1、第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护考纲要求1.理解电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。2.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。考点一电解的原理1电解定义在电流作用下，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(1)构成条件有与电源相连的两个电极。电解质溶液(或熔融盐)。形成闭合回路。(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子的移动方向特别提醒电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。4分析电解过程的思维程序(
2、1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。注意阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。最常用、最重要的放电顺序是：阳极：ClOH；阴极：AgCu2H。电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。(4)分析电极反应，判断电极产物
3、，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。深度思考用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)1电解水型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2H2O2H2OO22H2增大减小加H2O强碱(如NaOH)增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)不变加H2O(1)电解水型电解一段时间后，其电解质的浓度一定增大吗？举例说明。答案不一定，如用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，一段时间后会析
4、出Na2SO410H2O晶体，剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液，此时浓度保持不变。(2)用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，一段时间后，析出wgNa2SO410H2O晶体，阴极上放出ag气体，则饱和Na2SO4溶液的质量分数为_。答案100%解析2H2O2H2O2molmol被电解的水的质量为9ag被电解的水与wg晶体组成该温度下的饱和溶液其质量分数为100%100%。2电解电解质型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原无氧酸(如HCl)，除HF外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2酸2HClH2Cl2减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuC
5、l2)，除氟化物外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=Cu盐CuCl2CuCl2加CuCl2固体3.放H2生碱型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2水和盐2Cl2H2O Cl2H22OH生成新电解质增大通入HCl气体4.放O2生酸型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：2Cu24e=2Cu水和盐2Cu22H2O2CuO24H生成新电解质减小加CuO或CuCO3(1)电解过程
6、中放H2生碱型和放O2生酸型的实质是什么？在放H2生碱型的电解中，若滴入酚酞试液，哪一极附近溶液变红？答案放H2生碱型实质是水电离出H在阴极上放电，破坏了阴极附近水的电离平衡，使OH浓度增大，若滴入酚酞试液，阴极附近溶液变红；放O2生酸型的实质是水电离出OH在阳极上放电，破坏了阳极附近水的电离平衡，使H浓度增大。(2)上表3中要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？上表4中要使电解后的CuSO4溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？答案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。电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl
7、2和H2，所以应通入氯化气体，加入盐酸会引入过多的水。a.若通电一段时间，CuSO4未电解完(即Cu2未全部放电)，使溶液复原应加入CuO，而加入Cu(OH)2会使溶液的浓度减小。b.若Cu2全部放电，又继续通电一段时间(此时电解水)，要使溶液复原应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此时浓度偏大。题组一突破电极反应式、电解方程式的书写1按要求书写电极反应式和总方程式(1)用惰性电极电解AgNO3溶液：阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(2)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(3)用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应
8、式_；阴极反应式_；总反应化学方程式_。(4)用铁作电极电解NaOH溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(5)用铜作电极电解盐酸溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(6)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(7)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(8)用Al单质作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO3溶液阳极反应式_；阴极反应式_；(9)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。答案(1)4OH4e=O22H2O4Ag4e=4A
9、g4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2e=H2Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e=Fe22H2e=H2Fe2H2OFe(OH)2H2(4)Fe2e2OH=Fe(OH)22H2e=H2Fe2H2OFe(OH)2H2(5)Cu2e=Cu22H2e=H2Cu2HCu2H2(6)2Al6e8OH=2AlO4H2O6H2O6e=3H26OH或6H6e=3H22Al2H2O2OH2AlO3H2(7)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H2(8)2Al6HCO6e=2Al(OH)36CO26H6e=3H2(9)2Cl2e=
10、Cl2Mg22e=MgMg22ClMgCl21.做到“三看”，正确书写电极反应式(1)一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注Fe生成Fe2)。(2)二看介质，介质是否参与电极反应。(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。2规避“三个”失分点(1)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。(2)要确保两极电子转移数目相同，且应注明条件“电解”。(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电。题组二电解原理和电解规律的考查2如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石
11、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Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色答案D解析SO、OH移向b极，在b极OH放电，产生O2，b极附近c(H)c(OH)，石蕊溶液变红。Na、H移向a极，在a极H放电产生H2，a极附近c(OH)c(H)，石蕊溶液变蓝。所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体。A、B、C均错。3用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入01molCu(OH)2后恰好恢复到电解
12、前的浓度和pH。则下列说法正确的是()A电解过程中阴极没有气体生成B电解过程中转移的电子的物质的量为0.4molC原CuSO4溶液的浓度为0.1molL1D电解过程中阳极收集到的气体体积为2.24L(标况下)答案BD解析由2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2知，如CuSO4未电解完，加CuO即可复原，而加入Cu(OH)2相当于加入CuOH2O，故CuSO4电解完后，还电解了部分水。电解析出了0.1molCu，转移电子0.2mol，而电解0.1molH2O转移电子0.2mol，故转移的电子的总物质的量为0.4mol。考点二电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：2Cl2e=
13、Cl2(氧化反应)阴极反应式：2H2e=H2(还原反应)(2)总反应方程式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子反应方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2电镀如图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Age=Ag；阴极：Age=Ag。(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。3电解精炼铜(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。(2)电解质溶液：含Cu2的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2
14、、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；阴极：Cu22e=Cu。4电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl2电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2Na2e=2Na。(2)冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应：阳极：6O212e=3O2；阴极：4Al312e=4Al。深度思考1(1)电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？答案阳极产物Cl2可以用淀粉KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。(2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？答案防止H2和Cl
15、2混合爆炸，防止Cl2与溶液中的NaOH反应。2电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？答案粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。题组一电解原理的“常规”应用1利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列
16、说法正确的是()A氯碱工业中，X电极上反应式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变C在铁片上镀铜时，X是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁答案CD解析氯碱工业中阳极是Cl放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2浓度变小。2使用氯化钠作原料可以得到多种产品。(1)实验室用惰性电极电解100mL0.1molL1NaCl溶液，若阴阳两极均得到112mL气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是_(忽略反应前后溶液体积的变化)。(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶
17、液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是_(填字母序号)。Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是_(用元素符号表示)，总的反应式是_。答案(1)0.1molL1(2)B(3)FeFe2H2OFe(O
18、H)2H2解析(1)n(H2)n(Cl2)0.005 mol，参加反应的n(NaCl)0.01 mol，说明NaCl恰好电解完毕，溶液变为NaOH溶液，n(NaOH)n(NaCl)0.01 mol，c(NaOH)0.1 molL1。(2)电解饱和氯化钠溶液的总反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，题目要求使Cl2被完全吸收，则氯气必须在下部的电极上产生，下部的电极是阳极，推出b为电源的正极，另一极为负极a。生成的Cl2与阴极区产生的NaOH反应：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，则消毒液的主要成分是NaClO、NaCl。(3)题目要求通过电解法制取Fe(OH)2，电解质溶液是
19、NaCl溶液，必须通过电极反应产生Fe2和OH。根据电极发生反应的特点，选择铁作阳极，铁发生氧化反应产生Fe2；溶液中的阳离子Na、H向阴极移动，根据放电顺序，阴极H放电产生氢气，H来源水的电离，反应式2H2O2e=H22OH。在电场作用下，阳极产生的Fe2与阴极产生的OH在定向移动的过程中相遇，发生复分解反应生成Fe(OH)2沉淀。将阳极反应式、阴极反应式叠加得到总的反应式：Fe2H2OFe(OH)2H2。题组二电解原理的“不寻常”应用(一)电解原理在“环境治理”中的不寻常应用3(2015淮安高三教学测试)工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是()已知
20、：Ni2在弱酸性溶液中发生水解氧化性：Ni2(高浓度)HNi2(低浓度)A碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少C为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变答案B解析电极反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：Ni22e=Ni2H2e=H2A项正确；B项，由于C中Ni2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从C移向B，A中OH不断减少，Na通过阳离子膜从A移向B，所以B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H的氧化性大于Ni2(低浓度)的氧化性，所以
21、为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。4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_。(2)SO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_。答案(1)负硫酸(2)SO2eH2O=SO2H(3)H2OHOH，在阴极H放电生成H2，c(H)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强解析根据Na、SO的移向判断阴、
22、阳极。Na移向阴极区，a应接电源负极，b应接电源正极，其电极反应式分别为阳极：SO2eH2O=SO2H阴极：2H2O2e=H22OH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。(二)电解原理在“物质制备”中的不寻常应用5根据2CrO2HCr2O7H2O设计图示装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，图中右侧电极连接电源的_极，其电极反应式为_。答案正极4OH4e=O22H2O解析根据NaOH溶液浓度的变化及Na交换膜，左侧为阴极区域，右侧为阳极区域，电极
23、反应式为阴极：4H2O4e=2H24OH阳极：4OH4e=O22H2O在阳极区域：2CrO2HCr2O7H2O。6电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极。(1)A极为_，电极反应式为_。(2)B极为_，电极反应式为_。答案(1)阳极CO(NH2)28OH6e=N2CO6H2O(2)阴极6H2O6e=3H26OH解析H2产生是因为H2O电离的H在阴极上得电子，即6H2O6e=3H26OH，所以B极为阴极，A极为阳极，电极反应式为CO(NH2)26e8OH=N2CO6H2O，阳极反应式容易错写成4OH4e=2H2OO2。考点三应对
24、电化学定量计算的三种方法1计算类型原电池和电解池的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的计算、产物的量与电量关系的计算等。2三种方法(1)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)根据关系式计算根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4mole为桥梁可构建如下关系式：4e2Cl2(Br2、I2)O22H22Cu4AgM阳
25、极产物阴极产物(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。提示在电化学计算中，还常利用QIt和Qn(e)NA1.601019C来计算电路中通过的电量。题组一根据总反应式，建立等量关系进行计算1两个惰性电极插入500mLAgNO3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()A27mgB54mgC106mgD216mg答案B解析首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极4OH4e=O22H
26、2O；阴极4Ag4e=4Ag，电解的总反应式为4AgNO32H2O4AgO24HNO3。由电解的总反应式可知，电解过程中生成的n(Ag)n(HNO3)n(H)(103molL1106molL1)0.5L5104mol，m(Ag)5104mol108gmol10.054g54mg。2将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为()A4103molL1B2103molL1C1103molL1D1107molL1答案A解析根据2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，得
27、：n(H)2n(H2SO4)2n(Cu)20.002mol，c(H)4103molL1。题组二根据电子守恒，突破电解分阶段计算3 500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6molL1，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2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是()A原混合溶液中c(K)为0.2molL1B上述电解过程中共转移0.2mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.05molD电解后溶液中c(H)为0.2molL1答案A解析石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH4e=2H2OO
28、2，阴极先后发生两个反应：Cu22e=Cu,2H2e=H2。从收集到O2为2.24L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4mol电子，而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子，所以Cu2共得到0.4mol0.2mol0.2mol电子，电解前Cu2的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K)2c(Cu2)c(NO)，c(K)c(H)c(NO)，不难算出：电解前c(K)0.2molL1，电解后c(H)0.4molL1。题组三根据电极现象，利用电子守恒，突破电解池的“串联”计算4在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16
29、g。试回答下列问题。(1)电源中X电极为直流电源的_极。(2)pH变化：A：_，B：_，C：_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为_(设电解前后溶液体积无变化)。答案(1)负(2)增大减小不变(3)0.025molL1(4)13解析(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag在阴极发生还原反应变为Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负
30、极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag浓度基本不变，pH不变。(3)通电5min时，C中析出0.02molAg，电路中通过0.02mol电子。B中共收集0.01mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04mol电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，则4x4y0.02mol(电子转移守恒)，x3y0
31、.01mol(气体体积之和)，解得xy0.0025mol，所以n(CuSO4)20.0025mol0.005mol，c(CuSO4)0.005mol0.2L0.025molL1。(4)通电5min时，A中放出0.01molH2，溶液中生成0.02molKOH，c(OH)0.02mol0.2L0.1molL1，pH13。无明显“外接电源”的电解池的“串联”问题，主要是根据“原电池”的形成条件判断“电源”的正、负极，从而判断电解池的阴、阳极。考点四金属的腐蚀和防护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
32、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：
33、惰性金属或石墨。(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。深度思考1判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀()(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样()(3)干燥环境下金属不被腐蚀()(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物()(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3()(6)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用()(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐
34、蚀()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2写出钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铁锈的原理。答案铁锈的形成负极：2Fe4e=2Fe2正极：O24e2H2O=4OH2FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O题组一腐蚀快慢与防护方法的比较1如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为()ABCD答案C解析是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。其电极反应式：负极Fe2e=Fe2，正极2H2OO24e=4OH。均为原电池，中Fe为正极，被保护；中
35、Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故FeCu原电池中Fe被腐蚀的较快。是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为。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K3Fe(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答案C解析A项，图1中，铁钉处于干燥环境
36、，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe2e=Fe2，Fe2与Fe(CN)63反应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。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。题组二正确判断析
37、氢腐蚀和吸氧腐蚀3如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是()A碳表面发生氧化反应B钢铁被腐蚀的最终产物为FeOC生活中钢铁制品的腐蚀以图所示为主D图中，正极反应式为O24e2H2O=4OH答案CD解析A项，碳作正极，应发生还原反应；B项，钢铁被腐蚀的最终产物为Fe2O3xH2O；C项，生活中钢铁制品以发生吸氧腐蚀为主。4利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()Aa管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B一段时间后，a管液面高于b管液面Ca处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小Da、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2答案C解析根据装置图判断
38、，左边铁丝发生吸氧腐蚀，右边铁丝发生析氢腐蚀，其电极反应为左边负极：Fe2e=Fe2正极：O24e2H2O=4OH右边负极：Fe2e=Fe2正极：2H2e=H2a、b处的pH均增大，C错误。正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。探究高考明确考向1(2014广东理综，11)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则()A电流方向：电极A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解析当多个池串联时，两电极材料活动性相差大的作原电
39、池，其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A项，电子移动方向：电极A电极，电流方向与电子移动方向相反，正确；B项，原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，错误；C项，原电池正极为得电子一极，铜离子在电极上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误；D项，电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极为正极，因此电极为电解池的阳极，其电极反应式为Cu2e=Cu2，错误。2(2014海南，3)以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。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变小答
40、案D解析以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI2H2O2KOHH2I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，所以溶液的pH逐渐增大，D错误。3(2014上海，12)如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中，下列分析正确的是()AK1闭合，铁棒上发生的反应为2H2eH2BK1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高CK2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法DK2闭合，电路中通过0.002NA
41、个电子时，两极共产生0.001mol气体答案B4(2014高考试题组合)(1)2014江苏，20(1)将烧碱吸收H2S后的溶液加入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：S22e=S(n1)SS2=S写出电解时阴极的电极反应式：_。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_。答案2H2O2e=H22OHS2H=(n1)SH2S解析在阴极电解质溶液是NaOH，同时图示显示产生了H2，因此阴极发生的电极反应为2H2O2e=H22OH。加入H2SO4后，H与S反应生成S和H2S。(2)2014新课标全国卷，27(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得
42、，反应的离子方程式为_；PbO2也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_。答案PbOClO=PbO2ClPb22H2O2e=PbO24H石墨上包上铜镀层Pb22e=Pb不能有效利用Pb2解析由PbO和NaClO反应制PbO2，PbOPbO2，Pb的化合价升高，则NaClO作氧化剂，本身被还原为NaCl，故离子方程式为PbOClO=PbO2Cl；石墨为电极，电解Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合液制PbO2，则Pb2应
43、在阳极发生氧化反应得到PbO2，故阳极电极反应式为Pb22H2O2e=PbO24H；阴极上阳离子反应，阳离子有Pb2、Cu2、H，根据阳离子放电顺序，应为Cu22e=Cu，而生成的金属Cu会覆盖在石墨电极上，故阴极观察到的现象为石墨上包上铜镀层；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极Pb2放电，生成金属Pb；Pb22e=Pb，这样Pb2被消耗不能生成PbO2，降低了Pb2的利用率。(3)2014新课标全国卷，27(4)H3PO2也可用电渗析法制备。“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)：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
44、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_。答案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被氧化解析阳极发生氧化反应，在反应中OH失去电子，电极反应式为2H2O4e=O24H。H2O放电产生H，H进入产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：HH2POH3PO2。如果撤去阳膜，H2PO或H3PO2可能被氧化。(4)2014北京理综，26
45、(4)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，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NH3根据反应：8NO7H2O3NH4NO32HNO3，电解产生的HNO3多解析由电解NO制备NH4NO3的工作原理图可知，NO在阳极发生氧化反应生成NO，电极反应式为5NO10H2O15e=5NO20H。NO在阴极发生还原反应生成NH，电极反应式为3NO18H15e=3NH3H2O，电池总反应式为8NO7H2O3NH4NO32HNO3，电解产生的HNO3多，故应补充NH3，使其转化为NH4NO3。(5)2014重庆理综，11(4)一定条件下，如图所示装置可实现有机物
46、的电化学储氢(忽略其他有机物)。导线中电子移动方向为_。(用A、D表示)生成目标产物的电极反应式为_。该储氢装置的电流效率_。(生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数100%，计算结果保留小数点后1位)答案ADC6H66H6e=C6H1264.3%解析由图可知，苯转化为环己烷的过程是加氢过程，发生还原反应，故为阴极反应，所以A为电源的负极，B为电源的正极。电子从负极流向阴极，即AD。该装置的目标是从苯到环己烷实现储氢，电极反应式为C6H66H6e=C6H12。阳极反应式为2H2O4e=O24H，生成2.8mol氧气，失去11.2mol电子。电解过程中通过阴、阳极的电子数目相等，即阴极得到电子
47、也为11.2mol。阴极除生成环己烷外，还生成H2：2H2e=H2，由题意可知，2n(H2)6n(C6H12)11.2mol，10 moln(H2)10%10mol24%n(C6H12)；解得n(H2)2mol，n(C6H12)1.2mol，故生成1.2molC6H12时转移电子1.2mol67.2mol，电流效率100%64.3%。(6)2014福建理综，24(1)铁及其化合物与生产、生活关系密切。如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。该电化腐蚀称为_。图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。答案吸氧腐蚀B解析金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。
48、发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，腐蚀得越严重。5(2014安徽理综，28)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%为以下实验作参照0.52.090.0醋酸浓度的影响0.536.00.22.090.0(2)编号实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了
49、_(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是_。(3)该小组对图2中0t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：_；(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：答案(1)2.0碳粉含量的影响(2)吸氧还原2H2OO24e=4OH(或4HO24e=2H2O)(3)反应放热，温度升高(4)药品用量和操作同编号实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)；通入氩气排净瓶内空气；滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验Fe2等)。
50、如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。(本题属于开放性试题，答案合理即可)解析(1)本题采用“控制变量法”进行研究，即保持其他条件相同，只考虑其中一个因素对实验的影响。探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时，应保证碳粉和铁粉的质量与参照实验相同，因此实验中铁粉为2.0g；对比实验和可知，铁粉的质量及醋酸的浓度相同，而碳粉的质量不同，显然探究的是碳粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响。(2)当铁发生析氢腐蚀时，由于生成H2，容器的压强不断增大，而发生吸氧腐蚀时，由于消耗O2，容器的压强不断减小，t2时容器的压强明显小于起始压强，说明铁发生了吸氧腐蚀，此时Fe作负极，失去电子发生氧化反应；碳粉作正极
51、，O2在其表面得到电子发生还原反应，电极反应式为O22H2O4e=4OH(或4HO24e=2H2O)。(3)Fe发生电化学腐蚀时，放出热量，使体系的温度升高。(4)参照实验中药品的用量及操作方法，更换多孔橡皮塞，增加进、出气导管，并通入稀有气体，排出空气，滴加醋酸溶液，同时测量瓶内压强的变化、温度变化等，确定猜想一是否成立。练出高分一、单项选择题1有关金属的腐蚀与防护的叙述正确的是()A金属的化学腐蚀比电化学腐蚀普遍B上图装置的原理是“牺牲阳极的阴极保护法”C金属腐蚀的本质是Mne=Mn而被损耗D用铝质铆钉来接铁板，铁板易被腐蚀答案C解析A项，电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍；B项，应属于外接电源的
52、阴极保护法；D项，铝比铁活泼，铝易被腐蚀。2如图是用铁铆钉固定两个铜质零件的示意图，若该零件置于潮湿空气中，下列说法正确的是()A发生电化学腐蚀，铜为负极，铜极产生H2B铜易被腐蚀，铜极上发生还原反应，吸收O2C铁易被腐蚀，铁发生氧化反应，Fe2e=Fe2D发生化学腐蚀：FeCu2=CuFe2答案C解析A项，铜应为正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH；B项，铁易被腐蚀；D项，发生的是电化学腐蚀。3现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解，下列有关电极产物的判断正确的是()A阴极产物是氢气B阳极产物是氧气C阴极产物是铝和氧气D阳极产物只有氯气答案B解析将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O
53、3，电解熔融的Al2O3，阳极为O2放电，阳极产物为氧气；阴极为Al3放电，阴极产物为Al。4下列图示中关于铜电极的连接错误的是()答案C解析在镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件应作阴极，与电源负极相连。5如图装置中X和Y均为石墨电极，电解液为500mL某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色的固态物质生成，Y电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6g。下列有关说法中不正确的是()AX电极是阴极BY电极产生气体的体积为0.28LC电解后溶液的pH1D要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的CuO或CuCO3
54、答案B解析根据X电极上有Cu析出，可以判断X为阴极，Y为阳极，电极反应式为阴极X：2Cu24e=2Cu0.05mol0.025mol阳极Y：4OH4e=2H2OO20.05molmolC项，c(H)0.1molL1，pH1；B项，在标准状况下产生O2的体积应为mol22.4Lmol10.28L。6制备单质锰的实验装置如图，阳极以稀硫酸为电解液，阴极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液，电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向。下列说法不正确的是()AM是电源的负极B左侧气孔逸出的气体可能为副产物H2C电解槽中发生的总反应为MnSO42H2OMnO2H2H2SO4D若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，阳极
55、可能得到MnO2答案C解析根据阴离子的移动方向，石墨为阳极，铂为阴极，M为负极，N为正极。电极反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2或2H2O4e=O24H阴极：Mn22e=Mn或2H2e=H2B项正确；C项应为2MnSO42H2O=2MnO22H2SO4；D项，若把阴离子交换膜改为阳离子交换膜，则Mn2在阳极发生Mn22e2H2O=MnO24H。二、不定项选择题7用石墨电极电解100mLH2SO4与CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，阴、阳两极分别收集到2.24L和3.36L气体(标准状况)，溶液要想恢复电解前的状态可加入下列()A0.1molCuOB0.1molCuCO3C0.1molC
56、u(OH)2D0.1molCu2(OH)2CO3答案D解析由题意知阴极得到的气体是H2，阳极得到的气体是O2，n(H2)2.24L/22.4 Lmol10.1 mol，n(O2)3.36 L/22.4Lmol10.15mol，由得失电子守恒可得n(Cu)(0.15mol40.1mol2)/20.2mol，所以要想恢复电解前的状态需加入含有0.2molH、0.3molO、0.2molCu的物质，D项符合。8截至到2013年12月末，中国光伏发电新增装机容量达到10.66GW，光伏发电累计装机容量达到17.16GW，图为利用光伏并网发电装置电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池
57、中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。下列叙述中正确的是()AN型半导体为正极，P型半导体为负极B制氢装置溶液中电子流向：从B极流向A极CX2为氢气D工作时，A极的电极反应式为CO(NH2)28OH6e=CON26H2O答案CD解析图中N型半导体为负极，P型半导体为正极，A项错误；电解质溶液中是离子导电，而不是电子，B项错误；B极与外接电源负极相连，为电解池的阴极，放出的是氢气，C项正确；阳极CO(NH2)2失电子生成N2，化合价升高6，首先写出CO(NH2)26eN2CO，溶液显碱性用OH配平电荷CO(NH2)26e8OHN2CO，再用H2O配平H，CO(NH2)26e8OH=N2C
58、O6H2O，最后用O检查是否配平，D项正确。9用如图装置电解硫酸钾溶液制取氢气，氧气，硫酸和氢氧化钾。从开始通电时，收集B和C逸出的气体。1min后测得B口的气体体积为C口处的一半，下列说法不正确的是()A电源左侧为负极B电解槽左侧的电极反应方程式为2H2O4e=O24HCD口导出的溶液为KOH溶液，且浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大D在标准状况下，若1min后从C口处收集到的气体比B口处收集到的气体多2.24L，则有0.1NA个SO通过阴离子膜答案AD解析根据题意，电极应为惰性电极，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，电极反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2或2H2O4e=O24H；阴极：4H
59、4e=2H2或4H2O4e=2H24OH；A错误、B正确；C项，右侧由于H放电，产生KOH，所以其浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大；D项，设产生O2为xmol，则产生H2为2xmol，2xx0.1molx0.1mol消耗的OH为0.4mol，则有0.2NA个SO通过阴离子膜。10用惰性电极电解100mL4molL1的CuSO4溶液，一定时间后在阳极收集到1.12L气体，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中的Fe2浓度为(设溶液的体积不变，反应前后均为标准状况)()A2.7molL1B3molL1C4molL1D1molL1答案C解析惰性电极电解硫酸铜，生成物是氧气、硫酸和铜。加入铁
60、粉后发生氧化还原反应，生成硫酸亚铁，所以根据S原子守恒可知，硫酸亚铁的物质的量浓度与原硫酸铜的物质的量浓度应该是相等的，所以反应后溶液中Fe2浓度为4molL1。三、非选择题11“神舟七号”成功登天标志着我国的航天事业进入了新的篇章。(1)某空间站局部能量转化系统如下图所示，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液，燃料电池放电时的负极反应式为_。如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6L(已折算成标况)气体，则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为_mol。向日面时背日面时(2)在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离出CO2，还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现转化2CO2=2COO2，
61、CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应式为4OH4e=O22H2O，则阴极反应式为_。答案(1)H22e2OH=2H2O2(2)2CO24e2H2O=2CO4OH解析(1)该燃料电池为氢氧燃料电池，氢气在负极上反应，先根据得失电子守恒有H22eH2O，再根据电荷守恒有H22e2OHH2O，最后根据原子守恒有H22e2OH=2H2O；根据水电解产生的气体与转移电子数间的关系：2H2O2H2O24e，则n(e)42mol。(2)根据“阴极反应式总反应式阳极反应式”得阴极反应式为2CO24e2H2O=2CO4OH。12如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答
62、以下问题：(1)若X、Y是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞，则：电解池中X极上的电极反应式是_，在X极附近观察到的现象是_。Y电极上的电极反应式是_，检验该电极反应产物的方法是_。(2)若用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X电极的材料是_，电极反应式是_。Y电极的材料是_，电极反应式是_(说明：杂质发生的电极反应不必写出)。当电路中有0.04mol电子通过时，阴极增重_g。答案(1)2H2e=H2有气泡产生，溶液变红色2Cl2e=Cl2将湿润的KI淀粉试纸置于c口处，试纸变蓝(2)纯铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu21.28解析(1)电
63、解池中X极是阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2e=H2，可以看到电极上有气泡产生，且由于H放电使X极附近溶液中OH浓度增大，使酚酞溶液变红色。Y电极上是Cl放电，电极反应式为2Cl2e=Cl2。(2)电解精炼粗铜，阳极用粗铜，阴极用纯铜。根据反应，电路中通过2mol电子，阴极析出1mol铜，故当电路中通过0.04mol电子时，析出0.02molCu，阴极增重1.28g。13铜与稀硫酸不反应，某校实验小组的同学在老师的指导下设计了下列装置，实现了铜与稀硫酸的反应。请回答下列问题：(1)甲同学认为在通入空气的同时，将开关K与_(填“a”或“b”)连接，即可实现。则此时石墨电极的反应式为_，电池
64、的总反应式为_。电池工作时，H向_(填“C”或“Cu”)极移动。(2)乙同学认为，不通入空气，将K与_(填“a”或“b”)连接，也可以实现。则Cu极的电极反应式为_，总反应的离子方程式为_。若标准状况下产生2.24L气体，则电路中转移的电子为_mol。(3)丙同学认为还可以用如图所示装置模拟工业上电镀铜。他认为只要将C换成Fe(Cu足量)，并将乙同学的实验持续足够长时间，即可实现在Fe上镀Cu。你认为他的想法_(填“正确”或“不正确”)，理由是_。这种方法得到的铜镀层_(填“牢固”或“不牢固”)，理由是_。答案(1)aO24H4e=2H2O2CuO22H2SO4=2CuSO42H2OC(2)b
65、Cu2e=Cu2Cu2HCu2H20.2(3)正确阴、阳极及电解质溶液都符合电镀的要求不牢固在电镀过程中会有氢气生成，导致镀层中有气泡解析(1)通入空气，即用氧气作氧化剂，将铜氧化，故应通过原电池实现，则应将K与a相连，此时Cu为负极，发生反应：Cu2e=Cu2；C为正极，发生反应：O24H4e=2H2O，总反应式为2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O。电池工作时，H向正极(即C极)移动。(2)不通入空气，没有氧化剂，此时要实现Cu被氧化成Cu2，必须通过电解实现，故应将K与b相连。Cu为阳极，发生反应Cu2e=Cu2；C为阴极，发生反应2H2e=H2，总反应的离子方程式为Cu2HCu
66、2H2。标准状况下产生2.24L气体，即0.1mol，转移的电子为0.2mol。(3)电解足够长时间后，溶液中的H完全放电，此时溶液变为CuSO4溶液，Cu作阳极，Fe作阴极，符合电镀原理，可实现电镀。但由于溶液电解过程中，Cu2的放电能力强于H的，故实际上H没有完全放电时即开始电镀，此时可能会同时有H2生成，使形成的铜镀层中有气泡而不牢固。14(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为_。电解一段时间，当阴极产
67、生的气体体积为112mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：_。(2)为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2。电池工作时正极反应式为_。若以该电池为电源，用石墨作电极电解100mL含有以下离子的溶液。离子Cu2HClSOc/molL11441电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，阳极上收集到氧气的物质的量为_mol。答案(1)Cl5e
68、2H2O=ClO24H0.01在阴极发生2H2e=H2，H浓度减小，使H2OHOH的平衡向右移动，OH浓度增大，pH增大(2)O24e=2O20.1解析(1)阳极失去电子发生氧化反应。水电离产生的H在阴极上放电产生氢气，转移电子的物质的量n(e)2n(H2)2(0.112L22.4Lmol1)0.01mol，则在内电路中移动的电荷为0.01mol，每个Na带一个单位的正电荷，则通过的Na为0.01mol。(2)电池工作时，正极上O2得电子发生还原反应生成O2。结合离子浓度可知电解过程可分为三个阶段：先是电解CuCl2、然后电解HCl、最后电解水，由此可见阴极首先析出0.1molCu(同时阳极析出0.1molCl2)，然后析出氢气；阳极上先是析出0.2molCl2(此时阴极已析出0.1molH2)，再析出氧气，设阳极析出xmolO2时两极析出气体体积相等，由题意可得：0.2x0.12x，解得x0.1。(3)利用方程式可知Co3被还原，甲醇中碳元素被氧化，依据方程式可知生成1molCO2时，有6molCo3被还原为Co2，可知转移6mol电子，由此可推知当产生标况下2.24LCO2(0.1mol)时，转移电子0.6mol。
