1、考点3金属的腐蚀与防护1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。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非金属单质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(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(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍铁锈的形成：2FeO2
2、2H2O=2Fe(OH)2，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3(x3)H2O=Fe2O3xH2O(铁锈)。3金属的防护(1)电化学防护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。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。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)纯银器在空气中因化学腐蚀表面渐渐变暗。()(2)金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍。()(3)金属腐蚀就是金属失去
3、电子被还原的过程。()(4)铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应：Fe3e=Fe3，继而形成铁锈。()(5)铜在酸性环境中易发生析氢腐蚀。()(6)生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀。()(7)当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用。()(8)牺牲阳极的阴极保护法是利用电解原理防腐蚀。()(9)将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连，正极连接到一块废铁上可防止水闸被腐蚀。()(10)将钢闸门与浸入海水的锌块用导线相连，可防止钢闸门被腐蚀。()题组一金属的电化学腐蚀1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
4、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的氧化作用引起的答案B解析A项，因液面处氧气的浓度大且与海水接触，故在液面处铁棒腐蚀最严重；C项，接通开关后形成原电池，Zn的腐蚀速率增大，H在Pt电极上放电产生H2；D项，干电池自放电腐蚀是NH4Cl产生的H的氧化作用引起的。22015上海高考 x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()Ad为石墨，铁片腐蚀加快Bd为石墨，石墨上电极反应为O22H2O4e=4OHCd为锌块，铁片不易被腐蚀Dd为锌块，铁片上电极反应为2H2
5、e=H2答案D解析A项，若d为石墨，则形成原电池，铁片为负极，失电子发生氧化反应，腐蚀加快，正确；B项，因电解质溶液为海水，因此若d为石墨，则形成原电池，铁发生吸氧腐蚀，在正极(石墨)上O2得电子发生还原反应生成OH，正确；C项，若d为锌块，则形成原电池时铁作正极被保护，不易被腐蚀，正确；D项，若d为锌块，则形成原电池时铁作正极，仍是发生吸氧腐蚀，即铁片上的电极反应为O22H2O4e=4OH，错误。3. 2017山东潍坊高三模拟利用如图装置进行实验，开始时，左右两管液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法正确的是()A左管中O2得到电子，右管中H得到电子B一段时间后，左管液面低于右管液面Ca、
6、b两处具有相同的电极反应式：Fe3e=Fe3Da处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小答案A解析左管中铁丝发生吸氧腐蚀，O2得电子，右管中铁丝发生析氢腐蚀，H得电子，A项正确；左管中吸收氧气，压强减小，右管中析出氢气，压强增大，故一段时间后，左管液面上升，右管液面下降，左管液面高于右管液面，B项错误；a、b两处铁丝均作负极，电极反应式均为Fe2e=Fe2，C项错误；左管中O2得电子，发生反应：O22H2O4e=4OH，故a处溶液c(OH)增大，pH增大，右管中H得电子，发生反应：2H2e=H2，b处溶液c(H)减小，pH增大，D项错误。总结提升电化学腐蚀规律(1)电解原理引起的腐蚀原电池原理引起
7、的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(2)从防腐措施方面分析，腐蚀的快慢为：外接电源的阴极牺牲阳极的阴极有一般防护条件FeCu，所以若将锌板换成铜板，则先腐蚀活泼金属Fe，错误；D项，钢闸门与电源的负极相连而被保护，正确。5. 2017兰州一中高三测试金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外，还有“氧浓差腐蚀”，如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同，在氧浓度低的部位是原电池的负极。下列说法正确的是()A纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀B钢铁吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe3e=Fe3C海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用D在图示氧浓差腐蚀中，M极处发生的电极反应为O22H2O4e=4OH答案D解
8、析纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能构成原电池，所以发生化学腐蚀，A项错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe2e=Fe2，B项错误；铜不如铁活泼，铜、铁在海水中形成原电池，Fe作负极，加快了海轮的腐蚀，C项错误；因氧浓度低的部位是原电池的负极，由图示可知，M处O2浓度高，该处O2得到电子，其电极反应式为O22H2O4e=4OH，D项正确。1.高考集萃判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)2016天津高考金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度无关。()(2)2015江苏高考钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀。()(3)2014江苏高考若在海轮外壳上附着一些铜
9、块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀。()(4)2014天津高考铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性。()答案(1)(2)(3)(4)解析(1)金属发生吸氧腐蚀时，氧气浓度越大，被腐蚀的速率越快，错误；(2)当铁作原电池的正极或电解池的阴极时，铁均会受到保护，正确；(3)在海轮外壳上附着一些铜，可形成铁、铜原电池，铁比铜活泼，作为负极被腐蚀，错误；(4)铁表面镀锌，可以形成原电池，锌作负极，增强铁的抗腐蚀能力，正确。22015四川高考用如图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，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：
10、Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反应式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O答案D解析用石墨作阳极，铁作阴极符合题意，A项正确；由题目信息提示，溶液中的离子为CN和Cl，而阳极产生ClO，故其反应物一定是Cl，即Cl在阳极被氧化为ClO，B项正确；阴极为水得电子生成氢气的反应，C项正确；题目信息提示，该反应体系提供的是碱性环境，故反应式中不可能有H，除去CN的正确的反应式为2CN5ClOH2O=5Cl2CO2N22OH，D项错误。32016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
11、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()Aa、d处：2H2O2e=H22OHBb处：2Cl2e=Cl2Cc处发生了反应：Fe2e=Fe2D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜答案B解析由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。实验一中，铁丝中的电流方向为从d到c，电子移动方向为从c到d，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。a、d处发生反应2H2O2e=H22OH，A项正确；若b处发生反应2Cl2e=Cl2，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，故B项错误；c处铁作阳极，发生反应Fe2e=F
12、e2，由于生成的Fe2浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C项正确；实验二是一个更加复杂的电解池装置，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu2e=Cu2，右端(阴极)均发生反应2H2e=H2，一段时间后，Cu2移动到m和n处，m、n处附近Cu2浓度增大，发生反应Cu22e=Cu，m、n处能生成铜，D正确。42015浙江高考在固态金属氧化物电解池中，高温下电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是()AX是电源的负极B阴极的电极反应式是：H2O2e=H2O2，CO22e=COO2C总
13、反应可表示为：H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11答案D解析H2O和CO2混合气体转变为H2和CO的过程发生了还原反应，该电极为阴极，则X为电源的负极，A项正确；阴极的电极反应式为H2O2e=H2O2，CO22e=COO2，B项正确；制备过程的总反应为H2OCO2COH2O2，C项正确；阴极与阳极产生的气体，其物质的量之比为21，D项错误。5高考集萃(1)2016天津高考化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若
14、氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为_。c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。(2)2015山东高考利用如图装置电解制备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”)。(3)2014全国卷H3PO2也可用电渗析法制备。“
15、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)：写出阳极的电极反应式_。分析产品室可得到H3PO2的原因_。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_。(4)2014山东高考离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作
16、电解液，则阴极产物为_。为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应转移6 mol电子时，所得还原产物的物质的量为_mol。答案(1)阳极室防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢或N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低(2)LiOH2Cl2e=Cl2B(3)2H2O4e=O24H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H3PO2POH2PO或H3PO2被氧化(4)负4Al2Cl3e=Al7AlClH23解析(1)电解时，阳极反应式为
17、Fe6e8OH=FeO4H2O，阴极反应式为2H2O2e=H22OH，电解过程中，阳极室消耗OH，c(OH)降低。根据题意，Na2FeO4易被H2还原，由于阴极产生的气体为H2，若不及时排出，会将Na2FeO4还原，使其产率降低。合并之后根据题意，若碱性较弱，则Na2FeO4稳定性差，且反应慢；若碱性较强，则铁电极区会产生Fe(OH)3或Fe(OH)3分解生成的Fe2O3，所以M点和N点的c(Na2FeO4)均低于最高值。(2)产生H2的极为阴极，同时产生OH，Li通过阳离子交换膜进入阴极，阴极区电解液为LiOH溶液。阳极区电解液为LiCl溶液，Cl发生失电子的氧化反应生成Cl2。(3)阳极为
18、水电离出的OH放电，电极反应式为2H2O4e=O24H。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。合并之后在阳极区H2PO或H3PO2可能失电子发生氧化反应，即生成物中会混有PO。(4)电镀时，钢制品为镀件，应作阴极，故应与电源的负极相连接。根据题意，阴极发生得电子的还原反应，应生成金属铝，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则Al2Cl、AlCl参与电极反应，故阴极的电极反应式为4Al2Cl3e=Al7AlCl。电解AlCl3水溶液时，阴极为H得电子生成H2。铝与NaOH溶液的反应中，还原产物为H2，当反应转移6 mol电
19、子时，生成3 mol H2。时间：45分钟满分：100分一、选择题(每题7分，共63分)1下列关于电化学知识的说法正确的是()A电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠B电解精炼铜时，阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加C电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Al、Fe、CuD电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2未反应完)，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态答案B解析A项，电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl2H2O，错误；B项，阳极除铜放电外，比铜活泼的金属如Zn、Fe也放电，但阴极上只有Cu2放电，正确；C项，根据金属活动性顺序可知，阴极上离子
20、的放电顺序是Fe3Cu2HFe2Al3，Fe2和Al3不放电，Fe3得电子生成Fe2，不会析出铁和铝，在阴极上依次析出的是铜、氢气，错误；D项，电解CuSO4溶液，阴极析出Cu，阳极生成氧气，加入CuO或CuCO3使溶液恢复至原状态，加入Cu(OH)2会有水生成，不能使其复原，错误。22017吉林长春高三联考用如图所示的实验装置进行电化学实验，下列判断中正确的是()A若X为铝片，Y为镁片，Z为NaOH，将开关K置于B处，则镁为原电池的负极B若X为锌片，Y为铁片，Z为NaCl，将开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀C若X为铁片，Y为铜片，Z为CuSO4，将开关K置于A处可实现在铁片上镀铜D若X、Y
21、均为碳棒，Z为Na2SO4，开关K置于A处，X极发生的反应为2H2e=H2答案B解析Al能与NaOH溶液反应，Mg不能，在Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池中，Al是负极，A错；若X为锌片，开关K置于A或B处时，铁为阴极或正极，铁片上均发生还原反应，均可减缓铁的腐蚀，B正确；在铁片上镀铜时，应用铜作阳极，铁作阴极，即X应为铜片，Y为铁片，C错；用惰性电极电解Na2SO4溶液时，阳极(X)发生氧化反应：4OH4e=2H2OO2，D错。3某小组用下图装置进行实验，下列说法正确的是()A闭合K，外电路电流方向为Fe电极石墨电极B盐桥中的电解质可以用KClC闭合K，石墨电极上只生成铜D导线中流过0.
22、15 mol e时，加入5.55 g Cu2(OH)2CO3，CuSO4溶液可恢复原组成答案D解析左侧两个烧杯构成了一个原电池，Fe为负极，Ag为正极；右侧烧杯为电解池。原电池中电流从正极流向负极，故外电路电流方向为Ag电极Pt电极，石墨电极Fe电极，A项错误。KCl中的Cl与Ag反应，会导致中间烧杯中的电解质减少，故盐桥中的电解质不能是KCl，B项错误。闭合K，石墨连接原电池的负极，石墨为阴极，发生还原反应，Cu2被完全还原成Cu后，电解生成的硫酸所电离出的H再被还原生成氢气，C项错误。右侧烧杯中n(CuSO4)0.05 L1 mol/L0.05 mol，加入的nCu2(OH)2CO35.5
23、5 g222 gmol10.025 mol。导线中流过0.1 mol电子时，发生反应：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2；再流过0.05 mol电子时，发生反应：2H2O2H2O2；消耗了CuSO4和H2O，其中n(CuSO4)0.05 mol，n(H2O)0.05 mol0.025 mol0.075 mol；反应后，加入0.025 mol碱式碳酸铜，发生反应Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO43H2OCO2，生成的n(CuSO4)0.05 mol，n(H2O)0.075 mol，D项正确。42017重庆第一中学测试现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶液吸收
24、有毒的硫化氢气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是()A左槽中发生的反应为2Cl2e=Cl2B右槽中的反应式：2H2e=H2CH从电解池左槽迁移到右槽DFeCl3溶液可以循环利用答案A解析根据装置图可知Fe2在电解池的左槽中被氧化生成Fe3，则左槽是电解池的阳极，右槽是电解池的阴极。阳极(左槽)的电极反应式为Fe2e=Fe3，A错误；阴极(右槽)的电极反应式为2H2e=H2，B正确；电解池中阳离子H从电解池阳极(左槽)迁移到阴极(右槽)，C正确；反应池中的反应为2FeCl3H2S=2FeCl22HClS，故FeCl3溶液可以循环利用，D正确。5纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关
25、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2CuH2OCu2OH2。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2Cu2OH2e=Cu2OH2O答案D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，阳极反应式为2Cu2OH2e=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， 阳极附近溶液的pH不变，B错误。62016成都测试如图所示，X、Y、Q、W都是惰性
26、电极，将电源接通后，W极附近颜色逐渐加深。下列说法中不正确的是()A电池的M极为正极B甲装置中溶液的pH减小C甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为11D欲用乙装置给铜镀银，U极应该是Ag，电镀液选择AgNO3溶液答案C解析W极附近颜色逐渐加深，说明通电时氢氧化铁胶粒移向该电极，即W连接电源的负极，则N为负极，M为正极，A正确；通电时，甲装置中总反应为2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，甲装置中溶液的pH减小，n(O2)n(Cu)12，B正确，C错误；电镀时镀层金属作阳极，即U极应该是Ag，电镀液为AgNO3溶液，D正确。72017衡水中学高三测试在日常生活中，我们经常看到铁制
27、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()A按图装置实验，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图是图所示装置的原理示意图，图中负极材料是碳，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：2Cl2e=Cl2D图装置的总反应为4Al3O26H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑答案D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Al3e=
28、Al3，C错误；正极反应式为O22H2O4e=4OH，总反应方程式为4Al3O26H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，D正确。82015福建高考某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，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Da电极的反应为3CO218H18e=C3H8O5H2O答案B解析该装置将光能转化为化学能，将电能转化为化学能，A项错误；该装置工作时，a极为阴极，b极为阳极，H从阳极(b极)区向阴极(a
29、极)区迁移，B项正确；根据电路中通过的电量相等，由2H2OO2、CO2C3H8O可得：3O22CO2，则每生成1 mol O2，被还原的CO2的质量为 mol44 g/mol29.3 g，C项错误；a极上CO2发生得电子的还原反应转化为C3H8O，D项错误。92017南京高三模拟用如图所示装置(熔融CaF2CaO作电解质)获得金属钙，并用钙还原TiO2制备金属钛。下列说法正确的是()A电解过程中，Ca2向阳极移动B阳极的电极反应式为C2O24e=CO2C在制备金属钛反应前后，整套装置中CaO的总量减少D若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“”接线柱是Pb电极答案B解析A项，电解过程中，阳极消耗阴离
30、子，阴极消耗阳离子，所以Ca2向阴极移动，错误；B项，阳极碳发生氧化反应，与O2生成CO2，正确；C项，氧化钙在电解过程中生成金属钙，钙与TiO2反应又生成CaO，其总量不变，错误；D项，铅蓄电池的正极是PbO2，错误。二、非选择题(共37分)10(10分)A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子为Na、Ag、NO、SO、Cl，在如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题：(1)M为电源的_极(填“正”或“
31、负”)，甲、乙两个烧杯中的电解质分别为_、_(填写化学式)。(2)计算电极f上生成气体的物质的量为_mol。(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式：_。答案(1)负NaClAgNO3(2) 0.025(3)4AgNO32H2O4AgO24HNO3解析根据电解一段时间后，c电极质量增加了10.8 g，判断出c为阴极，则连接阴极的电极M是电源的负极。电解时，甲装置中溶液的pH增大，说明阴极上是水电离出的H放电，阳极上是放电能力大于OH的Cl放电，Cl与Ag不能共存，故甲中的电解质溶液为NaCl溶液；电解时，乙装置中pH减小，说明阳极上是水电离出的OH放电，溶液中含有的离子是含氧酸根离子，阴极上析出金属
32、，所以含有Ag，该电解质溶液是AgNO3溶液；丙装置中溶液的pH不变，说明丙装置中是Na2SO4溶液，则f上电极反应为4OH4e=2H2OO2。根据乙中反应：4AgNO32H2O4Ag4HNO3O2可知，n(O2)n(Ag)0.025 mol。11(11分)(1)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。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_。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”)。(2)现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两
33、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。阳离子交换膜，只允许溶液中的_通过(填下列微粒的编号)。aH2bCl2cHdCleNafOH写出阳极的电极反应式：_。答案(1)电镀Cu2e=Cu2铜的电解精炼会(2)ce2Cl2e=Cl2解析(2)阳离子交换膜，就是允许阳离子通过，所以H、Na可以通过。12(16分) Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的高效水处理剂，其电解制法如图所示。电解过程中，两极均有气体产生，Y极区域溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍澄清。查阅资料得知，高铁酸根离子(FeO)在溶液中呈紫红色。(1)电解过程中，X极区溶液的pH
34、_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe6e8OH=FeO4H2O和_。(3)若在X极收集到672 mL气体，在Y极收集到168 mL气体(均已折算为标准状况时气体体积)，则Y电极(铁电极)质量减少_g。答案(1)增大(2)4OH4e=2H2OO2(3)0.28解析(1)图示为电解NaOH溶液的装置，在此装置中X(C)为阴极，Y(Fe)为阳极，电解过程中，溶液中的H在X极上放电，故c(H)降低，pH增大。(2)由题干知，Y电极上有气体生成，应为OH放电得到O2。(3)电解池中电子守恒，H得到的电子等于OH与铁失去的电子之和，列出方程式即可求解。电化学综合题
35、的突破方法命题动向：电化学综合应用题是高考中最常见的题型，经常以图示的形式给出一定的信息，考查原电池原理和电解池原理，主要是选择题，也可以是填空题，考查方式灵活多变。考查点主要有电极反应式的书写，电子流向及离子移动方向的判断、原电池两极或电源的正负极的判断、电子守恒的计算等。考向1 新型电池工作原理综合应用突破方法(1)正、负极的判断新型电池中(2)“放电”时正极、负极电极反应式的书写首先分析物质得失电子的情况。然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应，可以利用“总反应式较简单一极的电极反应式较复杂一极的电极反应式”的方法解决。(3)“充电”时阴极、
36、阳极的判断首先应搞明白原电池放电时的正、负极。再根据电池充电时阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。电极反应式：放电时的负极与充电时的阴极、放电时的正极与充电时的阳极分别互逆。(4)新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断首先应分清电池是放电还是充电。再判断出正、负极或阴、阳极。放电：阳离子正极，阴离子负极；充电：阳离子阴极，阴离子阳极；总之：阳离子发生还原反应的电极；阴离子发生氧化反应的电极。例12016浙江高考金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4MnO22nH2O=4M(OH)n。已知：电池的
37、“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高CM空气电池放电过程的正极反应式：4MnnO22nH2O4ne=4M(OH)nD在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜解析A项，采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，且有利于氧气扩散至电极表面，正确；B项，根据“已知”信息知铝的比能量比Mg、Zn的高，正确；C项，由图可知，采用阴离子交换膜，Mn不会转移到正极参加反应
38、，正极反应式应为O22H2O4e=4OH，错误；D项，为了避免正极生成的OH移至负极，应选用阳离子交换膜，正确。答案C12016全国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2H2O4e=O24H，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生成答案B解析负极区
39、(阴极)电极反应为：4H4e=2H2，正极区(阳极)电极反应为：4OH4e=2H2OO2。A项，通电后SO向正极移动，正极区OH放电，溶液酸性增强，pH减小；C项，负极区反应为4H4e=2H2，溶液pH增大；D项，当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol O2生成。2. 2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()Aa为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中Li从b向a迁移答案C解析A项，b电极Li失电子，作负极，所以a电极为正极，故正确。B项，充电反应为：LiMn
40、2O4=Li1xMn2O4xLi，故B项正确。C项，放电时，a电极锂为正极，得电子的是LiMn2O4中的Mn，所以锂的化合价不发生变化，故C项错误。D项，b电极Li失电子产生Li，a电极结合Li，所以溶液中Li从b向a迁移，故D项正确。3用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是()A阳极反应式为4OH4e=2H2OO2B通电后阴极区附近溶液pH会增大CK通过交换膜从阴极区移向阳极区D纯净的KOH溶液从b口导出答案C解析阳极区为粗KOH溶液，阳极上OH失电子发生氧化反应：4OH4e=2H2OO2，A项正确；阴极上H2O得电子发生还原反应：2H2O
41、2e=H22OH，阴极区附近溶液中c(OH)增大，pH增大，B项正确；电解时阳离子向阴极移动，故K通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区，C项错误；阴极区生成KOH，故纯净的KOH溶液从b口导出，D项正确。考向2 原电池和电解池的组合装置突破方法解答该类试题时电池种类的判断是关键，整个电路中各个电池工作时电子守恒是数据处理的法宝。多池串联装置中电池类型的判断(1)直接判断非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如下图：A为原电池，B为电解池。(2)根据电池中的电池材料和电解质溶液判断原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属和一种能导电的非金属做电极；而电解池则一般都
42、是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：B为原电池，A为电解池。(3)根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。例22014天津高考锂离子电池的总反应为：LixCLi1xCoO2CLiCoO2锂硫电池的总反应为：2LiSLi2S有关上述两种电池说法正确的是
43、()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如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电解析A项，在原电池内部，阳离子应移向正极；B项，二次电池充电的过程为电解过程，锂电极为阴极发生还原反应；C项，比能量是指这种电池单位质量或单位体积电极材料所能输出的电能，两种电池的电极材料不同，当二者质量相同时，转移电子的物质的量不相等，即比能量不同；D项，应是用锂硫电池给锂离子电池充电。答案B4用酸性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，下列说法中正确的是()A当a、b都是铜作电极时，电解的总反应方程式为2CuSO42H2O2H2SO42CuO2B
44、燃料电池工作时，正极反应为O22H2O4e=4OHC当燃料电池消耗22.4 L甲醛气体时，电路中理论上转移2 mol eD燃料电池工作时，负极反应为HCHOH2O2e=HCOOH2H答案D解析由题中装置图可知，左边是原电池装置，右边是电解池装置。通入HCHO的一极是负极，通入O2的一极是正极，a是阴极，b是阳极。当a、b都是铜作电极时，a极反应为Cu22e=Cu，b极反应为Cu2e=Cu2，A项错误；燃料电池工作时，正极是氧气得到电子发生还原反应，电解质为酸性电解质，所以电极反应为O24H4e=2H2O，B项错误；没有给出气体所处的温度和压强，甲醛气体的体积为22.4 L时其物质的量不一定为1
45、 mol，C项错误；燃料电池工作时，甲醛失去电子，发生氧化反应：HCHOH2O2e=HCOOH2H，D项正确。5我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了一种装置(如图)，实现了“太阳能电能化学能”转化，总反应方程式为2CO2=2COO2。关于该装置的下列说法正确的是()A图中N型半导体为正极，P型半导体为负极B图中离子交换膜为阳离子交换膜C反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强D人体呼出的气体参与X电极的反应：CO22eH2O=CO2OH答案D解析A项，根据正电荷向P型半导体移动，可知P型半导体为正极，而N型半导
46、体为负极，错误；B项，电解质溶液中OH通过离子交换膜移动到Y极发生氧化反应，则离子交换膜为阴离子交换膜，错误；C项，总反应为2CO2=2COO2，反应前后电解质溶液的pH不变，错误；D项，X极与负极相连，为阴极，发生还原反应：CO22eH2O=CO2OH，正确。62017郑州二测中国首个空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图，a、b、c、d均为Pt电极。下列说法正确的是()AB区的OH通过隔膜向a电极移动，A区pH增大B图中右管中的OH通过隔膜向c电极移动，d电极上发生还原反应Cc是正
47、极，电极上的电极反应为2H2e=H2D当有1 mol电子转移时，b电极产生气体Y的体积为11.2 L答案B解析B区为阴极区，水电离出的H放电，OH向a电极移动，A区水电离出的OH放电，pH减小，A项错误；气体Y为氢气，在c极反应：H22e2OH=2H2O，气体X是氧气，在d极发生还原反应：O24e2H2O=4OH，所以OH向c极移动，B项正确，C项错误；D项，没给出标准状况，错误。电化学综合题的突破方法专题训练一、选择题12016上海高考图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示()A铜棒的质量 Bc(Zn2)Cc(H) Dc(SO)答案C解析根据图2可知
48、，随着电路中电子流入的增多，y轴表示的量逐渐减少。A项，随着电子的流入，铜电极即正极质量不变，错误；B项，随反应进行，负极金属锌溶解，溶液中锌离子浓度逐渐增大，错误；C项，随着反应进行，氢离子在正极放电，溶液中的氢离子浓度逐渐减小，正确；D项，反应和硫酸根离子无关，故其浓度不变，错误。2乙烷燃料电池的原理如图所示，下列说法正确的是()Aa为负极，电极反应式为CH3CH314e18OH=2CO12H2OB电子从a极经导线移向b极，再经溶液移向a极C电池工作一段时间后电解质溶液的pH增大D用该电池电解硫酸铜溶液(电解池的电极为惰性电极)，消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为21答案A解析通入
49、乙烷的a极为负极，乙烷失电子，A项正确；原电池中电子从负极经导线流向正极，但电子不进入溶液，B项错误；该电池的总反应为2CH3CH37O28OH=4CO10H2O，因为反应中消耗OH，所以电池工作一段时间后，电解质溶液的pH减小，C项错误；1 mol O2参与反应转移4 mol电子，而1 mol Cu2放电需要2 mol电子，所以消耗氧气的物质的量与析出铜的物质的量之比为12，D项错误。3热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。该电池以Ca为负极，熔融无水LiClKCl混合物作电解质，结构如图所示。正极反应式为PbSO42Li2e=Li2SO4Pb。下列说法不正确的是()A放电过程中，Li向正极
50、移动B常温下电解质是不导电的固体，电池不工作C每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD该电池总反应为PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb答案C解析原电池放电过程中，阳离子向正极移动，A正确；根据信息可知，此电池为热激活电池，常温下电解质是不导电的固体，电池不工作，B正确；根据正极反应式PbSO42Li2e=Li2SO4Pb可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb，C错误；该电池以Ca为负极，负极反应式为Ca2e=Ca2，故该电池总反应为PbSO4 2LiClCa=CaCl2 Li2SO4Pb，D正确。42016海南高考(双选)某电池以K2F
51、eO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是()AZn为电池的负极B正极反应式为2FeO10H6e=Fe2O35H2OC该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时OH向负极迁移答案AD解析A项，依据化合价升降判断，Zn只能失电子，为电池的负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B项，电解质溶液为KOH溶液，则正极反应式为2FeO6e8H2O=2Fe(OH)3 10OH，错误；C项，由题意可知放电时总反应方程式为2K2FeO43Zn8H2O=2Fe(OH)33Zn(OH)24KOH，电解质溶液浓度增大，错误；D项，原电池工作时OH向负极迁移，正确。5高铁酸盐被科学家们公认
52、为绿色消毒剂。实验室中用14 molL1 NaOH溶液作电解液，石墨、铁作电极，在58 条件下通过一定强度的电流可制备高铁酸盐(FeO)，装置如图所示。下列有关判断正确的是()已知：2FeO3H22H2O=2Fe(OH)3 4OHAa电极为石墨电极B阳极反应式为Fe2e=Fe2Ca、b电极在电解槽中的上下位置可颠倒D总反应为Fe2H2O2OH=FeO3H2答案D解析A项，根据图示，a电极为阳极，根据制备原理，阳极上为Fe发生氧化反应转化为FeO，故a电极为铁电极，错误；B项，阳极反应为Fe6e8OH=FeO4H2O，错误；C项，根据2FeO3H22H2O=2Fe(OH)34OH，a、b电极在电
53、解槽的上下位置不能颠倒，否则FeO容易与阴极产物H2反应转化为Fe(OH)3，错误；D项，总反应为Fe2H2O2OH=FeO3H2，正确。6某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生且溶液不变蓝，下列叙述正确的是()A铜电极上发生还原反应B石墨电极附近溶液呈红色C溶液中的Na向石墨电极移动D铜电极附近观察到黄绿色气体答案A解析A项，根据两极均有气泡产生且溶液不变蓝色，说明石墨作阳极，铜作阴极，铜电极上发生还原反应，正确；B项，石墨电极上Cl失电子发生氧化反应，c(OH)不变，溶液不呈红色，错误；C项，电解池中阳离子(Na)向阴极(铜电极)移动，错误；D项，铜电极上H得电子发生还
54、原反应，产生无色的H2，错误。7如图所示装置可用于制备N2O5，有关说法正确的是()A阳极区产生1 mol N2O5的同时阴极区产生1 mol H2B阳极发生的电极反应式为N2O42HNO32e=2N2O52HCH由阴极移向阳极D电子的移动方向：电源负极阴极阳极电源正极答案B解析A项，由题意及图示可知阳极发生的是N2O4失去电子被氧化生成N2O5的反应，电极反应式为N2O42HNO32e=2N2O52H，产生2 mol N2O5的同时阴极产生1 mol H2，错误；C项，阳离子(H)流向阴极，错误；D项，电子的流动方向：负极阴极、阳极正极，而电解质溶液中是阴阳离子的定向移动，错误。8随着各地“
55、限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车族的“新宠”。某电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图所示，且电解质为一种能传导Li的高分子材料，隔膜只允许Li通过，电池反应式为LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2。下列说法不正确的是()A放电时，正极锂的化合价未发生改变B充电时Li移动方向：右室左室C放电时负极的电极反应式：LixC6xe=C6xLiD充电时阳极的电极反应式：Li1xCoO2xLixe=LiCoO2答案D解析A项，根据电池反应式，无论是放电还是充电，锂的化合价均为1，化合价不变，正确；B项，充电时，左室为阴极，右室为阳极，Li向阴极移动，即右室左室，正确；C项，根
56、据电池反应式，放电时负极上LixC6发生氧化反应：LixC6xe=C6xLi，正确；D项，充电时，阳极上LiCoO2发生氧化反应：LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi，错误。9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，KOH溶液为电解液。某研究小组用甲烷燃料电池作为电源，进行粗铜的电解实验，实验装置如图所示：下列说法不正确的是()Aa极为粗铜，发生的反应为Cu2e=Cu2Bb为阴极，发生的反应为Cu22e=CuC电池负极发生的反应为2O24H2O8e=8OHD甲烷电池中，溶液的pH逐渐减小答案C解析根据甲烷燃烧的化学方程式可知，甲烷作还原剂，在负极发生反应CH4
57、10OH8e=CO7H2O；氧气在正极发生反应2O24H2O8e=8OH，C项符合题意，根据正负极反应生成和消耗OH量的关系得出反应过程中溶液的pH逐渐减小，D项不符合题意。电解精炼铜时，与电源正极相连的是粗铜，与电源负极相连的是纯铜，故a极是粗铜，发生的反应为Cu2e=Cu2；b极是纯铜，发生的反应为Cu22e=Cu，A、B项均不符合题意。10某同学组装了如图所示的电化学装置。电极为Al，其他电极均为Cu，则()A电流方向：电极电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶解D电极的电极反应：Cu22e=Cu答案A解析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
58、精炼铜)。电极为负极，电极为正极，所以电流方向：电极电极(电流方向与电子流动方向相反)，A正确；电极上铝失电子发生氧化反应，B错；电极上有铜析出，C错；电极的电极反应：Cu2e=Cu2，D错。二、非选择题11下图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除a、b外，其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池，其工作原理为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，其两个电极的电极材料分别为PbO2和Pb。闭合K，发现g电极附近的溶液先变红，20 min后，将K断开，此时c、d两极上产生的气体体积相同。据此回答：(1)a电极的电极材料是_(填“PbO2”或“Pb”)。(2)丙装置中发生电解的总反应方程式为_
59、。(3)电解20 min后，停止电解，此时要使乙中溶液恢复到原来的状态，需要加入的物质及其物质的量是_。(4)20 min后将乙装置与其他装置断开，然后在c、d两极间连接上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，则此时c电极为_极，d电极上发生反应的电极反应式为_。答案(1)PbO2(2)2H2O2H2O2(3)0.1 mol Cu(OH)2或0.1 mol CuO和0.1 mol H2O(4)负O24H4e=2H2O解析g电极附近的溶液先变红，说明g为阴极，依次可推出h为阳极，a为正极，b为负极，c为阴极，d为阳极，e为阴极，f为阳极。(1)a为正极，铅蓄电池的正极材料为PbO2。(2)Al2(SO
60、4)3为活泼金属的含氧酸盐，电解其水溶液的实质是电解水。(3)阴极上先析出Cu，溶液中Cu2反应完后产生H2，阳极上始终产生O2，设两极均产生气体a mol，根据得失电子守恒可得：4a0.122a，解得a0.1，即电解过程中析出了0.1 mol Cu、0.1 mol H2和0.1 mol O2，要使电解质溶液复原，根据“析出什么补什么”，知需要加入0.1 mol Cu(OH)2或0.1 mol CuO和0.1 mol H2O。(4)电解20 min 后，c电极处有H2生成，d电极处有O2生成，电解质溶液为H2SO4溶液，断开K，c、d两极间连接上灵敏电流计后形成氢氧燃料电池，c电极作负极，d电
61、极作正极发生还原反应：O24H4e=2H2O。12如图装置甲是某可充电电池的示意图，该电池放电的化学方程式为2K2S2KI3=K2S43KI，图中的离子交换膜只允许K通过，C、D、F均为石墨电极，E为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时C、D两电极产生的气体体积相同，E电极质量减少1.28 g。(1)装置甲的A电极为电池的_极，电解质的K从离子交换膜的_(填“左侧”或“右侧”，下同)向离子交换膜的_迁移；B电极的电极反应式为_。(2)装置乙D电极析出的气体是_，体积为_ mL(标准状况)。(3)若将装置丙中的NaCl溶液改换成FeCl2和FeCl3的混合溶液。从反应初始至反应结束，丙装置溶液中
62、金属阳离子物质的量浓度与转移电子的物质的量的变化关系如图所示。.图中表示的是_(填金属离子符号)的变化曲线。.反应结束后，若用0.5 molL1 NaOH溶液沉淀丙装置溶液中的金属阳离子(设溶液体积为100 mL)，则至少需要0.5 molL1 NaOH溶液_ mL。答案(1)负左侧右侧I2e=3I(2)H2(或氢气)224(3).Fe2.28解析(1)由E电极(铜)的质量减少可知E为阳极，则F为阴极，A为负极，B为正极，C为阳极，D为阴极。原电池中阳离子从负极移向正极，即K由左侧透过离子交换膜移向右侧。根据电池放电的化学方程式知，I在正极得电子发生还原反应，生成I。(2)D电极上首先发生反应
63、Cu22e=Cu，当Cu2消耗尽时，发生反应2H2e=H2，根据得失电子守恒，该电极析出的H2的体积为：22400 mLmol1224 mL。(3).若将装置丙中的NaCl溶液改换成FeCl2和FeCl3的混合溶液，则电解时，阳极(E电极)发生反应Cu2e=Cu2，阴极(F电极)发生反应Fe3e=Fe2，故、分别表示Fe3、Fe2、Cu2的变化曲线。.由题图中曲线可以看出，反应后溶液中c(Cu2)2102 molL1，c(Fe2)5102 molL1，c(Fe3) 0 molL1，要使溶液中的金属阳离子完全沉淀，需要n(NaOH)n(Cu2)n(Fe2)2(0.02 molL10.05 molL1)0.1 L20.014 mol，V(NaOH)0.028 L，即28 mL。
