2016年高考化学一轮复习（知识梳理 题组训练）：第3讲 电解池 金(2)

阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。 4．电冶金

利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 (1)冶炼钠

电解

2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑ 电极反应：

阳极：2Cl－2e===Cl2↑；阴极：2Na＋2e===2Na。 (2)冶炼铝

电解

2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑ 电极反应：

阳极：6O－12e===3O2↑；阴极：4Al＋12e===4Al。

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题组一 电解原理的“常规”应用

1．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是( )

A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－4e===2H2O＋O2↑ B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu浓度不变 C．在铁片上镀铜时，X是纯铜 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 2．使用氯化钠作原料可以得到多种产品。

(1)实验室用惰性电极电解100mL0.1mol·LNaCl溶液，若阴阳两极均得到112mL气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是______________(忽略反应前后溶液体积的变化)。

(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。

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对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是________(填字母序号)。 A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl

(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图装置，只

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更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是__________(用元素符号表示)，总的反应式是___________。 题组二 电解原理的“不寻常”应用 (一)电解原理在“环境治理”中的不寻常应用

3．(2015·淮安高三教学测试)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( )

已知：①Ni在弱酸性溶液中发生水解 ②氧化性：Ni(高浓度)＞H＞Ni(低浓度) A．碳棒上发生的电极反应：4OH－4e===O2↑＋2H2O B．电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少 C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH

D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变

4．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。

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(1)图中a极要连接电源的________(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是________。 (2)SO3放电的电极反应式为____________。

(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因________。 (二)电解原理在“物质制备”中的不寻常应用

5．根据2CrO4＋2H??Cr2O7＋H2O设计图示装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，图中右侧电极连接电源的______极，其电极反应式为_________________________。

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6．电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：

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电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极。

(1)A极为________，电极反应式为_________________________________________。 (2)B极为________，电极反应式为______________________________________________。

考点三 应对电化学定量计算的三种方法

1．计算类型

原电池和电解池的计算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。 2．三种方法 (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。 提示 在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e)×NA×1.60×10量。

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C来计算电路中通过的电

题组一 根据总反应式，建立等量关系进行计算

1．两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)，电极上析出银的质量最大为( )

A．27mg B．54mg C．106mg D．216mg

2．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度约为( ) A．4×10mol·L B．2×10mol·L C．1×10mol·L D．1×10mol·L

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题组二 根据电子守恒，突破电解分阶段计算

3． 500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3)＝0.6mol·L，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．原混合溶液中c(K)为0.2mol·L B．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0.05mol D．电解后溶液中c(H)为0.2mol·L

题组三 根据电极现象，利用电子守恒，突破电解池的“串联”计算

4．在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质量增加2.16g。试回答下列问题。

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(1)电源中X电极为直流电源的________极。

(2)pH变化：A：________，B：________，C：________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。

(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为__________(设电解前后溶液体积无变化)。

无明显“外接电源”的电解池的“串联”问题，主要是根据“原电池”的形成条件判断“电源”的正、负极，从而判断电解池的阴、阳极。

考点四 金属的腐蚀和防护

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 条件 现象 本质

化学腐蚀 金属跟非金属单质直接接触 无电流产生 金属被氧化 - 9 -

电化学腐蚀 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 有微弱电流产生 较活泼金属被氧化 联系 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析：

类型 条件 负极 电极反应 正极 总反应式 联系 3.金属的防护 (1)电化学防护

两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 析氢腐蚀 水膜酸性较强(pH≤4.3) －2＋吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 Fe－2e===Fe 2H＋2e===H2↑ Fe＋2H===Fe＋H2↑ ＋2＋＋－O2＋2H2O＋4e===4OH 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 －－吸氧腐蚀更普遍 ①牺牲阳极的阴极保护法—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外加电流的阴极保护法—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。 深度思考

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)所有金属纯度越大，越不易被腐蚀( )

(2)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样( ) (3)干燥环境下金属不被腐蚀( )

(4)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物( ) (5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe( )

(6)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( )

(7)外加电流的阴极保护法，构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀( )

2．写出钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铁锈的原理。

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