新高考化学一轮复习电解池金属的腐蚀与防护课件（112张）

第3讲电解池金属的腐蚀与防护第六章内容索引0102强基础增分策略增素能精准突破研专项前沿命题03【课程标准】1.能分析、解释电解池的工作原理,能设计简单的电解池。2.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。3.了解金属发生电化学腐蚀的本质,知道金属腐蚀的危害。了解防止金属腐蚀的措施。强基础增分策略一、电解原理及规律1.电解和电解池

非自发进行的氧化还原反应能够通过电解原理实现(1)电解:使

电流

通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起

氧化还原反应

的过程。

(2)电解池:使

电能

转化为

化学能

的装置。

2.电解池的构成条件(1)有与

电源

相连的两个电极。

(2)两个电极插入

电解质溶液

(或

熔融电解质

)中。

(3)形成

闭合回路

。

3.电解池工作原理(以电解CuCl2溶液为例)“阳极”连正极,“阴极”连负极

注意: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.电解时两极粒子的放电顺序

5.惰性电极电解电解质溶液的情况分析

(1)电解电解质型:电解溶质

(2)放H2生碱型:电解溶质和溶剂水,生成H2和碱

(3)电解水型:电解溶剂水

电解质类型(水溶液)电解总反应电解质溶液浓度溶液pH电解质溶液复原含氧酸,如H2SO42H2O2H2↑+O2↑

增大

减小

加水

可溶性强碱,如NaOH增大活泼金属含氧酸盐,如KNO3不变(4)放O2生酸型:电解溶质和溶剂水,生成O2和酸

易错辨析

判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)电解质溶液的导电过程一定发生了化学变化。(

√

)(2)用Cu作为电极电解盐酸可发生反应Cu+2H+Cu2++H2↑。(

√

)(3)电解池工作时电子从电源的负极流出,流入阴极通过溶液到阳极,然后从阳极流出,流回电源正极。(

×

)(4)电解时,电解质溶液中阳离子移向阳极,发生还原反应。(

×

)应用提升

电解是强有力的氧化还原反应手段,可以使非自发的氧化还原反应发生,如根据金属活泼性顺序表,Cu和稀硫酸不反应,但是若Cu作阳极,C作阴极,稀硫酸作电解质溶液,通入直流电就可以实现该反应。该电解的阳极反应:二、电解原理在工业生产中的应用1.电解饱和食盐水——氯碱工业

产物氯气和NaOH是重要的化工原料阳极反应:

2Cl--2e-===Cl2↑

(

氧化

反应)

阴极反应:

2H2O+2e-===H2↑+2OH-

(还原

反应)

总反应:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑装置离子交换膜电解槽阳极钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)阴极碳钢网阳离子交换膜

得到高纯度的NaOH,防止Cl2和H2混合反应发生危险①只允许

阳

离子通过,能阻止

阴

离子和气体通过

②将电解槽隔成阳极室和阴极室2.电镀与电解精炼铜

类型电镀电解精炼铜定义电镀是一种利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺运用电解的方法将粗铜提炼为纯铜主要目的使金属增强抗腐蚀能力、增强表面硬度和美观将粗铜提炼为纯铜示意图

类型电镀电解精炼铜构成条件阳极

镀层

金属

粗铜

阴极

待镀

金属

纯铜

电解液含

镀层

金属阳离子

CuSO4溶液电极反应(以铁件镀铜为例)阳极

Cu-2e-===Cu2+

主要是Cu-2e-===Cu2+(比铜活泼的金属杂质先于铜失电子,最终以

阳离子

的形式残留在溶液中,比铜不活泼的金属杂质形成

阳极泥

)

阴极

Cu2++2e-===Cu

Cu2++2e-===Cu

电解质溶液的浓度变化CuSO4溶液的浓度

不变CuSO4溶液的浓度

减小

3.电冶金

电解法冶炼的金属都是活泼性很强的金属旁栏边角

选择性必修1

P105阅读资料卡片“电有机合成”,回答下列问题。(1)哪些有机化学反应可以用于电有机合成?提示

有电子转移的有机化学反应。(2)以丙烯为原料利用电有机合成制取己二腈的过程是怎样的?提示

①丙烯制备丙烯腈;②丙烯腈电合成己二腈。(3)写出电有机合成己二腈时的阴极反应。提示

2CH2=CHCN+2H++2e-===NC(CH2)4CN。(4)电有机合成己二腈时,H+的移动方向如何?提示

从阳极向阴极移动。易错辨析

判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)在镀件上镀铜时,也可以用惰性材料作为阳极,用硫酸铜溶液作为电解质溶液。(

√

)(2)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料。(

×

)(3)电解精炼时,得到的阳极泥可以是提炼贵重金属的原料。(

√

)(4)用Zn为阳极,Fe为阴极,ZnCl2溶液为电解质溶液,由于放电顺序H+>Zn2+,不可能在铁上镀锌。(

×

)应用提升

由于AlCl3为共价化合物,熔融状态下不导电,所以电解冶炼铝时,电解的为熔点很高的氧化铝,为降低熔化温度,加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6);而且电解过程中,阳极生成的氧气会与石墨电极反应,所以石墨电极需不断补充。三、金属的腐蚀与防护1.化学腐蚀和电化学腐蚀的比较金属原子均失电子,区别在于是否产生电流金属腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀定义金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生

原电池

反应,比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀

区别

无

电流产生

有

微弱电流产生

实质与联系(1)实质都是

金属原子

失去电子被氧化而损耗;

(2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但

电化学腐蚀

更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快

2.钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀

3.金属的防护

易错辨析

判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。(

×

)(2)铜在酸性较强的溶液中均可发生析氢腐蚀。(

×

)(3)钢铁发生电化学腐蚀时,负极铁失去电子生成Fe3+。(

×

)(4)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(

×

)(5)镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比镀铜前更容易生锈。(

√

)(6)外加电流法是将被保护金属接在直流电源的正极。(

×

)(7)在船体外嵌入锌块,可以减缓船体的腐蚀,属于牺牲阴极法。(

×

)(8)在潮湿的空气中,钢铁表面形成水膜,金属发生的一定是吸氧腐蚀。(

×

)应用提升

(1)银器变黑原因是银属于相对不稳定元素,在空气氧化性氛围中产生硫化银膜,久而久之会扩散成片,变成黑色。(2)铁锈的形成过程:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3;2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)+(3-x)H2O。增素能精准突破考点一电解原理【能力概述】【新教材·新高考】新教材变化

新教材正文对电解原理的介绍和老教材基本一致。增加了“思考与讨论”,增加了“方法导引·电化学过程的系统思想与方法”新高考高频考点

新高考对电解原理的考查重点在工作原理理解、电极反应的书写或判断,以及闭合回路的分析等。预测考向

高考将在微观角度增大考查力度,体现理解和辨析能力考向1.电解池的工作原理典例突破(2020全国Ⅱ卷,12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入到无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色。对于该变化过程,下列叙述错误的是(

)为阳极+由银电极向变色层迁移元素的化合价升高D.总反应为WO3+xAg===AgxWO3答案

C解析

由题意知,银电极为阳极,Ag失电子生成Ag+,Ag+移向阴极与WO3反应生成AgxWO3,则总反应为WO3+xAg===AgxWO3,反应过程中W元素的化合价降低,A、B、D正确,C错误。针对训练1.用石墨作为电极,电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示,通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是(

)A.逸出气体的体积:A电极<B电极B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出有刺激性气味的气体电极附近呈红色,B电极附近呈蓝色D.电解一段时间后,将全部电解液转移到同一烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性答案

D2.(2021江苏南通考前练习卷)利用石墨电极电解HNO3和HNO2的混合溶液可获得较浓的硝酸。其工作原理如图所示。下列说法正确的是(

)为电源的正极B.电解池中的离子交换膜应为阴离子交换膜C.阳极的电极反应为HNO2+2e-+H2O===3H++D.每2mol离子通过离子交换膜,左室产生的气体X的体积为22.4L(标准状况)答案

D3.(2021全国甲卷,13)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是(

)在上述电化学合成过程中只起电解质的作用C.制得2mol乙醛酸,理论上外电路中迁移了1mol电子D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移答案

D归纳总结

考向2.电极反应的书写典例突破(1)(2021福建适应性考试)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线,如图是电催化合成氨装置示意图。①a电极应该连接电源

极。

②电催化合成氨的化学方程式为

。

(2)(2021重庆适应性测试)内酯也可以通过电化学合成。以石墨电极为阳极,铂电极为阴极,CH3CN作为溶剂,LiClO4作为电解质,经电解合成内酯的总反应如下:①产生H2的电极为

(填“石墨电极”或“铂电极”);通电一段时间后,溶液中向铂电极迁移的离子为

。

②写出石墨电极上的电极反应:

。

考题点睛

针对训练1.(2021山东师大附中打靶题)氮肥厂的废水中氮元素以NH3·H2O、NH3和

的形式存在,对氨氮废水进行无害化处理已成为全球科学研究热点。研究表明,以碳材料为阴极,O2可在阴极生成H2O2,并进一步生成氧化性更强的·OH,·OH可以将水中氨氮氧化为N2。阴极区加入Fe2+可进一步提高氨氮的去除率,原理如图所示。则下列说法不正确的是(

)A.·OH的电子式为B.·OH去除氨气的化学方程式为6·OH+2NH3===N2+6H2O2在阴极生成H2O2的电极反应为O2+2e-+2H+===H2O2D.阴极区加入Fe2+可进一步提高氨氮的去除率的原因是生成的Fe3+起催化剂作用答案

D2.(2020浙江7月选考,21)电解高浓度RCOONa(羧酸钠)的NaOH溶液,在阳极RCOO-放电可得到R—R(烷烃)。下列说法不正确的是(

)A.电解总反应方程式:2RCOONa+2H2OR—R+2CO2↑+H2↑+2NaOH-在阳极放电,发生氧化反应C.阴极的电极反应:2H2O+2e-===2OH-+H2↑D.电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷答案

A解析

碱性条件下,不能放出CO2,A项错误;电解时,阳极RCOO-放电生成R—R,发生氧化反应,B项正确;碱性条件下H2O放电生成H2,C项正确;电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液,可生成CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3,D项正确。3.整合有效信息书写电极反应。(1)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。将用烧碱吸收H2S后所得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:S2--2e-===S、(n-1)S+S2-===

。①写出电解时阴极的电极反应:

。

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,该反应的离子方程式为

。

(2)电解NO可制备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:

。

归纳总结根据“三看”正确书写电极反应考点二电解原理的应用【能力概述】【新教材·新高考】新教材变化

新教材对氯碱工业的产品应用、原理装置图等介绍得更详细。新教材通过“资料卡片”介绍了电解与元素的发现和电有机合成,开阔学生的视野,体会电解的应用新高考高频考点

新高考对电解原理的应用从传统的应用考查,向废水处理、有机化合物的合成等新兴应用领域考查扩展。预测考向

高考将关注电解原理在生产生活和科学研究中的应用,可能会结合陌生情境进行考查其中电极均为惰性电极,电解液中含NaOH。下列关于该装置工作时的说法错误的是(

)A.阳极的电极反应为[Fe(CN)6]4--e-===[Fe(CN)6]3--通过离子交换膜由B极室向A极室移动C.催化析氢室的反应为DHPS-2H+2H++2e-===DHPS+2H2↑D.理论上,该过程中[Fe(CN)6]4-和DHPS可自补充循环答案

C解析

据图可知A极室中[Fe(CN)6]4-转化为[Fe(CN)6]3-,Fe元素化合价升高被氧化,所以A极室为阳极室,B极室为阴极室。阳极的电极反应为[Fe(CN)6]4--e-===[Fe(CN)6]3-,A正确;电解池中阴离子流向阳极,A极室为阳极室,所以OH-通过离子交换膜由B极室向A极室移动,B正确;电解液中含NaOH,为碱性溶液,所以催化析氢室中并没有氢离子参与反应,C错误;据图可知[Fe(CN)6]4-在A极室中转化为[Fe(CN)6]3-后又在催化析氧室中转化为[Fe(CN)6]4-,DHPS在B极室中转化为DHPS-2H后又在催化析氢室中转化为DHPS,理论上两种物质没有损耗,可自补充循环,D正确。针对训练1.脱氯可以减少水体污染,保护人的饮水健康。用电解法产生具有强氧化性的自由基(·OH),可以去除水体中的CH2Cl2,原理如图所示。下列说法正确的是(

)A.阳极附近的pH增大B.交换膜为阴离子交换膜C.阴极反应为CH2Cl2+4·OH===CO2+2H2O+2HClD.脱氯的实质是碳氯键和碳氢键断裂形成碳氧键答案

D解析

阳极区发生氧化反应,由装置图可知,左侧区为阳极区,电极反应为H2O-e-===·OH+H+,故阳极附近的pH减小,A错误;右侧区为阴极区,电极反应为2H++2e-===H2↑,左侧产生的阳离子向右侧移动,故交换膜为阳离子交换膜,B错误、C错误;由图可知,脱氯是将CH2Cl2转化为HCHO、CH3OH、CO2和Cl-,故脱氯的实质是碳氯键和碳氢键断裂形成碳氧键,D正确。2.(2021全国乙卷,12)沿海电厂采用海水为冷却水,但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题,通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示),通入一定的电流。下列叙述错误的是(

)A.阳极发生将海水中的Cl-氧化生成Cl2的反应B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC.阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D.阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理答案

D解析

根据装置示意图以及阴、阳极都是惰性电极可知,阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,即Cl-被氧化生成Cl2,A项正确;阴极生成氢气,溶液碱性增强,海水中存在大量的Na+,故Cl2参与反应生成NaClO,NaClO具有强氧化性,可以杀灭附着生物,B项正确;阴极生成的氢气易燃,与空气的混合气体遇明火易发生爆炸,所以应将生成的氢气及时通风稀释安全地排出,C项正确;阴极上H+得电子生成氢气,溶液中c(OH-)增大,海水中的Mg2+向阴极移动,在阴极表面形成Mg(OH)2沉淀,故在阴极表面形成积垢,需要定期处理,D项错误。3.(2021辽宁适应性测试)在N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)介质中,可实现醇向醛的转化,原理如图。下列说法错误的是(

)A.理论上NHPI的总量在反应前后不变B.海绵Ni电极为阳极D.每消耗1mmol苯甲醇,产生22.4mL氢气

答案

D解析

NHPI在阳极区参与反应,又在阴极区生成,因此理论上NHPI的总量在反应前后不变,A正确;Ni2+在海绵Ni电极失去电子得到Ni3+,发生氧化反应,则海绵Ni为阳极,B正确;由题干可知,反应实现了醇向醛的转化,并有H2产生,所以总反应为

,C正确;未指明气体所处的状况,不能用Vm

L·mol-1进行计算,D错误。归纳总结阴、阳极的判断方法考向2.电化学计算典例突破某研究院经过多次实验发现,采用如图所示装置,阳极(Ti基)上产生羟基(·OH),阴极上产生H2O2,分别深度氧化苯酚为CO2,高效处理废水。下列有关说法错误的是(

)A.电流从a极→Ti基→废水→不锈钢→b极B.阳极的电极反应为H2O-e-===·OH+H+C.阴极深度氧化苯酚的化学方程式为C6H5OH+14H2O2===6CO2↑+17H2OD.当消耗7molO2时,理论上共氧化处理47g苯酚答案

D考题点睛

针对训练1.如图所示装置Ⅰ是一种可充电电池,装置Ⅱ为电解池。离子交换膜只允许Na+通过,充放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr。闭合开关K时,b极附近先变红色。下列说法正确的是(

)A.负极电极反应式为4Na-4e-===4Na+B.闭合K后,b电极附近的pH变小C.当有0.01molNa+通过离子交换膜时,b电极上析出气体在标准状况下体积为112mLD.闭合K后,a电极上产生的气体具有漂白性答案

C

解析

当闭合开关K时,b附近溶液先变红,即b附近有OH-生成,在b极析出氢气,b极是阴极,a极是阳极,与阴极连接的是原电池的负极,所以B极是负极,A极是正极。闭合K时,负极发生氧化反应,电极反应为2Na2S2-2e-===2Na++Na2S4,A错误;闭合开关K时,b极附近先变红色,该极上生成H2和OH-,pH增大,B错误;闭合K时,有

mol

Na+通过离子交换膜,说明有

mol电子转移,阴极上生成

mol

H2,标准状况下H2体积为

L·

mol-1

L=112

mL,C正确;闭合开关K时,a极是阳极,该极上金属铜被氧化,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,没有气体产生,D错误。2.(2021广东深圳第二次调研)我国科学家报道了机理如图所示的电化学过程。下列相关说法错误的是(

)答案

D归纳总结电化学综合计算的三种常用方法(1)根据总反应计算先写出电极反应,再写出总反应,最后根据总反应列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算①用于串联电路中阴、阳两极产物,正、负两极产物及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。②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:(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,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。考点三金属的腐蚀与防护【能力概述】【新教材·新高考】新教材变化

新教材增加了对铁腐蚀方式和牺牲阳极法保护金属的实验探究,以及增加了“研究与实践”暖贴的设计与制作项目,增强了实践性新高考高频考点

新高考对金属的腐蚀是从实践中的应用角度进行考查,取材于生产、生活实际。预测考向

高考将从新情境下的金属腐蚀和防护措施角度进行考查考向1.金属腐蚀的类型典例突破某同学进行下列实验:操作现象

取一块打磨过的生铁片,在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水

放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”,其边缘为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈生铁片发生

腐蚀,中心区的电极反应为

,边缘处的电极反应为

,交界处发生的反应为

。

答案

吸氧Fe-2e-===Fe2+

2H2O+O2+4e-===4OH-

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3、2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O解析

生铁片发生吸氧腐蚀,其中Fe作负极,电极反应为Fe-2e-===Fe2+,Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀,故中心区域为蓝色;边缘处发生电极反应:2H2O+O2+4e-===4OH-,碱能使酚酞变红,交界处Fe(OH)2被空气中的O2氧化成Fe(OH)3,最终变为铁锈(Fe2O3·xH2O)。针对训练1.(2021北京西城二模)下列事实与电化学无关的是(

)答案

D解析

暖宝宝中铁粉、碳在氯化钠溶液中构成原电池,铁发生吸氧腐蚀放出热量,与电化学有关,A不符合题意;海沙中电解质的量大于河沙,则钢筋在海沙中构成原电池时,腐蚀速率更快,则海沙比河沙混凝土更易使钢筋生锈与电化学有关,B不符合题意;家用铁锅生锈是因为铁锅与锅中残留溶液构成原电池,发生吸氧腐蚀,则家用铁锅生锈与电化学有关,C不符合题意;铁在冷的浓硫酸中发生钝化,则铁罐运输浓硫酸与铁的钝化有关,与电化学无关,D符合题意。2.国产航母山东舰已经列装服役,它是采用模块制造然后焊接组装而成的,对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述正确的是(

)A.由图示的金属腐蚀情况说明了Sn的金属活泼性强于FeB.由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况,乙是河水环境下的腐蚀情况C.两种环境下铁被腐蚀时的电极反应均为Fe-3e-===Fe3+D.为了防止舰艇在海水中被腐蚀,可在焊点附近用锌块打“补丁”答案

D解析

两图中被腐蚀的都是Fe,说明Fe是负极,Sn为正极,则金属活泼性:Fe>Sn,A错误;从腐蚀程度来讲,乙明显比较严重,因海水中含有较多的盐分,腐蚀速率比河水快,故乙是海水环境下的腐蚀情况,甲是河水环境下的腐蚀情况,B错误;铁被腐蚀时电极反应为Fe-2e-===Fe2+,C错误;金属活泼性:Zn>Fe>Sn,用锌块打“补丁”与铁、锡接触,Zn可作为负极被腐蚀,可以保护Fe、Sn,D正确。归纳总结电化学腐蚀的规律(1)对同一种金属来说,其他条件相同时腐蚀的快慢:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。(2)活泼性不同的两金属:活泼性差别越大,活泼性强的金属腐蚀越快。(3)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快,且氧化剂的浓度越高,氧化性越强,腐蚀越快(钝化除外)。(4)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。考向2.金属的防腐典例突破(2020江苏化学,11)将金属M连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在下图所示的情境中,下列有关说法正确的是(

)A.阴极的电极反应为Fe-2e-===Fe2+B.金属M的活泼性比Fe的活泼性弱C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快答案

C解析

题中所示装置通过牺牲阳极法保护钢铁设施,阳极材料M比Fe活泼,失电子,发生氧化反应,电子通过导线流向钢铁设施被保护的一极,阴极的电极反应(一般)为O2+2H2O+4e-===4OH-,A、B两项错误,C项正确;海水比河水中电解质的浓度大,钢铁更易腐蚀,D项错误。针对训练1.如图所示,各烧杯中盛海水,纯铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为(

)A.②①③④⑤⑥

B.⑤④③①②⑥C.⑤④②①③⑥

D.⑤③②④①⑥答案

C解析

①是Fe的化学腐蚀,腐蚀较慢。②③④均为原电池原理引起的腐蚀,③中Fe为正极,被保护;②④中Fe为负极,均加快了Fe的腐蚀,但Fe和Cu的金属活泼性差别大于Fe和Sn的,故Fe-Cu原电池中Fe腐蚀得较快。⑤⑥为电解原理引起的腐蚀,⑤是Fe接电源正极作阳极,Cu接电源负极作阴极,加快了Fe的腐蚀;⑥是Fe接电源负极作阴极,Cu接电源正极作阳极,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⑤>④>②>①>③>⑥。2.(2021广东佛山南海测试)下列有关金属腐蚀和防护的说法,正确的是(

)A.金属发生的化学腐蚀比电化学腐蚀要普遍得多B.因为合金在潮湿的空气中易形成原电池,所以合金耐腐蚀性都比较差C.钢铁发生吸氧腐蚀时,负极反应是Fe-3e-===Fe3+D.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极法答案

D解析

金属发生的电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多,A错误;有些合金的耐腐蚀性较强,如不锈钢耐腐蚀,B错误;钢铁发生吸氧腐蚀时,负极反应是Fe-2e-===Fe2+,C错误;锌的活泼性大于铁,锌、铁构成的原电池,锌为负极,在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极法,D正确。归纳总结金属防护效果比较:外加电流法>牺牲阳极法>有一般防护条件的防腐。研专项前沿命题电化学装置中的“离子交换膜”题型考查内容选择题非选择题考查知识电极反应类型、电极反应的正误判断与书写、电子(或离子)移动方向、电极区溶液性质变化、电化学计算核心素养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知考向1离子交换膜的类型例1.(2020山东卷,10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用如图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是(

)A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜C.当电路中转移1mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5gD.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1思路指导

原电池工作原理的应用原电池工作原理的应用答案

B突破方法1.离子交换膜离子交换膜又叫隔膜,由高分子特殊材料制成,交换膜使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。2.隔膜的作用(1)能将两极区隔离,阻止两极区产生的物质接触,防止发生化学反应。(2)能选择性地通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。3.交换膜的分类与应用

针对训练1.(2021江苏适应性考试)利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是(

)A.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移B.电极b上的电极反应为C.电解过程中化学能转化为电能D.电解时Na2SO4溶液浓度保持不变答案

A2.(2021广东卷,16)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(

)A.工作时,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo,Ⅰ室溶液质量理论上减少16gC.移除两交换膜后,石墨电极上发生的反应不变

答案

D3.(2021河北模拟演练)我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2电池,电解质为K2SO4、H2SO4和KOH,由a和b两种离子交换膜隔开,形成A、B、C三个电解质溶液区域,结构示意图如下:回答下列问题:(1)电池中,Zn为

极,B区域的电解质为

(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。

(2)电池反应的离子方程式为

。

(3)阳离子交换膜为图中的

(填“a”或“b”)膜。

考向2离子交换膜装置的工作原理分析例2.(1)(2021湖南卷,16节选)利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。①电解过程中OH-的移动方向为

(填“从左往右”或“从右往左”);

②阳极的电极反应为

。

(2)(2021山东卷,17节选)利用膜电解技术(装置如图所示),以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为:4Na2CrO4+4H2O2N