高考化学一轮总复习考点扫描专题18电解池金属腐蚀与保护学案

专题18电解池金属腐化与保护【复习目标】理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反响和总反响方程式。认识金属发生电化学腐化的原由、金属腐化的危害、防备金属腐化的举措。【考情剖析】本部分内容高考命题着重电解原理的实质，从氧化复原反响的角度认识电化学，着重与元素及其化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系。主要考察内容有电解池的工作原理，如电解池阳、阴极的判断，电极反响式的书写及溶液pH的变化等；电解规律及其应用，如氯碱工业、粗铜的精华、电镀等；金属发生电化学腐化的原由和防备金属腐化的举措。题型有选择题、填空题。【考点过关】考点一电解电解的工作原理定义在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反响和复原反响的过程，将电能转变为化学能的装置叫电解池两电极接直流电源形成条件两电极（一般为惰性电极）同时插入同一电解质溶液用导线互相连结构成闭合回路电极判断阳极上发生失电子的氧化反响阳极反响若为活性电极：则电极自己失掉电子，发生氧化反响若为惰性电极，则电极自己不反响，溶液中的阴离子失掉电子，发生氧化反响。阴离子放电次序(复原性强弱次序)：S2―＞I―＞电极反响―――-2-－Br＞Cl＞OH34＞F＞NO＞SO阴极反响阴极上发生得电子的复原反响电极自己不反响，溶液中阳离子在阴极上获取电子，发生复原反应。放电次序：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+2++2++＞Mg＞Na＞Ca＞K1电解的种类3.电解的规律【考点操练】以下说法正确的选项是。①用电解法精华粗铜时，粗铜作阴极②电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极③可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐化④电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极⑤电解是把电能转变为化学能⑥任何溶液被电解时，必定致使氧化复原反响的发生⑦在海轮外壳连结锌块保护外壳不受腐化是采纳了牺牲阳极的阴极保护法⑧与铜质水龙头连结处的钢质水管不易发生腐化2⑨钢铁在湿润的空气中不可以发生电化学腐化⑩用如图装置电解精华铝可充电电池在充电的时候是电解池氯碱工业中,烧碱在阳极区生成答案：①⑤⑥?考点二电解规律的应用离子交换膜电解槽主要由阳极（用金属钛网制成，涂有钛、钌等氧化物涂层）、阴极（由碳钢网制成，上边涂有镍涂层）、离子交换膜、电解槽框、导电铜棒等构成。离子交换膜只同意阳离子经过，而阻挡阴极离子随和体电解制取烧碱经过阳极（用石墨）2Cl―－2e－=Cl2↑阴极（用Fe）2H＋+2e－=H2↑总反响方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H↑+Cl↑22电解前应除掉食盐溶液中的2＋2＋2―等杂质离Ca、Mg、SO4食盐水的精制子，加入试剂挨次为NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、稀盐酸（或将BaCl2溶液和NaOH溶液的次序交换）电镀利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其余金属或合金的过程3精华铜

电镀是一种特别的电解，要求镀件一定作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液（作为电镀液）电解时，镀层金属作阳极，Cu－2e－2＋===Cu形成条件镀件作阴极，Cu2＋＋2e－===Cu含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液用直流电源特点阳极自己放电被氧化宏观上看无新物质生成电解液的总量、浓度、pH均不变电解精华铜时，阳极资料是粗铜，阴极资料是精铜，电解质溶液是CuSO4溶液(或Cu(NO3)2溶液)粗铜中常常含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性次序铜从前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时放电：Zn－2e－=Zn2+、Fe－2e－=Fe2+、Ni－2e－=Ni2+、Cu－2e－=Cu2＋，位于金属活动性次序铜以后的金、银等金属杂质，由于失掉电子能力比Cu弱，难以在阳极失掉电子变为阳离子溶解下来，而以阳极泥的形式沉积下来，阳极泥可作为提炼金、银等名贵金属的原料。长时间电解后，电解质溶液一定增补Na、Mg、Al等开朗金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得2NaCl2Na+Cl2↑(制Na)冶炼金属MgCl2Mg+Cl2↑(制Mg)2Al2O34Al+3O2↑(制Al)4【考点操练】（1）电解饱和草酸溶液能够制得高档香料乙醛酸(H2C2O3),装置以以下图所示,写出复合膜电极的电极反响式:。（2）解NO制备NH4NO3,其工作原理以以下图所示。为使电解产物所有转变为NH4NO3,需增补物质有A,A是,说明原由:。（3）电解制备Al(OH)3时,电极分别为Al片和石墨,电解总反响式为。一种可超快充电的新型铝电池,充放电时—和Al2Cl72—两种离子在Al电极上互相转变,其余离子不参加电极反响,放电时负极AlCl4Al的电极反响式为。4）电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置表示图如图，电解池中隔阂仅阻挡气体经过，阴阳两极均为惰性电极，A极为________，电极反响式为________，B极为________，电极反响式为_______________。（5）化工生产的副产氢也是氢气的根源。电解法制取有宽泛用途的Na2FeO4，同时获取氢气：Fe＋2H2O＋2OH－42—21所示。装置通电后，铁电极邻近生成紫红色42—，镍电极有气泡产FeO＋3H↑，工作原理如图FeO生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：NaFeO只在强碱性条件下稳固，易被24H2复原。电解一段时间后，c(OH－)降低的地区在________(填“阴极室”或“阳极室”)，电解过程中，须将阴极产生的气体实时排出，其原由是__________________________。5（6）次磷酸(H3PO2)是一种精美磷化工产品，拥有较强复原性，H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理以以下图所示(阳膜和阴膜分别只同意阳离子、阴离子经过)：写出阳极的电极反响式：_________________________________________，剖析产品室可获取H3PO2的原由：______________________________________。（7）利用以下图所示装置电解制备NCl3(氯的化合价为＋1价)，其原理是NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑，b接电源的(填“正”或“负”)极，阳极反响式是。（8）用NaOH溶液汲取烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环重生NaOH，同时获取H2SO4，其原理以以下图所示(电极资料为石墨)。图中a极要连结电源的(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是2—放电的电极反响式为，电解过程中阴极区碱性显然加强，用均衡3挪动原理解说原由。（9）电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解—的原理如图，电源正极为(填NO3“A”或“B”)，阴极反响式为。6（10）电解法也能够利用KHCO3使K2CO3溶液重生。其原理以以下图所示，KHCO3应进入(填“阴极”或“阳极”)室。联合方程式简述重生K2CO3的原理是。—。（4）H2产生是由于H2O电离的＋在阴极上得电子，即－－，所以B极为阴极，AH6H2O＋6e===3H2↑＋6OH极为阳极，电极反响式为CO(NH)－6e－－2—＋6HO，阳极反响式简单错写成－－4e－＋8OH===N↑＋CO4OH22232O＋O2↑。（5）依据电解总反响：－2—＋3H2↑，联合阳极发生氧化反响知，阳Fe＋2H2O＋2OHFeO4===2H极反响式为Fe－6e－＋－2—＋4H2O，联合阴极发生复原反响知，阴极反响式为2H2O＋2e－－8OH===FeO4===2OH＋H↑，则阳极室耗费－且无增补，故－NaFeO易被氢气复原”知，阴极产224生的氢气不可以接触到Na2FeO，故需实时排出。（6）阳极为水电离出的－放电，电极反响式为2HO－4e－OH42＋＋—穿过阴膜扩散至产品室，二者反响生222＋得电子生成H，发生复原反响，所以b电极为阴极，连结电源的负极。阳极反成HPO。（7）b电极，H322应物为NH4Cl，生成物为NCl3，题目中给出氯的化合价为＋1价，所以氯失电子，化合价高升，氮、氢不变7-+3NHNO+2HNO,电解产生的HNO多（3）答案：（1）HCO+2e+2H=HCO+HO（2）NH依据反响8NO+7HO22422323243332Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑Al-3e-+7AlCl—=4Al—－－6e－2—＋6H2O42Cl7（4）阳极CO(NH2)2＋8OH=N2↑＋CO3阴极6H2O＋6e－=3H2↑＋－（5）阳极室防备Na2FeO4与H2反响使产率降低（6）2H2O－4e－===O2↑＋＋6OH4H，＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的—穿过阴膜扩散至产品室，二者反响生成H3PO（27）负3Cl阳极室的HH2PO2－－6e－+＋（8）负硫酸SO2—－2e－2—＋H＋－，在阴极＋324324＋—＋－H2，c(H)减小，水的电离均衡正向挪动，碱性加强（9）A2NO3＋12H＋10e===N2↑＋6H2O＋，使水的均衡正移，产生的－—反响生成2—，使得（10）阴极水电离出H在阴极得电子生成HOH和HCOCO233K2CO3重生考点三金属的腐化与保护金属的腐化定义金属的腐化指金属或合金四周接触到气体或液体，失掉电子被氧化而耗费进行化学反响而腐化消耗的过程实质金属原子失掉电子被氧化而耗费的过程化学腐化金属跟非金属单质直接接触，金属被氧化，无电流产生分类电化学腐化不纯金属或合金跟电解质溶液接触，较开朗金属被氧化，有轻微电流产生二者常常同时发生，电化学腐化更广泛电解原理惹起的腐化>原电池原理惹起的腐化>化学腐化>有防备腐化举措的腐化快慢同种金属的腐化在强电解质中>弱电解质中>非电解质中；开朗性不一样的两金属，开朗性差异越大，腐化越快8对同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐化越快2.电化学腐化种类吸氧腐化析氢腐化条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反响2-2-+-2O+4e+2HO==4OH2H+2e==H↑负极反响Fe－2e-==Fe2+Fe－2e-==Fe2+腐化作用是主要的腐化种类，拥有宽泛性发生在某些局部地区内3.金属的防备方法举措金属表面覆盖保护层涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料；镀耐腐化的金属或合金；用化学方法钝化使金属表面形成一层致密的氧化物膜电化学保护法外加电流的阴极保护法(电解池原理)如钢闸门接低压直流电负极，石墨接电源正极作阳极，浸入水中；牺牲阳极的阴极保护法(原电池原理)，如船壳上钉上锌块改变金属的内部构造一般钢铁加入铬、镍等转变为不锈钢等【考点操练】我国古代青铜器工艺精深，有很高的艺术价值和历史价值。但出土的青铜器大多遇到环境腐蚀，故对其进行修复和防备拥有重要意义。(1)采纳“局部关闭法”能够防备青铜器进一步被腐化。如将糊状Ag2O涂在被腐化部位，Ag2O与有害组分CuCl发生复分解反响，该化学方程式为______________________。(2)如图为青铜器在湿润环境中发生电化学腐化的原理表示图。①腐化过程中，负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”)；②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反响产物和负极反响产物作用生成多孔粉状锈Cu(OH)Cl，其离子方23程式为_______________________________________________；③若生成4.29gCu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为________L(标准情况)。分析：(1)复分解反响为互相交换成分的反响，所以该反响的化学方程式为AgO＋2CuCl=22c。负极反响：－2＋，2AgCl＋CuO。(2)①负极发生失电子的反响，铜作负极失电子，所以负极为Cu－2e=Cu9正极反响：O2＋2H2O＋4e－－－2＋－反响生成Cu2(OH)3Cl，其=4OH；②正极产物为OH，负极产物为Cu，二者与Cl2＋－－(OH)Cl的物质的量为0.02mol，由Cu元素离子方程式为2Cu＋3OH＋Cl=Cu(OH)Cl↓；③4.29gCu2323守恒知，发生电化腐化失电子的Cu单质的物质的量为0.04mol，失掉电子0.08mol，依据电子守恒可得，耗费O2的物质的量为0.02mol，所以理论上耗费氧气的体积为0.448L(标准情况)。答案：(1)Ag2O＋2CuCl===2AgCl＋Cu2O(2)①c②2Cu2＋－－===Cu2(OH)3Cl↓＋3OH＋Cl③0.448【过关练习】1.（2018年高考全国卷Ⅰ）近来我国科学家设计了一种CO2+H2S共同转变妆置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。表示图以下图，此中电极分别为ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反响为：EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+3++2+②2EDTA-Fe+H2S＝2H+S+2EDTA-Fe该装置工作时，以下表达错误的选项是-阴极的电极反响：CO2+2H+2e＝CO+H2O共同转变总反响：CO2+H2S＝CO+H2O+S石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低若采纳Fe3+/Fe2+代替EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性式为：CO2+H2S=CO+H2O+S，B正确；石墨烯与光伏电池的正极相连，ZnO石墨烯与光伏电池的负极相连，则石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高，C错误；因Fe3+在pH为3.4的溶液中会转变为氢氧化铁积淀，所以10若采纳Fe3+/Fe2+代替EDTA—Fe3+/EDTA—Fe2，溶液必修为酸性，D正确。答案：C（2017年高考全国卷Ⅰ）支持海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理以下图，此中高硅铸铁为惰性协助阳极。以下有关表述不正确的选项是通入保护电流使钢管桩表面腐化电流靠近于零通电后外电路电子被强迫从高硅铸铁流向钢管桩高硅铸铁的作用是作为消耗阳极资料和传达电流通入的保护电流应当依据环境条件变化进行调整3.（莆田市2018届高三下学期3月教课质量检测）高铁酸钠（Na2FeO4）是一种新式绿色水办理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如右图所示，两头隔室中离子不可以进入中间隔室。以下说法错误的选项是A.电解时，铜电极连结电源负极B.甲溶液可回用于该电解池C.离子交换膜a是阴离子交换膜D.阳极电极反响式：Fe-6e--2-+4H2O+8OH=FeO4分析：A.工业上用电解浓NaOH溶液制备NaFeO，说明Fe溶解进入溶液，则Fe电极为阳极连结电源的正极，24Cu电极为阴极连结电源的负极，故A正确；B.在Cu电极上，水电离的H+放电使阴极区c(OH－)增大，Na+经过阳离子交换膜a进入阴极区，使阴极区c(NaOH)增大，则甲溶液为NaOH，能够回用于该电解池，故B正确；C.11依据B项剖析可知，因Na+要经过离子交换膜a从中间隔室进入阴极区，所以离子交换膜a是阳离子交换膜，故C错误；D.Fe电极溶解生成2－－－2－+4HO，故D正确。答案：CFeO进入溶液，电极反响式为：Fe－6e+8OH=FeO4424.（河南省2018届高三4月一般高中毕业班高考适应性考试）工业上电解NO制备NHNO，其工作原理如图43所示(图中电极均为石墨电极)。以下说法错误的选项是A.a极连结电源的负极-++B.阳极反响为NO+5e+6H=NH4+H2OC.总反响方程式为8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3为使电解产物所有转变为NH4NO3，需增补物质A，A是NH35.（六安市皖西省示范高中结盟2018届高三上学期期末）电化学在平时生活顶用途宽泛，以下图①是镁、次氯酸钠燃料电池的表示图，电池总反响式为：Mg+ClO-+H2O═Cl-+Mg(OH)2↓，图②是电解法除掉工业废水2-中的Cr2O7．以下说法正确的选项是2-离子向铁电极挪动，与该极邻近的-除掉A.图②中Cr2O7OH联合转变为Cr（OH）3图②中阳极上的电极反响式为：Fe-3e-═Fe3+图①中发生的氧化反响是：ClO-+H2O+2e-═Cl-+2（OH）-D.若图①中7.2g镁溶解产生的电量用以图②废水办理，理论可除掉2-的物质的量为0.05mol27122-分析：A．图②中惰性电极为阴极，Fe电极为阳极，则Cr2O7离子向金属铁电极挪动，与亚铁离子发生氧化-复原反响生成的金属阳离子与惰性电极邻近的OH联合转变为Cr（OH）3除掉，A错误；B．图②中阳极上的电极反响式为：Fe-2e-＝Fe2+，B错误；C．该原电池中，镁作负极，负极上镁失电子发生氧化反响，C错误；D．n（Mg）=7.2g÷24g/mol=0.3mol，由电子守恒可知2+2-，所以理论可除掉Cr2-的物质的2727量为0.3mol÷6＝0.05mol，D正确。答案：D（赤峰二中2018届高三下学期第一次月考）此刻污水治理愈来愈惹起人们重视，能够经过膜电池除掉废水中的乙酸钠和对氯苯酚，同时利用此装置的电能在铁上镀铜，以下说法正确的选项是当外电路中有0.2mole-转移时，A极区增添的H+的个数为0.2NAA极的电极反响式为铁电极应与Y相连结反响过程中甲中右侧地区溶液pH渐渐高升生氧化反响，发生的电极反响为，生成H+，溶液的pH应当渐渐减小，故D项错误。综上所述，答案：C7.（河南省2018届一般高中毕业班高考适应性测试）一种办理高浓度乙醛废水的方法——隔阂电解法，其原理以下图，电解质溶液为必定浓度含乙醛的Na2SO4溶液，电解后乙醛在两个电极分別转变为乙醇和乙13酸。以下说法正确的选项是A.a电极为阴极，b电极为阳极B.阳极的电极反响式为-+CH3CHO-2e+H2O=CH3COOH+2HC.设电解时溶液体积不变，则阴极区Na2SO4的物质的量增大D.电解过程中，M池溶液的pH变大，N池溶液的pH变小(2017届威海模拟)钢铁是当前应用最宽泛的金属资料，认识钢铁腐化的原由与防备方法拥有重要意义，对钢铁制品进行抗腐化办理，可适合延伸其使用寿命。抗腐化办理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反响的化学方程式为___________________________。利用如图装置，能够模拟铁的电化学防备。①若X为碳棒，为减缓铁件的腐化，开关K应置于________处。②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防备法称为________________。(3)图中若X为粗铜，容器中海水代替为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增添3.2g时，X电极溶解的铜的质量________3.2g(填“<”“>”或“＝”)。图中若X为铜，容器中海水代替为FeCl3溶液，开关K置于M处，铜电极发生的反响是________________，若将开关K置于N处，发生的总反响是______________。1432(3)<(4)2Fe3＋＋2e－2＋Cu＋2Fe2＋答案：(1)Fe＋2FeCl===3FeCl(2)①N②牺牲阳极的阴极保护法===2Fe===2Fe3＋＋Cu2＋9.(2017届仙桃模拟)利用电化学原理，将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来办理含Cr2O72—废水，以以下图所示；电解过程中溶液发生反响：Cr2O72—＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。(1)甲池工作时，NO2转变为绿色硝化剂Y，Y是N2O5，可循环使用。则石墨Ⅱ是电池的________极；石墨Ⅰ邻近发生的电极反响式为________________________________。(2)工作时，甲池内的—)；在同样条件下，耗费的O2和NO3向________极挪动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”NO2的体积比为________。乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反响为___________________________________。若溶液中减少了0.01molCr2O72—，则电路中起码转移了________mol电子。(5)向完整复原为Cr3＋的乙池工业废水中滴加NaOH溶液，可将铬以Cr(OH)3积淀的形式除掉，已知Cr(OH)3存在以下溶解均衡：3Cr3＋－3的溶度积sp3＋3－Cr(OH)(s)(aq)＋3OH(aq)，常温下Cr(OH)K＝c(Cr)·c(OH)1.0×10－32，要使c(Cr3＋)降至10－5mol·L－1，溶液的pH应调至________。分析：(1)依据图告知甲池为燃料电池，电池工作时，石墨Ⅰ邻近NO2转变为N2O5，发生氧化反响，电极反应式为NO2＋NO3—－e－===N2O5；石墨Ⅱ是电池的正极，O2得电子发生复原反响，电极反响式为O2＋4e－＋—电池工作时，电解质溶液中的阴离子移向负极，即甲池内的—向石墨Ⅰ极挪动；2533依据两极的电极反响式—－===N2O5、O2＋4e－＋—，依据得失电子守恒知，在同样NO2＋NNO3－e2N2O5===4NNO3条件下，耗费O2和NO的体积比为1∶4。(3)乙池为电解池，Fe(Ⅰ)棒为电解池的阳极，发生的电极反响为2Fe－－2＋2—2＋＋3＋＋6Fe3＋0.01mol2e===Fe。(4)依据反响CrO＋6Fe＋14H===2Cr＋7HO知，若溶液中减少了272272—，则参加反响的2＋为0.06mol，依据电极反响：Fe－2e－2＋知电路中起码转移了0.12mol电CrOFe===Fe子。(5)常温下Cr(OH)3的溶度积sp＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝1.0×10－32，(Cr3＋)＝10－5mol·L－1，则c3(OH－)Kc＝1.0×10－27，c(OH－)＝1.0×10－9mol·L－1，c(H＋)＝10－5mol·L－1，溶液的pH应调至5。15—－===N2O5(2)石墨Ⅰ1∶4(3)Fe－2e－2＋(4)0.12(5)5答案：(1)正NO2＋NNO3－e===Fe(2016届石景山上学期期末)知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的有关内容进行梳理，形成以下问题(显示的电极均为石墨)。(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是(填化学式)，U形管(填“左”或“右”)边的溶液变红。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则