2022届新高考化学一轮复习电解池金属的腐蚀与防护学案

2.分析电解过程的思维程序基础小练·多维思考 ; 电解质溶液阴极反应阳极反应④电解反应⑤溶液复原 ; ; ;②分析“放O₂生酸型”电解质包括哪些类型⑦适量HBr⑧适量CuCl加不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H₂SO₄反应产生H₂?。题组一电解规律及电极产物的判断1.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是()B2.(2021·天津北辰区统考)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D[以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI+2H₂O=2KOH+H₂t+I₂(类似于电解饱和食盐水),阴极产物是H₂和KOH,阳极产物是I。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。]题组二电极反应式、电解方程式的书写3.按要求书写电极反应式和总反应方程式：阳极反应式： ;阴极反应式： ;总反应离子方程式：(2)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：4.某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO₃)₂和NaCl,以惰性电极对该溶液进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。第二阶段阴极：2Cu²++4e⁻=2Cu阳极：40H-4e⁻=O₂f+2H₂O第三阶段阴极：4H¹+4e=2H₂阳极：40H-4e=O₂t+2H₂O将电极反应式合并可得电解反应的化学方程式。第二阶段的反应：5.用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二ababmna、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；下列对实验现象的解释或推测不合理的是()D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜B[根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为MnO₂是碱性锌锰电池的正极材料，已知碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO₂+ 7.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8.500mLKNO₃和Cu(NO₃)₂的混合溶液中c(NO3)=0.6mol-L-1,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[石墨作电极电解KNO₃和Cu(NO₃)₂的混合溶液，阳极反应式为：40H⁻-4e为2.24L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0.4mol-0.2mol=0.2mol电子，电解前Cu²+的物质的量和电解c(NO3),c(K¹)+c(H+)=c(NO3),不难算出：电解前c(K+)=0.mol如以通过4mole为桥梁可构建如下关系式：提示在电化学计算中，还常利用Q=1t和Q=n(e7)×NA××10-19C来计算电路中通知识梳理·填准记牢精梳理、巧诊断，过好双基关。阳极阴极碳钢网阳离子交换膜两极材料电解精炼铜两极反应Ni-2e"=Ni²*电镀铜电镀铜阳极：铜阳极：铜阴极：待镀金属制品电镀液含镀层金属阳离子的电解质溶液电极反应 名师助学阳极：60²--12e⁻=3O₂t;铁上镀锌(X)(2)电解过程中A中CuSO₄溶液浓度逐渐,而B中CuSO₄溶液浓度。(3)下图电解的目的是在铝表面形成一层致密的氧化膜阳极反应式： ;阴极反应式： 。答案：(1)只允许阳离子通过，阻碍Cl₂分子、阴离子通过(2)减小基本不变(3)2Al-6e⁻+6HCO₃=Al₂CO题组一电解原理的常规应用用石墨作电极，电解U形管中的饱和NaCl溶液(滴有酚酞溶液),装置如图。下列叙述正确的是()B.通电一段时间后，阳极附近溶液先变红A.若a和b为石墨，通电后a极上反应为2CT⁻-2e⁻=Cl₂tB.若a和b为石墨，通电后b极上发生氧化反应题组二应用电解原理制备新物质A.理论上，除铜电极外，只需对电解液补充水，电解便可持续进行B.溶液中生成Cu₂O的离子方程式为2CuCI3⁻+H₂O=Cu2O↓+6CT⁻+2HC.N极的电极反应式为Cu-e⁻+3CT⁻=CuCl3-D.M与电源的负极相连，发生还原反应B[由图示可知电解池的总反应为,因此理论上，除铜电 4.利用下图所示装置电解制备NCl₃(氯的化合价为+1价),其原理是(仅允许阴离子通过)题组三应用电解原理治理污染A.a端是直流电源的负极D.每转移1mol电子，左侧电极上产生8gO₂转移1mol电子时生成0.25molO₂,其质量为0.25mol×32g-mol⁻¹=8g,D正确。]阳离子交换膜阴离子交换膜 。 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。微课己2电化学中“离子交换膜”的应用阴离子交换膜只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子(H¹)通过。可见离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质。一、提高电流效率交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。[集训1]已知：电流效率=电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。现有两个电池I、Ⅱ,装置如图所示。下列说法正确的是()A.I和Ⅱ的电池反应不相同B.能量转化形式不同C.I的电流效率低于Ⅱ的电流效率D.5min后，I、Ⅱ中都只含1种溶质C[I、Ⅱ装置中电极材料相同，电解质溶液部分相同，电池反应，负极反应和正极反置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失(或部分电子没有通过电路),导致电流效率降低。而Ⅱ装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为Cu-2e⁻===Cu²+,阳离子增多；右侧正极的电极反应式为2Fe³++2e⁻===2Fe²+,负电荷过剩。CI从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于I装置，C正确；放电一段时间后，I装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ装置中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁，D项错误。]反应物相同，不同的交换膜，迁移的离子种类不同；同种交换膜，转移相同的电子数，如果离子所带电荷数不同，迁移离子数不同。离子迁移依据电荷平衡，而离子数目变化量可能不相等。[集训2]某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl₂=2AgCl。(1)当电路中转移amole时，交换膜左侧溶液中约减少mol离子。交换膜右侧(2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有11.2L氯气(标准状况)参与反应，则必有mol离子(填离子符号)由交换膜侧通过交换膜向迁移。交换膜右侧溶液中c(HCI)(填">”"<"或“=”)1mol-L(忽略溶液体积变解析：(1)正极的电极反应式为Cl₂+2e⁻=2CI,负极的电极反应式为Ag-e⁻+CI=AgCl,隔膜只允许氢离子通过，转移amol电子，必有amolCI沉淀。为了维持电荷平衡，交换膜左侧溶液中必有amolH+向交换膜右侧迁移，故交换膜左侧共减少2amol离子(2)nClmolCTmolClCImolAg-e⁻+CI⁻=AgCl,交换膜右侧溶液中增加了1mol负电荷(或增加了1molCI),左侧减少了1mol负电荷(或减少了1molCI)。如果质子交换膜换成阴离子交换膜，只允许阴离子(CI)通过交换膜，不允许H÷通过。为了维持电荷平衡，必有1molCI从交换膜右侧溶液中通过交换膜向左侧迁移，氯离子迁移之后，两侧溶液中盐酸浓度保持不变。解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。[集训3]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()碳棒阳离碳棒阳离阴离镀镍B类型电化学腐蚀金属、干燥的气体或非电解质反应类型原电池反应无直实质3.电化学腐蚀的分类(钢铁腐蚀)类型吸氧腐蚀水膜性质弱酸性、中性或碱性负极反应正极反应总反应联系吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍=Fe(OH).4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH):.2Fe(OH)3=Fe₂O₃xH₂O红墨水红墨水3%NaCI溶液A.图1中，铁钉易被腐蚀B.图2中，滴加少量K₃[Fe(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输水管的腐蚀，镁块相当于原电池的正极题组二金属腐蚀快慢比较