限時練習(xí)：40min完成時間：一月一日天氣：

暑假作業(yè)17電解原理及其應(yīng)用金屬腐蝕與防護

積累運用

1.電解池的工作原理

（1）電極名稱及電極反應(yīng)式（電解CuCl2溶液為例）

電源

石墨

電極名稱：酶'「電極名稱：陰極

電極總反應(yīng)式：CuC12==Cu+ChT

反應(yīng)類型：氧化反應(yīng)反應(yīng)類型：還原反應(yīng)

電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：Cu"+2e-=Cu

2Cr-2e-=ClJ

CuCh溶液

（2）電解過程的三個流向

+

還原反應(yīng)氧化反應(yīng)

子

①電子流向:電源.極->電解池極；電解池的極—電源的極;

②離子流向:陽離子一電解池的一極，陰離子一電解池的一極。

③電流方向:電源,極―電解池極—溶液—電解池極—電源極。

2.電極產(chǎn)物判斷

（1）陽極產(chǎn)物的判斷

①活性電極（除Au、Pt以外的金屬材料作電極），失電子，生成金屬陽離子。

②惰性電極（Pt、Au、石墨），要依據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。

陰離子的放電順序：。S2—、「、Br>C「放電，產(chǎn)物分別是

_____________________________;若OH.放電，則得到

（2）陰極產(chǎn)物的判斷

直接根據(jù)陽離子放電順序進行判斷。

陽離子放電順序：O

①若金屬陽離子（Fe3+除外）放電，則得到相應(yīng)________；若H+放電，則得到一。

②放電順序本質(zhì)遵循氧化還原反應(yīng)的優(yōu)先規(guī)律，即電子能力強的離子先放電。

3.電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫

（1）首先判斷一、一極，分析一極材料是—電極還是一電極。

（2）再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分一離子、一離子兩組（不要忘記水溶液中的）。

（3）然后排出陰、陽兩極的放電順序：

陰極：陽離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Fe2+>Zn2+>H+（水）>AF+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。

陽極：活潑電極〉S2->「>B「>C「>OH->含氧酸根離子。

（4）分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式，要注意遵循—守恒和—守恒。

（5）最后寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式，并注明2__2條件。

4.陰、陽極的判斷方法

（1）根據(jù)外接電源:正極接一極,負(fù)極接—極。（2）根據(jù)電流方向:從一極流出，從一極流入。

（3）根據(jù)電子流向:從一極流出，從一極流入。（4）根據(jù)離子移向:陰離子移向一極，陽離子移向極。

（5）根據(jù)電極產(chǎn)物:陽極一電極—、逸出______________;陰極—一金屬、逸出________________o

（6）根據(jù)反應(yīng)類型:陽極發(fā)生一反應(yīng)，陰極發(fā)生—反應(yīng)。

5.電鍍與電解精煉

電鍍電解精煉銅

應(yīng)用___原理在某些金屬表利用________提取純金屬的技術(shù)。其基本原理

概念面鍍上一薄層其他金屬或是通過電解過程，利用不同元素在陽極一或

____的方法陰極—難易程度的差異，從而提取純金屬

銅片、*1----------

CuSO-純業(yè)口

4fll

裝置示意溶液CuSO銅:

tit4

圖待鍍件作—，___________

—作為陽極，—作為陰極，含有________

作陽極，含有____________

的溶液作為電解液。

的溶液作為電解液

電鍍時，一般用含鍍層金屬粗銅中往往含有鋅、鐵、銀、金等多種金屬，

工作原理

陽離子的溶液做電鍍液，把當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽極不斷溶解時，位于金屬活

待鍍的金屬制品浸入電鍍液動性順序中銅以前的金屬雜質(zhì)如Zn、Fe、Ni等，

中，與直流電源的負(fù)極相連，也會同時失去電子，如Zn-2e=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+^

作為陰極；把鍍層金屬作為Ni-2e=Ni2+,但是它們的陽離子比CiP+難還原，

陽極，與直流電源的正極相所以____________并不在陰極獲得電子析出，

連，通入低壓直流電，陽極而只是留在電解質(zhì)溶液里。而位于金屬活動性

一溶解，成為銅離子，移順序中銅之后的金屬如銀、金等金屬雜質(zhì)，因

向陰極，—在陰極獲得電為銀、金的失電子能力比銅弱，難以在陽極失

子被還原成—,覆蓋在待去電子變成陽離子，所以以金屬單質(zhì)的形式沉

鍍金屬表面積在電解槽底部，形成陽極泥（陽極泥可作為提

煉_______等費重金屬的原料）。

陽極—

電極反應(yīng)

陰極___________________________

電解質(zhì)溶

液的濃度CuS04溶液的濃度____CuSCU溶液的濃度____

變化

電鍍裝置的構(gòu)成，一般用鍍在銅的電解精煉過程中，作為陽極的粗銅不斷

件做陰極，鍍層金屬做陽極，溶解，銅在陰極上不斷析出，結(jié)果使粗銅變成

說明

含有鍍層金屬離子的鹽溶液精銅,其純度可達(dá)到99.95%—99.98%,完全達(dá)

做電鍍液。到做導(dǎo)線的要求。

6.金屬的防護

（1）改變金屬材料的組成:在金屬中添加其他金屬或非金屬制成性能優(yōu)異的—o如普通鋼加入鍥、銘制成

不銹鋼，鈦合金不僅具有優(yōu)異的抗腐蝕性能且具有良好的生物相容性。

（2）在金屬表面覆蓋保護層:在金屬表面覆蓋致密的保護層，將金屬制品與周圍物質(zhì)隔開是一種普遍采用的

防護方法。如，在鋼鐵制品表面—、涂礦物性油脂、等；電鍍等，利用化學(xué)

方法、離子注入法、表面滲鍍等方式在金屬表面形成穩(wěn)定的o

（3）電化學(xué)保護法

金屬在發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，總是作為原電池的金屬被腐蝕，作為的金屬不被腐蝕，如果

能使被保護的金屬成為一，就不易被腐蝕。

a.犧牲陽極法

e

①原理：原理

②要求：被保護的金屬作一極，活潑性更強的金屬作一極。

③應(yīng)用：在鍋爐內(nèi)壁、船舶外殼、鋼鐵閘門上安裝或焊接或

b.外加電流法

①原理：原理

②要求：被保護的金屬作為一，與電源的一相連。

③應(yīng)用：將鋼鐵閘門、高壓線鐵架、地下管道連接直流電源的.

培優(yōu)訓(xùn)練1

三層必刷：鞏固提升+能力培優(yōu)+創(chuàng)新題型

1鞏固提升練

1.下列關(guān)于電化學(xué)裝置的說法中不E理的是

甲乙

A.甲裝置中鋅片是負(fù)極反應(yīng)物

+

B.兩裝置中，銅片上均能發(fā)生反應(yīng)：2H+2e-=H2t

+2+

C.兩裝置中，發(fā)生的總反應(yīng)均為：Zn+2H=Zn+H2T

D.兩裝置中發(fā)生反應(yīng)時，能量轉(zhuǎn)化形式不完全相同

3.下列各圖所示裝置能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?/p>

4.利用下圖裝置進行“鐵件鍍銅”實驗，觀察到陰極表面產(chǎn)生無色氣體，一段時間后，氣體減少，表面有紅

色固體，經(jīng)檢驗，電解液中有Fe2+。下列分析或說法不正確的是

鐵制

Cu

鍍件

_1

0.1mol-LCuSO4

+少量H2s。4溶液

A.陰極表面產(chǎn)生氣體的反應(yīng)可能為2H++2e=H2T

B.Cu覆蓋在Fe電極表面，導(dǎo)致氣體減少

C.電鍍完成后，陽極減少的質(zhì)量等于陰極增加的質(zhì)量

D.向電解后的溶液中滴加KSCN溶液，不會變成血紅色

5.下列實驗操作正確且能達(dá)到相應(yīng)實驗?zāi)康牡氖?/p>

6.大連物化所鄧德會團隊通過惰性電極電解實現(xiàn)了空氣陰陽極同時活化制硝酸，其電化學(xué)裝置如下圖所示,

下列說法中錯誤的是

A.電流方向：正極—電極Af電極B-＞負(fù)極B.電極電勢：A＞B

C.Fe?+是3H2。2=2?。11+2Hq的催化齊IJD.消耗3moic生成硝酸04moi

7.在給定條件下，下列制備過程涉及的物質(zhì)轉(zhuǎn)化均可實現(xiàn)的是

A.HC1制備：NaCl溶液電解＞凡和CL點燃＞HC1

B.工業(yè)制鎂：海水Na°H＞Mg(OH)2圖溫＞MgO電解＞Mg

C.制純堿：NaCl溶液一^_>NaHCC)3-^~?Na2c

D.漂白粉制備：HCl(aq)乂*小)，.⑵Ca(OH)2(石灰乳)>Ca(ClO)2

8.一種電化學(xué)合成二苯甲酮的裝置如圖所示，Ph—表示苯基，下列說法錯誤的是

A.若用鉛酸蓄電池為電源，則b為Pb電極

B.整個反應(yīng)中，「是反應(yīng)的催化劑，「和H+為中間產(chǎn)物

C.合成Imol二苯甲酮時，電路中轉(zhuǎn)移電子2moi

QH電解°1

D.電解總反應(yīng)為：+TH2^

PhPh*PhPh2

9.雙極膜是一種離子交換復(fù)合膜，在直流電場作用下能將中間層的水分子解離成H+和OH-,并分別向兩極

遷移。用雙極膜電解淀粉［(C6H10O5)n］溶液制取雙醛淀粉［(C6H8。5”的工作原理如圖所示。下列說法正確的是

A.攪拌能明顯提高電解反應(yīng)速率

B.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2moi電子時，可得160g雙醛淀粉

C.生成雙醛淀粉的反應(yīng)為：96國()05)11+81'0產(chǎn)96珥05)11+1^+3國。

D.b極的電極反應(yīng)式為：Br+6OH-6e=BrO；+3H2O,4OH-4e=2H2O+O2T

10.電動汽車常用的液流電池是可再生清潔能源電池類型之一，其原料可100%回收而不會影響環(huán)境，如圖

是鋅鈾液流電池放電時的原理圖，b電極為惰性材料。下列說法正確的是

B.隔膜為陽離子交換膜，面2+經(jīng)過隔膜向b極移動

C.放電時，電流由b極經(jīng)導(dǎo)線流向a極

D.用該電池給鉛酸蓄電池充電，每消耗6.5gZn,鉛酸蓄電池的陽極質(zhì)量減少9.6g

11.許多有機化學(xué)反應(yīng)包含電子的轉(zhuǎn)移，使這些反應(yīng)在電解池中進行時稱為電有機合成。例如，以丙烯為

原料制備丙烯睛（CH?=CHCN）,再用丙烯睛電合成己二懵（NC（CHZ）4CN））。如下圖所示為模擬工業(yè)電合

成己二晴的裝置圖，下列說法不正確的是

離子交換膜

A.丙烯月青在陰極發(fā)生還原反應(yīng)

B.離子交換膜可以是質(zhì)子交換膜

C.若陽極產(chǎn)生22.4L（標(biāo)況下）X氣體，理論上陰極能生成Imol己二睛

D.與其他有機合成相比，電有機合成具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)試劑純凈、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點

12.我國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)了一種電化學(xué)固碳方法，裝置如圖所示。放電時的總反應(yīng)為

4Li+3CO2=2Li2CO3+C。充電時，通過催化劑的選擇性控制，只有Li2CO3發(fā)生氧化反應(yīng),釋放出C02和O2。

聚合物電解質(zhì)膜

A.放電時，電極B為正極

+

B.充電時陽極發(fā)生反應(yīng)：2Li2CO3-4e-=2CO2+O2+4Li

C.該電池不可選用含水電解液

D.放電時，每轉(zhuǎn)移4moi電子，正極區(qū)質(zhì)量增加148g

13.下列實驗對應(yīng)的反應(yīng)方程式書寫正確的是

+2+3+

A.稀硝酸溶液中加入四氧化三鐵：Fe3O4+8H=Fe+2Fe+4H2O

B.酸性KM11O4溶液與草酸反應(yīng)：2MnC)4+6H++5H2c2O4=2Mn"+10CC>2個+8氏0

電解

C.用石墨電極電解氯化鋁溶液：2C1-+2H2。==H2T+CI2T+20H-

2+CO

D.Ca(OH)2溶液中力口入少量NaHCCh溶液：Ca+2OH+2HCO3=CaCO3U3'+2H2O

14.一種兼具合成功能的新型鋰電池工作原理如圖。電解質(zhì)為含Li+有機溶液，放電過程中Ni-Pt電極首先

發(fā)生反應(yīng)6Li++N2+6e、2Li3N,后產(chǎn)生NLi，充電過程中電解LiCl產(chǎn)生C"。下列說法不正確

的是

N2陽離子交換膜

A.充電時，陽極產(chǎn)生Cl?

B.放電時，Li+從Li電極向Ni-Pt電極遷移

C.放電時，每消耗6moiLi,正極室增加28g

D.放電時總反應(yīng)：6Li+N2+4CE,SO2C1=2(CI^SO2\NLi+4UC1

15.哈爾濱工業(yè)大學(xué)的研究團隊發(fā)現(xiàn)，以非晶態(tài)Ni（III）基硫化物為催化劑，能有效催化OER（析氧反應(yīng)）和

U0R（尿素氧化反應(yīng)），從而降低電解水制氫過程中的能耗，其工作原理和反應(yīng)機理如圖所示：

A.電極B上UOR的反應(yīng)式為CO（NH2）「6e—+6OIT=CO2t+N2T+5H2O

B.電解過程中，電子從電極B經(jīng)電解液流向電極A

C.OER第IV步進行時，沒有涉及非極性鍵的形成與斷裂

D.若將光伏電池?fù)Q成鉛酸蓄電池，電極A應(yīng)連接鉛酸蓄電池的PbOz電極

2能力培優(yōu)練

1.在強堿中氫氧化鐵可被一些氧化劑氧化為高鐵酸根離子(FeOj),FeOf在酸性條件下氧化性極強且不穩(wěn)

定。隔膜電解法制備KJeO,的工作原理如圖所示。下列說法正確的是

A.電解一段時間后，F(xiàn)e電極區(qū)pH增大

B.Fe電極上發(fā)生的反應(yīng)為Fe-6e-+8OH-=FeO：+4H2。

C.若以鉛蓄電池為電源，則Fe電極應(yīng)與鉛蓄電池的Pb電極相連

D.電路中每轉(zhuǎn)移0.2mol由Pt電極區(qū)向Fe電極區(qū)轉(zhuǎn)移的K卡數(shù)目為。2%人

2.石墨與Se復(fù)合材料是優(yōu)質(zhì)的電極材料，一種水溶液硒材料電池充放電原理如圖所示，Se的變化過程為

Se-Cu3Se2Cu2.ySeCu2Seo下列說法正確的是

電源或負(fù)載

A.放電時，Se為原電池負(fù)極

B.充電時，S0：向Zn極移動

C.放電時，Se-?C%Se的總電極反應(yīng)為Se+2Cu++2e-=CUzSe

D.放電時，當(dāng)產(chǎn)02,貝iJCu2一ySe中ci?+與Cu+的個數(shù)之比為1:8

3.動力電池是新能源車的動力來源。某動力電池充電過程示意圖如圖所示，已知電池反應(yīng)為

6C+LiMO,Li-MOz+Li16(M表示金屬)。下列說法錯誤的是

固體電解質(zhì)界面膜

電極M

O鋰原子O氧原子。禽色8Li+石墨層口

A.LiMO：中金屬元素M呈+3價

B.放電時，電極M電勢高于電極N電勢

C.放電時，電極N上發(fā)生的電極反應(yīng)為Li￡6-xe-=6C+xL/

D.充電時，電解質(zhì)中的Li+向電極M移動

4.電解CuCL溶液裝置如圖所示，下列說法不走確的是

A.陰極石墨棒上有紅色的銅附著

B.陽極電極反應(yīng)為：2Cl-2e-=C12

C.電解過程中，Cl向陽極移動

2+

D.總反應(yīng)為：CUC12=CU+2C1-

5.湖南大學(xué)王雙印教授團隊提出了一種獨特的親氣親水異質(zhì)結(jié)構(gòu)金-聚四氟乙烯/硅(Au-PTFE/Si)基光電極,

在溫和條件下于酸性電解液中進行固氮反應(yīng)高效合成氨，裝置如圖所示。下列說法正確的是

電源

光照

k\z\z\

。夕

'玉7誑NF;、

2n2X3?

A.N極的電勢比M極的高

B.電解液中的H+向M極移動

C.N極的電極反應(yīng)式為N?+6e-+6H+=2NHs

D.電路中轉(zhuǎn)移1.5mol電子時，產(chǎn)生氨氣的體積為11.2L

6.新型Zn-NO?電池能有效地捕獲NO?,將其轉(zhuǎn)化為NO1再將產(chǎn)生的NO^電解制氨，過程如圖所示。

下列說法正確的是

A.d電極是電解池的陽極

B.該電池組中電子的流向為：afc->d—>b-?a

+

C.c的電極反應(yīng)為：NO^-6e+7H=NH3+2H2O

D.電路中轉(zhuǎn)移0.4mole-時，理論上能得到2.24LC)2

7.2019年10月9日諾貝爾化學(xué)獎授予在鋰離子電池方向研究有突出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。磷酸鐵鋰(LiFePO")

電池是新能源汽車的主流電池，其放電時工作原理如圖所示。下列說法正確的是

A.為了增強導(dǎo)電性，電解質(zhì)可以配成水溶液

B.充電時，電極a與電源正極相連

+

C.充電時，電極b的反應(yīng)式為LiFePO4-xe-=xLi+Li-FePJ

D.電池驅(qū)動汽車前進時，負(fù)極材料減重14g,理論上電路中轉(zhuǎn)移4NA電子

8.某國外期刊報道了我國科學(xué)家設(shè)計的一種聚合物微粒電池，其工作原理如圖所示，已知該電池在放電過

程中產(chǎn)生聚對苯二酚。下列說法正確的是

A.放電時，b電極的電勢要高于a電極

B.放電時H+從a極區(qū)經(jīng)過半透膜向b極區(qū)遷移

C.充電時，b電極的電極反應(yīng)方程式為-+4e-+4H+=十5sl史,

HO\=/OH

D.充電時，a電極附近的OH.濃度減小

9.下列是教材中常規(guī)電化學(xué)的裝置示意圖，其標(biāo)注完全正確的是

r-(A>

Zn12u

正極-匚負(fù)極HU.T'PCIII

11u惠ri四

、稀HzS。！1

cUSO4溶液ZnSC）4溶液

A.銅鋅原電池B.銅鋅原電池

n口

氏1Cl2

精里J粗銅r

石墨一「石墨

1IlfB

\7

CuSC>4溶液飽和食蠱4水

C.精煉銅D.電解飽和食鹽水

A.AB.BC.CD.D

10.某科研小組模擬工業(yè)利用電解法處理含氮廢水的實驗如下。向一定濃度的酸性KNC>3溶液中不斷通入

CO2,在電極上生成尿素CO（NH2）2,其中雙極膜中間層的H?。解離為H+和OH：并在直流電場力作用下

分別向兩極遷移。電解原理如圖所示，下列有關(guān)說法錯誤的是

-

H

llo

；、h

NO+

O

H

」

CO(NH2)2

電極M膜X電極N

A.電極M為陰極，電極反應(yīng)式為CO2+2NO：+18H++16e.=CO（NH2）2+7H2O

B.理論上每轉(zhuǎn)移Imolel陽極室質(zhì)量減少8g

C.若陽極室電解質(zhì)溶液呈堿性，電解過程中pH逐漸降低

D.膜X和膜Y分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜

11.下列解釋事實的方程式正確的是

2++

A.Ba（OH）2和NaHSC）4反應(yīng)至中性：Ba+SO^+H+OH-=BaSO4+H2O

+

B.中性條件下，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕的正極：O2+4e+2H2O=4OH-

C.過氧化鈉做呼吸面具的供氧劑：Na2O2+CO2=Na2CO3+O2

+

D.氯氣用于自來水消毒：Cl2+H2O-2H+Cr+ClO

12.化學(xué)推動著社會的進步和人類的發(fā)展，下列有關(guān)說法正確的是

A.鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)：Fe-3e-=Fe3+

B.石油經(jīng)過分儲可得到煤油、柴油等，是利用了物質(zhì)的溶解性差異

C.鈦合金中存在金屬鍵

D.以CO?、凡為原料經(jīng)過11步主反應(yīng)人工合成淀粉，過程中沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)

13.西周太保鼎堪稱國之瑰寶，清朝道光、咸豐年間出土于山東壽張縣?！犊脊び洝酚涊d：“六分其金而錫

居一，謂之鐘鼎之齊?！毕铝姓f法錯誤的是

A.青銅屬于金屬材料

B.青銅的熔點比純銅高，適合鑄造大型器物

C.可用焦炭與孔雀石［C%（OH）2co3］共熱的方法來煉銅

D.青銅器表面青綠色的銹蝕是Cu在潮濕環(huán)境中發(fā)生腐蝕的結(jié)果

14.將鍍層有破損的鍍錫鐵片放入酸化的3%NaCl溶液中。下列說法正確的是

A.Fe作原電池正極

B.溶液中的C「向錫極移動

C.鐵片腐蝕速率比未鍍錫時更快

D.鐵表面發(fā)生的電極反應(yīng)：2H++2e=H2T

15.實驗室探究外界條件對反應(yīng)速率影響的實驗原理和裝置均正確的是

甲乙丙T

O.lmolL-1O.lmolL'11mL0.1mol，L"FeCL溶沼

FeCl?溶液CuSC)4溶液/\

5%氏。2溶液10%氏。2溶

_______||_nBnB

」（u

Fe~7|FO_J!

二電Z-3E）：二_.等濃廊食鹽水