周末培优
高考频度：★★★★☆ 难易程度：★★★☆☆
典例在线
1 L K2SO4、CuSO4的混合溶液中，c()＝2 mol·L?1，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(标准状况下)22.4 L气体，则原溶液中c(K＋)为
A．0.5 mol·L?1 B．1 mol·L?1 C．1.5 mol·L?1 D．2 mol·L?1
【参考答案】D
【试题解析】电解过程如下：首先是Cu2＋＋2e?Cu，4OH??4e?2H2O＋O2↑，当Cu2＋全部被电解后，阴极溶液中的H+放电，2H＋＋2e?H2↑。由已知条件n(H2)=n(O2)=1 mol，n(e?)=4 mol，H＋得到的电子是2 mol，所以Cu2＋得电子为2 mol，所以n(Cu2＋)=1 mol，n()=2 mol，n(K2SO4)＝1 mol，c(K+)=2 mol·L?1。
解题必备
电解池中有关量的计算或判断
1．题型特点
主要包括以下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。
2．解题方法
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1．将分别盛有熔融氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出的钾、镁、铝的物质的量之比为
A．6∶3∶2 B．6∶3∶1 C．1∶2∶3 D．3∶2∶1
2．用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合液250 mL，经过一段时间后，两极均得到11.2 L (标准状况)气体，则下列有关描述中正确的是
A．阳极发生的反应只有4OH??4e?2H2O+O2↑
B．两极得到的气体均为混合气体
C．若Cu2+起始浓度为1 mol·L?1，则Cl?起始浓度为2 mol·L?1
D．Cu2+的起始物质的量应大于0.5 mol
3．如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯分别盛放100 g溶质的质量分数为5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g溶质的质量分数为10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。
（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4的质量分数为10.47%，乙中c电极的质量增加。据此回答问题：
①电源的N端为________极。
②电极b上发生的电极反应为________________________。
③电极b上生成的气体在标准状况下的体积为________________________。
④电极c的质量变化是________g。
⑤电解前后各溶液的酸碱性大小是否发生变化，简述其原因：
甲溶液________________________________________________。
乙溶液________________________________________________。
丙溶液________________________________________________。
（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
________________________________________________________________
答案
1．【答案】A
【解析】电解槽串联时，通过各电极的电量相等。设电路中通过6 mol电子，则电解析出的钾、镁、铝分别为6 mol、3 mol、2 mol。
2．【答案】C
3．【答案】（1）①正 ②4OH??4e? 2H2O+O2↑ ③2.8 L ④16
⑤碱性增大，因为电解后，水量减少，溶液中NaOH的浓度增大
酸性增大，因为在阳极上OH?参与反应生成O2，溶液中H+的浓度增加
酸碱性大小没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液的酸碱性
（2）能继续进行，因为乙装置中已转化为H2SO4溶液，反应也就变为电解水的反应
【解析】（1）①依题意，甲装置中装氢氧化钠溶液，实质相当于电解水；乙装置电解硫酸铜溶液：阴极2Cu2++4e?2Cu；阳极4OH??4e?2H2O+O2↑。c电极的质量增加，说明该电极为阴极，由此得d极为阳极，以此类推e极为阴极，f极为阳极，N极为正极，M极为负极，a极为阴极，b极为阳极。
②甲装置中装氢氧化钠溶液，在b极上OH?发生氧化反应：4OH??4e?2H2O+O2↑，总电解反应为2H2O2H2↑+O2↑。
③丙装置中装K2SO4溶液，电解前后溶质的质量不变，实质是电解水，设电解过程中电解水的质量为x， 100 g×10.00%=(100 g?x)×10.47%，x≈4.5 g。n(H2O)= 4.5 g/18 g·mol?1=0.25 mol，n(O2)=0.125 mol，V(O2)= 0.125 mol×22.4 L/mol=2.8 L。甲、丙装置实质上均为电解水，故转移电子数相同，且b极上生成的气体为2.8 L。④电解0.25 mol 水时转移电子的物质的量为0.5 mol，c极反应：Cu2++2e?Cu，根据电子守恒知，析出金属质量m(Cu)=0.25 mol×64 g/mol=16 g。⑤甲、丙装置中电解的实质是电解水，乙装置中的总反应式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，溶液酸性增强。
（2）如果铜全部析出，甲装置装有氢氧化钠溶液，乙装置装有硫酸，丙装置装有硫酸钾溶液，仍然能电解，三个装置都相当于电解水。
各种各样的酒
淀粉经过麸曲的作用变成麦芽糖，再让糖液发酵，酵母菌吃下糖，“排泄”出酒精和二氧化碳。这种含酒精的液体，经过蒸馏，酒精浓度增大，就形成了酒。用不同品种的粮食、水果或野生植物酿造出来的酒都含有酒精，做菜的黄酒里含15%的酒精；啤酒里含4%的酒精；葡萄酒里含10%左右的酒精；烧酒里含酒精最多，超过60%。酒精的化学名称叫乙醇。纯的酒精并不好喝，名酒佳酿里还添加了糖、香料、矿物质等多种微量物质。
每周一测
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1．下列过程通电后才能进行的是
①电离 ②电解 ③电镀 ④电化学腐蚀
A．①②③
B．①②④
C．②③
D．全部
2．下列叙述正确的是
A．在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应
B．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有0.1 mol电子转移，则生成0.1 mol NaOH
C．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2
D．镀层破损后，镀锌铁板比镀锡铁板更易腐蚀
3．下列关于铜电极的叙述不正确的是
A．铜锌原电池中铜是正极
B．铁壳船底部镶嵌铜块，铜块更易被腐蚀
C．用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极
D．在镀件上镀铜是可用金属铜作阳极
4．如图装置中发生反应的离子方程式为Zn+2H+Zn2++H2↑，下列说法错误的是
A．a、b不可能是同种材料的电极
B．该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸
C．该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸
D．该装置可看成铜-锌原电池，电解质溶液是稀硫酸
5．未来，可穿戴电池——纸质电池将用于可穿戴设备上。某二次纸质电池的总反应为Zn+2MnO2+2KOHMn2O3+K2ZnO2+H2O。下列说法正确的是
A．放电时，OH-由正极经外电路流向锌极
B．充电时，阳极反应式为Mn2O3+2OH--2e-2MnO2+H2O
C．放电时，负极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2
D．充电时，每生成 8.7 g MnO2转移0.2 mol电子
6．某化学课外活动小组拟用铅蓄电池为直流电源，进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述不正确的是
A．X为金属Pb，Y为PbO2
B．电解池阳极上被氧化的还原剂有Al和H2O
C．电解池的总反应为2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑
D．每消耗103.5 g Pb，理论上电解池阴极上有0.5 mol H2生成
7．镍镉电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用，其工作原理可用Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2(以强碱为电解质溶液)表示。已知，NiO(OH)、Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水。
（1）下列有关镍镉电池的说法中，正确的是 (填序号)。
A．其充电和放电过程的反应互为可逆反应
B．放电时，化学能转化为电能
C．充电时，电解质溶液的pH不变
D．放电时，镉为负极
（2）充电时，阴极上发生反应的电极反应式是 _____________________。
（3）废镍镉电池会污染土壤，在酸性土壤中污染尤为严重，其原因是_ ___________________________。
（4）以镍镉电池为电源电解Na2SO4溶液，当收集到气体的总体积为33.6 L(标准状况)时，镍镉电池中转移了 mol电子。
8．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如表所示：
阳离子
Na+、K+、Cu2+
阴离子
、OH-
如图1所示，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题：
图1 ???????? 图2
（1）b电极上发生的电极反应为 。
（2）写出乙烧杯的电解总反应式： 。
（3）用惰性电极电解B溶液，当阳离子浓度下降至一半时停止通电，加入下列物质不能使该溶液恢复至起始状态的是 (填字母)。
A．Cu2O B．CuO ? C．Cu(OH)2 D．CuCO3
（4）如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解 (填“能”或“不能”)继续进行。
（5）e电极上生成的气体在标准状态下的体积为 。
（6）要使丙烧杯中的溶液恢复到原来的状态，需要进行的操作是 。
答案
1．【答案】C
【解析】本题主要考查电化学。电离和电化学腐蚀不需要通电，电解和电镀需要通电才能发生，故C正确。答案选C。
2．【答案】B
3．【答案】B
【解析】本题考查原电池及电解池知识。在原电池中，较活泼的金属做负极，锌比铜活泼，故在铜锌原电池中，锌做负极，铜是正极，A选项叙述正确；铁壳船底部镶嵌铜块，铁比铜活泼，构成原电池时，铁做负极更易被腐蚀，B选项叙述错误；用电解法精炼粗铜时，阳极发生氧化反应，故粗铜作阳极，C选项叙述正确；在镀件上镀铜时，镀层金属做阳极发生氧化反应，镀铜则金属铜作阳极，D选项叙述正确；综上所述，此题应该选B。
4．【答案】A
【解析】当该装置构成电解池时，两个电极可以均为锌，电解质溶液为盐酸或稀硫酸均可以，A错误B正确；当该装置为原电池时，锌作负极，电解质溶液仍可为盐酸或稀硫酸，C、D正确。
5．【答案】B
【解析】A项，离子不能在外电路上迁移，错误；B项，充电时，阳极发生氧化反应，正确；C项，放电时，负极的电极反应式为Zn-2e-+4OH-+2H2O，错误；D项，n(MnO2)=0.1 mol，转移电子的物质的量n(e-)=0.1 mol，错误。
6．【答案】C
7．【答案】（1）BD （2）Cd(OH)2+2e- Cd+2OH-
（3）在酸性土壤中，Ni(OH)2、Cd(OH)2和NiO(OH)易转化为Ni2+、Cd2+、Ni3+等重金属离子 （4）2
【解析】放电和充电是在不同条件下进行的，所以它们不互为可逆反应；放电是向外供电即原电池，还原剂是负极，即镉为负极，充电是电解池，生成水，使溶液pH变小；由题中条件可知NiO(OH)、Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但在酸性土壤中会与酸反应而得到可溶性的重金属盐，产生更严重的污染；在电解Na2SO4溶液时，生成了H2和O2，其体积之比为2∶1，收集到气体的总体积为33.6 L(标准状况)，由上可得H2为22.4 L，即1 mol，所以转移了2 mol电子。
8．【答案】（1）4OH--4e-2H2O+O2↑
（2）2CuSO4+2H2O2Cu+ O2↑ + 2H2SO4 （3）AC （4）能 （5）5.6 L
（6）向丙烧杯中加入0.25 mol(或4.5 g)水
【解析】接通电源一段时间后，乙中c电极质量增加了16 g，则该电极发生的反应为Cu2+的还原反应，电极反应为Cu2+ + 2e-Cu，故c电极为电解池的阴极，d电极为电解池的阳极，则乙烧杯中B溶液为CuSO4溶液；结合图2电解过程中溶液pH变化推断甲烧杯中A溶液为NaOH(或KOH)溶液；丙烧杯中C溶液为硫酸钾(或硫酸钠)溶液；M为电源的负极，N为电源的正极，a电极为电解池的阴极，b电极为电解池的阳极，e电极为电解池的阴极，f电极为电解池的阳极。
（1）甲烧杯中A溶液为NaOH(或KOH)溶液；b电极为电解池的阳极，发生的电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑。
（2）乙烧杯中发生的反应为电解硫酸铜溶液生成铜、氧气和硫酸，总反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+ O2↑ + 2H2SO4。
（4）电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时溶液为稀硫酸，电解稀硫酸相当于电解水，电解能继续进行。
（5）c电极的电极反应式为Cu2++2e-Cu，则c电极生成 16 g 铜时转移0.5 mol电子，丙烧杯为电解硫酸钾(或硫酸钠)溶液，e电极为电解池的阴极，电极反应为2H+ +2e-H2↑；根据电子守恒计算生成氢气的物质的量为0.25 mol，在标准状态下的体积为5.6 L。
（6）电路中通过0.5 mol电子时，丙烧杯内电解了0.25 mol 水，要使丙烧杯内溶液恢复到原来的状态，操作是向丙烧杯中加入0.25 mol(或4.5 g)水。
原电池和电解池的比较
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有关如图所示装置的叙述正确的是
A．该装置是一个原电池的装置
B．该装置是电解NaOH溶液的装置
C．Pt为正极，其电极反应为2H++2e-H2↑
D．Fe为负极，其电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑
【参考答案】A
【试题解析】从装置图来看这是一个原电池装置，其中Fe和Pt分别为负极和正极，电极反应分别为Fe-2e-Fe2+和O2+2H2O+4e-4OH-。
解题必备
原电池
电解池
本质
化学能转化为电能
电能转化为化学能
装置判断
无外加电源
有外加电源
电极判断
负极：还原性较强的极或电子流出的极
正极：还原性较弱的极或电子流入的极
阳极：与直流电源正极相连的极
阴极：与直流电源负极相连的极
电极上的反应
（1）负极本身或还原剂失去电子发生氧化反应
（2）正极：溶液中某些阳离子或氧化剂得到电子
（1）阳极发生氧化反应即阳极金属或溶液中阴离子失去电子的反应
（2）阴极本身不反应，溶液中的阳离子得到电子发生还原反应
电子流向
负极→外电路→正极
电源负极→由导线→阴极→由溶液→阳极→电源正极
电流方向
正极→外电路→负极
应用
铅蓄电池
电镀、精炼、冶金
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1．下列叙述中正确的是
①电解池是将化学能转变成电能的装置
②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化
④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现
⑤电镀过程相当于金属的“迁移”，可视为物理变化
A．①②③④
B．③④
C．③④⑤
D．①④
2．下面关于手机电池的说法中正确的是
A．一次性电池
B．燃料电池
C．二次电池
D．干电池
3．如图所示，铁片、铜片和CuSO4溶液可以构成原电池或电解池，下列说法正确的是
A．构成原电池时，Cu极反应式为Cu-2e-Cu2+
B．构成电解池时，Cu极质量可能减少也可能增加
C．构成电解池时，Fe极质量一定减少
D．构成的原电池或电解池在工作时的反应原理一定不同
4．某研究性学习小组用如图装置研究不同能量之间的转化问题。下列说法正确的是
A．断开开关S1，闭合开关S2，化学能转化为电能，电能转化为光能
B．断开开关S1，闭合开关S2，此时构成的装置属于电解池
C．断开开关S2，闭合开关S1，此时构成的装置属于原电池
D．断开开关S2，闭合开关S1，化学能转化为电能
5．有媒体报道一种新型污水处理装置问世，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能，该装置的构造如图所示。下列说法中正确的是
A．装置外电路中箭头的方向代表电流的方向
B．该装置为原电池装置，其中N为负极
C．该装置为电解池装置，其中M为阳极
D．若有机废水中含有葡萄糖，则M电极发生的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+
6．用滴有酚酞和氯化钠溶液的湿润滤纸分别做如图所示的甲、乙两个实验，结果发现b、d电极附近均变成红色，下列说法不正确的是
A．甲是原电池装置，乙是电解池装置
B．b电极是原电池的正极，d电极是电解池的阴极
C．a、d电极发生的电极反应均为Fe-2e-Fe2+
D．a、c电极均发生氧化反应
7．如图所示，其中甲池的电池总反应为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。
下列说法正确的是
A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙池、丙池是化学能转化为电能的装置
B．甲池通入CH3OH的电极反应为CH3OH-6e-+2H2O+8H+
C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度
D．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体
答案
1．【答案】B
2．【答案】C
【解析】手机中的电池可充电，属于二次电池。
3．【答案】B
【解析】用导线将两极直接相连构成原电池，此时发生的反应为Fe+Cu2+Fe2++Cu，Fe极作负极，发生的电极反应为Fe-2e-Fe2+，Cu极作正极，发生的电极反应为Cu2++2e-Cu，A项错误。若接通直流电源构成电解池，有两种情况:（1）铁与电源负极相连作阴极，阴极发生还原反应:Cu2++2e-Cu，铜与电源正极相连作阳极，阳极发生氧化反应:Cu-2e-Cu2+；（2）铜与电源负极相连作阴极，阴极发生还原反应:Cu2++2e-Cu，铁与电源正极相连作阳极，阳极发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+，此时的电解总反应为Fe+Cu2+Fe2++Cu，反应的原理和构成原电池时一样。综上分析，B项正确，C、D项错误。
【备注】一个自发进行的氧化还原反应，既可被设计成原电池又可被设计成电解池，非自发进行的氧化还原反应只能被设计成电解池。
4．【答案】A
【解析】从装置图中可知，断开开关S1，闭合开关S2，构成原电池，化学能转化为电能，电能转化为光能，A正确，B错误；断开开关S2，闭合开关S1，此时构成电解池，C、D错误。
【备注】判断是原电池还是电解池的方法:看是否有外加电源，有外加电源的是电解池；若无外接直流电源，又具备以下三个条件:（1）有金属活动性不同的两个电极；（2）两极用导线连接且直接插入连通的电解质溶液里；（3）较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应(有时是与水电离产生的H+作用)，则为原电池。
5．【答案】D
【备注】如果不理解原电池和电解池的工作原理，将会造成判断出错，分不清该新型装置是原电池还是电解池。如果不明白电子流动方向与电流方向相反的道理，易得出错误结论，从而错选A项。
6．【答案】C
【解析】本题的易错之处是不能根据实验现象和装置图判断原电池和电解池的电极名称、电极反应及类型。甲图中没有电源，为原电池装置；乙图有电源，为电解池装置，A项正确。根据题意可知，b电极周围有氢氧根离子生成，电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-，发生还原反应，则b电极为原电池的正极；a电极为原电池的负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e-Fe2+；d电极为电解池的阴极，其附近有氢氧根离子生成，电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-，则B项正确、C项错误。c电极为电解池的阳极，发生氧化反应，a电极上也发生氧化反应，D项正确。
7．【答案】D
雌黄的主要化学成分为三硫化二砷（As2S3），是一种很早就被发现的重要的含砷化合物，有剧毒。因其颜色呈柠檬黄色，所以是古代进行书写及绘画的一种颜料。另外，古人用黄纸写字，如果写错了，可用雌黄涂抹后改写，类似于现在的涂改液，但涂改液的主要成分是三氯乙烷、甲基环己烷、环己烷等有机物，另外还含有铅、苯、钡等对人体有害的化学物质，应谨慎使用。
电化学计算的基本方法
高考频度：★★★★☆ 难易程度：★★★☆☆
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将1 L含有0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2 g Cu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)
A．3.36 L B．5.6 L
C．6.72 L D．13.44 L
【参考答案】B
【试题解析】阴极析出铜0.3 mol，由Cu2＋＋2e－===Cu知Cu2＋得到0.6 mol电子，根据2Cl－－2e－===Cl2↑，求出当溶液中Cl－全部参与电极反应时，放出Cl2 0.2 mol，失去电子0.4 mol。因此在阳极还有OH－放电，根据4OH－－4e－===2H2O＋O2↑和电子守恒，在阳极有0.05 mol O2放出，即阳极共放出0.25 mol，标准状况下为5.6 L的气体。
解题必备
1．计算的原则
（1）阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。
（2）串联电路中通过各电解池的电子总数相等。
（3）电源输出的电子总数和电解池中发生反应转移的电子总数相等。
2．计算步骤
首先要正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)；其次注意溶液中有多种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后；最后根据得失电子守恒进行相关计算。
3．电解计算的常考题型
（1）电子守恒在电解计算中的应用。
（2）计算电解后溶液中的离子浓度。
（3）计算电解质溶液的pH。
（4）计算电解后析出的固体质量。
（5）串联电路中的物质关系。
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1．在水中加入等物质的量的Ag＋、Na＋、Ba2＋、、Cl－、，用惰性电极进行电解，一段时间后，在两极上得到的氧化产物和还原产物的质量之比为
A．8∶1 B．2∶27
C．35.5∶108 D．108∶35.5
2．把两个惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是
A．27 mg B．54 mg
C．108 mg D．216 mg
3．下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体。回答：
（1）直流电源中，M为________极。
（2）Pt电极上生成的物质是________，其质量为______________________g。
（3）电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶________∶________∶________。
（4）AgNO3溶液的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，AgNO3溶液的pH________，硫酸的浓度________，硫酸的pH________。
（5）若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的硫酸________g。
答案
1．【答案】A
2．【答案】B
3．【答案】 （1）正 （2）Ag 2.16 （3）2 1
（4）不变 不变 增大 减小 （5）45.18
【解析】（1）电解5.00%的稀硫酸，实际上是电解其中的水。因此在该电解池中发生反应：2H2O2H2↑＋O2↑，V(H2)∶V(O2)＝2∶1。据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极。
（2）在336 mL气体中，V(H2)＝×336 mL＝224 mL，为0.01 mol；V(O2)＝×336 mL＝112 mL，为 0.005 mol。说明电路上有0.02 mol电子转移，因此在b极(Pt、阴极)产生Ag：0.02 mol×108 g·mol－1＝2.16 g，即0.02 mol的Ag。
（3）n(e－)∶n(Ag)∶n(O2)∶n(H2)＝0.02∶0.02∶0.005∶0.01＝2∶2∶∶1。
（4）由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成的电镀池，在通电一定时间后，在Pt电极上放电所消耗溶液中Ag＋的物质的量等于Ag电极被氧化给溶液补充的Ag＋的物质的量，因此AgNO3溶液的浓度不变，溶液的pH也不变。电解5.00%的硫酸溶液，由于其中的水发生电解，因此硫酸浓度增大，由于H＋的浓度增大，故溶液的pH减小。
（5）设原5.00%的硫酸为x g，电解时消耗水0.01 mol×18 g·mol－1＝0.18 g，则：5.00%x＝5.02%(x－0.18)，解得x＝45.18 g。
电解质溶液的恢复
高考频度：★★★★☆ 难易程度：★★★☆☆
典例在线
将KCl和CuSO4两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法正确的是
A．整个过程中两电极反应2Cl--2e-Cl2↑、2H++2e- H2↑不可能同时发生
B．C点时，往电解质溶液中加入适量CuCl2固体，可使电解质溶液恢复至原来的浓度
C．AB段表示电解过程中H+被还原，溶液pH增大
D．原混合溶液中KCl和CuSO4的浓度之比为2∶1
【参考答案】A
【试题解析】图像分为三段，因此整个电解过程也有三个过程。第一个过程相当于电解CuCl2溶液，CuCl2水解呈酸性，随着电解的进行，浓度减小，酸性减弱，pH增大，C项错误；第二个过程相当于电解CuSO4溶液，因不断生成H2SO4，故溶液酸性不断增强，pH减小；第三个过程相当于电解水。若原混合溶液中KCl和CuSO4浓度之比为 2∶1，则B点时CuCl2消耗完，接着只电解水，与图像不符，D项错误；根据B→C，溶液的pH明显下降，说明B点时Cl-已消耗完，而Cu2+过量，继续电解，水量减少，由此可判断B项错误；综上分析可知A项正确。
解题必备
用惰性电极电解电解质溶液时，要使电解后的溶液复原，总的原则是“出什么加什么”、“出多少加多少”，但应注意“加”是指加入阴、阳两极逸出(或析出)物质所对应的化合物。
一般而言，用惰性电极电解电解质溶液时，若属于电解电解质溶质型，则复原时需要加入原溶质；若属于电解水型，则复原时需要加入水；若属于溶质和水一起被电解，如电解NaCl、CuSO4溶液后溶液的复原分别需要加入HCl、CuO。若电解时发生了过度电解，即原溶质电解完以后又继续电解一部分水，如过度电解NaCl、CuSO4溶液后，电解质溶液的复原可能需要加入盐酸、Cu(OH)2。
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1．用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示(气体体积均在相同状况下测定)。欲使溶液恢复到起始状态，可向溶液中加入
A．0.1 mol CuO B．0.1 mol CuCO3
C．0.1 mol Cu(OH)2 D．0.05 mol Cu2(OH)2CO3
2．用石墨作电极电解0.1 mol·L?1的NaCl溶液，通电一段时间后发现，相同条件下两极收集的气体体积之比为4∶3，下列说法正确的是
A．在电解后的溶液中注入一定量的浓盐酸可以使溶液恢复到电解前状态
B．在电解后的溶液中通入标准状况下的氯化氢气体4.48 L，并注入0.2 mol水可以使溶液恢复到电解前状态
C．阴极产生的气体的物质的量是阳极产生的气体的物质的量的
D．阳极产生的气体的平均摩尔质量为58 g/mol
3．用石墨作电极电解200 mL CuSO4溶液，电解过程中电子转移的物质的量n(e-)与产生气体的体积V(标准状况)的关系如图所示。下列说法正确的是
A．电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2 mol·L-1
B．电解后所得溶液中c(H+)=2 mol·L-1
C．当n(e-)=0.6 mol时，V(H2)∶V(O2)=2∶3
D．向电解后的溶液中加入16 g CuO，则溶液可恢复为电解前的浓度
答案
1．【答案】D
2．【答案】D
【解析】分析电解过程，阳极产生氯气，电极反应式为2Cl??2e?Cl2↑，阴极产生氢气，电极反应式为2H2O+2e?H2↑+2OH?，根据电子守恒可知，氯气和氢气的体积相等，若两极收集的气体体积之比为4∶3，则说明发生了过度电解，假设电解过程中生成氯气的物质的量为a mol，则对应生成的氢气的物质的量也为 a mol，之后电解氢氧化钠溶液的实质是电解水，即阳极生成氧气，阴极生成氢气，二者的物质的量之比为1∶2，故可分别设其为b mol和2b mol。根据题意得=，即b=。若要使电解后的溶液恢复至电解前状态，则应向溶液中通入2a mol氯化氢气体并注入2b mol(或a mol)水，即当n(HCl)∶n(H2O)=2∶1时，才有可能使溶液恢复到电解前状态，B项错误。按照n(HCl)∶n(H2O)=2∶1配制所得到的盐酸浓度远远大于浓盐酸的浓度，故A项错误。阳极产生的气体的物质的量是阴极产生的气体的物质的量的，C项错误。阳极产生的气体为a mol氯气和 mol氧气，则平均摩尔质量为 g/mol =58 g/mol，D项正确。
3．【答案】C
【解析】本题考查电化学知识，意在考查考生运用电化学相关知识解题的能力。从曲线的变化趋势可知，当转移0.4 mol e-时，CuSO4消耗完，由Cu2++2e-Cu可求得电解前n(CuSO4)=0.2 mol，其浓度为 1 mol·L-1，A错误。电解得到稀硫酸，根据硫元素守恒可知n(H2SO4)=0.2 mol，n(H+)=0.4 mol，若电解后溶液体积不变，则c(H+)=2 mol·L-1，实际上溶液体积减小，则c(H+)>2 mol·L-1，B错误。当n(e-)=0.6 mol时，阴极先发生反应:Cu2++2e-Cu(消耗0.4 mol e-)，再发生反应:2H++2e-H2↑，生成0.1 mol H2，阳极只发生反应:4OH--4e-2H2O+O2↑，生成0.15 mol O2，故V(H2)∶V(O2)=2∶3，C正确。如果电解过程中仅发生反应:2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑，加入0.2 mol CuO可使电解质溶液恢复为电解前的浓度，实际上电解后期发生反应：2H2O2H2↑+O2↑，故D错误。
锌是生物体必需的微量元素，它与视力密切相关，眼组织中视网膜与脉络膜的复合体含锌量最高，含有多种锌酶，其中碳酸酐酶，视黄醇脱氢酶的水平都很高。锌影响神经的运输和视神经冲动的传导过程，以维持视觉神经正常的功能，锌对夜视能力的影响也较大，为提高夜视能力，应注意锌的摄入，保证人体对锌的需求量。食物中的锌，尤以海产品含量丰富。摄入锌时必须注意适量，不能多多益善，以防过量而中毒。
金属的防护措施与方法
高考频度：★★★★☆ 难易程度：★★☆☆☆
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关于金属腐蚀和防护的说法不正确的是
A．金属腐蚀过程中发生了化学反应
B．在铁表面镀锌可对铁起保护作用
C．在铁船壳上镶嵌铜块能减缓船体的腐蚀
D．铝制品在空气中不易被腐蚀，是因其表面形成了致密的氧化铝保护层
【参考答案】C
【试题解析】A、金属腐蚀就是金属失去电子被氧化的过程，有新物质生成，所以金属腐蚀过程中发生了化学反应，故A正确；B、Zn比Fe活泼构成原电池时，Fe作正极被保护，所以在铁表面镀锌可对铁起保护作用，故B正确；C、在铁船壳上镶嵌铜块，Fe比Cu活泼构成原电池时，Fe作负极加快其腐蚀，故C错误；D、铝化学性质活泼，表面易形成稳定的致密氧化物膜，阻止铝反应，铝制品的耐腐蚀性强，故D正确。所以选C。
解题必备
1．金属的防护措施与方法
2．金属防护的关键
（1）防止金属与氧化性介质直接接触。
（2）防止金属表面形成电解质溶液层。
（3）改善金属的内部结构。
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1．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应为Fe?2e? Fe2+
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C．在海轮的外壳上连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以防其被腐蚀
2．埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法正确的是
A．金属棒X的材料可能为铜
B．金属棒X的材料可能为钠
C．钢管附近土壤的pH可能会升高
D．这种方法称为外加电流的阴极保护法
3．下列关于金属腐蚀与防护的说法中正确的是
A．牺牲阳极的阴极保护法是一种基于电解池原理的金属防护法
B．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的负极反应式相同
C．镀锌铁制品镀层受损后形成原电池，锌作负极，比破损前更耐腐蚀
D．将变黑后的银器(表面被氧化为Ag2S)放入盛有食盐溶液的铝质容器中，黑色退去是因为生成了AgCl
4．下列有关金属保护的说法中正确的是
A．快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很小
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法
D．钢铁制成的暖气管道外常涂有一层沥青，这是利用了钢铁的电化学保护法
5．城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是
A．该装置能够将电能转化为化学能
B．管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe?2e?Fe2+
C．如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀
D．钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜
6．航空母舰的主体是钢铁，如何减轻甲板的腐蚀成为急需攻克的一个课题。某同学设计如图所示实验，根据铁处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同的环境中被腐蚀的快慢，在航空母舰甲板上最好嵌上
A．铁
B．锌
C．石墨
D．铜
7．某化学兴趣小组利用如图装置探究金属的防护措施，实验过程中锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。已知Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀。
请回答下列问题：
（1）写出负极的电极反应：______________________。
（2）某同学认为，铁电极可能参与反应，并对产物做出如下假设。
假设1：铁参与反应，被氧化生成Fe2+；
假设2：铁参与反应，被氧化生成Fe3+；
假设3：__________________________。
（3）为了探究假设1、2，该同学采取如下操作：
①取0.01 mol·L-1 FeCl3溶液2 mL于试管中，加入过量铁粉；
②取操作①试管的上层清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③取少量正极附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，未见蓝色沉淀生成；
④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液，未见溶液变红；
据②、③、④现象得出的结论是________________________。
（4）该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再列举一项防护钢铁腐蚀的措施_________________________________________________。
答案
1．【答案】C
【解析】钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极，A错误；铁比锡活泼，镀层破坏后会加速铁的腐蚀，B错误；钢管与直流电源的正极相连会加速铁的腐蚀，D错误。
2．【答案】C
【解析】金属棒X的材料若为铜，则易腐蚀钢管，A项错误；钠为活泼金属，易发生反应，B项错误；钢管发生吸氧腐蚀，附近土壤的pH可能会升高，C项正确；该装置没有外接电源，不属于外加电流的阴极保护法，D错误。
3．【答案】B
4．【答案】B
【解析】A项中搪瓷层破损后，铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层破损后不能起到防止铁生锈的作用，错误；B项中镀层破损后，锌与铁构成原电池，由于锌的金属性比铁的强，锌作负极，保护铁不易被腐蚀，正确；C项是牺牲阳极的阴极保护法，错误；D项是用沥青作涂层的涂层保护法，错误。
5．【答案】B
【解析】该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，A正确。左端是阳极，腐蚀得更快，B错误。如果没有外加电源，潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，C正确。根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，D正确。
6．【答案】B
【解析】Ⅰ中，Fe、C在水中形成原电池，Fe作负极，加速腐蚀；Ⅱ中，Fe、Zn在水中形成原电池，Fe作正极，被保护；Ⅲ中，Fe与水发生化学腐蚀。故嵌上锌块能起到保护铁的作用。
【备注】本题实质上考查的是原电池原理的应用——金属的防护，如要保护铁制甲板，可用导线将其与锌块相连，使锌作负极，铁制甲板作正极，从而使铁制甲板受到保护。
7．【答案】（1）Zn?2e?Zn2+
（2）铁参与反应，被氧化生成Fe2+和Fe3+
（3）正极附近溶液不含Fe2+和Fe3+
（4）涂漆(其他答案合理也可)
金属腐蚀快慢的比较
高考频度：★★★☆☆ 难易程度：★★☆☆☆
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下图所示的各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是
A．④＞②＞①＞③ B．②＞①＞③＞④
C．④＞②＞③＞① D．③＞②＞④＞①
【参考答案】A
【试题解析】铁在海水中的腐蚀属于电化学腐蚀，当铁与比它活泼性差的Sn相连时，Fe被腐蚀的速率增大(比①大)，与活泼性比其强的锌相连时，锌作负极，被腐蚀，铁被保护，其腐蚀的速率要比①小；④为电解装置，Fe为阳极，发生氧化反应，铁腐蚀的速率最快。
解题必备
金属腐蚀快慢比较
（1）在同一电解质溶液中：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）同一种金属在相同浓度不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
（3）有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀>有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。
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1．下列试管中的铁钉腐蚀最快的是
A．
B．
C．
D．
2．下列四种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是
A．镀铝铁扣
B．食品罐头盒(镀锡)
C．白铁水桶(镀锌)
D．镀银铜制奖章
3．如下图所示装置中都盛有0.1 mol·L-1的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是
A．③①④② B．①②④③
C．①②③④ D．②①④③
4．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间。下列对实验结束时现象的描述不正确的是
A．装置Ⅰ左侧的液面一定会下降 B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低
C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
5．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如图所示：
（1）A中反应的离子方程式是______________________________________。
（2）B中Sn极的电极反应式为______________，Sn极附近溶液的pH______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（3）C中被腐蚀的金属是___________________________________________，
总反应离子方程式是_____________________________________________，
比较A、B、C中铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是________________________________。
答案
1．【答案】D
【解析】装置A、B、C主要发生了化学腐蚀，而装置D中Fe先把Cu置换出来，Fe、Cu和H+构成了原电池，加快了腐蚀速率。
【备注】判断金属腐蚀的快慢，需根据图示或题中信息等判断装置的类型和电极类型。
2．【答案】B
【解析】这些金属腐蚀的原理都是原电池反应。A项中铁为正极，被保护，镀层腐蚀严重。B项中铁为负极，加速腐蚀。C项中铁为正极，被保护。D项中铜也为负极，但铜的活动性不如铁的。
3【答案】D
4．【答案】B
【解析】装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出H2，使左侧液面下降，右侧液面上升；装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中，不同的是悬挂铁的金属丝由铁丝换成了铜丝，由于Fe比Cu活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的侵蚀而放出更多的H2，使左侧液面下降得更多，右侧液面上升得更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉的还是铜丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间内几乎没有被侵蚀。
5．【答案】（1）Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
（2）2H＋＋2e－===H2↑ 增大
（3）Zn Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ B>A>C
【解析】（1）A中发生Fe与稀硫酸间的置换反应。
（2）B中Sn为正极，H＋放电生成H2：2H＋＋2e－===H2↑，导致Sn附近溶液中c(H＋)减小，pH增大。
（3）C中Zn为负极被腐蚀。
水滴石穿
一般认为，“水滴石穿”是由于水滴经过长年累月冲击石面而产生的物理现象，殊不知，这里面还伴随化学反应。由于空气中的二氧化碳部分溶解于雨水中，使雨水呈弱酸性，因此当雨水滴在主要由碳酸钙组成的岩石上时，碳酸钙与酸性雨水发生反应，溶解在水中，就这样经过亿万年的累积，地壳或岩石即可演变成奇峰异洞、千姿百态的钟乳石等天然美景。
