2018届一轮复习人教版电解池金属的电化学腐蚀与防护学案(4)

2018届一轮复习人教版电解池金属的电化学腐蚀与防护学案(4)

第三节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 ‎　教材复习——打牢基础，基稳才能楼高 ‎1．电解 使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。‎ ‎2．电解池 ‎(1)构成条件 ‎①有外接直流电源。‎ ‎②有与直流电源相连的两个电极。‎ ‎③形成闭合回路。‎ ‎④电解质溶液或熔融电解质。‎ ‎(2)电解原理(以电解CuCl2溶液为例)‎ ‎①电极反应式：‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu ‎②总反应方程式：Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑‎ ‎3．电极反应式的书写 ‎(1)确定电解池的阴、阳极 电源正极连接阳极；电源负极连接阴极。‎ ‎(2)分析电解质溶液的组成 找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。‎ ‎(3)阴、阳两极的放电顺序 ‎①阴极(与电极材料无关)：‎ ‎②阳极(与电极材料有关)：‎ ‎(4)写出电极反应式和总反应式 阳极 ‎①活性电极失去电子生成相应的金属阳离子 ‎②溶液中的阴离子失去电子生成相应的单质或高价态化合物 阴极 溶液中的阳离子得到电子生成相应的单质或低价态化合物 电解总反应式 在得失电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式，且应注明条件“电解”‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．关于用惰性电极电解CuCl2溶液实验的说法错误的是(　　)‎ A．溶液中Cl－向阳极移动，Cu2＋向阴极移动 B．阳极上发生还原反应，阴极上发生氧化反应 C．阴极反应：Cu2＋＋2e－===Cu ‎ D．可以用湿润的KI淀粉试纸检验阳极产生的气体为Cl2‎ 解析：选B　溶液Cu2＋中向阴极移动，Cl－向阳极移动，A正确；阴极发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－=== Cl2↑，可以用湿润的KI淀粉试纸检验阳极产生气体Cl2，B错误，C、D正确。‎ ‎2.如图是电解饱和NaCl溶液的实验装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断中正确的是(　　)‎ A．a为正极、b为负极 B．c为阴极、d为阳极 C．电解过程中，d电极质量增加 D．电解过程中，Cl－浓度不变 解析：选A　由电子流向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，c极：2Cl－－2e－===Cl2↑；d极：2H＋＋2e－===H2↑，B、C、D项均错误。‎ ‎1．电解饱和食盐水 ‎(1)电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)，‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：还原反应)。‎ ‎(2)总反应方程式 ‎2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。‎ 离子方程式：‎ ‎2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。‎ ‎(3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气 阳极 钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)‎ 阴极 碳钢网 阳离子交换膜 ‎①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过 ‎②将电解槽隔成阳极室和阴极室 ‎③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 ‎2．电镀和电解精炼铜 电镀(铁制品上镀Cu)‎ 电解精炼铜 阳 极 电极材料 镀层金属铜 粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)‎ 电极反应 Cu－2e－===Cu2＋‎ Cu－2e－===Cu2＋‎ Zn－2e－===Zn2＋‎ Fe－2e－===Fe2＋‎ Ni－2e－===Ni2＋‎ 阴 极 电极材料 待镀铁制品 精铜 电极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液 含Cu2＋的盐溶液 电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥 ‎3．电冶金 利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。‎ 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 ‎2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑‎ ‎2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑‎ ‎2Cl－－2e－===Cl2↑‎ Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 ‎2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑‎ ‎6O2－－12e－===3O2↑‎ ‎4Al3＋＋12e－===4Al ‎[思考]‎ 比较下列两种装置。‎ ‎(1)请分析两装置中各电极的质量变化？‎ ‎(2)请分析两装置中电解质溶液浓度的变化？‎ 提示：(1)甲图中铜片质量减小，铁制品质量增加；乙图中粗铜质量减小，精铜质量增加。‎ ‎(2)甲图中CuSO4溶液浓度无变化，因为阳极溶解多少铜，阴极增加多少铜；乙图中CuSO4溶液浓度逐渐变小，因为粗铜中混有Zn、Fe等杂质，放电后转化成Zn2＋、Fe2＋等离子，此时Cu2＋会转化为Cu，造成CuSO4溶液浓度减小。‎ ‎[对点练习]‎ ‎1．下列关于铜电极的叙述正确的是(　　)‎ A．铜锌原电池中铜是负极 B．电解熔融氯化钠制钠时不能用铜作阴极 C．在镀件上电镀铜时用金属铜作阳极 D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极 解析：选C　A项，铜锌原电池中铜作正极，错误；B项，电解熔融氯化钠时不能用铜作阳极，可作阴极，错误；电镀时，待镀金属作阴极，镀层金属为阳极，C正确；电解H2SO4制H2、O2时，阳极必为惰性电极，D错误。‎ ‎2．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知离子的氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　)‎ A．阳极的电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中阳极质量减少与阴极质量增加相等 C．电解后溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋‎ D．电解后电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 解析：选D　阳极Zn、Fe、Ni依次溶解，发生氧化反应，电极反应是Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，A错误；阴极反应Ni2＋＋2e－==‎ ‎=Ni，阳极减少的是Zn、Fe、Ni，阴极增加的是Ni，其质量不等，B错误；比镍不活泼的金属Cu、Pt不会失去电子溶解，故以阳极泥的形式沉积下来，在阴极只有Ni2＋得电子，电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，溶液中的离子除了Fe2＋和Zn2＋外，还有溶液中的Ni2＋，C错误，D正确。‎ ‎3．(2015·上海高考节选)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。‎ 完成下列填空：‎ ‎(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式_______________________________________。‎ ‎(2)离子交换膜的作用为____________、_____________________________________。‎ ‎(3)精制饱和食盐水从图中________位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。(选填“a”、“b”、“c”或“d”)‎ 解析：(1)电解饱和食盐水的离子方程式是2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。‎ ‎(2)图中的离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，这样就可以阻止阴极溶液中的OH－进入阳极室与氯气发生反应，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。‎ ‎(3)随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充，由于阴极H＋不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出。‎ 答案：(1)2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－‎ ‎(2)阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O　阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸(答案合理即可)‎ ‎(3)a　d ‎1．金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。‎ ‎2．金属腐蚀的类型 ‎(1)化学腐蚀和电化学腐蚀 比较项目 化学腐蚀 电化学腐蚀 发生条件 金属与接触到的物质直接反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应 共同点 M－ne－===Mn＋‎ 是否构成原电池 无原电池构成 有无数微小原电池构成 实质 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 有无电流 无电流产生 有电流产生 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 ‎(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例) ‎ 比较项目 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 发生条件 钢铁表面吸附的水膜酸性较强 钢铁表面吸附的水膜酸性较弱或呈中性 电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极 ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎2H2O＋O2＋4e－===4OH－‎ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑‎ ‎2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 ‎ 其他反应 铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，‎ ‎2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O 联系 吸氧腐蚀更普遍 ‎3．金属的防护 ‎(1)电化学防护 牺牲阳极的保护法——原电池原理 负极：比被保护金属活泼的金属 正极：被保护的金属设备 外加电流的阴极保护法——电解原理 阴极：被保护的金属设备 阳极：惰性电极 ‎(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。‎ ‎[拓展]‎ ‎(1)判断金属腐蚀快慢的规律 ‎①对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。‎ ‎②对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。‎ ‎③活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。‎ ‎④对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。‎ ‎(2)两种保护方法的比较 外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。‎ ‎[对点练习]‎ ‎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 解析：选C　在①～⑥中，腐蚀最快的是⑤，最慢的是⑥；在①～④中，腐蚀最快的是④，最慢的是③；①与②作比较，Sn与Fe形成原电池时，Fe为负极，加快腐蚀，腐蚀速率②>①，由此可知，铁被腐蚀由快到慢的顺序为⑤＞④＞②＞①＞③＞⑥。‎ ‎2．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，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现 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：选C　A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀，错误；B项，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀，错误；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极，错误。‎ ‎3．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。‎ pH ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎6.5‎ ‎8‎ ‎13.5‎ ‎14‎ 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 Fe2＋‎ Fe3O4‎ Fe2O3‎ FeO 下列说法错误的是(　　)‎ A．当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀 B．当pH＞6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C．当pH＞14时，正极反应为O2 ＋ 4H＋ ＋ 4e－===2H2O D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓 解析：选C　C项应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。‎ ‎[基础过关练]　 ‎ ‎1．(2017·青岛模拟)下列描述中，不符合生产实际的是(　　)‎ A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极 C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极 解析：选A　电解熔融的氧化铝制取金属铝所需温度很高，若用铁作阳极一则因铁失电子，二则铁在高温条件下可熔化，故实际生产中利用石墨作电极，故选A。‎ ‎2.右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象描述正确的是(　　)‎ A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的 B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体 C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色 解析：选D　电解Na2SO4溶液，实际电解水，阳极(b)产物是O2和H2SO4，阴极(a)产物是H2和NaOH，V(H2)>V(O2)，H2SO4使石蕊变红色，NaOH使石蕊变蓝色。‎ ‎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)‎ 解析：选C　A项，电解水时阳极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，电解饱和食盐水时阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎，反应式不同，错误；B项，电解水pH不变，电解饱和食盐水生成氢氧化钠，pH变大，错误；C项，阴极反应式均为2H＋＋2e－===H2↑，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－，电解食盐水生成4 mol气体，错误。‎ ‎4.(2015·上海高考)研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是(　　)‎ A．d为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ 解析：选D　A．铁、石墨及海水构成原电池，由于活动性：Fe>石墨，Fe为负极，铁片腐蚀加快，正确；B.d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确；C.若d为锌块，铁、锌、海水构成原电池则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为负极，Fe为正极，Zn被腐蚀，Fe得到保护，铁片不易被腐蚀，正确；D.d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。‎ ‎5.如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4 久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是(　　)‎ A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C．墨水回升时，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．具支试管中溶液pH逐渐减小 解析：选C　生铁片中的碳是原电池的正极，A错误；雨水酸性较强，开始时铁片发生化学腐蚀和析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错误；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错误。‎ ‎6．(1)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为________________________________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为____________________。‎ ‎(2)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。‎ ‎①图中a极要连接电源的________(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是________。‎ ‎②SO放电的电极反应式为_______________________________________________。‎ ‎③电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)粗铜电解精炼时，粗铜作阳极与电源正极相连，所以粗铜板是图中电极c，d是阴极，发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu，Au、Ag不如铜活泼，以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe比铜活泼，以Fe2＋的形式进入电解质溶液中。(2)根据Na＋、SO的移向判断阴极是a极，阳极是b极，a极接电源负极，其电极反应式分别为 阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋‎ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ 所以从C口流出的是H2SO4；在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。‎ 答案：(1)c　Cu2＋＋2e－===Cu　Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解质溶液中 ‎(2)①负　硫酸 ‎②SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋‎ ‎③H2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，使水的电离平衡右移，达到新平衡后，c(OH－)>c(H＋)，溶液呈碱性 ‎　高考研究——把握考情，方向不对努力白费　　　‎ 考 纲 要 求 高 频 考 点 ‎1.理解电解池的构成、工作原理及应用。‎ ‎2．能书写电极反应式和总反应方程式。‎ ‎3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。‎ ‎1.电解原理及应用 ‎5年5考 ‎2.与电解有关的计算 ‎5年3考 ‎3.电化学组合装置问题分析 ‎5年2考 电解原理及应用 ‎[高考这样考]‎ ‎1．(2016·全国乙卷节选)高锰酸钾(KMnO4)是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：‎ ‎“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液。电解槽中阳极发生的电极反应为________________________________________________________________________，‎ 阴极逸出的气体是________。‎ 解析：阳极为失电子的极，MnO在阳极处失电子生成MnO，即阳极反应式为MnO－e－===MnO；阴极上为氢离子得电子生成H2。‎ 答案：MnO－e－===MnO　H2‎ ‎2．(2014·全国卷Ⅰ节选)次磷酸(H3PO2)也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如下图所示(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__________________________。‎ 解析：(1)阳极为水电离出的OH－放电，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)阳极室中的H＋穿过阳膜进入产品室，原料室中的H2PO 穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2。(3)如果撤去阳膜，在阳极区H2PO或H3PO2可能失电子发生氧化反应，即生成物中会混有PO。‎ 答案：(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　(2)阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2　(3)PO　H2PO或H3PO2被氧化 ‎3．(2014·全国卷Ⅱ节选)PbO2可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为__________________________________，‎ 阴极上观察到的现象是____________________________________________；‎ 若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为 ‎_____________________________________________________，‎ 这样做的主要缺点是_____________________________________________________。‎ 解析：阳极发生氧化反应，阳极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋，阴极发生还原反应，Cu2＋放电生成Cu，现象为石墨上包上铜镀层，若电解液中不加入Cu(NO3)2，则溶液中的Pb2＋放电：Pb2＋＋2e－===Pb↓，这样Pb2＋就不能很好地转化为PbO2，导致Pb2＋的利用率降低。‎ 答案：Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋‎ 石墨上包上铜镀层　Pb2＋＋2e－===Pb↓‎ 不能有效利用Pb2＋‎ ‎[师说高考]‎ 知考情 电解原理及应用是高考常考内容，一般以填空题形式考查。往往与生产、生活及新科技等相联系，题材广、信息新，考查考生阅读相关材料、提炼关键信息等综合分析的能力、知识迁移的能力，具有一定的难度 明考向 复习时，必须熟练掌握电解池阴、阳极的判断、电极产物的判断、溶液pH变化、离子移动方向的判断等知识，熟练书写电极反应式并能灵活运用得失电子守恒原理进行相关计算 ‎[备考这样办]‎ ‎1．电解池阴、阳极的判断方法 根据外接电源 正极连阳极，负极连阴极 根据电流方向 从阴极流出，从阳极流入 根据电子流向 从阳极流出，从阴极流入 根据离子流向 阴离子移向阳极，阳离子移向阴极 根据电极产物 阳极：电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2‎ 阴极：析出金属、逸出H2(或极区变碱性)‎ ‎2．惰性电极电解电解质溶液的电解规律 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 强碱，如NaOH 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑‎ 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ 增大 增大 加水 含氧酸，如H2SO4‎ 增大 减小 加水 活泼金属的含氧酸盐，如Na2SO4‎ 增大 不变 加水 电解电解质型 无氧酸，如HCl 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 减小 增大 通HCl 不活泼金属的无氧酸盐，如CuCl2‎ 减小 加CuCl2‎ 放H2生碱型　‎ 活泼金属的无氧酸盐，如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HCl 放O2生酸型　‎ 不活泼金属的含氧酸盐，如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CuO ‎[点拨]‎ 电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。‎ ‎(1)要使电解后的NaCl溶液复原，不能滴加盐酸。因为电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。‎ ‎(2)要使电解后的CuSO4溶液复原(阴极产物只有Cu时)，可加入CuO、CuCO3，但不能加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，否则会引入过多的水。　‎ ‎[过关这样练]‎ ‎1．(2017·海口高三检测)以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(　　)‎ A．阴极附近溶液呈红色　　 　B．阴极逸出气体 C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小 解析：选D　以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2‎ ‎。溶液中含有少量的酚酞和淀粉，阳极附近的溶液会变蓝，阴极附近的溶液会变红，A、B、C正确；电解产物有KOH，溶液的pH逐渐增大，D错误。‎ ‎2．(2016·北京高考)用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 装置 现象 a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生……‎ 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　)‎ A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋‎ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 解析：选B　根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A选项正确；b处变红，局部褪色，说明b为电解池的阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl溶液显酸性，HClO具有漂白性，B选项不正确；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C选项正确；实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子移到m处，m处铜离子得到电子生成单质铜，故D选项正确。‎ ‎3．(2017·成都模拟)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，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，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：‎ Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式：‎ ‎2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 解析：选D　A项，若铁作阳极，则铁失电子生成Fe2＋，则CN－无法除去，故铁只能作阴极，正确；B项，阳极Cl－放电生成ClO－‎ ‎，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，正确；C项，阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子(H＋)，正确；D项，由于溶液是碱性条件，故除去CN－发生的反应式中不能存在大量H＋，错误。‎ ‎4．(1)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。‎ 利用如图所示装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为________溶液(填化学式)，阳极电极反应式为________，电解过程中Li＋向______电极迁移(填“A”或“B”)。‎ ‎(2)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－===S　(n－1)S＋S2－===S ‎①写出电解时阴极的电极反应式：______________________________________。‎ ‎②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区产生H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，剩余OH－与Li＋结合生成LiOH，所以B极区电解液应为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极应为阳极。阳极区电解液应为LiCl溶液，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。根据电流方向，电解过程中Li＋向B电极迁移。(2)由题图知，阴极区的电解质为氢氧化钠，且阴极生成H2，故阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。S在酸性条件下发生歧化反应，生成硫单质和硫化氢气体，离子方程式为S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑。‎ 答案：(1)LiOH　2Cl－－2e－===Cl2↑　B ‎(2)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ ‎②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑‎ 与电解有关的计算 ‎[高考这样考]‎ ‎1．(2016·全国乙卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成 解析：选B　A项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，由于生成H＋，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的SO向正极迁移，正极区溶液的pH减小。B项负极区发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴离子增多，中间隔室的Na＋向负极迁移，故负极区产生NaOH，正极区产生H2SO4。C项由B项分析可知，负极区产生OH－，负极区溶液的pH升高。D项正极区发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成0.25 mol O2。‎ ‎2．(2015·福建高考)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是(　　)‎ A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移 C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原 D．a电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 解析：选B　结合装置图可知该装置为电解装置，模拟“人工树叶”，把电能转化为化学能，A项错误；b极连接电源的正极，为阳极，在电解池中H＋‎ 向a极(阴极)区移动，B项正确；右侧H2O→O2发生的是氧化反应，每生成1 mol O2，转移4 mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是－2,3CO2―→C3H8O，转移18 mol电子，故生成1 mol O2消耗 mol CO2，C项错误；a电极发生的是还原反应：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D项错误。‎ ‎[师说高考]‎ 知考情 与电解有关的计算问题是高考常考内容，一般以选择题、填空题形式出现，结合电解原理考查电路中电子转移与相关物质之间量的关系 明考向 复习时，必须熟练掌握电解池阴、阳极的判断，电极产物的判断等知识，熟练书写电极反应式并能灵活运用得失电子守恒原理进行相关计算 ‎[备考这样办]‎ ‎1．计算类型 电化学的综合计算包括：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、根据产物的量求电荷量等等。‎ ‎2．计算原则 电化学的反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。‎ ‎3．三种方法 通过4 mol e－为基准可构建电极产物之间的如下关系式：‎ ‎4．应用实例 图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol 电子转移，则Zn极溶解 6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu6.4 g。‎ ‎[注意]　在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e ‎－)NA×1.60×10－19 C来计算电路中通过的电量。‎ ‎[过关这样练]‎ ‎1．1 L 1 mol·L－1的AgNO3溶液在以银为阳极，铁为阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16 g时，下列判断不正确的是(　　)‎ A．溶液浓度仍为1 mol·L－1‎ B．阳极上产生112 mL O2(标准状况)‎ C．转移的电子数是1.204×1022‎ D．反应中有0.02 mol金属被氧化 解析：选B　该过程是在铁上镀银，电镀过程中，溶液的浓度不变，A正确；阳极反应为Ag－e－===Ag＋，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag，阳极上无氧气生成，B错误；2.16 g Ag的物质的量为0.02 mol，阳极有0.02 mol银被氧化，转移的电子数是1.204×1022，C、D均正确。‎ ‎2．500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.3 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体1.12 L(标准状况下)，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c(Na＋)＝0.2 mol·L－1‎ B．电解后溶液中c(H＋)＝0.2 mol·L－1‎ C．上述电解过程中共转移0.4 mol电子 D．电解后得到的Cu的物质的量为0.1 mol 解析：选B　根据题给信息，阳极一定是OH－放电，生成0.05 mol O2，转移0.2 mol电子；阴极离子放电能力：Cu2＋>H＋>Na＋，所以Cu2＋先放电，然后是H＋放电，阴极生成0.05 mol H2时，转移0.1 mol电子，根据得失电子守恒知，Cu2＋转移0.1 mol电子，n(Cu2＋)＝0.05 mol，所以原溶液中n[Cu(NO3)2]＝0.05 mol，n(NO)＝0.3 mol·L－1×0.5 L＝0.15 mol，n(NaNO3)＝0.05 mol。原混合溶液中c(Na＋)＝0.1 mol·L－1，A项错误；结合以上分析及电解总方程式Cu2＋＋2H2OCu＋H2↑＋O2↑＋2H＋可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2、0.05 mol H2和0.1 mol H＋，电解后溶液中c(H＋)＝＝0.2 mol·L－1，B项正确，D项错误；上述电解过程中共转移0.2 mol电子，C项错误。‎ 电化学组合装置问题分析 ‎[高考这么考]‎ ‎1．(2014·天津高考)已知：锂离子电池的总反应为：LixC＋Li1－xCoO2 C＋LiCoO2，锂硫电池的总反应为：2Li＋SLi2S。有关上述两种电池说法正确的是(　　)‎ A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移 B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C．理论上两种电池的比能量相同 D．上图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 解析：选B　锂离子电池放电时Li＋(阳离子)向正极迁移，A项错误；锂硫电池放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，发生氧化反应，则充电时，锂电极发生还原反应，B项正确；比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，二者的比能量不同，C项错误；充电时应正极接正极，负极接负极，题中装置不是给锂硫电池充电，D项错误。‎ ‎2．(2014·广东高考)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 解析：选A　首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池，产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解(相当于精炼铜)。电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，所以电流方向：电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ(电流方向与电子流动方向相反)，A正确。电极Ⅰ上铝失电子发生氧化反应，B错。电极Ⅱ上有铜析出，C错。电极Ⅲ的电极反应：Cu－2e－===Cu2＋，D错。‎ ‎[师说高考]‎ 知考情 原电池和电解池统称为电池，将多个电池串联在一起，综合考查电化学知识是近年来高考常考点。这类题目主要考查电极名称的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、pH的变化、电解后电解质溶液的恢复及运用电子守恒处理相关数据等知识点 明考向 正确判断电池种类和灵活运用整个电路中各个电池工作时各电极上转移电子数目相等是解决多池“串联”试题相关问题的关键。复习时，必须熟练掌握原电池、电解池工作原理，准确判断电解池、原电池两电极及电极产物，熟练书写电极反应式并能灵活运用得失电子守恒原理进行分析与计算 ‎[备考这样办]‎ ‎ ‎[过关这样练]‎ ‎1．下图装置中a、b、c、d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b>d。符合上述实验结果的盐溶液是(　　)‎ 选项 X Y A MgSO4‎ CuSO4‎ B AgNO3‎ Pb(NO3)2‎ C FeSO4‎ Al2(SO4)3‎ D CuSO4‎ AgNO3‎ 解析：选B　A项中当X为MgSO4时，b极上生成H2，电极质量不增加，错误；C项中，X为FeSO4，Y为Al2(SO4)3，b、d极上均产生气体，错误；D项中，b极上析出Cu，d极上析出Ag，其中d极质量大于b极质量，错误。‎ ‎2．(2017·济宁高三期末)铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，研读下图，下列判断不正确的是(　　)‎ A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol C．K闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移 D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极 解析：选C　根据图示，Ⅰ为原电池，a为正极，b为负极，Ⅱ为电解池，c为阴极，d为阳极。K闭合时，d为阳极，发生氧化反应：PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO，A项正确；根据铅蓄电池的总反应知该反应中转移电子数为2e－，则电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗0.2 mol H2SO4，B项正确；K闭合时，Ⅱ中SO向阳极(d极)迁移，C项错误；K闭合一段时间后，c电极析出Pb，d电极析出PbO2，电解质溶液为H2SO4，此时可以形成铅蓄电池，d电极作正极，D项正确。‎ ‎3．(2017·合肥模拟)如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O。下列说法正确的是(　　)‎ A．甲池中负极上的电极反应式为 N2H4－4e－===N2＋4H＋‎ B．乙池中石墨电极上发生的反应为 ‎4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小 D．甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出6.4 g固体 解析：选B　分析图知甲是燃料电池，则乙是电解池，甲的电解质是KOH，负极反应不可能生成H＋，应该是N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，A错误；乙的石墨极是阳极，发生氧化反应，B正确；甲池总反应生成了水，c(OH－)变小，pH减小，乙池电解CuSO4溶液生成Cu、O2、H2SO4, c(H＋)增大，pH减小，C错误；根据各个电极流过的电量相等知N2H4～2Cu，消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出12.8 g铜，D错误。‎ ‎4．(2017·鹰潭模拟)‎ 新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2 ，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为__________________________、________________________________________________________________________。‎ ‎(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是______________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为___________________________________________。‎ ‎(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为________________________(法拉第常数F＝9.65×104 C·mol－1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。‎ 解析：(1)总反应式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到；(2)三个池可看出一二两池为串联的电源，其中甲烷与氧气反应是还原剂，所在电极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1 mol甲烷氧化失去电子8 mol，电量为8×96 500C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，1 L为1/22.4 mol，可求电量；甲烷失电子是Cl－失电子数的8倍，则得到氯气为4 L(CH4～8Cl－～4Cl2)。‎ 答案：(1)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－　CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ‎(2)H2　2NaCl＋2H2O电解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑‎ ‎(3)×8×9.65×104 C·mol－1＝3.45×104 C　4 ‎ ‎[课堂巩固落实练]　 ‎ ‎1.(2017·汕头模拟)图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞溶液滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是(　　)‎ A．滤纸上c点附近会变红色 B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大 C．Z中溶液的pH先减小，后增大 D．溶液中的SO向Cu电极定向移动 解析：选A　紫红色斑即MnO向d端扩散，由阴离子向阳极移动，可知，d为阳极，b为正极，a为负极，c为电解饱和食盐水的阴极，产物为H2和OH－，c点附近会变红色，A正确；电解CuSO4溶液时，Pt为阳极，产物为O2和H＋，Cu为阴极，产物为Cu，Cu极质量增大，Pt极质量不变，B错误；电解时，Z中先生成硫酸，再电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确；SO向阳极即Pt电极定向移动，D错误。‎ ‎2．(2017·衡水模拟)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是(　　)‎ A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋‎ B．电解过程中溶液pH不会变化 C．过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D．电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O被还原 解析：选B　金属铁作阳极，电极本身被氧化，发生反应为Fe－2e－===Fe2＋，A正确；阴极上，发生反应为2H＋＋2e－===H2↑，产物为H2和OH－，溶液pH变大，B错误；由题意知Fe2＋被氧化为Fe3＋，阴极生成的OH－会与Fe3＋结合生成Fe(OH)3 ，C正确；电路中每转移12 mol电子，生成6 mol Fe2＋，则有1 mol Cr2O被还原，D正确。‎ ‎3.(2017·武汉模拟)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，左侧溶液中含有IO C．电解槽内发生反应的总化学方程式：‎ KI＋3H2OKIO3＋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：选D　左侧溶液变蓝色，说明发生电极反应：2I－－2e－===I2，单质碘遇淀粉显蓝色，左侧为阳极，右侧为阴极，阴极上溶液中的H＋得电子发生还原反应，电极反应为2H2‎ O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑)，A项正确；阴极周围溶液中产生的OH－经阴离子交换膜移向左侧，与I2发生反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O，一段时间后，蓝色逐渐变浅，电解结束时，左侧溶液中含有IO，B项正确；结合阴、阳极发生的反应及I2与OH－的反应可知，电解槽内总反应为I－＋3H2OIO＋3H2↑，C项正确；若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内总反应为2I－＋2H2OI2＋H2↑＋2OH－，D项错误。‎ ‎4．(2017·孝感模拟)某同学用下图所示装置进行铜的电解精炼实验(粗铜中有锌、铁、镍、银等杂质，部分导线未画出)，下列说法正确的是(　　)‎ A．a应与c相连接，b应与d相连接 B．电解一段时间，b与d两极析出物质的物质的量相等 C．电解一段时间，b极附近溶液的pH降低 D．电解过程中，Y装置中Cu2＋的浓度始终不变 解析：选B　A．X池中Zn为负极，接Y池的纯铜，Cu为正极接Y池的粗铜，错误；B.b极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，d极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，所以电解一段时间后，b、d两极析出物质的物质的量相同，正确；C.b极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电解后pH升高，错误；D.Y池中c极电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Cu－2e－===Cu2＋，d极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，可知c(Cu2＋)减小，错误。‎ ‎5．用固体氧化物作电解质的氢氧燃料电池进行电解Na2SO4溶液，已知固体氧化物在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过，其工作原理如图所示(c、d均为惰性电极)。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．电路中电子流向为a→d→c→b B．电极b为负极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－‎ C．电解后烧杯中溶液pH增大 D．理论上b极消耗气体和c极生成气体质量相等 解析：选D　在溶液中没有电子的流动，只有离子的流动，A项错误；通入O2的一极(电极b)为电池的正极，发生还原反应，B项错误；惰性电极电解Na2SO4溶液实质上是电解水，溶液的pH不变，C项错误；c极生成O2，根据得失电子守恒可知D项正确。‎ ‎6．(2017·沈阳模拟)如图，p、q为直流电源的两极，A由＋2价金属单质X制成，B、C、D为铂电极，接通电源，金属X沉积于B极，同时C、D上产生气泡。‎ 试回答：‎ ‎(1)p为________极，A极发生了________反应。‎ ‎(2)C为________极，试管里收集到的气体是__________；D为________极，试管里收集到的气体是________。‎ ‎(3)C极的电极方程式是____________________________________________________。‎ ‎(4)当反应进行一段时间后，A、B电极附近溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(5)当电路中通过0.4 mol电子时，C极得到气体在标准状况下的体积为__________，B电极上沉积金属X为12.8 g，则此金属的摩尔质量为________。‎ 解析：(1)接通电源，X沉积于B极，说明B为阴极，则A为阳极，故q为负极，p为正极，A上发生氧化反应。‎ ‎(2)电解H2SO4时，C为阳极，产物为O2，D为阴极，产物为H2。‎ ‎(3)C极的电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。‎ ‎(4)A极：X－2e－===X2＋，B极：X2＋＋2e－===X，两极附近pH不变。‎ ‎(5)C为阳极，C试管内得O2，则n(O2)＝0.4 mol÷4＝0.1 mol，故V(O2)＝2.24 L。‎ 设X的摩尔质量为M g·mol－1，则 X2＋＋2e－　===　X ‎2 mol　　　M g ‎0．4 mol　　12.8 g 得M＝64 g·mol－1。‎ 答案：(1)正　氧化　(2)阳　氧气　阴　氢气 ‎(3)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　(4)不变 ‎(5)2.24 L　 64 g·mol－1‎ ‎[课下高考达标练]　 ‎ ‎[本节过关达标练]‎ ‎1．下列有关金属保护方法的说法中正确的是(　　)‎ A．我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很慢 C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法 D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法 解析：选B　A项中搪瓷层破损后，铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层破损后不能起到防止铁生锈的作用；B项中镀层破损后由于锌的金属性比铁的强，锌与铁构成原电池，锌作负极，保护铁不被腐蚀；C选项是牺牲阳极的阴极保护法；D项中是用沥青作涂层的涂层保护法。‎ ‎2．(2017·济南模拟)四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装着如下电解质溶液进行电解，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是(　　)‎ 选项 A B C D 电解质溶液 HCl AgNO3‎ KOH BaCl2‎ pH变化 减小 增大 增大 不变 解析：选C　电解盐酸，溶质HCl的量会减小，溶剂量不变，c(H＋)减小，pH增大，A错误；电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强，pH减小，B错误；电解氢氧化钾的实质是电解水，溶质的量不变，溶剂减小，碱性增强，pH增大，C正确；电解氯化钡溶液得到的是氢氧化钡、氢气和氯气，溶液碱性增强，pH增大，故D错误。‎ ‎3．下列有关电化学装置的说法正确的是(　　)‎ A．利用图a装置处理银器表面的黑斑Ag2S，银器表面发生的反应为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－‎ B．图b电解一段时间，铜电极溶解，石墨电极上有亮红色物质析出 C．图c中的X极若为负极，则该装置可实现粗铜的精炼 D．图d中若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 解析：选A　形成原电池时，Al为负极被氧化，Ag2S为正极被还原，正极反应式为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－，A正确；铜为阴极，发生还原反应，不能溶解，石墨电极上生成氧气，B错误；图c中的X极若为负极，粗铜为阴极，而电解精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，不能进行粗铜的精炼，C错误；该装置有外接电源，属于“有外加电源的阴极保护法”，D错误。‎ ‎4．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B　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， 选项A错误；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，选项B正确；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，选项C错误；图d中ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的氧化反应引起的，选项D错误。‎ ‎5.下列叙述正确的是(　　)‎ A．K与M连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大 B．K与N连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：2H＋＋2e－===H2↑‎ C．K与N连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大 D．K与M连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ 解析：‎ 选C　K与M连接时，X为硫酸，该装置是电解硫酸装置，实质为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，A错误；K与N连接时，X为氯化钠，该装置是原电池，铁作负极，石墨作正极，电极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，B错误；K与N连接时，X为硫酸，该装置是原电池，石墨作正极，电极反应2H＋＋2e－===H2↑，铁作负极，电极反应Fe－2e－===Fe2＋，c(H＋)降低，pH增大，C正确；K与M连接时，X为氯化钠，该装置是电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，D错误。‎ ‎6．两个惰性电极插入500 mL AgNO3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．27 mg　　　　　　　 　B．54 mg C．106 mg D．216 mg 解析：选B　电解AgNO3溶液属于放O2生酸型，电解的总反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，由此可知，电解过程中生成的n(Ag)＝n(HNO3)＝n(H＋)＝(10－3 mol·L－1－10－6 mol·L－1)×0.5 L≈5×10－4 mol，m(Ag)＝5×10－4 mol×108 g·mol－1＝0.054 g＝54 mg。‎ ‎7.将H2S通入FeCl3溶液中，过滤后将反应液加入电解槽中电解(如图所示)，电解后的溶液还可以循环利用。该方法可用于处理石油炼制过程中产生的H2S废气。‎ 下列有关说法正确的是(　　)‎ A．过滤得到的沉淀可能是FeS和S B．若有0.20 mol的电子转移，一定能得到2.24 L的氢气 C．可以用Fe与外接电源的a极相连 D．与a极相连的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋‎ 解析：选D　H2S与FeCl3反应生成S、盐酸和氯化亚铁，A错误；没有给出氢气所处的条件，不能计算氢气的体积，B错误；根据右边生成氢气知，b是负极，a是正极，若此时铁是阳极，则被溶解，C错误，D正确。‎ ‎8．如图，甲为直流电源，乙为用含有酚酞的饱和食盐水浸透的滤纸，丙为电镀槽。断开K后，发现乙上c点附近显红色；闭合K，可实现铁上镀锌，电路中通过0.002NA个电子。以下判断正确的是(　　)‎ A．a为负极　　　　　 　B．d上发生还原反应 C．e为锌板 D．f极的质量增加0.056 g 解析：选C　c点附近变红，c为阴极，b为电源负极，a为正极，d上发生氧化反应；当闭合K时，e为阳极，f为阴极，e应为锌板，f的质量增加0.065 g。‎ ‎9．(2015·浙江高考)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如下图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．X是电源的负极 B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－‎ C．总反应可表示为H2O＋CO2H2＋CO＋O2‎ D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1‎ 解析：选D　A项，根据图示，X极产物为H2和CO，是H2O与CO2的还原产物，可判断在X极上发生还原反应，由此判断X为电源的负极，A项正确；B项，根据题意，电解质为固体金属氧化物，可以传导O2－，故在阴极上发生的反应为H2O＋2e－===H2＋O2－，CO2＋2e－===CO＋O2－，B项正确；C项，根据电极产物及B项发生的电极反应可知，该反应的总反应方程式为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C项正确；D项，根据C项的电解总反应方程式，阴阳两极的气体的物质的量之比为2∶1，D项错误。‎ ‎10.烧杯A中盛入0.1 mol·L－1的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1 mol·L－1的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A．A中Fe极质量减少，C极有气体产生 B．A为电解池，B为原电池 C．当A烧杯中产生0.1 mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mol D．经过一段时间，B烧杯中溶液的pH增大 解析：选B　构成A装置的是活动性不同的电极、电解质溶液，两极形成了闭合的回路，所以A为原电池装置，且A为B的电解提供电能。电极反应式分别为(烧杯A中)C正极：2H＋＋2e－===H2↑，Fe负极：Fe－2e－===Fe2＋。(烧杯B中)阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。烧杯B中电解氯化铜，铜离子浓度减小，水解程度减小，pH增大。‎ ‎11．Ⅰ.用图1所示装置实验，U形管中a为25 mL CuSO4溶液，X、Y为电极。‎ ‎(1)若X为铁，Y为纯铜，则该装置所示意的是工业上常见的________池，阳极反应式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若X为纯铜，Y为含有Zn、Ag、C等杂质的粗铜，则该图所示意的是工业上常见的________装置。反应过程中，a溶液的浓度________发生变化(填“会”或“不会”)。‎ Ⅱ.现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分，以避免电解产物之间发生二次反应。图2为电解槽示意图。‎ ‎(1)阳离子交换膜，只允许溶液中的________通过(填下列微粒的编号)。‎ ‎①H2　②Cl2　③H＋　④Cl－　⑤Na＋　⑥OH－‎ ‎(2)写出阳极的电极反应式：_________________________________________。‎ ‎(3)已知电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10 kg，每小时能收集到标准状况下氢气896 L，而且两边的水不能自由流通。则理论上：‎ ‎①电解后流出的氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为____________________________。‎ ‎②通过导线的电量为________________。(已知NA ＝ 6.02×1023 mol－1，电子电荷为1.60×10－19 C)‎ 解析：Ⅱ.(1)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，所以H＋、Na＋可以通过。‎ ‎(3)m(NaOH)原＝10 kg×10%＝1 kg 在阴极区，H＋放出，但又有Na＋移来，引起阴极区增重，所以有 ‎2H2O→H2～2NaOH～增重2(Na－H)～转移2e－‎ ＝＝ ‎＝ 解得：m(NaOH)生成＝3 200 g＝3.2 kg m(溶液)增＝1 760 g＝1.76 kg Q＝7.71×106 C 故w(NaOH) ＝×100%＝×100%＝35.7%。‎ 答案：Ⅰ.(1)电镀　Cu－2e－===Cu2＋‎ ‎(2)铜的电解精炼　会 Ⅱ.(1)③⑤　(2)2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ‎(3)①35.7%　②7.71×106 C ‎12．(2017·芜湖模拟)下图是一个化学过程的示意图。‎ ‎(1)图中甲池是______________装置(填“电解池”或“原电池”)，其中OH－移向________________一极(填“CH3OH”或“O2”)。‎ ‎(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：____________________________________。‎ ‎(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊溶液，附近变红的电极为______极(填“A”或“B”)，并写出此电极的反应式：__________________________。‎ ‎(4)乙池中总反应的离子方程式为____________________________________________。‎ ‎(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，乙池的pH是________(若此时乙池中溶液的体积为500 mL)；此时丙池某电极析出1.60 g某金属，则丙中的某盐溶液可能是________(填字母)。‎ A．MgSO4 B．CuSO4‎ C．NaCl D．AgNO3‎ 解析：(1)(2)分析图中装置，甲池是碱性条件下的甲醇燃料电池，通入甲醇的电极作负极，通入O2的电极为正极，在碱性条件下甲醇的氧化产物为CO ，即总反应为CH3OH＋O2＋2OH－===CO＋3H2O，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应减去正极反应即得负极，电极反应式：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，原电池工作时，阴离子向负极移动。‎ ‎(3)(4)碳电极(A极)与原电池正极相连，作阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电极产物为O2、H＋，c(H＋)增大，呈酸性，使石蕊溶液变红色，电解AgNO3溶液生成Ag、O2、HNO3，总反应式为4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋。(5)乙池中，B(Ag)为阴极，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，当B(Ag)电极质量增加5.40 g时，即析出Ag的物质的量为0.05 mol，则生成H＋的物质的量为0.05 mol，由此可得溶液的pH＝1。因丙池中某电极析出1.60某金属，本题首先排除选项A和选项C。当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40 g时，此时转移的电子数为0.05 mol，当丙池中电极上析出1.60 g金属铜时，正好转移0.05 mol电子，因此选项B正确。当丙装置中为AgNO3溶液，且AgNO3溶液足量时，可知析出金属的质量也应为5.40 g，若AgNO3溶液不足时，析出金属的质量必小于5.40‎ ‎ g，故选项D也有可能。‎ 答案：(1)原电池　CH3OH ‎(2)CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O ‎(3)A　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ‎(4)4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋‎ ‎(5)1　B、D ‎[已学知识回顾练]‎ ‎13．根据下图判断，下列说法正确的是(　　)‎ A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋‎ B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动 D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大 解析：选D　装置Ⅰ中，Zn作负极，Fe作正极，电极反应式分别为Zn－2e－===Zn2＋，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正极有OH－生成，溶液的pH增大；装置Ⅱ中，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式分别为Fe－2e－===Fe2＋，2H＋＋2e－===H2↑，正极由于不断消耗H＋，所以溶液的pH逐渐增大，据此可知A、B错误，D正确；在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。‎ ‎14．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。下列说法不正确的是(　　)‎ A．在熔融电解质中，O2－向负极定向移动 B．电池的总反应为2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O C．通入空气的一极是正极，电极反应为O2＋4e－===2O2－‎ D．通入丁烷的一极是负极，电极反应为C4H10 ＋26e－＋13O2－===4CO2↑＋5H2O 解析：选D　A项，原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以在熔融电解质中，O2－移向负极，正确； B项，电池的总反应与丁烷燃烧的化学方程式相同，为2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O，正确；C项，通入空气的一极是正极，在该极上是O2发生得电子的还原反应，电极反应为O2＋4e－===2O2－，正确； D项，通入丁烷一极是负极，该极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为C4H10＋13O2－－26e－===4CO2＋5H2O，错误。‎