1、1第三节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护考点(一) 电解原理 【点多面广精细研】1电解使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能。2电解池(1)概念：电解池是把电能转化为化学能的装置。(2)电解池的构成条件：有外接电源；有与电解质溶液或熔融的电解质相连的两个电极；形成闭合回路。(3)电极名称及电极反应式(以电解 CuCl2溶液为例)总反应方程式：CuCl 2 CuCl 2。= = = = =电 解 (4)电解池中电子和离子的移动：电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离
2、子移向电解池的阳极。3阴、阳两极上离子的放电顺序(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：小题练微点判断下列说法的正误(正确的打“” ，错误的打“”)。(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( )2(3)电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应( )(4)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( )(5)电解稀硫酸制 H2、O 2时铜作阳极( )(6)电解 CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿
3、润的淀粉碘化钾试纸变蓝色( )(7)电解盐酸、硫酸等溶液，H 放电，溶液的 pH 逐渐增大( )(8)电解 NaNO3溶液时，随着电解进行，溶液的 pH 减小( )(9)用铜作电极电解 CuSO4溶液的方程式为2Cu2H 2O 2CuO 24H ( )= = = = =电 解 (10)电解 NaCl 溶液得到 22.4 L H2(标准状况)，理论上需要转移 NA个电子( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)学霸微提醒(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)电解水溶液时，K Al 3 不可能在
4、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。(3)Fe3 在阴极上放电时生成 Fe2 而不是得到单质 Fe。1.(2018全国卷)最近我国科学家设计了一种 CO2H 2S 协同转化装置，实现对天然气中 CO2和 H2S 的高效去除。示意图如图所示，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：EDTAFe 2 e =EDTAFe32EDTAFe 3 H 2S=2H S2EDTAFe 2该装置工作时，下列叙述错误的是( )3A阴极的电极反应：CO 22H 2e =COH 2OB协同转化总反应：CO 2H 2S=COH 2OSC
5、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 ，溶液需为酸性解析：选 C 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。由题图可知，电解时阴极反应式为 CO22H 2e =COH 2O，A 项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为 CO2H 2S=COH 2OS，B 项正确；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；Fe 3 、Fe 2 只能存在于酸性溶液中，D 项正确。2(2016全国卷)三室式电渗析法处理含 Na2SO4废水的原理如图
6、所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的 Na 和 SO 可通过离24子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是( )A通电后中间隔室的 SO 离子向正极迁移，正极区溶液 pH 增大24B该法在处理含 Na2SO4废水时可以得到 NaOH 和 H2SO4产品C负极反应为 2H2O4e =O24H ，负极区溶液 pH 降低D当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol 的 O2生成解析：选 B A 项正极区发生的反应为 2H2O4e =O24H ，由于生成 H ，正极区溶液中阳离子增多，故中间隔室的 SO 向正极迁移，
7、正极区溶液的 pH 减小；B 项负极区24发生的反应为 2H2O2e =H22OH ，阴离子增多，中间隔室的 Na 向负极迁移，故负极区产生 NaOH，正极区产生 H2SO4；C 项由 B 项分析可知，负极区产生 OH ，负极区溶液的pH 升高；D 项正极区发生的反应为 2H2O4e =O24H ，当电路中通过 1 mol 电子的电量时，生成 0.25 mol O2。方法规律1阴、阳极的判断方法根据外接电源 正极连阳极，负极连阴极根据电流方向 从阴极流出，从阳极流入根据电子流向 从阳极流出，从阴极流入根据离子流向 阴离子移向阳极，阳离子移向阴极根据电极产物 阳极：电极溶解、逸出 O2(或极区变
8、酸性)或 Cl2；阴极：析出金属、4逸出 H2(或极区变碱性)2.电解产物的分析方法首先明确阳极材料和溶液中存在的所有离子，然后根据如下规律分析判断。(1)阳极：金属活性电极：电极材料失电子，生成相应的金属阳离子；惰性电极：溶液中的阴离子失电子，生成相应的单质或高价化合物(阴离子放电顺序：S2 I Br Cl OH 含氧酸根离子)。(2)阴极：溶液中的阳离子得电子，生成相应的单质或低价化合物(阳离子放电顺序：Ag Fe3 Cu2 H Fe2 Zn2 )。3.(2016北京高考)用石墨电极完成下列电解实验。实验一 实验二装置现象a、d 处试纸变蓝；b 处变红，局部褪色；c 处无明显变化两个石墨电
9、极附近有气泡产生；n 处有气泡产生下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )Aa、d 处：2H 2O2e =H22OH Bb 处：2Cl 2e =Cl2Cc 处发生了反应：Fe2e =Fe2D根据实验一的原理，实验二中 m 处能析出铜解析：选 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 2H2O2e =H2 2OH ，A 选项正确；b 处变红，局部褪色，说明 b 为电解池的阳极，2Cl 2e =Cl2 ，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：Cl2H 2O HClHClO，HCl 溶液显酸性，HClO 具有漂白性，B 选项不正确；c 处为阳极，铁失去电子生成 F
10、e2 ，发生的电极反应为 Fe2e =Fe2 ，C 选项正确；实验一中 ac 形成电解池，db 形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成 Cu2 ，m、n 是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来 Cu2 移到 m 处，m 处 Cu2 得到电子生成单质铜，D 选项正确。4(1)(2018全国卷)KIO 3可采用“电解法”制备，装置如图所示。5写出电解时阴极的电极反应式_。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_。(2)(2017江苏高考)电解 Na2CO3溶液的原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质 A 的化学式为_。解
11、析：(1)电解液是 KOH 溶液，阴极的电极反应式为 2H2O2e =2OH H 2。电解过程中阳极的 K 通过阳离子交换膜由电极 a 迁移到电极 b。(2)阳极上 OH 失去电子生成 O2，由 H2O 电离出的 H 可以与 CO 反应生成 HCO 。阴极上 H2O 放电生成 H2。23 3答案：(1)2H 2O2e =2OH H 2 K 由 a 到 b(2)4CO 2H 2O4e =4HCO O 2 H 223 3方法规律 以惰性电极电解电解质溶液的规律类型 实例 电极反应特点电解质溶液浓度 pH电解质溶液复原NaOH 增大 增大 加水H2SO4 增大 减小 加水电解水型Na2SO4阴极：4
12、H 4e =2H2阳极：4OH 4e =2H2OO 2 增大 不变 加水HCl 减小 增大 通 HCl电解电解质型 CuCl2电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 减小 加 CuCl2放 H2生碱型NaCl、KCl阴极：H 2O 放 H2生碱阳极：电解质阴离子放电生成新电解质增大 通 HCl放 O2生酸型CuSO4、Cu(NO3)2阴极：电解质阳离子放电阳极：H 2O 放 O2生酸生成新电解质减小 加 CuO61.如图是一个石墨作电极，电解稀的 Na2SO4溶液的装置，通电后在石墨电极 X 和 Y 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，X 电极的小于 Y 电极
13、的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C.X电 极 附 近 呈 红 色 ， Y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，充分搅拌后溶解呈中性做 一 当 十 点拨：由题图分析，X、Y 分别为阴极、阳极，电极反应式分别为4H2O4e =2H24OH 、 2H2O4e =O24H ，所以 X 电极附近 OH 浓度增大，呈蓝色，Y 电极附近 H 浓度增大，呈红色。 解析：选 D X、Y 电极反应式分别为4H2O4e =2H24OH 、 2H2O4e =O24H ，相同温度和压强下，X 电极生成气体体积大于 Y 电极，A 错误；阳极上生成 O2，阴极上生成 H
14、2，O 2和 H2都是无色无味气体，B错误；由电极反应式知，X 电极附近溶液呈碱性，Y 电极附近溶液呈酸性，则 X 电极溶液呈蓝色，Y 电极溶液呈红色，C 错误；惰性电极电解稀的 Na2SO4溶液，实际是电解水，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性，D 正确。2.装置()为铁镍(FeNi)可充电的碱性电池：FeNiO 22H 2O Fe(OH)2Ni(OH)2；装置()为电解示意图。当闭合开关 K 时，电极 Y 附近溶液先变红。X、Y 电极为惰性电极。下列说法正确的是( )A闭合 K 时，电极 X 上有无色无味的气体产生B闭合 K 时，电极 X 的反应式为 2Cl 2e =Cl2
15、C闭合 K 时，电子从电极 A 流向电极 XD闭合 K 时，电极 A 的反应式为 NiO22e 2H =Ni(OH)2解析：选 B 闭合 K 时，电极 Y 附近溶液先变红，说明 Y 极 H 放电产生氢气，是阴极，7则 X 极是阳极，Cl 放电产生氯气，电极反应式为 2Cl 2e =Cl2，A 项错误，B 项正确；电极 A 是正极，电极 B 是负极，电子从 B 极流出，C 项错误；装置()为碱性电池，故 A 极放电时的电极反应式为 NiO22e 2H 2O=Ni(OH)22OH ，D 项错误。3下列各组中，每种电解质溶液用惰性电极电解时只生成氢气和氧气的一组是( )AHCl、CuCl 2、Ba(
16、OH) 2 BNaOH、CuSO 4、H 2SO4CNaOH、H 2SO4、Ba(OH) 2 DNaBr、H 2SO4、Ba(OH) 2解析：选 C 用惰性电极电解时，常见离子的放电顺序：阳离子的放电顺序为Ag Cu2 H Na K ，阴离子的放电顺序为 I Br Cl OH 常见含氧酸根离子。电解HCl 溶液生成 H2和 Cl2，电解 CuCl2溶液生成 Cu 和 Cl2，电解 Ba(OH)2溶液生成 H2和 O2，A不符合；电解 NaOH 和 H2SO4溶液均生成 H2和 O2，电解 CuSO4溶液则生成 Cu 和 O2，B 不符合；电解 NaOH、H 2SO4、Ba(OH) 2溶液均相当
17、于电解水，均生成 H2和 O2，C 符合；电解 NaBr 溶液生成 Br2和 H2，D 不符合。4.用如图所示装置除去含 CN 、Cl 废水中的 CN 时，控制溶液 pH 为 910，阳极产生的 ClO 将 CN 氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是( )A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式为 Cl 2OH 2e =ClO H 2OC阴极的电极反应式为 2e =H22OH 2H2OD除去 CN 的反应：2CN 5ClO 2H =N22CO 25Cl H 2O做 一 当 十 注意：书写电解池中电极反应时，需以实际放电的离子表示，但书写总反应时，弱电解质要写成分子式。 解析：选 D 若
18、铁作阳极，则铁失电子生成 Fe2 ，则 CN 无法除去，故铁只能作阴极，阳极须为惰性电极，可用石墨作阳极，故 A 项正确；阳极 Cl 失去电子生成 ClO ，发生氧化反应，又已知溶液呈碱性，故 B 项正确；在碱性条件下，水电离出的 H 在阴极得电子生成 H2，发生还原反应，故 C 项正确；溶液 pH 为 910，呈碱性，反应物中不可能含有大量的 H ，故 D 项错误。5(2019贵阳模拟)如图电解装置可将雾霾中的 。下NO、 SO2分 别 转 化 为 NH 4和 SO24列关于该装置的说法错误的是( )8ASO 2通入阳极，该电极上发生氧化反应B物质 M 为 H2SO4C阴极的电极反应为 NO
19、5e 6H =NH H 2O 4D(NH 4)2SO4可作为肥料做 一 当 十 点拨：SO 2通入阳极，被氧化生成 SO ，NO 通入阴极，被还原生成 NH 。 24 4解析：选 C 阳极上 SO2失电子生成 SO ，则阳极的电极反应式是24SO22H 2O2e =SO 4H ，故 A 正确；SO 2中 S 化合价升高，发生氧化反应，溶液介24质为酸性，SO 2被转化为 SO ，则可判断产物 M 为 H2SO4，故 B 正确；NO 转化为 NH ，N24 4化合价降低，得到电子发生还原反应，则阴极的电极反应式为NO6H 5e =NH H 2O，故 C 错误；(NH 4)2SO4是铵态氮肥，可作
20、为肥料，故 D 正确。 4考点(二) 电解原理的应用 【精讲精练快冲关】知能学通1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极：2Cl 2e =Cl2(反应类型：氧化反应)，阴极：2H 2e =H2(反应类型：还原反应)。(2)总反应方程式化学方程式：2NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2。= = = = =电 解 离子方程式：2Cl 2H 2O 2OH H 2Cl 2。= = = = =电 解 (3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气9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只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过；将电解槽隔成阳极室和阴极室；既能阻止 H2和 Cl2混合爆炸，
21、又能避免 Cl2和 NaOH 溶液作用生成的NaClO 影响烧碱质量2.电镀和电解精炼铜电镀(铁制品上镀 Cu) 电解精炼铜电极材料 镀层金属铜粗铜(含 Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等杂质)阳极电极反应 Cu2e =Cu2Cu2e =Cu2 、Zn2e =Zn2 、Fe2e =Fe2 、Ni2e =Ni2电极材料 待镀铁制品 精铜阴极电极反应 Cu2 2e =Cu电解质溶液 含 Cu2 的盐溶液电解精炼铜时，粗铜中的 Ag、Au 等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥3.电冶金利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属 Na、Ca、Mg、Al 等。总方程式 阳极、阴极反应式冶炼钠2NaCl
22、(熔融)2NaCl 2= = = = =电 解 阳极：2Cl 2e =Cl2阴极：2Na 2e =2Na冶炼镁MgCl2(熔融)MgCl 2= = = = =电 解 阳极：2Cl 2e =Cl2阴极：Mg 2 2e =Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O 2= = = = =电 解 阳极：6O 2 12e =3O2阴极：4Al 3 12e =4Al题点练通1H 3BO3可以通过电解 NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图。下列叙述错误的是( )10AM 室发生的电极反应式为 2H2O4e =O24H BN 室中： a% H Ni2 (低浓度)。下列说法不正确的是( )A碳棒上发生的
23、电极反应：4OH 4e =O22H 2OB电解过程中，乙中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断减少11C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，将甲、乙两室合并，则电解反应总方程式发生改变解析：选 B A 项，阳极电极反应式为 4OH 4e =2H2OO 2，阴极：Ni2 2e =Ni,2H 2e =H2，正确；B 项，由于丙中 Ni2 、H 不断减少，Cl 通过阴离子膜从丙移向乙，甲中 OH 不断减少，Na 通过阳离子膜从甲移向乙，所以乙中 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，所以为了提高
24、Ni 的产率，电解过程需要控制废水的 pH，正确；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(1)电镀时，镀件与电源的_极连接。化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用_(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。(2)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_(填图中的字母)；在电极 d 上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有 Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。(3)以 CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列
25、说法中正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中 Cu2 向阳极移动d利用阳极泥可回收 Ag、Pt、Au 等金属(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al 2Cl 和 AlCl 组 7 4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，阴极电极反应式为_。若改用 AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。解析：(1)电镀池中，镀件就是待镀金属制品，为阴极，与电源的负极相连；镀层金属为阳极，与电源正极相连。要把铜从铜盐中置换出来，Cu 2 被还原，所以应加入还原剂。(2)粗
26、铜电解精炼时，粗铜作阳极与电源正极相连，所以粗铜板是图中电极 c，d 是阴12极，发生的反应是 Cu2 2e =Cu，Au、Ag 不如铜活泼，以单质的形式沉积在 c(阳极)下方，Fe 比铜活泼，以 Fe2 的形式进入电解质溶液中。(3)粗铜电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能，a 错误；粗铜作阳极与电源正极相连，发生氧化反应，b 正确；溶液中的Cu2 向阴极移动，c 错误；不活泼金属 Ag、Pt、Au 等金属在阳极沉积，可以回收，d 正确。(4)在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应” ，Al 元素在熔融盐中以 Al2C
27、l 和 AlCl 形式存 7 4在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是 4Al2Cl 3e =Al7AlCl ；在水溶液中， 7 4得电子能力：H Al3 ，故阴极上发生的反应是 2H 2e =H2。答案：(1)负 还原剂 (2)c Cu 2 2e =Cu Au、Ag 以单质的形式沉积在 c(阳极)下方，Fe 以 Fe2 的形式进入电解质溶液中 (3)bd (4)负 4Al 2Cl 3e =Al7AlCl H 2 7 4考点(三) 金属的电化学腐蚀与防护 【精讲精练快冲关】知能学通1金属的腐蚀(1)金属腐蚀的本质金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。(2)金属腐蚀的类型化学腐蚀与电
28、化学腐蚀类型 化学腐蚀 电化学腐蚀条件 金属与接触到的物质直接反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质 M ne =Mn M ne =Mn现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀区别 无电流产生 有微弱电流产生联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)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负极 Fe2e =Fe2电极反应 正极 2H 2e =H2 O22H 2O4e =4OH总反应式 Fe2H =Fe2 H 2 2FeO 22H 2O=2Fe(OH)213联系 吸氧腐蚀更普遍铁锈的形成：4Fe(
29、OH) 2O 22H 2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3 x)H2O。2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负极：比被保护金属活泼的金属正极：被保护的金属设备外加电流的阴极保护法电解原理阴极：被保护的金属设备阳极：惰性电极(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。题点练通 1.(2019长宁区模拟)下列关于钢铁发生吸氧腐蚀的分析正确的是( )A吸氧腐蚀是吸热反应B铁作原电池正极C正极电极反应为 2H2OO 24e =4OHD原电池负极反应为 Fe3e =Fe3
30、解析：选 C 钢铁发生吸氧腐蚀属于金属的缓慢氧化，属于放热反应，故 A 错误；钢铁发生吸氧腐蚀过程中铁作负极，故 B 错误；正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，故 C 正确；铁作负极，负极上铁失电子发生氧化反应：Fe2e =Fe2 ，故 D 错误。2如图所示，各烧杯中盛海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为( )A BC D14解析：选 C 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；均为原电池，中 Fe 为正极，被保护，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 FeCu 原
31、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。方 法 规 律 判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：电解池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。(2)对同一金属来说，腐蚀由快到慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中(浓度相同)。(3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。(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。3.(
32、2019河西区模拟)为延长舰船服役寿命可采用的电化学防腐的方法有舰体与直流电源相连；舰体上镶嵌某种金属块。下列有关说法正确的是( )A方法中舰体应连电源的正极B方法中镶嵌金属块可以是锌C方法为牺牲阳极的阴极保护法D方法为外加电流的阴极保护法解析：选 B 方法舰体做阴极，应连电源的负极，故 A 错误；方法为牺牲阳极的阴极保护法，镶嵌金属块作原电池的负极，其活泼性需要大于 Fe，可以是锌，故 B 正确；方法利用电解原理，为外加电流的阴极保护法，故 C 错误；方法利用原电池原理，为牺牲阳极的阴极保护法，故 D 错误。4. (2019潍坊模拟)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上
33、加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )A通电时，锌环是阳极，发生氧化反应B通电时，阴极上的电极反应为 2H2O2e =H22OH C断电时，锌环上的电极反应为 Zn2 2e =Zn15D断电时，仍能防止铁帽被腐蚀解析：选 C 通电时，锌环与电源正极相连，锌环作阳极，锌失电子发生氧化反应，故 A 正确；铁帽为阴极，阴极上 H 得到电子生成氢气，阴极电极反应为2H2O2e =H22OH ，故 B 正确；断电时，锌铁形成原电池，锌失电子生成 Zn2 ，锌环上的电极反应为 Zn2e =Zn2 ，Fe 作正极被保护，仍能防止铁帽被腐蚀，故 C 错误、D 正确。5.(2017
34、全国卷)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整解析：选 C 依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于零，铁不容易失去电子，A 项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B 项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，
35、惰性辅助阳极不被损耗，C 项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D 项正确。考点(四) 串联电池与电化学定量计算 【多角探明无盲点】串联电池在高考中经常出现，主要有外接电源与电解池的串联、原电池与电解池的串联两种类型，此类题目解题的关键是判断各个电化学装置中的电极，根据电极种类判断电极反应或进行计算。电化学的定量计算主要与串联电池相关，计算的依据是串联电路中转移的电子数相等，主要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。1.有外接电源电极类型的判断方法有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的
36、阳离子相同，则该电池为电镀池。如：16则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。2无外接电源电池类型的判断方法(1)直接判断非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如图所示：A 为原电池，B 为电解池。(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示：B 为原电池，A 为电解池。(3)根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断
37、电极，并由此判断电池类型。如图所示：若 C 极溶解，D 极上析出 Cu，B 极附近溶液变红，A 极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D 是正极，C 是负极；甲是电解池，A 是阳极，B 是阴极。B、D 极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。对点练1假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。17为各装置中的电极编号。下列说法错误的是( )A当 K 闭合时，甲装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源B当 K 断开时，乙装置锌片溶解，有氢气产生C当 K 闭合后，整个电路中电子的流动方向为；D当 K 闭合后，甲、乙装置中 pH 变大，丙装置中 pH 不变解析：选 A 当 K 闭合时
38、，形成闭合电路，乙中 ZnCu 形成的原电池比甲中 FeC 形成的原电池产生的电压大，甲为电解池，乙为原电池。2某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_(填“原电池” “电解池”或“电镀池”)，通入 CH3OH 电极的电极反应式为_。(2)乙池中 A(石墨)电极的名称为_(填“正极” “负极” “阴极”或“阳极”)，总反应式为_。(3)当乙池中 B 极质量增加 5.40 g 时，甲池中理论上消耗 O2的体积为_mL(标准状况下)，丙池中_极析出_g 铜。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成 NaCl 溶
39、液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的 pH将_(填“增大” “减小”或“不变” ，下同)；丙中溶液的 pH 将_。解析：(1)甲池为原电池，通入 CH3OH 的电极为负极，电极反应式为CH3OH6e 8OH =CO 6H2O。(2)乙池为用惰性电极电解 AgNO3溶液，其中 A 作阳极，23B 作阴极，总反应式为 4AgNO32H 2O 4AgO 24HNO 3。(3)根据各电极上= = = = =电 解 转移的电子相同，得 n(Ag)4 n(O2)2 n(Cu)，故 V(O2) 22.4L0.28 L280 14 5.4010818mL， m(Cu) 64g1.60 g。(4)若丙中电极不变，
40、将其溶液换成 NaCl 溶液，根据12 5.40108丙中总反应 2NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2，则溶液 pH 增大，而甲中总= = = = =电 解 反应为 2CH3OH3O 24KOH= =2K2CO36H 2O，溶液 pH 减小。答案：(1)原电池 CH 3OH6e 8OH =CO 6H 2O 23(2)阳极 4AgNO 32H 2O 4AgO 24HNO 3 (3)280 D 1.60 (4)减小 增大1.原则电化学的反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。2关键电极名称要区分清楚；电极产物要判断准确；各产
41、物间量的关系遵循电子得失守恒。3计算方法(1)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。如图所示：图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有 0.2 mol 电子转移，则 Zn极溶解 g，Cu 极上析出 H22.24 L(标准状况)，Pt 极上析出 Cl2 mol，C 极上析出6.5 0.1Cu g。甲池中 H 被还原，生成 ZnSO4，溶液 pH 变大；乙池是电解 CuCl2，由于 Cu2 浓6.4度的减小使溶液 pH 微弱增大，电解后再加入适量 CuCl2固体可使溶液复原。(2)根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总
42、反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(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 4 mol e 为桥梁可构建如下关系式：19(式中 M 为金属， n 为其离子的化合价数值)该关系式具有总览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。注意 在电化学计算中，还常利用 Q It 和 Q n(e )NA1.601019 C 来计算电路中通过的电量。对点练3如图所示，通电 5 min 后，电极 5 的质量增加 2.16 g，请回答下列问题： (1)a 为电源的_(填“正”或“负”)极，C 池是
43、_池。A 池阳极的电极反应为_，C 池阴极的电极反应为_。(2)如果 B 槽中共收集到 224 mL 气体(标准状况)且溶液体积为 200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中 Cu2 的物质的量浓度为_。(3)如果 A 池溶液是 200 mL 足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电 5 min 后，溶液的 pH 为_。解析：(1)根据已知条件通电 5 min 后，电极 5 的质量增加 2.16 g，说明电极 5 作阴极，Ag 放电，电极反应为 Ag e =Ag，转移电子的物质的量为 0.02 mol，同时可知电极 6 作阳极，与电源的正极相连。则 a 是负极，b 是正极，电
44、极 1、3、5 作阴极，电极2、4、6 作阳极。(2)B 槽中电解总反应为2CuSO42H 2O 2CuO 22H 2SO4，若转移 0.02 mol 电子时只收集到 O2(只= = = = =电 解 电解溶质)，则根据关系式 2CuSO4O 24e 可得 n(O2)0.005 mol，体积为 112 mL(标准状况)224 mL，说明溶质 CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗 CuSO4 x mol，H 2O y mol，则有 2x2 y0.02， x y0.01，解得 x y0.005 mol，则 c(CuSO4)0.025 12 32molL1 。(3)由于 A 池中电解液足量，A 池中只发生反应2NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2，根据关系式 NaOHe ，生成的 n(NaOH)= = = = =电 解 0.02 mol，则 c(NaOH) 0.1 molL 1 ，即溶液的 pH13。0.02 mol0.2 L答案：(1)负 电解 2Cl 2e =Cl2 Ag e =Ag (2)0.025 molL1 (3)1
