2020高考化学突破大二轮浙江专用讲义：专题九 第2课时 电解池 金属的腐蚀与防护 Word版含解析

第2课时 电解池 金属的腐蚀与防护命题调研(2016～2019四年大数据)真题重现1.(2019·浙江4月选考节选)以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH 4HSO 4溶液产生(NH 4)2S 2O 8，再与水反应得到H 2O 2，其中生成的NH 4HSO 4可以循环使用。

(1)阳极的电极反应式是___________________________________________。

(2)制备H 2O 2的总反应方程式是____________________________________。

解析 根据题意可知，阳极SO 2－4失电子被氧化为S 2O 2－8，电极反应式为2SO 2－4－2e －===S 2O 2－8，生成的S 2O 2－8又与H 2O 反应生成H 2O 2和SO 2－4，故总反应方程式为2H 2O=====通电H 2O 2＋H 2↑。

答案 (1)2HSO －4－2e －===S 2O 2－8＋2H ＋或2SO 2－4－2e －===S 2O 2－8 (2)2H 2O=====通电H 2O 2＋H 2↑2.(2018·浙江11月选考节选)高铁酸钾(K 2FeO 4)可用作水处理剂。

某同学通过“化学—电解法”探究K 2FeO 4的合成，其原理如图所示。

接通电源，调节电压，将一定量Cl2通入KOH溶液，然后滴入含Fe3＋的溶液，控制温度，可制得K2FeO4。

(1)请写出“化学法”得到FeO2－4的离子方程式____________________________________________________________________________________________。

(2)请写出阳极的电极反应式(含FeO2－4)____________________________________________________________________________________________。

解析(1)将一定量Cl2通入KOH溶液，生成KCl和KClO，KClO具有强氧化性，将Fe3＋氧化为FeO2－4，然后根据碱性环境，配平即可，得到2Fe3＋＋3ClO－＋10OH －===2FeO2－4＋3Cl－＋5H2O或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO2－4＋3Cl－＋5H2O；(2)阳极失电子，反应物为Fe3＋产物为FeO2－4，然后根据碱性环境及守恒规则，易写出Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO2－4＋4H2O或Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO2－4＋4H2O。

答案(1)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO2－4＋3Cl－＋5H2O或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO2－4＋3Cl－＋5H2O(2)Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO2－4＋4H2O或Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO2－4＋4H2O3.(2018·浙江4月选考节选)以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图所示。

(1)收集到(CH3)4NOH的区域是________(填a、b、c或d)。

(2)写出电池总反应_______________________________________________________________________________________________________________。

解析(1)根据所给信息，阴极发生：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；阳极发生：2Cl －－2e－===Cl2↑，根据阳离子交换膜只允许阳离子通过，所以收集到产物(CH3)4NOH的区域是d。

(2)根据参与电极反应的物质实际上是H2O和(CH3)4NCl，产物是(CH 3)4NOH 和H 2与Cl 2，写出电池总反应为：2(CH 3)4NCl ＋2H 2O=====通电2(CH 3)4NOH ＋Cl 2↑＋H 2↑。

答案 (1)d (2)2(CH 3)4NCl ＋2H 2O=====通电2(CH 3)4NOH ＋Cl 2↑＋H 2↑4.(2017·浙江11月选考节选)科学家发现，以H 2O 和N 2为原料，熔融NaOH －KOH 为电解质，纳米Fe 2O 3作催化剂，在250 ℃和常压下可实现电化学合成氨。

阴极区发生的变化可视为按两步进行，请补充完整。

电极反应式：_____________________________________________________ 和2Fe ＋3H 2O ＋N 2===2NH 3＋Fe 2O 3。

解析 以H 2O 和N 2为原料，熔融NaOH －KOH 为电解质，纳米Fe 2O 3作催化剂，在250 ℃和常压下可实现电化学合成氨。

阴极区发生还原反应，根据其中一个反应2Fe ＋3H 2O ＋N 2===Fe 2O 3＋2NH 3，可知，Fe 2O 3作催化剂，首先转化为铁，因此电极反应式为Fe 2O 3＋6e －＋3H 2O===2Fe ＋6OH －。

答案 Fe 2O 3＋3H 2O ＋6e －===2Fe ＋6OH －考向一 电解池的工作原理1.某小组为研究电化学原理，设计了甲、乙、丙三种装置(C 1、C 2、C 3均为石墨)。

下列叙述正确的是( )A.甲、丙中化学能转化为电能，乙中电能转化为化学能B.C 1、C 2分别是阳极、阴极；锌片、铁片上都发生氧化反应C.C 1上和C 3上放出的气体相同，铜片上和铁片上放出的气体也相同D.甲中溶液的pH 逐渐增大，丙中溶液的pH 逐渐减小解析 A 项，甲没有外接电源，是将化学能转化为电能的装置，为原电池；乙、丙有外接电源，是将电能转化为化学能的装置，为电解池，错误。

B 项，C 1、C 2分别连接电源的正、负极，分别是电解池的阳极、阴极；锌片作负极发生氧化反应，铁片作阴极发生还原反应，错误。

C 项，C 1和C 3都是阳极，氯离子在阳极上失电子生成氯气，铜片上和铁片上都是氢离子得电子生成氢气，正确。

D项，甲中正极和丙中阴极上都是氢离子得电子生成氢气，随着反应的进行，溶液的pH均增大，错误。

答案 C备考策略电解池工作原理(阳极为惰性电极)示意图考向二电极方程式的书写和电解产物的判断2.次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。

H3PO2也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：(1)写出阳极的电极反应式___________________________________________。

(2)分析产品室可得到H3PO2的原因__________________________________________________________________________________________________。

(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。

其缺点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是___________________________________________________________________。

解析(1)由题给装置可知阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。

(2)阳极生成的H＋穿过阳膜扩散至产品室，与从原料室穿过阴膜扩散至产品室的H2PO－2反应生成H3PO2。

(3)若取消阳极室与产品室之间的阳膜，合并阳极室和产品室，阳极生成的O2可将H3PO2或从原料室扩散来的H2PO－2氧化，造成产品中混入H3PO4杂质。

答案(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(2)阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO－2穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2(3)H3PO4H2PO－2或H3PO2被氧化备考策略电解池中电极反应式的书写(1)根据装置书写①根据电源确定阴、阳两极→确定阳极是否是活性金属电极→据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。

②在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。

(2)由氧化还原反应方程式书写电极反应式①找出发生氧化反应和还原反应的物质→两极名称和反应物→利用得失电子守恒分别写出两极反应式。

②若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。

(3)电极反应式的书写——“二判二析一写”二判：①判断阴阳极；②判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。

二析：①分析溶液中离子的种类；②根据离子放电顺序，分析电极反应。

一写：根据电极产物，写出电极反应式。

考向三可充电电池3.(2018·温州高三适应性测试)随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车界的“新宠”。

特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如下图，A极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电池反应式Li x C6＋Li1－x CoO2放电充电C6＋LiCoO2。

下列说法不正确的是()A.充电时Li＋从右边流向左边B.放电时，正极锂的化合价未发生改变C.充电时B作阳极，该电极放电时的电极反应式为Li1－x CoO2＋x Li＋＋x e－===LiCoO2D.废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li＋进入石墨中而有利于回收解析放电时：A(负极)：Li x C6－x e－===x Li＋＋C6；B(正极)：Li1－x CoO2＋x e－＋x Li＋===LiCoO2。

充电时：A(阴极)：x Li＋＋C6＋x e－===Li x C6；B(阳极)：LiCoO2－x e－===x Li＋＋Li1－x CoO2。

A项，充电时Li＋移向阴极，即从右边流向左边，正确；B项，放电时，正极锂的化合价仍为＋1价，化合价并没有发生变化，正确；C项正确；D项，根据电极反应式，应进行“充电处理”，才能使Li＋进入石墨中。

答案 D备考策略(1)对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；外电路中电子由负极流向正极，内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

(2)可充电电池充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；充电时电池的“＋”极与外接直流电源的正极相连，电池的“－”极与外接直流电源的负极相连。