2011届高考化学总复习课件系列 学案34 电解池 金属的电化学腐蚀与防护

课件143张PPT。学案34 电解池 金属的电化学腐蚀与防护高考大纲1.了解电解池的工作原理,能写出电极反应式和总反应方程式?2.理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施?考向预测1.理解电解原理及利用电解原理的创新实验设计?2.应用电解原理解决工业?生产?生活中的实际问题?3.理解金属的电化学腐蚀,学会一般的防腐方法?轻松学教材一?电解原理及电极反应式的书写(1)使电流通过电解质溶液而在阴?阳两极引起氧化?还原反应的过程叫做电解;把电能转变为化学能的装置叫做电解池?在电解池中跟直流电源的负极相连的电极是阴极,在阴极上发生还原反应;跟直流电源的正极相连的电极是阳极,在阳极上发生氧化反应?(2)用惰性电极电解CuCl2溶液时,电极反应式为:阳极:2Cl--2e-===Cl2↑,阴极:Cu2++2e-===Cu,总反应:二?离子放电顺序及电解产物的判断(1)阳极产物判断:首先看电极,如果是活性电极,电极材料失电子,电极被溶解?如果是惰性电极,则要看溶液中阴离子的还原性?此时根据阴离子放电顺序加以判断?阴离子的放电顺序为: S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-?(2)阴极产物的判断:直接根据阳离子的放电顺序判断,常见阳离子的放电顺序是Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+?三?电解原理的应用(1)工业上用电解饱和食盐水制造烧碱?氯气和氢气,所以电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业?(2)电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法?电镀时,通常把镀件做阴极,镀层金属做阳极,含镀层金属阳离子的溶液做电镀液?(3)电解法精炼铜时,纯铜做阴极,粗铜做阳极,CuSO4溶液做电解质溶液?(4)由于电解是最强有力的氧化还原手段,所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法?适合用电解法冶炼的金属有钠?钙?镁?铝等活泼的金属?四?金属腐蚀及防护措施1.金属腐蚀的类型 (1)金属的腐蚀(2)吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较2.判断金属腐蚀快慢的规律不纯的金属或合金,在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀,活泼金属因被腐蚀而损耗?金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关:(1)与构成原电池的材料有关?两极材料的活动性差别越大,氧化还原反应的速率越快,活泼金属被腐蚀的速率就越快?(2)与金属所接触的电解质强弱有关?活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀?一般来说可用下列原则判断:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀?3.金属腐蚀的防护方法(1)改变金属的组成结构?例如在铁中加入一定比例的铬炼制得铬钢,具有较高的耐腐蚀性?含铬又含镍的不锈钢,其耐腐蚀性更好?(2)在金属表面覆盖一层保护层,使金属与周围具有腐蚀性的气体和电解质溶液隔离,便可保护金属,防止金属腐蚀?如在金属表面上喷漆?电镀或覆盖搪瓷?使表面钝化等?(3)电化学保护法?如把金属连接在电源的负极上,这样就能消除引起金属腐蚀的原电池反应?也可在金属上铆接比它更活泼的另一种金属,发生金属腐蚀时是较活泼的金属被腐蚀而金属本身受到保护?体验热身1.(2008·全国理综Ⅱ)右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置?通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液?下列实验现象中正确的是( ) A.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出有刺激性气味气体C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色答案:D解析:本题考查电解知识?电解Na2SO4溶液其实质是电解水,a与电源负极相连为电解池的阴极,H2O电离产生的H+在该极获得电子产生H2,同时生成OH-:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,产生的OH-与石蕊作用呈蓝色?b与电源正极相连为电解池的阳极,H2O电离产生的OH-在该极失去电子产生O2,同时生成2.(2008·上海化学)取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸,两根铅笔芯做电极,接通直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圈呈浅红色?则下列说法错误的是( )A.b电极是阴极B.a电极与电源的正极相连接C.电解过程中,水是氧化剂D.b电极附近溶液的pH变小答案:D解析:电解饱和NaCl溶液,阳极生成Cl2,Cl2与水反应生成HClO和HCl,HClO具有漂白性,盐酸具有酸性,可使pH试纸变红色,HClO又可将红色漂白,故内圆为白色,外圈为红色,可推出a为阳极,A正确;a为阳极与电源正极相连,B正确;电解过程中,H2O得电子,为氧化剂,C正确;b电极附近有OH-生成,pH增大,D错?3.某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验?如右图所示,滤纸先用氯化钠?无色酚酞的混合液浸湿?然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹?据此,下列叙述正确的是( )A.铅笔端做阳极,发生还原反应B.铂片端做阴极,发生氧化反应C.铅笔端有少量的氯气产生D.a点是负极,b点是正极答案:D解析:这是一个按照电解饱和食盐水原理设计的趣味实验,根据电解原理可知电极反应式为:阴极:2H++2e-===H2↑(发生还原反应)阳极:2Cl--2e-===Cl2↑(发生氧化反应)若要出现“黑笔写红字”的现象,必须是铅笔做阴极,这样铅笔附近产生的OH-会使酚酞变红,A项?B项均错;铅笔为阴极,故应产生氢气,所以C项错误?4.三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池,其电解法制备过程如下:用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5,加入适量硫酸钠后进行电解?电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO-,把二价镍氧化为三价镍?以下说法正确的是( )A.可用铁做阳极材料B.电解过程中阳极附近溶液的pH升高C.阳极反应方程式为2Cl--2e-===Cl2D.1 mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过了1 mol电子答案:CD解析:在电解过程中若铁做阳极则Fe被氧化,无法产生Cl2,故A项错;两极反应式分别为阴极:2H++2e-===H2↑;阳极:2Cl--2e-===Cl2↑,电解过程中阳极Cl2在弱碱性条件下氧化Ni2+时消耗了OH-,pH下降,B项错;根据得失电子守恒,D项正确?5.(2009·唐山模拟)用石墨电极电解含有一定量重水(D2O)的水(H2O),下列说法正确的是( )A.相同状况下两电极上产生的气体体积之比为2∶1B.两电极上产生的气体质量之比为8∶1C.相同状况下两电极上产生的气体体积之比为4∶1D.若两电极上产生的气体质量比为16∶3,则D2O与H2O的物质的量之比为1∶1答案:AD解析:阳极:4OH--4e-===2H2O+O2↑或4OD--4e-===2D2O+O2↑,阴极:2H++2e-===H2↑或2D++2e-===D2↑?故两极产生气体体积之比应为2∶1?但其质量之比应介于32∶4到32∶8即16∶2至16∶4之间,故选A?D?6.将两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中,通电电解,当电解液的pH由6.0 变为3.0时(设电解时阴极没有氢析出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略):(1)写出电极反应式阳极:______________________,阴极:______________________?(2)电极上应析出银的质量是____________?(3)欲使该溶液复原应加入____________?54 mgAg2O解析:由题意可知阳极4OH--4e-===2H2O+O2↑,OH-来自水的电离,OH-浓度减小,水的电离平衡右移,溶液酸性增强,设阴极上析出银的质量为x,依据电解规律,列出物质间对应关系式为:电解前后溶液中H+的物质的量变化超出100倍,可以忽略电解前溶液中H+的物质的量,所以: 由于在两极上,一极析出Ag,另一极放出O2,故欲使其复原,应加入Ag2O?7.甲?乙两池电极材料都是铁棒与碳棒(如图)?请回答下列问题:(1)若两池中均盛放CuSO4溶液,反应一段时间后:①有红色物质析出的是:甲池中的________棒;乙池中的____________棒?②在乙池中阴极的电极反应式是_____________________________________?CFe(2)若两池均盛放饱和NaCl溶液?①写出乙池中发生总反应的离子方程式________________________________?②将湿润的淀粉KI试纸放在乙池附近,发现试纸变蓝,待一段时间后又发现蓝色褪去,这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化?若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1,且生成两种酸?该反应的化学方程式为______________________________________________?解析:甲为原电池,乙为电解池?(1)两池均放CuSO4溶液时,甲中Fe为负极,Fe-2e-===Fe2+,C为正极,Cu2++2e-===Cu,故C棒上会析出红色物质Cu?乙中由电子流向可知,Fe为阴极其电极反应式:Cu2++2e-===Cu,C为阳极其电极反应式:4OH--4e-===2H2O+O2↑?即在铁棒上会析出红色物质铜?重点探究电解规律1.以惰性电极电解的几种类型注意:①若阴极为H+放电,则阴极区c(OH-)增大;若阳极为OH-放电,则阳极区c(H+)增大;若阴极?阳极同时有H+?OH-放电,相当于电解水,电解质浓度增大?电解时溶液酸碱性“口诀”为:氢出碱增,氧出酸增,氢氧共出,“酸”酸?“碱”碱?“中”中?②若放电的H+或OH-来自于水的电离,则电解方程式要将它们写成“H2O”的形式?③电解质溶液恢复原状的办法:“少什么加什么”?2.书写电极反应式和总反应式的规律必须正确书写原电池和电解池的电极反应式和总的反应式?高考主要从下面三个方面进行考查?(1)根据给出两个电极反应式,写总反应式?已知两个电极反应式,写总反应式并不难,只要使两个电极反应式得失电子数相等后,将两式相加,消去相同的化学式即可?(2)给出总反应式,写出电极反应式?书写电极反应式的步骤一般分为四步:①列物质?标得失;②选离子?配电荷;③配个数?巧用水;④两式加?验总式?(3)根据信息给予知识,写电极反应式和总反应式?3.电解时电极产物的判断(1)阴极产物的判断首先看电极,如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag以前),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子?如果是惰性电极(Pt?Au?石墨),则要再看溶液中离子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序加以判断?阴离子放电顺序:(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(H+浓度较大时)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(H+溶液较小时)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+【例1】用惰性电极实现电解,下列说法正确的是( )A.电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1答案:D解析:电解稀H2SO4,实质上是电解水,硫酸的物质的量不变,但溶液体积减小,浓度增大,故溶液pH减小?电解稀NaOH溶液,阳极消耗OH-,阴极消耗H+,实质也是电解水,NaOH溶液浓度增大,故溶液的pH增大?电解Na2SO4溶液时,在阳极发生反应:4OH--4e-===2H2O+O2↑,在阴极发生反应:2H++2e-===H2↑,由于两电极通过电荷量相等,故放出H2与O2的物质的量之比为2∶1?电解CuCl2溶液时,阴极反应为Cu2++2e-===Cu,阳极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,两极通过电荷量相等时,Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1?【方法归纳】 解答有关电解问题的步骤:①首先要判定是否为电解池,有外接直流电源则为电解池,否则不是电解池?②对于电解池,首先要考虑阳极材料,若为惰性电极,溶液中的阴离子被氧化;若为金属电极,则被氧化的是电极本身?③若溶液中的阴?阳离子有多种,则据离子放电顺序判定什么离子先放电,什么离子后放电,并写出电极反应式?④根据电极方程式解答相关问题?类比迁移1.用石墨做电极电解下列溶液:①稀H2SO4;②K2SO4溶液;③CuCl2溶液;④CuSO4溶液;⑤KOH溶液?(1)阴极?阳极都有气体产生,且体积比(相同条件下)为2∶1的是(填序号)__________,其阳极的电极反应式都是______________________,阴极的电极反应式都是_______________________,总反应的化学方程式都是______________________?①②⑤(2)阴极?阳极都有气体产生,其中溶液pH变小的是__________,pH变大的是__________?(填序号)(3)一个电极析出金属,一个电极逸出气体,且溶液pH明显减小的是__________(填序号),其总反应的化学方程式是 ____________________________________________? ①⑤④难点探究 与电解相关的计算电化学计算包括两极产物的定量计算,溶液pH计算?相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算?电荷量与产物量的互算等?不论哪类计算,均可概括为下列三种方法:①根据电子守恒法计算:用于串联电路?阴阳两极产物?正负两极产物?相同电荷量等类型的计算,其依据是电路上转移的电子相等?②根据总反应式计算:凡是总反应式中反映出的物质的量的关系都可以列比例式计算?③根据关系式计算:依据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁,创立计算所需要的关系式?常见的电极产物中计算关系式物质:H2~O2~Cl2~Cu~Ag~H+~OH-~e-n(mol) 2 1 2 2 4 4 4 4【例2】(2008·全国理综Ⅰ)电解100 mL含c(H+)=0.30 mol/L的下列溶液,当电路中通过0.04 mol电子时,理论上析出金属质量最大的是( )A.0.10 mol/LAg+B.0.20 mol/LZn2+C.0.20 mol/LCu2+D.0.20 mol/LPb2+答案:C解析:根据金属活动性顺序表可知,排在氢以后的金属为Ag和Cu,而Zn和Pb排在H以前,所以Ag+?Cu2+的氧化性比H+强,应优先于H+放电而析出,因为0.01 mol Ag的质量小于0.02 mol Cu的质量,所以C项正确?【方法归纳】 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算?溶液的pH计算?相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算?产物的量与电荷量关系计算等?无论哪类计算,均可依据电子得失守恒原理,通过“转移电子数相等”之桥,寻找关系式进行计算?类比迁移2.以惰性电极电解CuSO4溶液?若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 mol,则阴极上析出Cu的质量为( )A.0.64 gB.1.28 gC.2.56 gD.5.12 g答案:B实验探究 Cu能与H2O反应吗我们知道常规下Cu与H2O是不会发生反应的?可是在掌握了电解的有关知识后,你能让Cu+2H2O===Cu(OH)2↓+H2↑这一反应变为现实吗?设计一个实验,实现反应Cu+2H2O===Cu(OH)2↓+H2↑,并验证反应产物?答案:因为铜的失电子能力小于H2的失电子能力,显然常规情况下,铜不可能置换出H2,只有利用电解原理来实现该反应?设计方案如下:实验用品:铜棒?干电池?碳棒?小烧杯?NaOH溶液?导线?U形管?火柴?实验装置:实验现象:a.Cu棒附近产生蓝色沉淀:b.碳棒表面有气泡产生,点燃,火焰上罩一个干燥小烧杯,烧杯变得模糊且有水珠,证明反应分别生成了Cu(OH)2和H2?电极反应:碳棒:2H++2e-===H2↑(2H2O+2e-===H2↑+2OH-)走出误区●电化学原理的应用易出错?解答电化学原理的应用,要注意结合实验现象进行分析?●解答有关电化学的计算易错?解答时一要结合离子的放电顺序进行分析,二要根据各电极通过的电荷量相等进行计算?因材施教电解原理的应用1.氯碱工业2.铜的电解精炼(1)电极材料:粗铜板与直流电源正极相连做阳极,纯铜片与直流电源负极相连做阴极?(2)电解质溶液:用CuSO4溶液做电解液?(3)反应原理:阳极粗铜(以及比铜活泼的锌?铁?镍等)被氧化,阴极Cu2+被还原;其他Zn2+?Fe2+留在溶液中,而比铜活泼性弱的银?金等金属沉积在阳极下面,形成阳极泥?(4)过程表示阳离子(Cu2+?Zn2+?Fe2+?Ni2+?H+)移向阴极,由于氧化性Cu2+>Ni2+>Fe2+>Zn2+,故发生电极反应:Cu2++2e-===Cu,最后在阴极得到纯铜(99.95%~99.98%)?3.电镀(1)电极材料:镀层金属(如铜片)与直流电源正极相连做阳极,待镀金属制品(如铁制品)与直流电源负极相连做阴极?(2)电解质溶液:用含有镀层金属阳离子的电解质配成电镀液(例如CuSO4溶液加入一些氨水)?(3)反应原理:阳极镀层金属被氧化成为金属阳离子进入溶液,Cu-2e-===Cu2+,阴极待镀金属附近的阳离子得电子被还原沉积在阳极上,Cu2++2e-===Cu?备用选题1.如下图所示,下列关于实验现象的描述正确的是( )答案:C解析:这是一个电解装置,其中A?D选项中是惰性电极,且电解液都含有氯离子,所以b电极应该放出淡黄绿色的气体(氯气);B选项中的a电极质量不变;C选项中所组成的电解池相当于电镀池,其中b电极的铜溶解,质量减小,而a电极上析出铜,质量增加?2.pH=a的某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的pH>a,则该电解质可能是( )A.NaOHB.H2SO4C.AgNO3D.NaCl答案:ADNaOH溶液和H2SO4溶液的电解相当于电解水,随着水的减少,酸的pH变小,碱的pH变大,故选项A正确;电解AgNO3溶液时,阴极Ag+放电,而阳极为OH-放电,故随着电解的进行,溶液酸性增大,pH减小;电解NaCl溶液时,阴极H+放电,而阳极为Cl-放电,故随着电解的进行,溶液碱性增大,pH增大,故选项D正确?3.已知蓄电池在充电时做电解池,放电时做原电池?铅蓄电池上有两个接线柱,一个接线柱旁标有“+”,另一个接线柱旁标有“-”?关于标有“+”的接线柱,下列说法中正确的是( )A.充电时做阳极,放电时做正极B.充电时做阳极,放电时做负极C.充电时做阴极,放电时做负极D.充电时做阴极,放电时做正极答案:A解析:对于蓄电池,充电和放电过程中发生的电极反应相反?铅蓄电池标有“+”的接线柱,表示原电池的正极,放电时该极发生还原反应,当充电时,该极发生氧化反应,因此标有“+”的接线柱,充电时做阳极?4.能用电解原理说明的问题是( )①电解是把电能转化成化学能②电解是把化学能转化成电能③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现⑤任何溶液被电解时,必然导致氧化还原反应的发生A.①②③④B.②③⑤C.③④D.①③④⑤答案:D解析:从能量角度看,电解是把电能转化成化学能的过程,故①对②错?电解质溶液的导电过程,必然伴随着两个电极上氧化还原反应的发生,同时生成新的物质,故③⑤对?某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理供给电能也可以实现,故④对?所以D选项符合题意?5.下图是工业用离子交换膜法电解饱和食盐水的模型?X电极材料是表面有氧化物涂层的金属钛网,Y电极材料是网状的碳钢?图中的离子交换膜是阳离子交换膜,这种交换膜的特点是只允许阳离子通过,而阴离子和气体则不能通过?根据图示请回答下列问题:(1)能使淀粉KI溶液变蓝的是__________(填“a”或“b”)气体?(2)上述电解池图示中阳极是__________(填“X电极”或“Y电极”)? aX电极(3)电解饱和食盐水的总反应为 ______________________________________?解析:电解饱和NaCl溶液的反应中,阳极产物是氯气,氯气能够与KI溶液反应产生碘单质,碘单质可以使淀粉溶液变蓝;阳极发生氧化反应,所以产生氯气的电极就是阳极,即X电极是阳极;阴极发生还原反应,还原产物为氢气?高效作业一?选择题1.相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( ) 答案:C解析:A?B?D均形成原电池使Fe腐蚀,而C中铁被均匀的铜镀层保护?2.用惰性电极电解NaCl和CuSO4组成的混合溶液250 mL,经过一段时间后两极均得到11.2 L气体(标准状况下),则下列有关描述正确的是( )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+的起始浓度为1 mol/L,则c(Cl-)起始为2 mol/LD.Cu2+的起始浓度最大应小于2 mol/L答案:CD解析:设电解液中含x mol Cu2+和y mol Cl-,根据题意阴极反应式为:Cu2++2e-===Cu,2H++2e-===H2↑,共得到电子的物质的量为(2x+1)mol,阳极反应式为:2Cl--2e-===Cl2↑,4OH--4e-===O2↑+2H2O,共失去电子的物质的量为(2-y)mol,根据得失电子数相等有y=1-2x,当x=0.25时,则y=0.5,C对,由于y>0,因此x<0.5,D对?3.(2009·安徽理综)Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下图所示,电解A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成 答案:A解析:从反应中得知Cu在通电时失电子,在阳极放电,发生氧化反应,另一电极(石墨)作阴极,发生还原反应,2H2O4.(2009·北京理综)下列叙述不正确的是( )A.铁表面镀锌,铁作阳极B.船底镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-D工业上电解饱和食盐水的阳极反应:2Cl--2e-===Cl2↑答案:A解析:A项,铁表面镀锌是应用电解原理,镀件铁与电源的负极相连作阴极,镀层金属锌与电源的正极相连作阳极,A项错误;B项,船底镶嵌锌块是应用原电池原理,活泼金属作负极被氧化,铁作正极得到保护?5.(2009·山东威海)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压?高铁A.放电时锌作负极B.充电时氢氧化铁被氧化C.放电时溶液的碱性增强答案:D解析:由电池反应知,Zn从0价变为+2价的Zn(OH)2,失去电子,作为原电池的负极,A项正确;充电时,Fe(OH)3中的+3价的铁被氧化为K2FeO4中的+6价的铁,B项正确;放电时,生成OH-,对应的溶液碱性增强,C项正确;此反应共转移6 mole-,对应有2 6.(2009·浙江金华十校)用惰性电极电解物质的量浓度相同?体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液,可能发生的反应有( )A.①②③B.①②④C.②③④D.②③答案:C3 mol Cl-?H+?OH-,又因阴极上Cu2+得电子能力强于H+,阳极Cl-失电子能力强于OH-,故Cu2+放电完全时,还剩余1 mol Cl-没放电,当剩余的1 mol Cl-放电时,由来自水电离出的H+同时放电,当Cl-完全放电后,则是电解水,故选C?7.(2009·广东惠州)用Pt作电极电解100 mL 0.4 mol/L的NaCl溶液和100 mL 0.1mol/L的稀硫酸,标准状况下产生0.224 L Cl2时停止电解,取出电极,将两烧杯溶液混合并冷却至常温,所得溶液的pH为(设气体产物全部逸出,混合溶液的总体积为200 mL)( )A.5 B.6C.7 D.13答案:C解析:溶液中含0.04 mol Cl-和0.02 mol H+,电解后,在阳极上产生0.224 L Cl2(消耗0.02 mol Cl-)时,在阴极上正好有0.028.用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH?则电解过程中转移的电子为( )A.0.1 molB.0.2 molC.0.3 molD.0.4 mol答案:D中需加入Cu(OH)2,说明除CuSO4外还有水被电解,将0.1 mol Cu(OH)2看作0.1 mol CuO和0.1 mol H2O,即有0.1 mol CuSO4和0.1 mol H2O被电解,进行计算即可?9.用惰性电极进行下列电解,有关说法正确的是( )①电解稀H2SO4 ②电解CuSO4溶液 ③电解KOH溶液 ④电解NaCl溶液A.电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大B.反应②中电解一段时间后,向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢复电解前的情况C.反应③中阳极消耗OH-,故溶液浓度变小D.反应④中阴?阳两极上产物的物质的量之比为2∶1答案:B解析:反应①③的实质是电解水,由于水的消耗,溶液浓度变大,则①中pH变小,③中pH变大,反应②生成H2SO4,pH变小,反应④生成NaOH溶液,pH变大,故A错;反应②阴极上生成Cu,阳极上生成O2,其物质的量之比为2∶1,其组成相当于CuO,故加入CuO可使溶液复原,B正确;反应③的本质是电解水,溶液浓度变大,C错;反应④阴极上生成H2,阳极上生成Cl2,二者物质的量之比为1∶1,D错?10.铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示,下列有关说法中,不正确的是( )A.正极电极反应式为:2H++2e-===H2↑B.此过程中还涉及反应:4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3C.此过程中铜并不被腐蚀D.此过程中电子从Fe移向Cu答案:A解析:铁铆钉发生吸氧腐蚀时,负极为铁,反应为:2Fe-4e-===2Fe2+,正极为铜,反应为:2H2O+O2+4e-===4OH-,总反应为2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2,生成的Fe(OH)2继续被空气中的O2氧化成Fe(OH)3,反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,反应中电子从负极Fe移向正极Cu,铜不被腐蚀?11.按图甲装置进行实验,若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量,下列叙述正确的是( )A.F表示反应生成Cu的物质的量B.E表示反应实际消耗H2O的物质的量C.E表示反应生成O2的物质的量D.F表示反应生成H2SO4的物质的量答案:B12.如图X?Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无味气体放出,符合这一情况的是( )答案:A解析:通电后a极板质量增加,表明溶液中金属阳离子在a极板上放电,发生还原反应,析出了金属单质,因此可确定a极板是电解池的阴极,与它相连接的直流电源的X极是负极?选项C中X极为正极,故C不正确?A中电解液为CuSO4溶液,阴极a板上因析出Cu而质量增加,阳极b板上由于OH-放电而放出无色无味的O2,故A正确?B中电解液为NaOH溶液,通电后阴极a上应放出H2,a极板质量不会增加,故B不正确?D中电解液为CuCl2溶液,阴极a板上因析出Cu而质量增加,但阳极b板上因Cl-放电,放出黄绿色?有刺激性气味的Cl2,故D不正确?二?非选择题13.(2009·全国Ⅰ理综)下图所示装置中,甲?乙?丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液?足量的CuSO4溶液和100 g 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浓度为10.47%,乙中c电极质量增加?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_____________________; 正4OH--4e-===2H2O+O2↑③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积: __________________________________________;④电极c的质量变化是________g;16⑤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____________________________;答案：碱性增大,因为电解后,水量减少,溶液中NaOH浓度增大酸性增大,因为阳极上OH-生成O2,溶液中H+离子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)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：能继续进行,因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液,反应也就变为水的电解反应解析:(1)①乙中c电极质量增加,说明c处发生的反应为:Cu2++2e-===Cu,c电极应为阴极,则M为负极,N为正极?②甲中放的是NaOH溶液,电解时实质上是电解水,b电解上发生的电极反应为:4OH--4e-===2H2O+O2↑?而要求算出b电极上产生的气体体积,就必须先根据丙中K2SO4浓度的变化计算出转移电子的数目?设丙中电解水的质量为x,由电解前后溶质质量相等可得:100 g×10%=(100 g-x)×10.47 %,x=4.5 g,所以整个反应转移了0.5 mol电子,根据电极方程式可计算出b电极放出的O2为0.125 mol,其体积为2.8 L,c电极上析出的铜为0.25 mol,其质量为16 g?⑤甲中电解的是水,NaOH浓度增大;乙中水电离出来的OH-放电,H+浓度增大;丙中电解的也是水,虽然K2SO4浓度变大,但pH不变?(2)铜全部析出时溶液变为H2SO4溶液,电解仍可以进行?14.某研究性学习小组的学生在一次活动中,设计出如下方案来测定铜的相对原子质量: 指导老师认为此方案可行,提供了一瓶含有一定量H2SO4?Fe2(SO4)3杂质的CuSO4溶液及其他相关药品?器材?(1)同学们首先讨论不纯的CuSO4是否需要提纯?假如你是学习小组的学生,请阐明你的看法?(结合你的意见,只需选择①②中一题作答)①需要提纯,加入__________(填写试剂化学式),反应后经过滤即可提纯CuSO4溶液?②不必提纯,理由是__________________?答案:(1)①CuO[或Cu(OH)2?CuCO3](2)用铜和石墨两个电极电解CuSO4溶液时,铜电极应接电源的__________极,石墨电极上的电极反应式是_____________________________,电解总反应式是__________________________________________?(3)该实验测得的铜的相对原子质量是__________(用含m?V的代数式表示)? 负4OH--4e-===2H2O+O2↑解析:(1)杂质会影响CuSO4溶液的电解,因为Fe3+的氧化性比Cu2+强,电解时会先放电,所以必须提纯?可以加入CuO?Cu(OH)2或CuCO3等物质,调节溶液的酸碱性,产生Fe(OH)3沉淀,过滤除去?(2)因为阴极上必须有Cu2+放电,所以铜只能作阴极,只能与电源的负极相连,石墨作阳极,OH-放电?(3)可根据总电解反应方程式进行计算?15.铝的阳极氧化是一种常用的金属表面处理技术,它能使铝的表面生成一层致密的氧化膜,该氧化膜不溶于稀硫酸?某化学研究小组在实验中按下列步骤模拟该生产过程?填写下列空白:(1)配制实验用的溶液?要配制200 mL密度为1.2 g/cm3的溶质质量分数为16%的NaOH溶液,需要称取_________g NaOH固体?38.4(2)把铝片浸入热的溶质质量分数为16%的NaOH溶液中,约半分钟左右洗去油污,除去表面的氧化膜,取出用水冲洗?写出除去氧化膜的离子方程式:____________________________________________________________________________?(3)如图,组装好仪器,接通开关K,通电约25 min?在阳极生成氧化铝,阴极产生气体?写出该过程中的电极反应式:阳极:______________________________?阴极:______________________________?2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+6H++6e-===3H2↑(4)断开电路,取出铝片,用1%稀氨水中和表面的酸液,再用水冲洗干净?写出该过程发生反应的离子方程 式:____________________________________?(2)铝片表面的氧化膜为Al2O3,是一种两性氧化物,可与强碱反应生成偏铝酸盐和水?(3)阳极是Al失去电子,与H2O共同作用转化成Al2O3;阴极是电解质溶液中的H+得到电子而转化成H2?(4)NH3·H2O属于弱碱,写离子方程式时要写成分子式的形式?16.铝及铝合金经过阳极氧化,铝表面能生成厚度为几十微米的氧化铝膜?某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理?实验步骤如下:a.铝片的预处理,取出一定大小的铝片,依次用苯?酒精擦洗铝片的表面?b.用水冲洗经有机物擦洗的铝片,浸入60~70 ℃的2 mol/L NaOH溶液中,约1 min后,取出用水冲洗干净,再用钼酸铵溶液处理,以抑制电解生成的氧化铝被硫酸溶解?c.阳极氧化?以铅为阴极,铝片为阳极,硫酸溶液为电解液,按照下图连接电解池装置,电解40 min后取出铝片,用水冲洗,放在水蒸气中封闭处理20~30 min,即可得到更加致密的氧化膜?试回答下列问题:(1)用苯和酒精擦洗铝片的目的:____________________;氢氧化钠溶液处理铝片的目的是:___________________?除去表面的油污除去表面自然形成的氧化膜(2)下列有关说法正确的是________(填序号)?A.电解时电流从电源正极→导线→铝片?铅片→导线→电源负极答案：A(3)阴极的电极反应式为:_____________________? 2H++2e-===H2↑解析:(2)电解的过程铝作阳极被氧化,由b提供的信息,用钼酸铵溶液处理,以抑制电解生成的氧化铝被硫酸溶解,可知阳极生成氧化铝,C?D均错;H+移向阴极,在阴极得电子,电极反应式为2H++2e-===H2↑,B错?17.向8 g二价金属的氧化物固体中加入稀H2SO4,使其恰好完全溶解,已知所消耗的硫酸体积为100 mL,在所得溶液中插入铂电极进行电解,通电一定时间后,在一个电极上收集到224 mL(标准状况)氧气,在另一个电极上析出该金属1.28 g?(1)根据计算确定金属氧化物的名称?(2)计算通电后硫酸溶液的物质的量浓度(溶液体积按100 mL计算)?答案:(1)氧化铜 (2)0.2 mol/L解析:(1)设该二价金属的摩尔质量为M,根据电子守恒规律:(2)通电过程中,阴极上每生成1 mol Cu,阳极上OH-放电消耗2 mol OH-,同时生成2 mol H+,故