＋＋2e－===H2↑，所以阴极电极反应式相同，故C正确；D项，设转移电子数为4 mol，则依据电解方程式：2H2O2H2↑＋O2↑～4e－，电解水生成3 mol气体，依据电解方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑～2e－，电解饱和食盐水生成4 mol气体，故D错误。‎ 答案：C ‎4．解析：钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误，D项正确；由阴极区迁移过来的OH－在阳极全部参与反应，消耗OH－，pH值减小，B项错误。‎ 答案：D ‎5．解析：阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4‎ 22‎ 外，还可能有NH4H2PO4、(NH4)2HPO4等，D项错误。‎ 答案：C ‎6．解析：铜与盐酸不能直接反应，由于不是能自发进行的氧化还原反应，故不能设计成原电池，即A、B选项不符合；由于铜失去电子，故铜作阳极，与电源的正极相连，选项C符合。‎ 答案：C 考点二 ‎1知识梳理 ‎1．(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　氧化　2H＋＋2e－===H2↑　还原 ‎2．(1)粗铜　纯铜　(3)Zn－2e－===Zn2＋　Fe－2e－===Fe2＋　Ni－2e－===Ni2＋　Cu－2e－===Cu2＋　Cu2＋＋2e－===Cu ‎3．(1)阴　阳　(2)AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液 ‎(3)Ag－e－===Ag＋　Ag＋＋e－===Ag　(4)阳　阴　不变 ‎4．(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　2Na＋＋2e－===2Na　(2)6O2－－12e－===3O2↑　4Al3＋＋12e－===4Al 回扣判断　答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√‎ ‎2对点速练 ‎1．解析：电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A错误；Zn2＋透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。‎ 答案：C ‎2．解析：电解质中的阴离子O2－、Cl－向阳极移动，由图示可知阳极生成O2、CO、CO2，所以电极反应为2O2－－4e－===O2↑，O2与石墨反应生成CO、CO2，A、C、D项错误，只有B项正确。‎ 答案：B ‎3．解析：由题意知，电解LiCl溶液制备LiOH，由于B电极生成氢气，A与B用阳离子交换膜隔开，所以B为阴极，B极区为LiOH溶液，A极区为LiCl溶液。电极B上产生氢气，所以B为阴极，B连接电源负极，A项错误；阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；每生成1 mol H2，有2 mol Li＋通过该离子交换膜，D项错误。‎ 答案：B ‎4．解析：阳极产生ClO－，发生的反应为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O，所以阳极一定是石墨电极而不是铁电极，A、B两项正确；阴极是H＋得电子产生H2‎ 22‎ ‎，C项正确；溶液的pH为9～10，显碱性，因而除去CN－的反应为2CN－＋5ClO－＋2OH－===N2↑＋2CO＋5Cl－＋H2O，D项错误。‎ 答案：D ‎5．解析：由图示判断左侧为阳极，右侧为阴极，阳极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，氢离子浓度增大，pH减小，A错误；电子从电源的负极到电解池的阴极，由阳极回到电源的正极，电子不能进入电解质溶液，电解质溶液中靠离子传递电荷，B错误；氢离子由阳极室进入浓缩室，A－由阴极室进入浓缩室，得到乳酸，C正确；由电极反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋可知，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成，D错误。‎ 答案：C ‎6．解析：由A室产生N2，可知A室的电解质溶液为NaNO3和NaNO2的混合溶液，NO在电极Ⅰ上放电生成N2，则电极Ⅰ为阴极，电极Ⅱ为阳极，B室的电解质溶液为NaOH溶液，OH－在电极Ⅱ上放电生成O2。‎ 答案：①阳　O2　②2NO＋6e－＋4H2O===8OH－＋N2↑‎ 考点三 ‎1知识梳理 ‎1．失去电子　金属阳离子　氧化 ‎2．(1)非金属单质直接　电解质溶液　无　有微弱　氧化　氧化　电化学　(2)水膜酸性较强(pH≤4.3)　水膜酸性很弱或呈中性　Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2　吸氧腐蚀 ‎3．(1)负　正　阴　阳 回扣判断　答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√‎ ‎2对点速练 ‎1．解析：①是Fe为负极，杂质为正极的原电池腐蚀，是钢铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。②、③、④实质均为原电池装置。③中Fe为正极，被保护；②、④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活泼性差别比Fe和Sn的大，故Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀较快；⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀；⑥Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知：铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。‎ 答案：C 22‎ ‎2．解析：图a中，海水的液面与空气的交界处腐蚀最严重，A项错误；图b中，开关由M改置于N时，形成原电池，Zn为负极，Cu－Zn合金为正极，腐蚀速率减小，B项正确；图c中，接通开关时，形成原电池，Zn为原电池的负极，Zn腐蚀速率增大，Pt电极上放出气体的速率也增大，C项错误；Zn－MnO2干电池中Zn作负极，干电池放电腐蚀主要是由NH4Cl的氧化作用引起的，D项错误。‎ 答案：B ‎3．解析：钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。‎ 答案：C ‎4．解析：锌环与电源的正极相连，为阳极，A项正确；断电时，Zn比铁活泼，做负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，C项错误。‎ 答案：C 真题全体验 ‎1．解析：根据反应历程可知，铁电极溶解生成了Fe2＋，故应让Fe电极作电解池的阳极；由反应历程可知，反应物为Fe与环戊二烯，生成物为二茂铁和H2，再根据原子守恒写出总反应式；根据反应历程中有Na生成，水会与Na反应，从而中止反应，且电解过程中水会在阴极生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2。‎ 答案：Fe电极 Fe＋2===＋H2↑[Fe＋‎2C5H6===Fe(C5H5)2＋H2↑]　水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH－，进一步与Fe2＋反应生成Fe(OH)2‎ ‎2．解析：负极区发生的是得电子的还原反应，故负极区的反应有Fe3＋＋e－===Fe2＋、4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；根据得失电子守恒得出关系式：‎ Fe3＋～e－～Fe2＋～O2‎ ‎ 1 mol　　 0.25 mol n(O2)＝0.25 mol，标准状况下体积为‎5.6 L。‎ 答案：Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　5.6‎ ‎3．解析：阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。‎ 答案：C ‎4．解析：②中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2＋‎ 22‎ ‎，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe作负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。‎ 答案：D ‎5．解析：①控制开关连接K1时，电极1作阴极，H2O在电极周围放电产生H2。③开关连接K1时，电极3作阳极，Ni(OH)2被氧化为NiOOH；开关连接K2时，电极3作阴极，NiOOH被还原为Ni(OH)2。‎ 答案：①K1　 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ ‎③制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用 ‎6．解析：(1)KIO3的名称为碘酸钾。(2)Cl2是一种易挥发且溶解度不大的气体，可通过加热法去除溶液中溶解的Cl2。加入KOH溶液“调pH”使KH(IO3)2转化为KIO3：KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O。(3)①电解法制备KIO3时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑或2H＋＋2e－===H2↑。②电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a向电极b迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K＋通过阳离子交换膜。③根据工艺流程分析，KClO3氧化法生成的Cl2有毒，且在调pH时加入KOH的量不易控制，另外，生成的KIO3中杂质较多。‎ 答案：(1)碘酸钾 ‎(2)加热　KCl　KH(IO3)2＋KOH===2KIO3＋H2O(或HIO3＋KOH===KIO3＋H2O)‎ ‎(3)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑(或2H＋＋2e－===H2↑)‎ ‎②K＋　a到b ‎③产生Cl2易污染环境等 22‎