浙江专用高考化学二轮复习专题九第2课时电解池金属的腐蚀与防护课件
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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)
2016～2019四年考向分布
核心素养与考情预测
核心素养：模型认知、变化推理、科学创新
考情解码：本部分主要考查电解池的电极方程式和电解方
程式的书写两个知识点，难点是从氧化还原反应出发，结 合电解质中离子种类的实际情况，利用电荷守恒和元素守
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
通电 (CH3)4NOH 和 H2 与 Cl2，写出电池总反应为：2(CH3)4NCl＋2H2O=====2(CH3)4NOH ＋Cl2↑＋H2↑。
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，C1、C2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，C1和C3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
考向四 电解的有关计算 4.用下图装置模拟人工肾脏的工作原理，电解生成的Cl2将尿素[CO(NH2)2]氧化成N2排
出，则下列说法错误的是( )
A.电源的正极为b B.尿素被氧化的化学方程式为CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl C.电解结束后，阴极室溶液与电解前相比pH增大 D.阳极收集到Cl2 4.48 L(标准状况)时，被氧化的尿素为4.0 g
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 ___________________________________________________________________。
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。
反
应
方
程
式
为
通电 2H2O=====H2O2＋H2↑。 答案 (1)2HSO－ 4 －2e－===S2O28－＋2H＋或 2SO24－－2e－===S2O28－
通电 (2)2H2O=====H2O2＋H2↑
2Hale Waihona Puke Baidu(2018·浙江11月选考节选)高铁酸钾(K2FeO4)可用作水处理剂。某同学通过“化学— 电解法”探究K2FeO4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。
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。
LixC6＋Li1－xCoO2
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 － xCoO2 ＋ xLi ＋ ＋ xe － ===LiCoO2 D.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 (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 H2PO2－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 H2PO2－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 H2PO2－穿过阴膜扩散至产品室，二 者反应生成 H3PO2 (3)H3PO4 H2PO2－或 H3PO2 被氧化
(2)制备H2O2的总反应方程式是____________________________________。 解析 根据题意可知，阳极 SO24－失电子被氧化为 S2O28－，电极反应式为 2SO24－－2e－
===S2O
2－ 8
，
生
成
的
S2O
2－ 8
又
与
H2O
反应生成
H2O2 和
SO
2－ 4
，
故
总
通电 答案 (1)d (2)2(CH3)4NCl＋2H2O=====2(CH3)4NOH＋Cl2↑＋H2↑
4.(2017·浙江11月选考节选)科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOH－KOH为电 解质，纳米Fe2O3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。
答案 (1)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO24－＋3Cl－＋5H2O 或 2Fe(OH)3＋3ClO－＋ 4OH－===2FeO24－＋3Cl－＋5H2O (2)Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO24－＋4H2O 或 Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO24－＋4H2O
3.(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 电极反应式为 a(阴极)：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，b(阳极)：2Cl－－2e－ ===Cl2↑，A 项正确；3Cl2＋CO(NH2)2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl，B 项正确；C 项， 阴极区电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，每转移 2 mol 的电子，就会产生 1 mol H2 和 2 mol OH－，这时就有 2 mol H＋通过离子交换膜从阳极区到阴极区，因此 溶液的 pH 不会发生变化；D 项，0.2 mol Cl2 氧化 CO(NH2)2 的质量为0.23mol× 60 g·mol－1＝4.0 g，正确。
恒书写电极方程式。题目以科学研究中或者工业上的某个 电解操作为背景，起点高，落点低，题型为填空题，难度
中等。预测2020年选考仍为电极方程式和电解方程式书写 的考查。
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NH4HSO4溶液 产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。 (1)阳极的电极反应式是___________________________________________。
解析 放电时：A(负极)：LixC6－xe－===xLi＋＋C6； B(正极)：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2。 充电时：A(阴极)：xLi＋＋C6＋xe－===LixC6；B(阳极)： LiCoO2－xe－===xLi＋＋Li1－xCoO2。 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
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(C1、C2、C3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.C1、C2分别是阳极、阴极；锌片、铁片上都发生氧化反应 C.C1上和C3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
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
电极反应式：_____________________________________________________ 和2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3。 解析 以H2O和N2为原料，熔融NaOH－KOH为电解质，纳米Fe2O3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 ＋3H2O＋N2===Fe2O3＋2NH3，可知，Fe2O3作催化剂，首先转化为铁，因此电极反 应式为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－。 答案 Fe2O3＋3H2O＋6e－===2Fe＋6OH－
(1)请写出“化学法”得到 FeO24－的离子方程式______________________________。 (2)请写出阳极的电极反应式(含 FeO24－)_____________________________________。
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 FeO24－，然后根据碱性环境，配平即可，得到 2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－ ===2FeO24－＋3Cl－＋5H2O 或 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO24－＋3Cl－＋5H2O； (2)阳极失电子，反应物为 Fe3＋产物为 FeO24－，然后根据碱性环境及守恒规则，易写出 Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO24－＋4H2O 或 Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO24－＋4H2O。
命题调研(2016～2019四年大数据)
2016～2019四年考向分布
核心素养与考情预测
核心素养：模型认知、变化推理、科学创新
考情解码：本部分主要考查电解池的电极方程式和电解方
程式的书写两个知识点，难点是从氧化还原反应出发，结 合电解质中离子种类的实际情况，利用电荷守恒和元素守
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
通电 (CH3)4NOH 和 H2 与 Cl2，写出电池总反应为：2(CH3)4NCl＋2H2O=====2(CH3)4NOH ＋Cl2↑＋H2↑。
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，C1、C2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，C1和C3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
考向四 电解的有关计算 4.用下图装置模拟人工肾脏的工作原理，电解生成的Cl2将尿素[CO(NH2)2]氧化成N2排
出，则下列说法错误的是( )
A.电源的正极为b B.尿素被氧化的化学方程式为CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl C.电解结束后，阴极室溶液与电解前相比pH增大 D.阳极收集到Cl2 4.48 L(标准状况)时，被氧化的尿素为4.0 g
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 ___________________________________________________________________。
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。
反
应
方
程
式
为
通电 2H2O=====H2O2＋H2↑。 答案 (1)2HSO－ 4 －2e－===S2O28－＋2H＋或 2SO24－－2e－===S2O28－
通电 (2)2H2O=====H2O2＋H2↑
2Hale Waihona Puke Baidu(2018·浙江11月选考节选)高铁酸钾(K2FeO4)可用作水处理剂。某同学通过“化学— 电解法”探究K2FeO4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。
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。
LixC6＋Li1－xCoO2
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 － xCoO2 ＋ xLi ＋ ＋ xe － ===LiCoO2 D.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 (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 H2PO2－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 H2PO2－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 H2PO2－穿过阴膜扩散至产品室，二 者反应生成 H3PO2 (3)H3PO4 H2PO2－或 H3PO2 被氧化
(2)制备H2O2的总反应方程式是____________________________________。 解析 根据题意可知，阳极 SO24－失电子被氧化为 S2O28－，电极反应式为 2SO24－－2e－
===S2O
2－ 8
，
生
成
的
S2O
2－ 8
又
与
H2O
反应生成
H2O2 和
SO
2－ 4
，
故
总
通电 答案 (1)d (2)2(CH3)4NCl＋2H2O=====2(CH3)4NOH＋Cl2↑＋H2↑
4.(2017·浙江11月选考节选)科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOH－KOH为电 解质，纳米Fe2O3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。
答案 (1)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO24－＋3Cl－＋5H2O 或 2Fe(OH)3＋3ClO－＋ 4OH－===2FeO24－＋3Cl－＋5H2O (2)Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO24－＋4H2O 或 Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO24－＋4H2O
3.(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 电极反应式为 a(阴极)：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，b(阳极)：2Cl－－2e－ ===Cl2↑，A 项正确；3Cl2＋CO(NH2)2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl，B 项正确；C 项， 阴极区电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，每转移 2 mol 的电子，就会产生 1 mol H2 和 2 mol OH－，这时就有 2 mol H＋通过离子交换膜从阳极区到阴极区，因此 溶液的 pH 不会发生变化；D 项，0.2 mol Cl2 氧化 CO(NH2)2 的质量为0.23mol× 60 g·mol－1＝4.0 g，正确。
恒书写电极方程式。题目以科学研究中或者工业上的某个 电解操作为背景，起点高，落点低，题型为填空题，难度
中等。预测2020年选考仍为电极方程式和电解方程式书写 的考查。
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NH4HSO4溶液 产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。 (1)阳极的电极反应式是___________________________________________。
解析 放电时：A(负极)：LixC6－xe－===xLi＋＋C6； B(正极)：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2。 充电时：A(阴极)：xLi＋＋C6＋xe－===LixC6；B(阳极)： LiCoO2－xe－===xLi＋＋Li1－xCoO2。 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
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(C1、C2、C3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.C1、C2分别是阳极、阴极；锌片、铁片上都发生氧化反应 C.C1上和C3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
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
电极反应式：_____________________________________________________ 和2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3。 解析 以H2O和N2为原料，熔融NaOH－KOH为电解质，纳米Fe2O3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 ＋3H2O＋N2===Fe2O3＋2NH3，可知，Fe2O3作催化剂，首先转化为铁，因此电极反 应式为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－。 答案 Fe2O3＋3H2O＋6e－===2Fe＋6OH－
(1)请写出“化学法”得到 FeO24－的离子方程式______________________________。 (2)请写出阳极的电极反应式(含 FeO24－)_____________________________________。
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 FeO24－，然后根据碱性环境，配平即可，得到 2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－ ===2FeO24－＋3Cl－＋5H2O 或 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO24－＋3Cl－＋5H2O； (2)阳极失电子，反应物为 Fe3＋产物为 FeO24－，然后根据碱性环境及守恒规则，易写出 Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO24－＋4H2O 或 Fe(OH)3＋5OH－－3e－===FeO24－＋4H2O。