2019届一轮复习人教版电解池与金属的腐蚀与防护

2019届一轮复习人教版电解池与金属的腐蚀与防护

‎2019年高考一轮复习 电解池与金属的腐蚀与防护 教材版本 全国通用 课时说明（建议）‎ ‎2课时 知识点 电解池的工作原理与应用、金属的腐蚀与防护 复习目标 ‎1、理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。‎ ‎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。‎ 复习重点 ‎1、电解池的工作原理，电解池电极反应的书写。　‎ ‎2、金属发生电化学腐蚀的类型，防止金属腐蚀的电化学方法。‎ 复习难点 陌生电解池的电极方程式书写和金属发生电化学腐蚀的原因 一、自我诊断 知己知彼 ‎1、下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是 （ ）‎ A. 图1中，铁钉易被腐蚀 B. 图2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 C. 图3中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 D. 纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗 ‎2、用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是（ ）‎ A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为：Al3++3e−= Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 ‎3.研究人员发现了一种“水”电池，其总反应为：5MnO2 +2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10 +2AgCl。如图用“水”电池为电源电解NaCl溶液的实验中，X电极上有无色气体逸出。下列有关分析正确的是（ ）‎ A．I为负极，其电极反应式为Ag+Cl-+e-=AgCl B．“水”电池内Na+不断向负极作定向移动 C．每转移1mole-，U型管中消耗0.5mol H2O D．开始时U型管中Y极附近pH逐渐增大 ‎4、H3PO2可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：‎ ‎①写出阳极的电极反应式　 。‎ ‎②分析产品室可得到H3PO2的原因　 。‎ ‎③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是产品中混有　　　　杂质。该杂质产生的原因是  。‎ ‎【参考答案】 1、B 2、C 3、A 4、①2H2O-4e-=O2↑+4H+‎ ‎②阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2‎ ‎③PO43-　H3PO2或H2PO2-被氧化 ‎【解析】‎ ‎1、干燥的空气中铁不易腐蚀，故A错误；高温下铁被氧化，铁与氧气发生化学腐蚀，故B正确；Zn-MnO2干电池自放电腐蚀，主要是Zn在酸性条件下被氢离子氧化，故C错误；纯银器表面在空气中因与硫化物反应生成硫化银变暗，属于化学腐蚀，故D错误。‎ ‎2、A、根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e−=H2↑，故C说法错误；D、根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。‎ ‎3、B.原电池工作时，阳离子向正极移动，故B错误；C.每转移1mol电子，生成0.5mol氢气，消耗1mol水，故C错误；D.Y为阳极，生成氯气，氯气与水反应显酸性，pH减小，故D错误。答案选A。‎ ‎4、①电解时阳极氢氧根离子失电子生成氧气；②‎ 阳极室的氢离子通过阳膜到达产品室，原料室中的H2P通过阴膜进入产品室，二者生成产品；③由于阳极产生氧气，如果阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，氧气会把其氧化为P。‎ 二、温故知新 夯实基础 ‎1、电解池的原理与应用 ‎（1）电解的原理 ①定义 在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。‎ ②能量转化形式 电能转化为化学能。‎ ③电解池的形成条件 a.与电源相连的两个电极：阳极连电源的正极；阴极连电源的负极。‎ b.电解质溶液(或熔融的电解质)。‎ c.形成闭合的回路。‎ ④电极反应：阳极上发生失电子的氧化反应，阴极上发生得电子的还原反应。电子的流向从电源的负极到电解池的阴极，再从电解池的阳极到电源的正极。‎ ⑤电子和离子的移动方向 ⑥电解产物的判断 a阳极产物的判断 首先看电极，若是活性电极(一般是除Au、Pt外的金属)，则电极材料本身失电子，电极被溶解形成阳离子进入溶液；若是惰性电极(如石墨、Au、Pt等)，则根据溶液中阴离子放电顺序加以判断。‎ 阳极放电顺序：‎ 金属(一般是除Au、Pt外)>S2－>SO32－>I－>Fe2＋>Br－>Cl－>OH－>最高价含氧酸根>F－。‎ b阴极产物的判断 直接根据溶液中阳离子放电顺序加以判断。阳离子得电子顺序：‎ Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>酸中H＋ >Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>水中H＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。‎ ⑦电解电极反应方程式的书写 解题五步骤 第一步：首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。‎ 第二步：再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(勿忘水溶液中的H＋和OH－)。‎ 第三步：然后排出阴、阳两极的放电顺序。‎ 第四步：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。‎ 第五步：最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。‎ 需要注意的问题：‎ a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。‎ b要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。‎ c注意题目信息中提示的离子的放电，如电解法制取KMnO4等。‎ （2） 电解的应用 ①电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业)‎ 氯碱工业的主要原料是食盐，由于粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，对生产设备造成损坏，影响产品的质量，故必须进行精制。‎ 精制的饱和食盐水中存在着Na+、Cl-、H+、OH-四种离子，用石墨作电极，通电时H+ 和Cl-优先放电。电极反应式为：‎ 阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑，‎ 阴极：2H＋＋2e－=H2↑ ‎ 总反应：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。‎ ②电镀 概念：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他 金属 或 合金 的过程。‎ 形成条件：①电解时，镀层金属作 阳极；②镀件作阴极；③‎ 含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；④用 直流电源。‎ 特征：①阳极本身放电被氧化 ；②宏观上看无新物质生成；③电解液的总量、浓度、pH均不变。‎ ③电冶炼 电解熔融电解质，可炼得活泼金属。如：电解熔融NaCl时，‎ 电极反应式为：阳极：2Cl－－2e=Cl2↑ ，‎ 阴极：2Na＋＋2e－=2Na ，‎ 总反应式为：2NaCl 2Na＋Cl2↑ 。‎ ④电解精炼 以电解精炼铜为例：‎ 电解精炼粗铜时，阳极材料是——粗铜，阴极材料是——精铜，电解质溶液是CuSO4溶液(或 Cu(NO3)2溶液)。电极反应式为：阳极：Cu－2e=Cu2+，阴极：Cu2+＋2e－=Cu ，长时间电解后，由于阳极的粗铜含有锌、铁、金等金属单质，所以阳极产生的铜离子与阴极析出的单质铜的物质的量不同，从而电解质溶液必须补充，一般要用氧化铜或者氢氧化铜来补充铜的损耗，同时调整溶液的PH值。由于金在阳极不会失去电子而以单质沉降在阳极泥里，所以在阳极泥中可以提取黄金。‎ 2、 金属的腐蚀与防护 ‎（1）概念：金属的腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程。‎ ‎（2）金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应，M－ne－===Mn＋(M表示金属)。‎ ‎（3）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 金属跟非电解质液体等直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍，危害更大 ‎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 水膜酸性较强(pH≤4.3)‎ 水膜酸性很弱、中性或碱性 负极 Fe－2e－===Fe2＋‎ 电极反应 正极 ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑‎ ‎2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2‎ 联系 吸氧腐蚀更普遍 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。‎ ‎（4）金属的防护 ‎①电化学防护 A、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。‎ B、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。‎ 三、典例剖析 思维拓展 考点一 电解池的工作原理与应用 例1某同学组装了如图所示的电化学装置。电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，则　(　　)‎ A.电流方向：电极Ⅳ→→电极Ⅰ B.电极Ⅰ发生还原反应 C.电极Ⅱ逐渐溶解 D.电极Ⅲ的电极反应：Cu2++2e-=Cu ‎【答案】A ‎【解析】电极Ⅰ是原电池的负极，电极Ⅱ是原电池的正极，电极Ⅲ是电解池的阳极，电极Ⅳ是电解池的阴极，故电流方向：电极Ⅳ→→电极Ⅰ，A正确；电极Ⅰ发生氧化反应，B错误；电极Ⅱ是原电池的正极，发生还原反应，有单质铜析出，C错误；电极Ⅲ是电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应为Cu-2e-Cu2+，D错误。‎ ‎【易错点】‎ 原电池与电解池串联时，可通过电极的活性差异判断装置是不是原电池。一般情况下，若电极不同且其中的一极能与电解质反应，则该装置为原电池；若电极材料相同，则为电解池。‎ ‎【方法点拨】解答本题时应注意以下两点：(1)掌握判断电解池和原电池的方法；(2)电流方向与电子流动方向相反。‎ 例2用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液，通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解pH=1的0.1 mol·L-1FeCl2溶液，研究废液再生机理。记录如下(a、b、c代表电压值)：‎ 序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物 Ⅰ x≥a 电极附近出现黄色，有气泡产生 有Fe3+、有Cl2‎ Ⅱ a>x≥b 电极附近出现黄色，无气泡产生 有Fe3+、无Cl2‎ Ⅲ b>x>0‎ 无明显变化 无Fe3+、无Cl2‎ ‎(1)用KSCN溶液检验出Fe3+的现象是　 。‎ ‎(2)Ⅰ中，Fe3+产生的原因可能是Cl-在阳极放电，生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应：  　。‎ ‎(3)由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，原因是Fe2+具有　　　　性。‎ ‎(4)Ⅱ中虽未检测出Cl2，但Cl-在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：‎ 序号 电压/V 阳极现象 检验阳极产物 Ⅳ a>x≥c 无明显变化 有Cl2‎ Ⅴ c>x≥b 无明显变化 无Cl2‎ ‎①NaCl溶液的浓度是　　　　mol·L-1。‎ ‎②Ⅳ中检测Cl2的实验方法：　 。‎ ‎③与Ⅱ对比，得出的结论(写出两点)：  　。‎ ‎【答案】(1)溶液变红 ‎(2)2Cl--2e-Cl2↑、Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+‎ ‎(3)还原 ‎(4)①0.2　②取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色 ‎③通过控制电压，证实了产生Fe3+的两种原因；通过控制电压，验证了Fe2+先于Cl-放电。‎ ‎【解析】(1)用KSCN溶液检测Fe3+的现象是溶液变红色；‎ ‎(2)依据电解原理，氯离子在阳极失电子生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-‎ Cl2↑，氯气具有氧化性，氧化亚铁离子生成铁离子，溶液变黄色，反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+2Fe3++2Cl-；‎ ‎(3)由Ⅱ推测，Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电，元素化合价升高，依据氧化还原反应分析Fe2+具有还原性；‎ ‎(4)①电解pH=1的0.1 mol·L-1FeCl2溶液，电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，探究氯离子是否放电，需要在Cl-浓度相同的条件下进行，所以氯化钠溶液的浓度为0.2 mol·L-1；‎ ‎②依据检验氯气的实验方法分析，取少量阳极附近的溶液，滴在淀粉碘化钾试纸上，试纸变蓝色证明生成氯气，否则无氯气生成；‎ ‎③依据图表数据比较可知，电解pH=1的NaCl溶液做对照实验与Ⅱ对比，通过控制电压证明了亚铁离子还原性大于氯离子，优先放电，说明生成铁离子有两种原因。‎ ‎【易错点】得失电子顺序混淆，铁离子的检验方法不熟悉 ‎【方法点拨】解答本题需注意以下两点：‎ ‎(1)掌握铁离子的检验方法和试剂颜色变化；‎ ‎(2)明确氯离子在阳极失电子生成氯气，氯气具有氧化性，氧化亚铁离子生成铁离子，溶液变黄色。‎ 考点二 金属的腐蚀与防护 例1化学与生产、生活息息相关，下列叙述错误的是　(　　)‎ A.铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性 B.用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染 C.大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素 D.含重金属离子的电镀废液不能随意排放 ‎【答案】B ‎ ‎【解析】铁表面镀锌时，锌作负极失电子，铁作正极被保护，所以可以增强铁的抗腐蚀性，A正确；聚乙烯在自然界中很难分解，可以造成白色污染，B错误；大量燃烧化石燃料会产生烟尘等污染物，造成雾霾天气，C正确；含有重金属离子的电镀废液能造成水污染，不能随意排放，D正确。‎ ‎【易错点】不了解聚乙烯塑料与雾霾形成的原因 ‎【方法点拨】解答本题需注意以下两点：(1)原电池的正极都是被保护的。(2)聚乙烯塑料不能降解，聚乳酸塑料可降解。‎ 例2埋在地下的钢管道可以用下图所示方法进行电化学保护。下列说法正确的是（ ）‎ A. 该方法是将化学能转化成了电能 B. 在此装置中钢管道做负极 C. 该方法称为“外加电流阴极保护法”‎ D. 镁块上发生的电极反应：O2+2H2O+4e→4OH-‎ ‎【答案】A ‎【解析】A.构成的原电池中，该方法是将化学能转化为电能，故A正确；B.根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，钢管道作正极，故B错误；C根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，故C错误；D镁块作负极，电极反应是Mg-2e- +4OH-=Mg(OH）2 ，故D错误。答案选A。‎ ‎【易错点】金属的腐蚀中两种电化学方法记忆混淆 ‎【方法点拨】本题考查金属的腐蚀与防护，明确金属腐蚀与防护的原理即可解答。根据图片知，该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法，金属和钢管、及电解质溶液构成原电池，镁块作负极，钢管道作正极，从而钢管道得到保护。‎ 例3如右图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。下列分析正确的是　(　　)‎ A.K1闭合，铁棒上发生的反应为2H++2e-H2↑‎ B.K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高 C.K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法 D.K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体 ‎【答案】B ‎【解析】K1闭合形成原电池，铁作负极，失电子被腐蚀，石墨电极是正极，氧气得电子变为OH-，pH逐渐升高，A错误、B正确；K2闭合，铁棒作阴极被保护，不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，C错误；K2闭合形成电解池，两极分别产生氯气和氢气，电路中通过0.002NA个电子时，每极上产生0.001 mol气体，共 ‎0.002 mol气体，D错误。‎ ‎【易错点】电解池和原电池原理概念不清 ‎【方法点拨】(1)明确电化学原理；(2)注意电极材料及离子放电顺序。‎ 四、举一反三 成果巩固 ‎ 考点一 电解池的工作原理与应用 ‎1.利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2‎ ‎。下列说法正确的是（ ）‎ A. b为直流电源的正极 B. 阴极上发生氧化反应为2HSO＋2H＋＋2e－= S2O＋2H2O C. 阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－= SO＋4H＋‎ D. 电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室 ‎【答案】C ‎【解析】A.二氧化硫被氧化为硫酸根，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源正极a相连，则b为电源负极，故A错误；B.阴极发生还原反应，电极反应式为：2HSO＋2H＋＋2e－= S2O＋2H2O，故B错误；D.阳离子交换膜只允许阳离子通过，电解时，阳离子移向阴极，所以H+由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，故D错误；故选C。‎ ‎2.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH4+，模拟装置如下图所示。下列说法不正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A．阳极室溶液由无色变成浅绿色 B．当电路中通过lmol电子的电量时，阴极有0.5mol的气体生成 C．电解时中间室(NH4)2SO4溶液浓度下降 D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4‎ ‎【答案】D ‎【解析】A．根据装置图知，Fe为阳极，阳极上Fe ‎ 失电子发生氧化反应生成亚铁离子，所以溶液由无色变成浅绿色，A正确；B．阴极上H+放电生成H2，电极反应式为2H2O+2e-＝2OH-+H2↑，因此当电路中通过lmol电子的电量时，阴极有0.5mol的气体生成，B正确；C．电解时，溶液中NH4+向阴极室移动，中间室(NH4)2SO4溶液浓度下降，C正确；D．电解时，溶液中NH4+向阴极室移动，H+放电生成H2，溶液中OH-和NH4+结合生成电解质NH3·H2O，所以阴极室中溶质为NH3·H2O和（NH4）3PO4或NH4HPO4、（NH4）2HPO4，D错误；答案选D。‎ ‎3.锰及其化合物应用越来越广泛，MnO2是一种重要的无机功能材料，制备MnO2的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液，阳极的电极反应式为 。现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnS04溶液，如图所示，铅蓄电池的总反应方程式 ，当蓄电池中有4 mol H+被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为 ，MnO2的理论产量为 g。‎ ‎【答案】Mn2+一2e一+2H2O＝MnO2+4H+ ‎ Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O 2 mol 87 ‎ ‎【解析】锰及其化合物应用越来越广泛，MnO2是一种重要的无机功能材料，制备Mn02的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液，阳极的电极反应式为Mn2+-2e一+2H2O＝MnO2+4H+；铅蓄电池的总反应方程式为Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，根据电池反应知，当蓄电池中有4 mol H+被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为2mol，MnO2的理论产量为87g。‎ 考点二 金属的腐蚀与防护 ‎1.下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　)‎ A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属器皿表面喷涂高分子膜 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 ‎【答案】A ‎【解析】A选项，若水中的钢闸门连接电源的负极，钢铁在电解池中作为阴极，得到电子被保护，属于外加电流的阴极保护法，A正确。‎ ‎2.铁及其化合物与生产、生活关系密切。‎ 下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。‎ ‎①该电化腐蚀称为____________。‎ ‎②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是________(填字母)。‎ ‎【答案】　①吸氧腐蚀　②B ‎【解析】①金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。②发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。‎ 五、分层训练 能力进阶 ‎ ‎【基础达标】‎ ‎1.用铂电极电解下表中各组物质的稀溶液（下图）一段时间后，甲、乙两池中溶液的pH均减小，且在①和④两极的电极产物的物质的量之比为1∶2的是（ ）‎ 选项 A B C D 甲 KOH H2SO4‎ Na2SO4‎ CuSO4‎ 乙 CuSO4‎ AgNO3‎ HCl HNO3‎ ‎【答案】D ‎【解析】甲中电解KOH时，实质为电解水，电解质溶液浓度增大，溶液pH增大，A不正确；甲中为硫酸时，甲中pH减小，①为阳极生成氧气，④为阴极生成银单质，当有1 mol氧气生成时会生成4 mol的银单质，B不正确；甲中为Na2SO4时，通电之后溶液pH不发生变化，C不正确；甲为硫酸铜溶液时，①为阳极：4OH―- 4e―==2H2O+O2↑，阴极：Cu2++2e―== Cu，溶液pH减小，乙中为硝酸，电解时溶液pH减小，④为阴极：2H++2e―==H2↑，当转移电子数相同时，在①和④两极的电极产物的物质的量之比为1∶2，D正确。‎ ‎2.图Ⅰ的目的是精练铜，图Ⅱ的目的是保护钢闸门。下列说法不正确的是(　　)‎ A．图Ⅰ中a为纯铜 B．图Ⅰ中SO向b极移动 C．图Ⅱ中如果a、b间连接电源，则a连接负极 D．图Ⅱ中如果a、b间用导线连接，则X可以是铜 ‎【答案】D ‎【解析】电镀时，粗铜作阳极，纯铜作阴极；保护钢闸门，钢闸门作阴极或作正极而被保护起来；D项，a、b间若用导线连接，X的活泼性应大于铁的活泼性，X可以是Zn。‎ ‎3.我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌（ZnMn2O4）为电极材料，研制出一种水系锌离子电池。该电池的总反应方程式：xZn + Zn1−xMn2O4ZnMn2O4（0 < x < 1）。下列说法正确的是（ ）‎ A．充电时，Zn2+向ZnMn2O4电极迁移 B．充电时，阳极反应：ZnMn2O4 −2xe—＝Zn1-xMn2O4+xZn2+‎ C．放电时，每转移1mol e-，ZnMn2O4电极质量增加65g D．充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化 ‎【答案】B ‎【解析】A、电解池阳离子向阴极移动，而可充可放电池中，阴极是原电池的负极，所以Zn2＋ 向锌迁移，故A错误；B、充电时，阳极发生氧化，阳极反应：ZnMn2O4 −2xe—＝Zn1-xMn2O4+xZn2+，故B正确；C、放电时，每转移2mol e-，ZnMn2O4电极质量增加65g，故C错误；D、充放电过程中，Mn、Zn元素的化合价发生变化，故D错误；故选B。‎ ‎4.石墨作电极电解KCl和CuSO4（等体积混合）混合溶液，电解过程中溶液pH随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是 （ ）‎ A. ab段H+被还原，溶液的pH 增大 B. cd 段相当于电解水 C. c点时加人适量CuCl2固体，电解液可恢复原来浓度 D. 原溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比为2：1‎ ‎【答案】B ‎【解析】A．ab段由于铜离子浓度减小，水解得到氢离子浓度减小，溶液pH上升，铜离子为被还原，A错误；B．由上述分析可知，cd 段相当于电解水，B正确；C．电解至c点时，溶液中溶质为硫酸、硫酸钾，往电解液中加入适量CuCl2固体，不能使电解液恢复至原来的浓度，C错误；D．图象中具体数量关系未知，不能计算原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比，D错误，答案选B。‎ ‎【能力提升】‎ ‎1.某化学兴趣小组设计了如图所示的电化学装置：下列说法不正确的是（ ）‎ A．乙池工作时，CO32-不断移向负极 B．乙池负极反应为CH30H-6e-+3CO32-=4CO2＋2H2O C．甲池中Fe电极发生的反应为2Cl- -2e-=Cl2‎ D．为了使电池持续供电，工作时必须有CO2参与循环 ‎【答案】C ‎【解析】A、乙池工作时作为原电池，甲醇是负极，CO32-‎ 不断移向负极，故A正确；B、乙池甲醇作还原剂，失电子，负极反应为CH30H-6e-+3CO32-=4CO2＋2H2O，故B正确；C、甲池中Fe电极是阳极，发生的反应为Fe-2e-=Fe2+，故C错误；D、O2在正极反应为：O2+2CO2+4e-=2CO32-，消耗CO2，为了使电池持续供电，工作时必须有CO2参与循环，故D正确，故选C。‎ ‎2.电解NO制备NH4NO3，其工作原理如下图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是　　，说明理由：  　。‎ ‎【答案】氨气　由电子守恒可知阳极产生的N的量要大于阴极产生的N的量，所以需补充NH3‎ ‎【解析】电解NO制备硝酸铵，阳极：NO-3e-+2H2ON+4H+；阴极：NO+5e-+6H+N+H2O，由电子守恒可知，阳极产生的N的量要大于阴极产生的N的量，总反应为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3，故应再补充适量的氨气。‎ ‎3.锑(Sb)及其化合物在工业上有许多用途。以辉锑矿（主要成分为Sb2S3，还含有PbS、As2S3、CuO、SiO2等）为原料制备金属锑的工艺流程如图所示：‎ ‎（6）“电解”时，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为_______。‎ ‎（7）一种突破传统电池设计理念的镁-锑液态金属储能电池工作原理如图所示：‎ 该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。充电时，C1-向_____（填“上”或“下”）移动；放电时，正极的电极反应式为________。‎ ‎【答案】 3︰2 下 Mg2＋＋2e－＝Mg ‎ ‎【解析】‎ ‎（6）根据流程图，“电解”时，SbCl3反应生成SbCl5和Sb，根据化合价升降守恒，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的物质的量之比为3：2，质量之比为3：2，故答案为：3：2；‎ ‎（7）中间层熔融盐为电解质溶液，根据电流方向，镁液为电池的负极，充电时，镁极为阴极，阴离子向阳极移动，即向下移动，放电时，镁液为电池的负极，电极反应为Mg -2e－=Mg2＋，正极发生还原反应，电极反应式为Mg2＋＋2e－＝Mg，故答案为：下；Mg2＋＋2e－＝Mg；‎ ‎4.铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下： ‎ 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。‎ ‎（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_____________________。 ‎ ‎（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_________ (填“增大”、“不变”或“减小”)。‎ ‎（3）“电解Ⅰ”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。 ‎ ‎（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。‎ 阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。 ‎ ‎（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_____________________。 ‎ ‎【答案】‎ ‎(1)Al2O3+ 2OH-2 + H2O (2) 减小 (3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化 ‎ ‎(4)4+ 2H2O－4e-4+O2↑ H2 ‎ ‎(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜 ‎ ‎【解析】结合流程及题中信息可知，铝土矿在碱溶时，其中的氧化铝和二氧化硅可溶于强碱溶液，过滤后，滤液中偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，氢氧化铝经灼烧后分解为氧化铝，最后电解熔融的氧化铝得到铝。碳酸钠溶液经电解后可以再生成碳酸氢钠和氢氧化钠进行循环利用。‎ ‎（1）氧化铝为两性氧化物，可溶于强碱溶液生成偏铝酸钠和水，离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 。 （2）为了提高浸出率氢氧化钠一定要过量，所以过滤1所得滤液中含有氢氧化钠，加入碳酸氢钠溶液后，氢氧化钠与碳酸氢钠溶液生成碳酸钠和水。（3）阴极：Al3++3e-=Al阳极：2O2--4e-=O2气体 氧气与石墨发生反应生成气体。（4）由图可知阳极室产生O2 ，溶液中水电离的氢氧根放电生成氧气，破坏了水的电离平衡碳酸根结合氢离子转化为碳酸氢根，阴极室氢氧化钠溶液浓度变大说明水电离的氢离子放电生成氢气破坏水的电离。所以阴极产生的物质A为H2 。 (5) NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜