高考化學專題復習導練測 第六章 第3講 電解池 金屬的電化學腐蝕與保護課件.ppt

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第六章化學反應(yīng)與能量 第3講電解池金屬的電化學腐蝕與防護 1 了解電解池的工作原理 能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式 2 理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因 金屬腐蝕的危害 防止金屬腐蝕的措施 考綱要求 考點一電解的原理 考點二電解原理的應(yīng)用 探究高考明確考向 練出高分 考點三應(yīng)對電化學定量計算的三種方法 考點四金屬的腐蝕和防護 知識梳理 遞進題組 考點一電解的原理 知識梳理 1 電解定義在作用下 電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生和的過程 2 能量轉(zhuǎn)化形式電能轉(zhuǎn)化為 電流 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 化學能 3 電解池 1 構(gòu)成條件 有與相連的兩個電極 或 形成 電源 電解質(zhì)溶液 熔融鹽 閉合回路 2 電極名稱及電極反應(yīng)式 如圖 陽極 氧化 陰極 還原 2CI 2e Cl2 Cu2 2e Cu 3 電子和離子的移動方向 特別提醒電解時 在外電路中有電子通過 而在溶液中是依靠離子定向移動形成電流 即電子本身不會通過電解質(zhì)溶液 4 分析電解過程的思維程序 1 首先判斷陰 陽極 分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極 2 再分析電解質(zhì)水溶液的組成 找全離子并分陰 陽兩組 不要忘記水溶液中的H 和OH 3 然后排出陰 陽兩極的放電順序陰極 陽離子放電順序 Ag Fe3 Cu2 H 酸 Fe2 Zn2 H 水 Al3 Mg2 Na Ca2 K 陽極 活潑電極 S2 I Br Cl OH 含氧酸根離子 注意 陰極不管是什么材料 電極本身都不反應(yīng) 一定是溶液 或熔融電解質(zhì) 中的陽離子放電 最常用 最重要的放電順序是 陽極 Cl OH 陰極 Ag Cu2 H 電解水溶液時 K Al3 不可能在陰極放電 即不可能用電解水溶液的方法得到K Ca Na Mg Al等金屬 4 分析電極反應(yīng) 判斷電極產(chǎn)物 寫出電極反應(yīng)式 要注意遵循原子守恒和電荷守恒 5 最后寫出電解反應(yīng)的總化學方程式或離子方程式 深度思考 用分析電解過程的思維程序分析電解下列物質(zhì)的過程 并總結(jié)電解規(guī)律 用惰性電極電解 1 電解水型 H2O H2O H2O 4OH 4e O2 2H2O 4H 4e 2H2 O2 2H2O 2H2 1 電解水型電解一段時間后 其電解質(zhì)的濃度一定增大嗎 舉例說明 答案不一定 如用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液 一段時間后會析出Na2SO4 10H2O晶體 剩余溶液仍為該溫度下的飽和溶液 此時濃度保持不變 2 用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液 一段時間后 析出wgNa2SO4 10H2O晶體 陰極上放出ag氣體 則飽和Na2SO4溶液的質(zhì)量分數(shù)為 被電解的水的質(zhì)量為9ag被電解的水與wg晶體組成該溫度下的飽和溶液 2 電解電解質(zhì)型 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 2Cl 2e Cl2 Cu2 2e Cu CuCl2 3 放H2生堿型 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 4 放O2生酸型 4OH 4e 2H2O O2 2Cu2 4e 2Cu 2Cu2 2H2O 2Cu O2 4H CuO CuCO3 1 電解過程中放H2生堿型和放O2生酸型的實質(zhì)是什么 在放H2生堿型的電解中 若滴入酚酞試液 哪一極附近溶液變紅 答案放H2生堿型實質(zhì)是水電離出H 在陰極上放電 破壞了陰極附近水的電離平衡 使OH 濃度增大 若滴入酚酞試液 陰極附近溶液變紅 放O2生酸型的實質(zhì)是水電離出OH 在陽極上放電 破壞了陽極附近水的電離平衡 使H 濃度增大 2 上表3中要使電解后的NaCl溶液復原 滴加鹽酸可以嗎 上表4中要使電解后的CuSO4溶液復原 加入Cu OH 2固體可以嗎 答案電解質(zhì)溶液的復原應(yīng)遵循 從溶液中析出什么補什么 的原則 即從溶液中析出哪種元素的原子 則應(yīng)按比例補入哪些原子 電解NaCl溶液時析出的是等物質(zhì)的量的Cl2和H2 所以應(yīng)通入氯化氣體 加入鹽酸會引入過多的水 a 若通電一段時間 CuSO4未電解完 即Cu2 未全部放電 使溶液復原應(yīng)加入CuO 而加入Cu OH 2會使溶液的濃度減小 b 若Cu2 全部放電 又繼續(xù)通電一段時間 此時電解水 要使溶液復原應(yīng)加入Cu OH 2或Cu2 OH 2CO3 若只加入CuO 此時濃度偏大 遞進題組 題組一突破電極反應(yīng)式 電解方程式的書寫 1 按要求書寫電極反應(yīng)式和總方程式 1 用惰性電極電解AgNO3溶液 陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)離子方程式 4OH 4e O2 2H2O4Ag 4e 4Ag 2 用惰性電極電解MgCl2溶液陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)離子方程式 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 3 用鐵作電極電解NaCl溶液陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)化學方程式 4 用鐵作電極電解NaOH溶液陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)離子方程式 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 Fe 2e 2OH Fe OH 22H 2e H2 5 用銅作電極電解鹽酸溶液陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)離子方程式 6 用Al作電極電解NaOH溶液陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)離子方程式 Cu 2e Cu2 2H 2e H2 6H2O 6e 3H2 6OH 或6H 6e 3H2 7 以鋁材為陽極 電解H2SO4溶液 鋁材表面形成氧化膜陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)離子方程式 8 用Al單質(zhì)作陽極 石墨作陰極 電解NaHCO3溶液陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式 2Al 6e 3H2O Al2O3 6H 6H 6e 3H2 6H 6e 3H2 9 用惰性電極電解熔融MgCl2陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)離子方程式 2Cl 2e Cl2 Mg2 2e Mg 反思歸納 1 做到 三看 正確書寫電極反應(yīng)式 1 一看電極材料 若是金屬 Au Pt除外 作陽極 金屬一定被電解 注Fe生成Fe2 2 二看介質(zhì) 介質(zhì)是否參與電極反應(yīng) 3 三看電解質(zhì)狀態(tài) 若是熔融狀態(tài) 就是金屬的電冶煉 2 規(guī)避 三個 失分點 1 書寫電解池中電極反應(yīng)式時 要以實際放電的離子表示 但書寫總電解反應(yīng)方程式時 弱電解質(zhì)要寫成分子式 2 要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同 且應(yīng)注明條件 電解 3 電解水溶液時 應(yīng)注意放電順序中H OH 之后的離子一般不參與放電 題組二電解原理和電解規(guī)律的考查 2 右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置 通電后在石墨電極a和b附近分別滴加幾滴石蕊溶液 下列實驗現(xiàn)象描述正確的是 A 逸出氣體的體積 a電極的小于b電極的B 一電極逸出無味氣體 另一電極逸出刺激性氣體C a電極附近呈紅色 b電極附近呈藍色D a電極附近呈藍色 b電極附近呈紅色 解析SO OH 移向b極 在b極OH 放電 產(chǎn)生O2 b極附近c H c OH 石蕊溶液變紅 Na H 移向a極 在a極H 放電產(chǎn)生H2 a極附近c OH c H 石蕊溶液變藍 所以產(chǎn)生的氣體體積a電極的大于b電極的 兩種氣體均為無色無味的氣體 A B C均錯 答案D 3 用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液 通電一段時間后 向所得的溶液中加入0 1molCu OH 2后恰好恢復到電解前的濃度和pH 則下列說法正確的是 A 電解過程中陰極沒有氣體生成B 電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0 4molC 原CuSO4溶液的濃度為0 1mol L 1D 電解過程中陽極收集到的氣體體積為1 12L 標況下 解析由2CuSO4 2H2O2Cu 2H2SO4 O2 知 如CuSO4未電解完 加CuO即可復原 而加入Cu OH 2相當于加入CuO H2O 故CuSO4電解完后 還電解了部分水 電解析出了0 1molCu 轉(zhuǎn)移電子0 2mol 而電解0 1molH2O轉(zhuǎn)移電子0 2mol 故轉(zhuǎn)移的電子的總物質(zhì)的量為0 4mol 答案B 考點二電解原理的應(yīng)用 遞進題組 知識梳理 1 電解飽和食鹽水 1 電極反應(yīng)陽極反應(yīng)式 反應(yīng) 陰極反應(yīng)式 反應(yīng) 2 總反應(yīng)方程式 知識梳理 2Cl 2e Cl2 氧化 2H 2e H2 還原 3 應(yīng)用 氯堿工業(yè)制 和 燒堿 氯氣 氫氣 2 電鍍右圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖 據(jù)此回答下列問題 1 鍍件作極 鍍層金屬銀作極 2 電解質(zhì)溶液是 3 電極反應(yīng) 陽極 陰極 4 特點 極溶解 極沉積 電鍍液的濃度 AgNO3溶液等含鍍層 金屬陽離子的鹽溶液 Ag e Ag Ag e Ag 陽 陰 不變 陰 陽 3 電解精煉銅 1 電極材料 陽極為 陰極為 2 電解質(zhì)溶液 含Cu2 的鹽溶液 3 電極反應(yīng) 陽極 陰極 粗銅 純銅 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu 4 電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na Ca Mg Al等 1 冶煉鈉2NaCl 熔融 2Na Cl2 電極反應(yīng) 陽極 陰極 2Cl 2e Cl2 2Na 2e 2Na 2 冶煉鋁2Al2O3 熔融 4Al 3O2 電極反應(yīng) 陽極 陰極 6O2 12e 3O2 4Al3 12e 4Al 深度思考 1 1 電解氯化鈉溶液時 如何用簡便的方法檢驗產(chǎn)物 答案陽極產(chǎn)物Cl2可以用淀粉 KI試紙檢驗 陰極產(chǎn)物H2可以通過點燃檢驗 NaOH可以用酚酞試劑檢驗 2 氯堿工業(yè)在生產(chǎn)過程中必須把陽極室和陰極室用離子交換膜隔開 原因是什么 答案防止H2和Cl2混合爆炸 防止Cl2與溶液中的NaOH反應(yīng) 2 電解精煉銅時 陽極泥是怎樣形成的 答案粗銅中往往含有鋅 鐵 鎳 銀 金等多種金屬雜質(zhì) 當含雜質(zhì)的銅在陽極不斷溶解時 金屬活動性位于銅之前的金屬雜質(zhì) 如Zn Fe Ni等也會同時失去電子 但是它們的陽離子比銅離子難以還原 所以它們并不能在陰極析出 而只能以離子的形式留在電解液里 金屬活動性位于銅之后的銀 金等雜質(zhì) 因為失去電子的能力比銅弱 難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解 所以當陽極的銅等失去電子變成陽離子溶解之后 它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部 形成陽極泥 遞進題組 題組一電解原理的 常規(guī) 應(yīng)用 1 利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用下列說法正確的是 A 氯堿工業(yè)中 X電極上反應(yīng)式是4OH 4e 2H2O O2 B 電解精煉銅時 Z溶液中的Cu2 濃度不變C 在鐵片上鍍銅時 Y是純銅D 制取金屬鎂時 Z是熔融的氯化鎂 解析氯堿工業(yè)中陽極是Cl 放電生成Cl2 電解精煉銅時陽極粗銅溶解 陰極Cu2 放電析出Cu 由于粗銅中含有鋅 鐵 鎳等雜質(zhì) 溶液中Cu2 濃度變小 鐵片上鍍銅時 陰極應(yīng)該是鐵片 陽極是純銅 答案D 2 使用氯化鈉作原料可以得到多種產(chǎn)品 1 實驗室用惰性電極電解100mL0 1mol L 1NaCl溶液 若陰陽兩極均得到112mL氣體 標準狀況 則所得溶液的物質(zhì)的量濃度是 忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化 解析n H2 n Cl2 0 005mol 參加反應(yīng)的n NaCl 0 01mol 說明NaCl恰好電解完畢 溶液變?yōu)镹aOH溶液 n NaOH n NaCl 0 01mol c NaOH 0 1mol L 1 0 1mol L 1 2 某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器 用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液 通電時 為使Cl2被完全吸收 制得有較強殺菌能力的消毒液 設(shè)計了如圖的裝置 對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是 填字母序號 A a為正極 b為負極 NaClO和NaClB a為負極 b為正極 NaClO和NaClC a為陽極 b為陰極 HClO和NaClD a為陰極 b為陽極 HClO和NaCl 解析電解飽和氯化鈉溶液的總反應(yīng) 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 題目要求使Cl2被完全吸收 則氯氣必須在下部的電極上產(chǎn)生 下部的電極是陽極 推出b為電源的正極 另一極為負極a 生成的Cl2與陰極區(qū)產(chǎn)生的NaOH反應(yīng) Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 則消毒液的主要成分是NaClO NaCl 答案B 3 實驗室中很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)制得白色純凈的Fe OH 2沉淀 某同學利用上圖裝置 只更換一個電極 通過電解法制取較純凈的Fe OH 2沉淀 且較長時間不變色 該同學換上的電解材料是 用元素符號表示 總的反應(yīng)式是 解析題目要求通過電解法制取Fe OH 2 電解質(zhì)溶液是NaCl溶液 必須通過電極反應(yīng)產(chǎn)生Fe2 和OH 根據(jù)電極發(fā)生反應(yīng)的特點 選擇鐵作陽極 鐵發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生Fe2 溶液中的陽離子Na H 向陰極移動 根據(jù)放電順序 陰極H 放電產(chǎn)生氫氣 H 來源水的電離 反應(yīng)式2H2O 2e H2 2OH 在電場作用下 陽極產(chǎn)生的Fe2 與陰極產(chǎn)生的OH 在定向移動的過程中相遇 發(fā)生復分解反應(yīng)生成Fe OH 2沉淀 將陽極反應(yīng)式 陰極反應(yīng)式疊加得到總的反應(yīng)式 Fe 2H2OFe OH 2 H2 題組二電解原理的 不尋常 應(yīng)用 一 電解原理在 環(huán)境治理 中的不尋常應(yīng)用3 工業(yè)上用電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示 下列說法不正確的是 已知 Ni2 在弱酸性溶液中發(fā)生水解 氧化性 Ni2 高濃度 H Ni2 低濃度 A 碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng) 4OH 4e O2 2H2OB 電解過程中 B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減少C 為了提高Ni的產(chǎn)率 電解過程中需要控制廢水pHD 若將圖中陽離子膜去掉 將A B兩室合并 則電解反應(yīng)總方程式發(fā)生改變解析電極反應(yīng)式為陽極 4OH 4e 2H2O O2 陰極 Ni2 2e Ni2H 2e H2 A項正確 B項 由于C中Ni2 H 不斷減少 Cl 通過陰離子膜從C移向B A中OH 不斷減少 Na 通過陽離子膜從A移向B 所以B中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大 錯誤 C項 由于H 的氧化性大于Ni2 低濃度 的氧化性 所以為了提高Ni的產(chǎn)率 電解過程需要控制廢水的pH D項 若去掉陽離子膜 在陽極Cl 放電生成Cl2 反應(yīng)總方程式發(fā)生改變 正確 答案B 4 用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2 將所得的Na2SO3溶液進行電解 可循環(huán)再生NaOH 同時得到H2SO4 其原理如圖所示 電極材料為石墨 1 圖中a極要連接電源的 填 正 或 負 極 C口流出的物質(zhì)是 2 SO放電的電極反應(yīng)式為 3 電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強 用平衡移動原理解釋原因 陰極 2H2O 2e H2 2OH 所以從C口流出的是H2SO4 在陰極區(qū) 由于H 放電 破壞水的電離平衡 c H 減小 c OH 增大 生成NaOH 堿性增強 從B口流出的是濃度較大的NaOH溶液 答案 1 負硫酸 二 電解原理在 物質(zhì)制備 中的不尋常應(yīng)用 解析根據(jù)NaOH溶液濃度的變化及Na 交換膜 左側(cè)為陰極區(qū)域 右側(cè)為陽極區(qū)域 電極反應(yīng)式為陰極 4H2O 4e 2H2 4OH 陽極 4OH 4e O2 2H2O 答案正極4OH 4e O2 2H2O 6 電解尿素 CO NH2 2 的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如下 電解池中隔膜僅阻止氣體通過 陰陽兩極均為惰性電極 1 A極為 電極反應(yīng)式為 2 B極為 電極反應(yīng)式為 解析H2產(chǎn)生是因為H2O電離的H 在陰極上得電子 即6H2O 6e 3H2 6OH 所以B極為陰極 A極為陽極 電極反應(yīng)式為CO NH2 2 6e 8OH N2 CO 6H2O 陽極反應(yīng)式容易錯寫成4OH 4e 2H2O O2 答案 1 陽極CO NH2 2 8OH 6e N2 CO 6H2O 2 陰極6H2O 6e 3H2 6OH 考點三應(yīng)對電化學定量計算的三種方法 遞進題組 知識梳理 知識梳理 1 計算類型原電池和電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算 溶液pH的計算 相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計算 產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計算等 2 三種方法 1 根據(jù)總反應(yīng)式計算先寫出電極反應(yīng)式 再寫出總反應(yīng)式 最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計算 2 根據(jù)電子守恒計算 用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物 正負兩極產(chǎn)物 相同電量等類型的計算 其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等 用于混合溶液中電解的分階段計算 3 根據(jù)關(guān)系式計算根據(jù)得失電子守恒定律關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁 構(gòu)建計算所需的關(guān)系式 如以通過4mole 為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式 陽極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物 式中M為金屬 n為其離子的化合價數(shù)值 該關(guān)系式具有總攬電化學計算的作用和價值 熟記電極反應(yīng)式 靈活運用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學計算問題 提示在電化學計算中 還常利用Q I t和Q n e NA 1 60 10 19C來計算電路中通過的電量 遞進題組 題組一根據(jù)總反應(yīng)式 建立等量關(guān)系進行計算 1 兩個惰性電極插入500mLAgNO3溶液中 通電電解 當電解液的pH從6 0變?yōu)? 0時 設(shè)電解過程中陰極沒有H2放出 且電解液在電解前后體積變化可以忽略不計 電極上析出銀的質(zhì)量最大為 A 27mgB 54mgC 106mgD 216mg 解析首先結(jié)合離子放電順序 弄清楚兩極的反應(yīng) 陽極4OH 4e O2 2H2O 陰極4Ag 4e 4Ag 電解的總反應(yīng)式為4AgNO3 2H2O4Ag O2 4HNO3 由電解的總反應(yīng)式可知 電解過程中生成的n Ag n HNO3 n H 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 2 將兩個鉑電極插入500mLCuSO4溶液中進行電解 通電一定時間后 某一電極增重0 064g 設(shè)電解時該電極無氫氣析出 且不考慮水解和溶液體積變化 此時溶液中氫離子濃度約為 A 4 10 3mol L 1B 2 10 3mol L 1C 1 10 3mol L 1D 1 10 7mol L 1 答案A 題組二根據(jù)電子守恒 突破電解分階段計算 3 500mLKNO3和Cu NO3 2的混合溶液中c NO 0 6mol L 1 用石墨作電極電解此溶液 當通電一段時間后 兩極均收集到2 24L氣體 標準狀況下 假定電解后溶液體積仍為500mL 下列說法正確的是 A 原混合溶液中c K 為0 2mol L 1B 上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0 2mol電子C 電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0 05molD 電解后溶液中c H 為0 2mol L 1 解析石墨作電極電解KNO3和Cu NO3 2的混合溶液 陽極反應(yīng)式為4OH 4e 2H2O O2 陰極先后發(fā)生兩個反應(yīng) Cu2 2e Cu 2H 2e H2 從收集到O2為2 24L這個事實可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0 4mol電子 而在生成2 24LH2的過程中轉(zhuǎn)移0 2mol電子 所以Cu2 共得到0 4mol 0 2mol 0 2mol電子 電解前Cu2 的物質(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)的量都為0 1mol 電解前后分別有以下守恒關(guān)系 c K 2c Cu2 c NO c K c H c NO 不難算出 電解前c K 0 2mol L 1 電解后c H 0 4mol L 1 答案A 題組三根據(jù)電極現(xiàn)象 利用電子守恒 突破電解池的 串聯(lián) 計算4 在如圖所示的裝置中 若通直流電5min時 銅電極質(zhì)量增加2 16g 試回答下列問題 1 電源中X電極為直流電源的 極 解析三個裝置是串聯(lián)的電解池 電解AgNO3溶液時 Ag 在陰極發(fā)生還原反應(yīng)變?yōu)锳g 所以質(zhì)量增加的銅電極是陰極 則銀電極是陽極 Y是正極 X是負極 答案負 2 pH變化 A B C 填 增大 減小 或 不變 解析電解KCl溶液生成KOH 溶液pH增大 電解CuSO4溶液生成H2SO4 溶液pH減小 電解AgNO3溶液 銀為陽極 不斷溶解 Ag 濃度基本不變 pH不變 增大減小不變 3 通電5min時 B中共收集224mL 標準狀況下 氣體 溶液體積為200mL 則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為 設(shè)電解前后溶液體積無變化 解析通電5min時 C中析出0 02molAg 電路中通過0 02mol電子 B中共收集0 01mol氣體 若該氣體全為氧氣 則電路中需通過0 04mol電子 電子轉(zhuǎn)移不守恒 因此 B中電解分為兩個階段 先電解CuSO4溶液 生成O2 后電解水 生成O2和H2 B中收集到的氣體是O2和H2的混合物 設(shè)電解CuSO4溶液時生成O2的物質(zhì)的量為x 電解H2O時生成O2的物質(zhì)的量為y 則4x 4y 0 02mol 電子轉(zhuǎn)移守恒 x 3y 0 01mol 氣體體積之和 解得x y 0 0025mol 所以n CuSO4 2 0 0025mol 0 005mol c CuSO4 0 005mol 0 2L 0 025mol L 1 答案0 025mol L 1 4 若A中KCl足量且溶液的體積也是200mL 電解后 溶液的pH為 設(shè)電解前后溶液體積無變化 解析通電5min時 A中放出0 01molH2 溶液中生成0 02molKOH c OH 0 02mol 0 2L 0 1mol L 1 pH 13 13 無明顯 外接電源 的電解池的 串聯(lián) 問題 主要是根據(jù) 原電池 的形成條件判斷 電源 的正 負極 從而判斷電解池的陰 陽極 方法技巧 返回 考點四金屬的腐蝕和防護 遞進題組 知識梳理 知識梳理 1 金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子變?yōu)?金屬發(fā)生 失去電子 金屬陽離子 氧化反應(yīng) 2 金屬腐蝕的類型 1 化學腐蝕與電化學腐蝕 非金屬單質(zhì)直接 電解質(zhì)溶液 無 氧化 有微弱 氧化 電化學 2 析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進行分析 水膜酸性較強 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 吸氧腐蝕 3 金屬的防護 1 電化學防護 犧牲陽極的陰極保護法 原理a 極 比被保護金屬活潑的金屬 b 極 被保護的金屬設(shè)備 原電池 負 正 外加電流的陰極保護法 原理a 極 被保護的金屬設(shè)備 b 極 惰性金屬或石墨 2 改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如制成合金 不銹鋼等 3 加防護層 如在金屬表面噴油漆 涂油脂 電鍍 噴鍍或表面鈍化等方法 電解 陰 陽 1 判斷正誤 正確的劃 錯誤的劃 1 所有金屬純度越大 越不易被腐蝕 2 純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣 3 干燥環(huán)境下金屬不被腐蝕 4 Al Fe Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物 5 鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時 負極鐵失去電子生成Fe3 深度思考 6 在金屬表面覆蓋保護層 若保護層破損后 就完全失去了對金屬的保護作用 7 外加電流的陰極保護法 構(gòu)成了電解池 犧牲陽極的陰極保護法構(gòu)成了原電池 二者均能有效地保護金屬不容易被腐蝕 2 寫出鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕生成鐵銹的原理 答案鐵銹的形成負極 2Fe 4e 2Fe2 正極 O2 4e 2H2O 4OH 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 24Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 32Fe OH 3 Fe2O3 xH2O 鐵銹 3 x H2O 遞進題組 題組一腐蝕快慢與防護方法的比較 1 如圖所示 各燒杯中盛有海水 鐵在其中被腐蝕的速度由快到慢的順序為 A B C D 解析 是Fe為負極 雜質(zhì)碳為正極的原電池腐蝕 是鐵的吸氧腐蝕 腐蝕較慢 其電極反應(yīng)式 負極Fe 2e Fe2 正極2H2O O2 4e 4OH 均為原電池 中Fe為正極 被保護 中Fe為負極 均被腐蝕 但Fe和Cu的金屬活動性差別大于Fe和Sn的 故Fe Cu原電池中Fe被腐蝕的較快 是Fe接電源正極作陽極 Cu接電源負極作陰極的電解腐蝕 加快了Fe的腐蝕 是Fe接電源負極作陰極 Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕 防止了Fe的腐蝕 根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為 答案C 2 下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法 正確的是 A 圖1中 鐵釘易被腐蝕B 圖2中 滴加少量K3 Fe CN 6 溶液 沒有藍色沉淀出現(xiàn) C 圖3中 燃氣灶的中心部位容易生銹 主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕D 圖4中 用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕 鎂塊相當于原電池的正極 解析A項 圖1中 鐵釘處于干燥環(huán)境 不易被腐蝕 B項 負極反應(yīng)為Fe 2e Fe2 Fe2 與 Fe CN 6 3 反應(yīng)生成Fe3 Fe CN 6 2藍色沉淀 D項 為犧牲陽極的陰極保護法 鎂塊相當于原電池的負極 答案C 1 判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 1 對同一電解質(zhì)溶液來說 腐蝕速率的快慢 電解原理引起的腐蝕 原電池原理引起的腐蝕 化學腐蝕 有防腐措施的腐蝕 2 對同一金屬來說 在不同溶液中腐蝕速率的快慢 強電解質(zhì)溶液中 弱電解質(zhì)溶液中 非電解質(zhì)溶液中 反思歸納 3 活動性不同的兩種金屬 活動性差別越大 腐蝕速率越快 4 對同一種電解質(zhì)溶液來說 電解質(zhì)濃度越大 金屬腐蝕越快 2 兩種保護方法的比較外加電流的陰極保護法保護效果大于犧牲陽極的陰極保護法 題組二正確判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕3 如圖所示的鋼鐵腐蝕中 下列說法正確的是 A 碳表面發(fā)生氧化反應(yīng)B 鋼鐵被腐蝕的最終產(chǎn)物為FeOC 生活中鋼鐵制品的腐蝕以圖 所示為主D 圖 中 正極反應(yīng)式為O2 4e 2H2O 4OH 解析A項 碳作正極 應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng) B項 鋼鐵被腐蝕的最終產(chǎn)物為Fe2O3 xH2O C項 生活中鋼鐵制品以發(fā)生吸氧腐蝕為主 答案D 4 利用圖裝置進行實驗 開始時 a b兩處液面相平 密封好 放置一段時間 下列說法不正確的是 A a管發(fā)生吸氧腐蝕 b管發(fā)生析氫腐蝕B 一段時間后 a管液面高于b管液面C a處溶液的pH增大 b處溶液的pH減小D a b兩處具有相同的電極反應(yīng)式 Fe 2e Fe2 解析根據(jù)裝置圖判斷 左邊鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕 右邊鐵絲發(fā)生析氫腐蝕 其電極反應(yīng)為左邊負極 Fe 2e Fe2 正極 O2 4e 2H2O 4OH 右邊負極 Fe 2e Fe2 正極 2H 2e H2 a b處的pH均增大 C錯誤 答案C 正確判斷 介質(zhì) 溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關(guān)鍵 潮濕的空氣 酸性很弱或中性溶液發(fā)生吸氧腐蝕 NH4Cl溶液 稀H2SO4等酸性溶液發(fā)生析氫腐蝕 失誤防范 探究高考明確考向 全國卷 高考題調(diào)研 各省市高考題調(diào)研 1 2 1 2014 新課標全國卷 27 3 PbO2可由PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)制得 反應(yīng)的離子方程式為 PbO2也可以通過石墨為電極 Pb NO3 2和Cu NO3 2的混合溶液為電解液電解制取 陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 陰極上觀察到的現(xiàn)象是 若電解液中不加入Cu NO3 2 陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 這樣做的主要缺點是 1 2 解析由PbO和NaClO反應(yīng)制PbO2 PbO PbO2 Pb的化合價升高 則NaClO作氧化劑 本身被還原為NaCl 故離子方程式為PbO ClO PbO2 Cl 石墨為電極 電解Pb NO3 2和Cu NO3 2的混合液制PbO2 則Pb2 應(yīng)在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)得到PbO2 故陽極電極反應(yīng)式為Pb2 2H2O 2e PbO2 4H 1 2 陰極上陽離子反應(yīng) 陽離子有Pb2 Cu2 H 根據(jù)陽離子放電順序 應(yīng)為Cu2 2e Cu 而生成的金屬Cu會覆蓋在石墨電極上 故陰極觀察到的現(xiàn)象為石墨上包上銅鍍層 若電解液中不加入Cu NO3 2 陰極Pb2 放電 生成金屬Pb Pb2 2e Pb 這樣Pb2 被消耗不能生成PbO2 降低了Pb2 的利用率 1 2 答案PbO ClO PbO2 Cl Pb2 2H2O 2e PbO2 4H 石墨上包上銅鍍層Pb2 2e Pb 不能有效利用Pb2 1 2 2 2014 新課標全國卷 27 4 H3PO2也可用電滲析法制備 四室電滲析法 工作原理如圖所示 陽膜和陰膜分別只允許陽離子 陰離子通過 1 2 寫出陽極的電極反應(yīng)式 分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因 早期采用 三室電滲析法 制備H3PO2 將 四室電滲析法 中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替 并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜 從而合并了陽極室與產(chǎn)品室 其缺點是產(chǎn)品中混有 雜質(zhì) 該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是 1 2 解析 陽極發(fā)生氧化反應(yīng) 在反應(yīng)中OH 失去電子 電極反應(yīng)式為2H2O 4e O2 4H 1 2 答案 2H2O 4e O2 4H 陽極室的H 穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室 原料室的H2PO穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室 二者反應(yīng)生成H3PO2 1 2 1 2 3 4 5 1 2014 廣東理綜 11 某同學組裝了如圖所示的電化學裝置 電極 為Al 其他均為Cu 則 A 電流方向 電極 A 電極 B 電極 發(fā)生還原反應(yīng)C 電極 逐漸溶解D 電極 的電極反應(yīng) Cu2 2e Cu 1 2 3 4 5 解析當多個池串聯(lián)時 兩電極材料活動性相差大的作原電池 其他池作電解池 由此可知圖示中左邊兩池組成原電池 右邊組成電解池 A項 電子移動方向 電極 A 電極 電流方向與電子移動方向相反 正確 B項 原電池負極在工作中失電子 被氧化 發(fā)生氧化反應(yīng) 錯誤 1 2 3 4 5 C項 原電池正極為得電子一極 銅離子在電極 上得電子 生成銅單質(zhì) 該電極質(zhì)量逐漸增大 錯誤 D項 電解池中陽極為非惰性電極時 電極本身失電子 形成離子進入溶液中 因為電極 為正極 因此電極 為電解池的陽極 其電極反應(yīng)式為Cu 2e Cu2 錯誤 答案A 1 2 3 4 5 2 2014 海南 3 以石墨為電極 電解KI溶液 含有少量的酚酞和淀粉 下列說法錯誤的是 A 陰極附近溶液呈紅色B 陰極逸出氣體C 陽極附近溶液呈藍色D 溶液的pH變小解析以石墨為電極 電解KI溶液 發(fā)生的反應(yīng)為2KI 2H2O2KOH H2 I2 類似于電解飽和食鹽水 陰極產(chǎn)物是H2和KOH 陽極產(chǎn)物是I2 1 2 3 4 5 由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉 所以陽極附近的溶液會變藍 淀粉遇碘變藍 陰極附近的溶液會變紅 溶液呈堿性 A B C正確 由于電解產(chǎn)物有KOH生成 所以溶液的pH逐漸增大 D錯誤 答案D 1 2 3 4 5 3 2014 上海 12 如圖所示 將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中 下列分析正確的是 A K1閉合 鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H 2e H2 B K1閉合 石墨棒周圍溶液pH逐漸升高C K2閉合 鐵棒不會被腐蝕 屬于犧牲陽極的陰極保護法D K2閉合 電路中通過0 002NA個電子時 兩極共產(chǎn)生0 001mol氣體 B 1 2 3 4 5 4 2014高考試題組合 1 2014 四川理綜 11 4 MnO2可作超級電容器材料 用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2 其陽極的電極反應(yīng)式是 解析陽極發(fā)生氧化反應(yīng) 由MnSO4制得MnO2 錳元素化合價升高 MnSO4在陽極反應(yīng) 根據(jù)原子守恒 反應(yīng)物中有H2O參加 再根據(jù)電荷守恒 生成物中還有H 配平電極反應(yīng)式 Mn2 2H2O 2e MnO2 4H 1 2 3 4 5 2 2014 山東理綜 30 1 離子液體是一種室溫熔融鹽 為非水體系 由有機陽離子 Al2Cl組成的離子液體作電解液時 可在鋼制品上電鍍鋁 鋼制品應(yīng)接電源的 極 已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng) 陰極電極反應(yīng)式為 若改用AlCl3水溶液作電解液 則陰極產(chǎn)物為 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 3 2014 北京理綜 26 4 電解NO制備NH4NO3 其工作原理如圖所示 為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3 需補充物質(zhì)A A是 說明理由 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 4 2014 江蘇 20 1 將燒堿吸收H2S后的溶液加入如圖所示的電解池的陽極區(qū)進行電解 電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng) S2 2e S n 1 S S2 寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式 電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì) 其離子方程式可寫成 1 2 3 4 5 解析 在陰極電解質(zhì)溶液是NaOH 同時圖示顯示產(chǎn)生了H2 因此陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O 2e H2 2OH 加入H2SO4后 H 與S反應(yīng)生成S和H2S 答案 2H2O 2e H2 2OH S 2H n 1 S H2S 1 2 3 4 5 5 2014 重慶理綜 11 4 一定條件下 如圖所示裝置可實現(xiàn)有機物的電化學儲氫 忽略其他有機物 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 導線中電子移動方向為 用A D表示 生成目標產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為 該儲氫裝置的電流效率 生成目標產(chǎn)物消耗的電子數(shù) 轉(zhuǎn)移的電子總數(shù) 100 計算結(jié)果保留小數(shù)點后1位 解析由圖可知 苯轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷的過程是加氫過程 發(fā)生還原反應(yīng) 故為陰極反應(yīng) 所以A為電源的負極 B為電源的正極 電子從負極流向陰極 即A D 該裝置的目標是從苯到環(huán)己烷實現(xiàn)儲氫 電極反應(yīng)式為C6H6 6H 6e C6H12 1 2 3 4 5 陽極反應(yīng)式為2H2O 4e O2 4H 生成2 8mol氧氣 失去11 2mol電子 電解過程中通過陰 陽極的電子數(shù)目相等 即陰極得到電子也為11 2mol 陰極除生成環(huán)己烷外 還生成H2 2H 2e H2 由題意可知 2n H2 6n C6H12 11 2mol 10mol n H2 10 10mol 24 n C6H12 解得n H2 2mol n C6H12 1 2mol 故生成1 2molC6H12時轉(zhuǎn)移電子1 2mol 6 7 2mol 電流效率 100 64 3 1 2 3 4 5 答案 A D C6H6 6H 6e C6H12 64 3 1 2 3 4 5 6 2014 廣東理綜 32 5 石墨可用于自然水體中銅件的電化學防腐 完成右圖防腐示意圖 并作相應(yīng)標注 解析要用C通過電化學腐蝕保護銅 只能用電解池原理 所以裝置圖如圖所示 1 2 3 4 5 7 2014 福建理綜 24 1 鐵及其化合物與生產(chǎn) 生活關(guān)系密切 右圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖 該電化腐蝕稱為 圖中A B C D四個區(qū)域 生成鐵銹最多的是 填字母 1 2 3 4 5 解析 金屬在中性和較弱的酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕 發(fā)生吸氧腐蝕 越靠近液面接觸到的O2越多 腐蝕得越嚴重 答案 吸氧腐蝕 B 1 2 3 4 5 5 2014 安徽理綜 28 某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學腐蝕類型的影響因素 將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部 塞上瓶塞 如圖1 從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液 同時測量容器中的壓強變化 1 2 3 4 5 1 請完成以下實驗設(shè)計表 表中不要留空格 1 2 3 4 5 解析本題采用 控制變量法 進行研究 即保持其他條件相同 只考慮其中一個因素對實驗的影響 探究醋酸濃度對電化學腐蝕的影響時 應(yīng)保證碳粉和鐵粉的質(zhì)量與參照實驗相同 因此實驗 中鐵粉為2 0g 對比實驗 和 可知 鐵粉的質(zhì)量及醋酸的濃度相同 而碳粉的質(zhì)量不同 顯然探究的是碳粉的含量對鐵的電化學腐蝕的影響 答案 2 0 碳粉含量的影響 1 2 3 4 5 2 編號 實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2 t2時 容器中壓強明顯小于起始壓強 其原因是鐵發(fā)生了 腐蝕 請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向 此時 碳粉表面發(fā)生了 填 氧化 或 還原 反應(yīng) 其電極反應(yīng)式是 1 2 3 4 5 解析當鐵發(fā)生析氫腐蝕時 由于生成H2 容器的壓強不斷增大 而發(fā)生吸氧腐蝕時 由于消耗O2 容器的壓強不斷減小 t2時容器的壓強明顯小于起始壓強 說明鐵發(fā)生了吸氧腐蝕 此時Fe作負極 失去電子發(fā)生氧化反應(yīng) 碳粉作正極 O2在其表面得到電子發(fā)生還原反應(yīng) 電極反應(yīng)式為O2 2H2O 4e 4OH 或4H O2 4e 2H2O 1 2 3 4 5 答案吸氧還原2H2O O2 4e 4OH 或4H O2 4e 2H2O 1 2 3 4 5 3 該小組對圖2中0 t1時壓強變大的原因提出了如下假設(shè) 請你完成假設(shè)二 假設(shè)一 發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體 假設(shè)二 解析Fe發(fā)生電化學腐蝕時 放出熱量 使體系的溫度升高 反應(yīng)放熱 溫度升高 1 2 3 4 5 4 為驗證假設(shè)一 某同學設(shè)計了檢驗收集的氣體中是否含有H2的方案 請你再設(shè)計一個實驗方案驗證假設(shè)一 寫出實驗步驟和結(jié)論 實驗步驟和結(jié)論 不要求寫具體操作過程 1 2 3 4 5 解析參照實驗 中藥品的用量及操作方法 更換多孔橡皮塞 增加進 出氣導管 并通入稀有氣體 排出空氣 滴加醋酸溶液 同時測量瓶內(nèi)壓強的變化 溫度變化等 確定猜想一是否成立 答案 藥品用量和操作同編號 實驗 多孔橡皮塞增加進 出導管 1 2 3 4 5 通入氬氣排凈瓶內(nèi)空氣 滴入醋酸溶液 同時測量瓶內(nèi)壓強變化 也可測溫度變化 檢驗Fe2 等 如果瓶內(nèi)壓強增大 假設(shè)一成立 否則假設(shè)一不成立 本題屬于開放性試題 答案合理即可 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 1 有關(guān)金屬的腐蝕與防護的敘述正確的是 A 金屬的化學腐蝕比電化學腐蝕普遍B 如圖裝置的原理是 犧牲陽極的陰極保護法 C 金屬腐蝕的本質(zhì)是M ne Mn 而被損耗D 用鋁質(zhì)鉚釘來接鐵板 鐵板易被腐蝕 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 解析A項 電化學腐蝕比化學腐蝕更普遍 B項 應(yīng)屬于外接電源的陰極保護法 D項 鋁比鐵活潑 鋁易被腐蝕 答案C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 2 如圖是用鐵鉚釘固定兩個銅質(zhì)零件的示意圖 若該零件置于潮濕空氣中 下列說法正確的是 A 發(fā)生電化學腐蝕 銅為負極 銅極產(chǎn)生H2B 銅易被腐蝕 銅極上發(fā)生還原反應(yīng) 吸收O2C 鐵易被腐蝕 鐵發(fā)生氧化反應(yīng) Fe 2e Fe2 D 發(fā)生化學腐蝕 Fe Cu2 Cu Fe2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 解析A項 銅應(yīng)為正極 電極反應(yīng)式為O2 2H2O 4e 4OH B項 鐵易被腐蝕 D項 發(fā)生的是電化學腐蝕 答案C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 3 現(xiàn)將氯化鋁溶液蒸干灼燒并熔融后用鉑電極進行電解 下列有關(guān)電極產(chǎn)物的判斷正確的是 A 陰極產(chǎn)物是氫氣B 陽極產(chǎn)物是氧氣C 陰極產(chǎn)物是鋁和氧氣D 陽極產(chǎn)物只有氯氣 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 解析將氯化鋁溶液蒸干灼燒得到Al2O3 電解熔融的Al2O3 陽極為O2 放電 陽極產(chǎn)物為氧氣 陰極為Al3 放電 陰極產(chǎn)物為Al 答案B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 4 下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯誤的是 解析在鍍件上鍍銅時 銅應(yīng)作陽極 與電源正極相連 鍍件應(yīng)作陰極 與電源負極相連 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 5 如圖裝置中X和Y均為石墨電極 電解液為500mL某藍色溶液 電解一段時間 觀察到X電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成 Y電極有無色氣體生成 溶液中原有溶質(zhì)完全電解后 停止電解 取出X電極 洗滌 干燥 稱量 電極增重1 6g 下列有關(guān)說法中不正確的是 A X電極是陰極B Y電極產(chǎn)生氣體的體積為0 28L 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 C 電解后溶液的pH 1D 要使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài) 需加入一定量的CuO或CuCO3解析根據(jù)X電極上有Cu析出 可以判斷X為陰極 Y為陽極 電極反應(yīng)式為陰極X 2Cu2 4e 2Cu0 05mol0 025mol 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 答案B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 6 制備單質(zhì)錳的實驗裝置如圖 陽極以稀硫酸為電解液 陰極以硫酸錳和硫酸混合液為電解液 電解裝置中箭頭表示溶液中陰離子移動的方向 下列說法不正確的是 A M是電源的負極B 左側(cè)氣孔逸出的氣體可能為副產(chǎn)物H2C 電解槽中發(fā)生的總反應(yīng)為MnSO4 2H2OMnO2 H2 H2SO4D 若用陽離子交換膜代替陰離子交換膜 陽極可能得到MnO2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 解析根據(jù)陰離子的移動方向 石墨為陽極 鉑為陰極 M為負極 N為正極 電極反應(yīng)式為陽極 4OH 4e 2H2O O2 或2H2O 4e O2 4H 陰極 Mn2 2e Mn或2H 2e H2 B項正確 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 C項應(yīng)為2MnSO4 2H2O 2Mn O2 2H2SO4 D項 若把陰離子交換膜改為陽離子交換膜 則Mn2 在陽極發(fā)生Mn2 2e 2H2O MnO2 4H 答案C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 7 截至到2013年12月末 中國光伏發(fā)電新增裝機容量達到10 66GW 光伏發(fā)電累計裝機容量達到17 16GW 圖為利用光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置電解尿素 CO NH2 2 的堿性溶液制氫的裝置示意圖 電解池中隔膜僅阻止氣體通過 陰 陽極均為惰性電極 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 下列敘述中正確的是 A N型半導體為正極 P型半導體為負極B 制氫裝置溶液中電子流向 從B極流向A極C X2為氧氣D 工作時 A極的電極反應(yīng)式為CO NH2 2 8OH 6e CO N2 6H2O 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 解析圖中N型半導體為負極 P型半導體為正極 A項錯誤 電解質(zhì)溶液中是離子導電 而不是電子 B項錯誤 B極與外接電源負極相連 為電解池的陰極 放出的是氫氣 而不是氧氣 C項錯誤 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 答案D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 8 高鐵酸鹽在能源環(huán)保領(lǐng)域有廣泛用途 用鎳 Ni 鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的裝置如圖所示 下列說法合理的是 A 鐵是陽極 電極反應(yīng)為Fe 2e 2OH Fe OH 2B 電解一段時間后 鎳電極附近溶液的pH減小C 若隔膜為陰離子交換膜 則電解后左側(cè)溶液中含有FeOD 每制得1molNa2FeO4 理論上可以產(chǎn)生67 2L氣體 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 解析電解反應(yīng)式為陽極 Fe 6e 8OH FeO 4H2O陰極 6H 6e 3H2 A項錯誤 B項 根據(jù)電極反應(yīng)式 鎳電極附近溶液的pH應(yīng)增大 D項 在標準狀況下 產(chǎn)生67 2LH2 答案C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 9 用如圖裝置電解硫酸鉀溶液制取氫氣 氧氣 硫酸和氫氧化鉀 從開始通電時 收集B和C逸出的氣體 1min后測得B口的氣體體積為C口處的一半 下列說法不正確的是 A 電源左側(cè)為正極B 電解槽左側(cè)的電極反應(yīng)方程式為2H2O 4e O2 4H 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 C D口導出的溶液為KOH溶液 且濃度比剛加入電解槽右側(cè)時的濃度大D 在標準狀況下 若1min后從C口處收集到的氣體比B口處收集到的氣體多2 24L 則有0 1NA個SO通過陰離子膜解析根據(jù)題意 電極應(yīng)為惰性電極 左側(cè)電極為陽極 右側(cè)電極為陰極 電極反應(yīng)式為陽極 4OH 4e 2H2O O2 或2H2O 4e O2 4H 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 陰極 4H 4e 2H2 或4H2O 4e 2H2 4OH A B均正確 C項 右側(cè)由于H 放電 產(chǎn)生KOH 所以其濃度比剛加入電解槽右側(cè)時的濃度大 D項 設(shè)產(chǎn)生O2為xmol 則產(chǎn)生H2為2xmol 2x x 0 1molx 0 1mol消耗的OH 為0 4mol 則有0 2NA個SO通過陰離子膜 答案D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 10 用惰性電極電解100mL4mol L 1的CuSO4溶液 一定時間后在陽極收集到1 12L氣體 向電解后的溶液中加入足量的鐵粉 充分作用后溶液中的Fe2 濃度為 設(shè)溶液的體積不變 反應(yīng)前后均為標準狀況 A 2 7mol L 1B 3mol L 1C 4mol L 1D 1mol L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 解析惰性電極電解硫酸銅 生成物是氧氣 硫酸和銅 加入鐵粉后發(fā)生氧化還原反應(yīng) 生成硫酸亞鐵 所以根據(jù)S原子守恒可知 硫酸亞鐵的物質(zhì)的量濃度與原硫酸銅的物質(zhì)的量濃度應(yīng)該是相等的 所以反應(yīng)后溶液中Fe2 濃度為4mol L 1 答案C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 11 神舟七號 成功登天標志著我國的航天事業(yè)進入了新的篇章 1 某空間站局部能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)如圖所示 其中燃料電池采用KOH溶液為電解液 燃料電池放電時的負極反應(yīng)式為 如果某段時間內(nèi)氫氧儲罐中共收集到33 6L 已折算成標況 氣體 則該段時間內(nèi)水電解系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 解析該燃料電池為氫氧燃料電池 氫氣在負極上反應(yīng) 先根據(jù)得失電子守恒有H2 2e H2O 再根據(jù)電荷守恒有H2 2e 2OH H2O 最后根據(jù)原子守恒有H2 2e 2OH 2H2O 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 根據(jù)水電解產(chǎn)生的氣體與轉(zhuǎn)移電子數(shù)間的關(guān)系 2H2O2H2 O2 4e 則n e 4 2mol 答案H2 2e 2OH 2H2O2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 2 在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中 不僅要求分離出CO2 還要求提供充足的O2 某種電化學裝置可實現(xiàn)轉(zhuǎn)化2CO2 2CO O2 CO可用作燃料 已知該反應(yīng)的陽極反應(yīng)式為4OH 4e O2 2H2O 則陰極反應(yīng)式為 解析根據(jù) 陰極反應(yīng)式 總反應(yīng)式 陽極反應(yīng)式 得陰極反應(yīng)式為2CO2 4e 2H2O 2CO 4OH 2CO2 4e 2H2O 2CO 4OH 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 12 如圖表示一個電解池 裝有電解液a X Y是兩塊電極板 通過導線與直流電源相連 請回答以下問題 1 若X Y是惰性電極 a是飽和NaCl溶液 實驗開始時 同時在兩邊各滴入幾滴酚酞 則 電解池中X極上的電極反應(yīng)式是 在X極附近觀察到的現(xiàn)象是 Y電極上的電極反應(yīng)式是 檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 解析 電解池中X極是陰極 發(fā)生還原反應(yīng) 電極反應(yīng)式為2H 2e H2 可以看到電極上有氣泡產(chǎn)生 且由于H 放電使X極附近溶液中OH 濃度增大 使酚酞溶液變紅色 Y電極上是Cl 放電 電極反應(yīng)式為2Cl 2e Cl2 答案 2H 2e H2 有氣泡產(chǎn)生 溶液變紅色 2Cl 2e Cl2 將濕潤的KI 淀粉試紙置于c口處 試紙變藍 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 2 若用電解方法精煉粗銅 電解液a選用CuSO4溶液 則 X電極的材料是 電極反應(yīng)式是 Y電極的材料是 電極反應(yīng)式是 說明 雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出 當電路中有0 04mol電子通過時 陰極增重 g 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 解析電解精煉粗銅 陽極用粗銅 陰極用純銅 根據(jù)反應(yīng) 電路中通過2mol電子 陰極析出1mol銅 故當電路中通過0 04mol電子時 析出0 02molCu 陰極增重1 28g 答案 純銅Cu2 2e Cu 粗銅Cu 2e Cu2 1 28 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 13 銅與稀硫酸不反應(yīng) 某校實驗小組的同學在老師的指導下設(shè)計了下列裝置 實現(xiàn)了銅與稀硫酸的反應(yīng) 請回答下列問題 1 甲同學認為在通入空氣的同時 將開關(guān)K與 填 a 或 b 連接 即可實現(xiàn) 則此時石墨電極的反應(yīng)式為 電池的總反應(yīng)式為 電池工作時 H 向 填 C 或 Cu 極移動 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 14 解析通入空氣 即用氧氣作氧化劑 將銅氧化 故應(yīng)通過原電池實現(xiàn) 則應(yīng)將K與a相連 此時Cu為負極 發(fā)生反應(yīng) Cu 2e Cu2 C為正極 發(fā)生反應(yīng) O2 4H 4e 2H2O 總反應(yīng)式為2Cu O2 2H2SO4 2CuSO4 2H2O 電池工作時 H 向正極 即C極 移動 答案aO2 4H 4e 2H2O2Cu O2 2H2SO4 2CuSO