2022高考化学一轮复习讲义-第6章第20讲电能转化为化学能

第20讲电能转化为化学能——电解池。考点一电解的原理1．电解和电解池(1)电解：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)电解池：电能转化为化学能的装置。(3)电解池的构成①有与电源相连的两个电极。②电解质溶液(或熔融电解质)。③形成闭合回路。2．电解池的工作原理(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例)总反应式：CuCl2eq\o(=,\s\up7(通电))Cu＋Cl2↑(2)电子和离子的移动方向①电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流出后流向电源的正极。②离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。3．阴阳两极上放电顺序(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，放电顺序为注意①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。②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋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．用惰性电极电解电解质溶液的规律类型实例电极反应特点或反应式电解产物溶液复原电解水型含氧酸H2SO4溶液中的H＋和OH－分别在阴阳两极放电：阴极：_______阳极：_______H2

O2强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐KNO3电解电解质型无氧酸(氢氟酸除外)HCl电解质电离的阴阳离子分别在两极放电：阳极：________H2Cl2不活泼金属的无氧酸盐CuCl2CuCl2放氢生碱型活泼金属的无氧酸盐NaCl阴极水电离的H＋放电，阳极电解质电离的阴离子放电阴极：_____阳极：_____放氧生酸性不活泼金属的含氧酸盐AgNO3阳极水电离的OH－放电，阴极电解质的阳离子放电阴极：________Ag阳极：_______答案4H＋＋4e－=2H2↑4OH－－4e－=2H2O＋O2↑减小增大不变水2Cl－－2e－=Cl2↑增大HClCuCl2H2(或H2、NaOH)Cl2增大HClAg＋＋e－=AgO2减小Ag2O(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(√)(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(√)(3)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极(×)(4)电解稀硫酸制H2、O2时，可用不活泼的铜做阳极(×)(5)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色(×)(6)电解盐酸、硫酸等溶液，H＋放电，溶液的pH均增大(×)1．根据金属活动性顺序表，Cu和稀H2SO4不反应，怎样根据电化学的原理实现Cu和稀H2SO4反应产生H2?答案Cu做阳极，C做阴极，稀H2SO4做电解质溶液，通入直流电就可以实现该反应。电解＋＋H2↑。2．若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98gCu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少？答案4NA解析方法一：98gCu(OH)2的物质的量为1mol，相当于电解了1mol的CuSO4后，又电解了1mol的水，所以转移的电子数为2NA＋2NA＝4NA。方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O2－失电子数相等，共4NA。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()A．AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B．KClNa2SO4CuSO4C．CaCl2KOHNaNO3D．HClHNO3K2SO4答案B解析由电解电解质溶液的四种类型可知：类型化学物质pH变化放O2生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生碱型KCl、CaCl2升高电解电解质型CuCl2HCl升高电解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不变KOH升高HNO3降低2.(2020·河南豫南九校质量检测)如图所示，在一定电压下用惰性电极电解由等物质的量浓度的FeCl2、HCl组成的混合溶液。已知在此电压下，阴、阳离子根据放电顺序，都可能在阳极放电，下列分析正确的是()A．C1电极上的电极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑B．C1电极处溶液首先变棕黄色C．C2电极上可依次发生的电极反应为Fe2＋－e－=Fe3＋、2Cl－－2e－=Cl2↑D．当C1电极上有2g物质生成时，就会有2NA个电子通过溶液发生转移解析：选C。C1电极与电源的负极相连，做阴极，溶液中的H＋在阴极放电，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，A错误；C1电极上H＋放电生成H2，C2电极与电源的正极相连，做阳极，Fe2＋的还原性强于Cl－，则依次发生的电极反应为Fe2＋－e－=Fe3＋、2Cl－－2e－=Cl2↑，故C2电极处溶液首先变棕黄色，B错误，C正确；电子只能通过导线传递，不能通过溶液传递，D错误。3.用石墨做电极，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，另一电极逸出刺激性气味气体C．A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D解析SOeq\o\al(2－,4)、OH－移向B电极，在B电极OH－放电，产生O2，B电极附近c(H＋)＞c(OH－)，＋)，石蕊溶液变蓝，C项错误、D项正确；A电极产生的气体体积大于B电极，A项错误；两种气体均为无色无味的气体，B项错误。题组二电子守恒在电化学计算中的应用4．(2018·宜昌调研)以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如下图。若一段时间后Y电极上有6.4g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是()A．a为铅蓄电池的负极B．电解过程中SOeq\o\al(2－,4)向右侧移动C．电解结束时，左侧溶液质量增重8gD．铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)答案C解析Y极有Cu析出，发生还原反应，Y极为阴极，故b为负极，a为正极，A错误；电解过程中阴离子向阳极移动，B错误；阴极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，阳极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，当有6.4gCu析出时，转移0.2mole－，左侧生成1.6gO2，同时有0.1mol(9.6g)SOeq\o\al(2－,4)进入左侧，则左侧质量净增加9.6g－1.6g＝8g，C正确；铅蓄电池的负极是Pb，正极是PbO2，正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4＋2H2O，D错误。5．*500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝0.6mol·L－1，用石墨做电极电解此溶液，mL，下列说法正确的是()A．原混合溶液中c(K＋)为0.2mol·L－1B．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0.2mol·L－1答案A解析石墨做电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－=Cu,2H＋＋2e－=H2↑。从收集到O2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＋的物质的量和电解得到的Cu＋]＝[NOeq\o\al(－,3)]，不难算出：电解前[K＋]＝0.2mol·L－1，电解后[H＋]＝0.4mol·L－1。电化学综合计算的三种常用方法(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①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。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，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。题组三电极反应式的书写与判断6．按要求书写电极反应式和总反应方程式：(1)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：__________________________。(2)*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：___________________________；总反应方程式：______________________。(3)*离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)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，阴极反应式为____________。若改用AlCl3水溶液做电解液，则阴极产物为________。答案(1)2Cl－－2e－=Cl2↑Mg2＋＋2H2O＋2e－=H2↑＋Mg(OH)2↓Mg2＋＋2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑(2)2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋6H＋＋6e－=3H2↑2Al＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))Al2O3＋3H2↑(3)负4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)H2解析(3)电镀时，镀件做阴极，即钢制品做阴极，接电源负极，根据阴极生成Al可知反应式为4Al2Cleq\o\al(－,7)＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(－,4)。若改用AlCl3水溶液做电解液，阴极反应为2H＋＋2e－=H2↑，产物为H2。7．*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－=Seq\o\al(2－,n)①写出电解时阴极的电极反应式：____________________________________________。②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___________________________________________。(2)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(1)①2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－②Seq\o\al(2－,n)＋2H＋=(n－1)S↓＋H2S↑(2)NH3根据总反应：8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的HNO3多，应补充NH3气体。(2)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO＋15e－＋18H＋=3NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O，阳极反应式为5NO－15e－＋10H2O=5NOeq\o\al(－,3)＋20H＋，总反应式为8NO＋7H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))3NH4NO3＋2HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO3，应补充NH3。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)做阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2＋而不是生成Fe3＋)。(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。考点二电解原理的应用1．氯碱工业阳极反应式：2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反应)阴极反应式：2H＋＋2e－=H2↑(还原反应)总反应方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2．电镀与电解精炼电镀电解精炼铜示意图电极反应阳极Cu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋，Cu－2e－=Cu2＋阴极Cu2＋＋2e－=CuCu2＋＋2e－=Cu电解质溶液的浓度变化CuSO4溶液的浓度不变CuSO4溶液的浓度变小3.电冶金电解冶炼冶炼钠冶炼铝电极反应阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－=2Na阳极：6O2－－12e－=3O2↑阴极：4Al3＋＋12e－=4Al总反应2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))4Al＋3O2↑(1)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料做阳极，用硫酸铜溶液做电解液(√)(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料(×)(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变(×)(4)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3(×)(5)电解精炼时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(√)(6)用Zn做阳极，Fe做阴极，ZnCl2做电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌(×)题组一电解原理的常规应用1．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)()A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－=NiB．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等C．电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt答案D＋＞Zn2＋，故阴极反应式为Ni2＋＋2e－=Ni，可见，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而＋和H＋，C项错误。2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是()A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁答案D解析氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极上粗铜溶解，阴极上Cu2＋放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，电解质溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。3.电解饱和食盐水，若生成4mol的NaOH，(a为饱和食盐水)，下列说法正确的是()A．在X极生成2molCl2B．在X极生成2molH2C．在Y极生成4molCl2D．NaOH在Y极生成答案B解析由装置图可知Y为电解池的阳极，电极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑，X为阴极，电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑。A项，X电极为阴极，生成的是氢气，错误；B项，由总反应方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH知，生成4mol的NaOH，同时生成2molH2，正确；C项，Y电极为电解池阳极，由总反应方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH可知，生成4mol的NaOH，同时生成氯气2mol，错误；D项，阴极附近氢离子放电促进水电离，溶液中氢氧根离子浓度增大，NaOH在X极生成，错误。题组二应用电解原理制备新物质4．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是()A．阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2OB．甲溶液可循环利用C．离子交换膜a是阴离子交换膜D．当电路中通过2mol电子的电量时，会有1molH2生成答案C解析A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，错误；D项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，当电路中通过2mol电子的电量时，会有1molH2生成，正确。5．用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是()A．阴极与阳极产生的气体体积比为1∶2B．b极的电极反应式为2H2O－2e－=O2↑＋4H＋C．产品室中发生的反应是B(OH)3＋OH－=B(OH)eq\o\al(－,4)D．每增加1molH3BO3产品，NaOH溶液增重22g答案D解析由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H＋，a电极为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH－，原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中B(OH)eq\o\al(－,4)通过阴膜进入产品室，b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，B(OH)eq\o\al(－,4)、H＋发生反应生成H3BO3；a、b电极反应式分别为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－、2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，理论上每生成1mol产品，b极生成1molH＋、a极生成0.5molH2。6．(2020·试题调研)Na2S2O8具有强氧化性，在石油行业中有重要用途，工业上可利用电解法制备，工作原理如图所示，电极材料是石墨且电子由外电路流入C(2)，下列说法正确的是()A．C(1)电极接电源负极，发生还原反应B．阴极上的电极反应式为2SOeq\o\al(2－,4)－2e－=S2Oeq\o\al(2－,8)C．电解一段时间后，溶液的pH减小D．刚开始电解时，两电极上消耗的放电离子的物质的量相等解析：选D。电子由外电路流入C(2)，说明C(2)为阴极，发生还原反应，则C(1)电极接电源正极，发生氧化反应，A项错误；SOeq\o\al(2－,4)→S2Oeq\o\al(2－,8)，部分氧元素由－2价变为－1价，化合价升高，SOeq\o\al(2－,4)失电子，在阳极上发生氧化反应：2SOeq\o\al(2－,4)－2e－=S2Oeq\o\al(2－,8)，B项错误；H＋在阴极上发生还原反应生成氢气：2H＋＋2e－=H2↑，溶液pH增大，C项错误；根据电极反应式可知，转移2mol电子时，两电极上分别消耗2molSOeq\o\al(2－,4)和2molH＋，D项正确。题组三应用电解原理治理污染7．某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是()A．a为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极B．离子交换膜为阴离子交换膜C．“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌D．阴极反应式为H2O＋2e－=H2↑＋O2－答案C解析由“碱性水”可推知b为直流电源的负极，a为直流电源的正极，A项错误；右侧生成OH－，K＋穿过离子交换膜移到右侧，即该离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；阳极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl2＋H2O=HCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确；水溶液中不可能存在O2－，D项错误。8．*SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说法错误的是()A．a极为直流电源的负极，与其相连的电极发生还原反应B．阴极得到2mol电子时，通过阳离子交换膜的H＋为2molC．吸收池中发生反应的离子方程式为：2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)D．阳极发生的反应式为SO2＋2e－＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋答案D解析A项，阴极发生还原反应，亚硫酸氢根离子得电子生成硫代硫酸根离子，a是直流电源的负极，正确；B项，阴极发生还原反应，电极反应式为：2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，阴极得到2mol电子时，通过阳离子交换膜的H＋为2mol，正确；C项，硫代硫酸根离子与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气，离子反应方程式为：2NO＋2S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O=N2＋4HSOeq\o\al(－,3)，正确；D项，阳极发生失去电子的氧化反应，错误。1．(2018·高考北京卷)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是()A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼解析：选D。②中Zn做负极，发生氧化反应生成Zn2＋，Fe做正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但③中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀，Fe做负极被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比②③可知Zn保护了Fe，A项正确；①与②的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，①中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2＋，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用①的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2＋，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2＋是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活动性，D项错误。2．*(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA­Fe2＋－e－=EDTA­Fe3＋②2EDTA­Fe3＋＋H2S=2H＋＋S＋2EDTA­Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是()A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S=CO＋H2O＋SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA­Fe3＋/EDTA­Fe2＋，溶液需为酸性答案C解析由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S=CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。3．[2018·全国卷Ⅲ，27(3)]KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式___________________________________________。②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是___________。③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有________________________(写出一点)。答案①2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑②K＋由a到b③产生Cl2易污染环境等解析①电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑。②电解过程中阳极反应为I－＋6OH－－6e－=IOeq\o\al(－,3)＋3H2O。阳极的K＋通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。③“KClO3氧化法”的主要不足之处是产生Cl2，易污染环境。考点三金属的腐蚀与防护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(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe－2e－=Fe2＋正极2H＋＋2e－=H2↑O2＋2H2O＋4e－=4OH－总反应式Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极保护法——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。②外加电流阴极保护法——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。(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样(×)(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物(×)(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋(×)(4)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(×)(5)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀(×)(6)铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性(√)实验探究(如图所示)(1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为_____________________，右试管中现象是______________。(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生________腐蚀，正极反应式为_____________________，右试管中现象是________________________________________________________________。答案(1)析氢2H＋＋2e－=H2↑有气泡冒出(2)吸氧O2＋4e－＋2H2O=4OH－导管内液面上升根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀正确判断“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。题组一金属腐蚀的原理1．炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是()A．腐蚀过程中，负极是CB．Fe失去电子经电解质溶液转移给CC．正极的电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑D．C是正极，O2在C表面上发生还原反应答案D解析A项，铁锅中含有的Fe、C，和电解质溶液构成原电池，活泼金属作负极，Fe易失电子，故腐蚀过程中，负极是Fe，错误；B项，原电池中电子由负极Fe经外电路向正极C流动，在电解质溶液中依靠离子的移动导电，错误；C项，该原电池中，C做正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，错误；D项，C是正极，O2在C表面上发生还原反应，正确。2．(2018·武汉质检)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，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项为牺牲阳极保护法，镁块相当于原电池的负极。题组二金属腐蚀快慢比较3．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为()A．②①③④⑤⑥B．⑤④③①②⑥C．⑤④②①③⑥D．⑤③②④①⑥答案C解析②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中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Fe－Cu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极做阳极，Cu接电源负极做阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极做阴极，Cu接电源正极做阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。4．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下，下列说法不正确的是()pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)A.在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．在pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀