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2019年高考化学一轮复习精品资料1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
2.理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。
一、电解原理 1．电解在电流作用下，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．电解池 (1)构成条件①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融盐)。
③形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子移动方向①电子：从电源负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。
②离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。
3.以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律 类型电极反应特点实例 电解 对象 电解质溶液浓度 pH 电解质 溶液复原 电解 水型阴：2H ＋＋2e －===H 2↑(或2H 2O ＋2e－===2OH －＋H 2↑)阳：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑(或2H 2O －4e －===4H ＋＋O 2↑)NaOH 水 增大 增大 加水 H 2SO 4 水 增大 减小 加水 Na 2SO 4 水 增大 不变 加水 电解电电解质电离出的阴、阳离子分别HCl电解质减小增大通氯化氢解质型 在两极放电CuCl 2 电解质 减小 加氯化铜放H 2生碱型 阴极：H 2O 放H 2生碱 阳极：电解质阴离子放电 NaCl 电解质 和水 生成新 电解质 增大 通氯化氢 放O 2生酸型阴极：电解质阳离子放电 阳极：H 2O 放O 2生酸CuSO 4 电解质和水生成新 电解质减小加氧化铜 或碳酸铜二、电解原理的应用 1．氯碱工业(1)概念：用电解饱和NaCl 溶液的方法来制取NaOH 、H 2和Cl 2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。
(2)原理⎩⎨⎧阳极：2Cl －－2e －===Cl 2氧化反应阴极：2H ＋＋2e －===H 2还原反应总反应：2NaCl ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑2．电镀与电解精炼铜电镀 (Fe 上镀Cu)电解精炼铜阳极电极材料铜粗铜(含Zn 、Fe 、Ni 、Ag 、Au 等杂质) 电极反应Cu －2e －===Cu 2＋Cu －2e －===Cu 2＋Zn －2e －===Zn 2＋Fe －2e===Fe 2＋Ni －2e －===Ni 2＋阴极电极材料 铁纯铜电极反应 Cu 2＋＋2e －===Cu 电解质溶液CuSO 4溶液注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag 、Au 等不反应，沉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。
电解池、金属的腐蚀与防护【学习目标】 1. 电解池的工作原理 2. 电解原理的应用及计算 3. 金属的的电化学腐蚀与防护 ◆感知高考1. [2020·新课标Ⅰ]科学家近年发明了一种新型Zn −CO 2水介质电池。
电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO 2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是A. 放电时，负极反应为24Zn 2e 4OH Zn(OH)----+= B. 放电时，1 mol CO 2转化为HCOOH ，转移的电子数为2 molC. 充电时，电池总反应为24222Zn OH) 2Zn O 4OH O (2H --=+↑++D. 充电时，正极溶液中OH −浓度升高 【答案】D 【解析】A ．放电时，负极上Zn 发生氧化反应，电极反应式为：--2-4Zn-2e +4OH =Zn(OH)，故A 正确，不选；B ．放电时，CO 2转化为HCOOH ，C 元素化合价降低2，则1molCO 2转化为HCOOH 时，转移电子数为2mol ，故B 正确，不选；C ．充电时，阳极上H 2O 转化为O 2，负极上2-4Zn(OH)转化为Zn ，电池总反应为：2--4222Zn(OH)=2Zn+O +4OH +2H O ↑，故C 正确，不选；D ．充电时，正极即为阳极，电极反应式为：-+222H O-4e =4H +O ↑，溶液中H +浓度增大，溶液中c (H +)•c (OH -)=K W ，温度不变时，K W 不变，因此溶液中OH -浓度降低，故D 错误，符合题意；答案选D 。
2. [2020·山东（新高考）13]采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。
忽略温度变化的影响，下列说法错误的是A. 阳极反应222H O 4e 4H O -+-=+↑B. 电解一段时间后，阳极室的pH 未变C. 电解过程中，H +由a 极区向b 极区迁移D. 电解一段时间后，a 极生成的O 2与b 极反应的O 2等量 【答案】D 【解析】A.依据分析a 极是阳极，属于放氧生酸性型的电解，所以阳极的反应式是2H 2O-4e -=4H ++O 2↑，故A 正确，但不符合题意；B.电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH 值不变，故B 正确，但不符合题意；C.有B 的分析可知，C 正确，但不符合题意；D.电解时，阳极的反应为：2H 2O-4e -=4H ++O 2↑，阴极的反应为：O 2+2e -+2H +=H 2O 2，总反应为：O 2+2H 2O=2H 2O 2，要消耗氧气，即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，故D错误，符合题意；故选：D。
第20讲电解池金属的腐蚀与防护课时集训测控导航表1.(2018·河北邢台期末)常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液,电解一段时间后,下列有关电解质溶液变化的说法正确的是( A )A.电解质溶液的浓度增大,pH减小B.电解质溶液的浓度增大,pH增大C.电解质溶液的浓度减小,pH减小D.电解质溶液的浓度不变,pH不变解析:NaHSO4Na++H++S,溶液呈酸性,常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液实质是电解水,因此NaHSO4溶液的浓度增大,c(H+)增大,pH 减小,故A项正确。
2.(2017·山东滕州月考)金属镍有广泛的用途,粗镍中含有少量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:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)( D )A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-NiB.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等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:根据电解原理,阳极上失去电子,化合价升高,发生氧化反应, 故A错误;根据电解原理,阳极是活性电极,则在阳极失电子的金属有Zn、Fe、Ni,而在阴极析出的只有Ni,故B错误;提纯Ni,电解质为含Ni2+的溶液,电解后,溶液中有Zn2+、Fe2+、Ni2+,故C错误;由于活动性:Ni>Cu>Pt,所以阳极泥为铜和铂,故D正确。
3.(2017·安徽安庆六校联考)下列图示中关于铜电极的连接错误的是( C )解析:锌比铜活泼,锌作负极,铜作正极,连接正确,故A正确;精炼铜,粗铜作阳极,精铜作阴极,故B正确;电镀时,镀件作阴极,镀层金属作阳极,连接错误,故C错误;电解氯化铜,铜作阴极,石墨作阳极,连接正确,故D正确。
4.(2017·湖南长沙长郡中学检测)下列有关金属腐蚀与保护的说法正确的是( C )A.常温下,断开K时,若M溶液为浓硫酸,则铁发生化学腐蚀B.关闭K,若M为氯化钠,则铁极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-C.关闭K,若M为硫酸铵,则石墨极的电极反应式为2H++2e-H2↑D.关闭K,若M溶液为海水,石墨换成铜或银,则叫外加电流的阴极保护法解析:常温下,断开K时,若M溶液为浓硫酸,金属铁被钝化,铁受到保护,故A错误;关闭K时,若M为氯化钠,则发生金属铁的吸氧腐蚀,金属铁是负极,铁电极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故B错误;关闭K时,若M为硫酸铵,其溶液显酸性,发生金属铁的析氢腐蚀,金属铁是负极,石墨极的电极反应式为2H++2e-H2↑,故C正确;关闭K时,若M溶液为海水,石墨换成铜或银,此时金属铁是负极,会加快金属Fe的腐蚀速率,故D错误。
识后,用如图装置进行实验,请回答下列问题:(1)实验一:将开关K与a连接,则乙为极,电极反应式为。
(2)实验一结束后,该研究小组的同学决定在乙电极表面上镀下列金属中的一种以防止铁被腐蚀,正确的选择是(填字母编号)。
a.Cub.Znc.Snd.Ag(3)实验二:开关K与b连接,则乙为极,总反应的离子方程式为。
(4)对于实验二,下列说法正确的是(填字母编号)。
a.溶液中Na+向甲极移动b.从甲极处逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝c.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度d.反应在结束后,甲电极和乙电极上收集到的气体体积一定相等(5)该研究小组的同学在实验二结束的溶液中滴加酚酞溶液,发现(填“甲”或“乙”)极附近变红。
若标准状况下乙电极产生22.4 mL气体,转移电子的物质的量为 mol;若剩余溶液体积为200 mL,则该溶液的pH为。
解析:(1)K与a相连构成原电池,铁作为原电池的负极,失去电子发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+。
(2)防止铁被腐蚀,则在Fe上镀的金属应比铁活泼,所以选择Zn。
(3)K与b相连构成电解池,乙与电源负极相连,所以作为电解池的阴极。
(4)电解池中阳离子向阴极移动,a错误;甲极Cl-放电生成Cl2,Cl2可使湿润的淀粉KI试纸变蓝,b正确;两电极生成的是等量的H2和Cl2,应通入HCl,若加入盐酸会引进H2O,使溶液浓度变稀,c错误;阴极Cl-放电结束后,OH-放电得到O2,d错误。
(5)乙电极是H+放电,所以该电极处产生了大量的OH-,加入酚酞溶液变红;乙电极反应式为2H++2e-H2↑,n(e-)=2n(H2)=2×(0.022 4 L÷22.4 L·mol-1)=0.002 mol,c(OH-)====0.01 mol·L-1,所以pH=12。
答案:(1)负Fe-2e-Fe2+(2)b (3)阴2Cl-+2H 2O2OH-+H2↑+Cl2↑(4)b (5)乙0.002 126.(2017·湖北恩施一中模拟)实验室用铅蓄电池电解饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电时发生如下反应,负极:Pb+S-2e-PbSO4,正极:PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O,今若制得0.050 mol Cl2,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是( C )A.0.025 molB.0.050 molC.0.10 molD.0.20 mol解析:设生成0.050 mol氯气需转移的电子为x mol,2Cl--2e-Cl2↑2 mol 1 molx mol 0.050 mol解得x=0.1,设消耗硫酸的物质的量为y mol,放电时铅蓄电池的电池反应式为:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O 转移电子2 mol 2 moly mol 0.1 moly=0.1,所以消耗硫酸0.1 mol ;故选C。
7.(2018·河北衡水中学测试)在日常生活中,我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象。
可以通过下列装置所示实验进行探究。
下列说法正确的是( D )A.按图Ⅰ装置实验,为了更快更清晰地观察到液柱上升,可采用下列方法:用酒精灯加热具支试管B.图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图,图Ⅱ中负极材料是碳,正极材料是铁C.铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究,Cl-由活性炭区向铝箔表面区迁移,并发生电极反应:2Cl--2e-Cl2↑D.图Ⅲ装置的总反应为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑解析:具支试管内气体受热体积膨胀,导管口会有气泡冒出,无法观察到液柱上升,A错误;负极材料是铁,正极材料是碳,B错误;负极电极反应式为Al-3e-Al3+,C错误;正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,总反应方程式为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑,D正确。
8.(2017·山东滕州二中月考)如图所示装置中,已知电子由b极沿导线流向锌。
下列判断正确的是( C )A.该装置中Cu极为阴极B.一段时间后锌片质量减少C.b极反应的电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2OD.当铜极的质量变化为32 g时,a极上消耗的O2的体积为5.6 L解析:左侧装置为原电池,右侧为电解池,通氢气一极为负极,通氧气一极为正极,铜跟原电池的正极相连,铜为阳极,A错误;锌跟原电池的负极相连,为阴极,其电极反应式为:Cu2++2e-Cu,B错误;原电池中电解质是碱,负极电极反应式为H2+2OH--2e-2H2O,C正确;没有说明条件是否是标准状况下,则O2的体积不能计算,D错误。
9.(2017·山东潍坊三中检测)下列说法正确的是( D )A.图(a)中,随着电解的进行,溶液中H+的浓度越来越小B.图(b)中,Mg电极作电池的负极C.图(c)中,发生的反应为Co+Cd2+Cd+Co2+D.图(d)中,K分别与M、N连接时,Fe电极均受到保护解析:图(a)中,有外界电源,是电解池,电解硫酸溶液实质上是电解水,硫酸浓度增大,溶液中H+的浓度越来越大,A错误;(b)图装置是原电池,Al和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,Mg与NaOH溶液不反应,则Al电极是电池的负极,Mg电极作电池的正极,B错误;图(c)是原电池,据图可知,Cd为负极,失去电子,Co2+在正极得电子发生还原反应,则发生的反应为Cd+Co2+Cd2++Co,C错误;图(d)中,K与M连接时构成电解池,Fe与电源负极相连得到保护,K与N相连时形成原电池,Zn比Fe活泼,Fe作原电池的正极得到保护,D正确。
10.(2017·浙江温州中学月考)将等物质的量浓度的CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后,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,则下列说法正确的是( C )A.阳极产物一定是Cl2,阴极产物一定是CuB.BC段表示在阴极上是H+放电产生了H2C.AB、BC段阴极反应都为Cu2++2e-CuD.CD段表示阳极上OH-放电破坏了水的电离平衡,产生了H+解析:设CuSO4和NaCl各n mol,电解分3个阶段,AB段:阳极n mol Cl-失n mol电子,阴极:n mol Cu2+得n mol电子,由于Cu2+水解使溶液酸性减弱,铜离子浓度逐渐减小,溶液pH逐渐增大;BC段:阳极n mol OH-失n mol电子(来源于水的电离),阴极n mol Cu2+再得n mol电子,由于OH-消耗,溶液中H+浓度增大,溶液的pH迅速减小;CD段:阳极OH-失去电子,阴极H+得到电子,开始电解水,溶液中氢离子浓度逐渐增大,pH减小。
电解开始时,阳极先发生2Cl--2e-Cl2↑,后发生4OH--4e-2H2O+O2↑,阴极先发生Cu2++2e-Cu,后发生2H++2e-H2↑,A错误;BC段阴极发生的电极反应是Cu2++2e-Cu,阴极Cu2+得到电子,生成铜单质,B错误;AB、BC段阴极反应都为Cu2++2e-Cu,C正确;CD段发生2H++2e-H2↑、4OH--4e-2H2O+O2↑,即CD段电解的物质是水,D错误。
11.(2018·江西师大附中期末)工业上采用惰性电极电解锰酸钾(K2MnO4)溶液制取高锰酸钾,试写出该电解反应的化学方程式:。
提出改进方法:可用阳离子交换膜分隔两极区进行电解(如图)。
图中A口加入的溶液最好为。
使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率的原因是。
解析:惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾,Mn在阳极失电子生成Mn,溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气,溶液中氢氧根离子+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH;根据图中浓度增大,化学方程式为2K阳离子移动方向可知左边电极为阳极,右边冒气泡的电极为阴极,根据电解的总反应,A口最好加入氢氧化钾溶液;阳离子交换膜可以防止Mn进入阴极区被还原。
