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第22講　電解池 金屬的電化學腐蝕與防護,第六章　化學反應與能量,,考綱要求 1.理解電解池的構(gòu)成、工作原理及應用， 能書寫電極反應和總反應方程式。 2.了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、 防止金屬腐蝕的措施。,考點一　電解的原理,微專題22　隔膜在電化學中的功能,考點二　電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應用,內(nèi)容索引,考能提升 探究高考　明確考向,課時作業(yè),考點三　金屬的腐蝕與防護,微專題23　串聯(lián)電池的兩大模型,,考點一　電解的原理,1.電解定義 在 作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生 和 的過程。 2.能量轉(zhuǎn)化形式 電能轉(zhuǎn)化為 。 3.電解池 (1)構(gòu)成條件 ①有與 相連的兩個電極。 ② (或 )。 ③形成 。,,知識梳理,電流,氧化反應,還原反應,化學能,電源,電解質(zhì)溶液,熔融鹽,閉合回路,(2)電極名稱及電極反應式(如圖),陽極,氧化,2Cl－－2e－===Cl2↑,Cu2++ 2e－ ===Cu,陰極,還原,(3)電子和離子的移動方向,4.陰陽兩極上放電順序 陰離子失去電子或陽離子得到電子的過程叫放電。離子的放電順序取決于離子本身的性質(zhì)即離子得失電子的能力，另外也與離子的濃度及電極材料有關(guān)。 (1)陰極：陰極上放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關(guān)。氧化性強的先放電，放電順序：,(2)陽極：若是活性電極作陽極，則活性電極首先失電子，發(fā)生氧化反應。 若是惰性電極作陽極，則僅是溶液中的陰離子放電，常見離子的放電順序是,一般情況下，離子按上述順序放電，但如果離子濃度相差十分懸殊，離子濃度大的也可以先放電。如理論上H＋的放電能力大于Fe2＋、Zn2＋，但在電解濃度大的硫酸亞鐵或硫酸鋅溶液中，由于溶液中c(Fe2＋)或c(Zn2＋)≥c(H＋)，則先在陰極上放電的是Fe2＋或Zn2＋，因此陰極上的主要產(chǎn)物為Fe或Zn；但在水溶液中，Al3＋、Mg2＋、Na＋等是不會在陰極上放電的。,1.分析電解下列物質(zhì)的過程，并總結(jié)電解規(guī)律(用惰性電極電解)。 (1)電解水型,4OH－,－4e－===O2↑,＋2H2O,4H＋,＋4e－===2H2↑,H2O,H2O,H2O,電解水型電解一段時間后，其電解質(zhì)的濃度一定增大嗎？舉例說明。,不一定，如用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液，一段時間后會析出Na2SO4·10H2O晶體，剩余溶液仍為該溫度下的飽和溶液，此時濃度保持不變。,答案,(2)電解電解質(zhì)型,2Cl－,－2e－===Cl2↑,2H＋,＋2e－===H2↑,2Cl－,－2e－===Cl2↑,Cu2＋,＋2e－===Cu,HCl,CuCl2,(3)放H2生堿型,2Cl－－2e－,===Cl2↑,2H＋＋2e－,===H2↑,HCl,要使電解后的NaCl溶液復原，滴加鹽酸可以嗎？為什么？,不可以，因為電解NaCl溶液時析出的是等物質(zhì)的量的Cl2和H2，所以應通入氯化氫氣體，加入鹽酸會引入過多的水。,答案,(4)放O2生酸型,4OH－－4e－,===2H2O＋O2↑,2Cu2＋＋4e－,===2Cu,CuO,CuCO3,①要使電解后的CuSO4溶液復原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？為什么？加入CuCO3為什么也可復原？,不可以　因為電解CuSO4溶液時，盡管Cu2＋和OH－分別放電，按照電極反應式Cu2＋＋2e－===Cu、4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，氫元素變成H2O仍然留在溶液中，只有Cu析出和O2逸出，且物質(zhì)的量之比為2∶1，所以要讓溶液復原，需要加CuO，而不能加Cu(OH)2。加入CuCO3時，CO2變?yōu)闅怏w逸出，相當于加的是CuO。,答案,②若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后，需加入98 g Cu(OH)2固體，才能使電解質(zhì)溶液復原，則這段時間，整個電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為多少？,4NA,答案,解析,方法一：98 g Cu(OH)2的物質(zhì)的量為1 mol，相當于電解了1 mol的CuSO4后，又電解了1 mol的水，所以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA＋2NA＝4NA。 方法二：可以認為整個電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)與Cu(OH)2的O2－失電子數(shù)相等，共4NA。,(5)通過以上分析，電解質(zhì)溶液復原應遵循什么原則？,電解質(zhì)溶液的復原應遵循“從溶液中析出什么補什么”的原則，即從溶液中析出哪種元素的原子，則應按比例補入哪些原子。,答案,2.根據(jù)金屬活動順序表，Cu和稀H2SO4不反應，怎樣根據(jù)電化學的原理實現(xiàn)Cu和稀H2SO4反應產(chǎn)生H2？,Cu作陽極，C作陰極，稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，通入直流電就可以實現(xiàn)該反應。電解反應式為陽極：Cu－2e－===Cu2＋，陰極：2H＋＋2e－ ===H2↑。總反應式：Cu＋2H＋ Cu2＋＋H2↑。,答案,,,解題探究,題組一　電解規(guī)律的應用 1.以石墨為電極分別電解水和飽和食鹽水，關(guān)于兩個電解池反應的說法正確的是 A.陽極反應式相同 B.電解結(jié)束后所得液體的pH相同 C.陰極反應式相同 D.通過相同電量時生成的氣體總體積相等(同溫同壓),答案,解析,A項，以石墨為電極電解水，陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，以石墨為電極電解飽和食鹽水，陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，二者陽極電極反應式不同，故A錯誤； B項，電解水溶液的pH不變，電解飽和氯化鈉溶液生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，pH變大，所以電解結(jié)束后所得液體的pH不相同，故B錯誤；,C項，以石墨為電極分別電解水和飽和食鹽水陰極上都是2H＋＋2e－===H2↑，所以陰極電極反應式相同，故C正確； D項，設轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4 mol，則依據(jù)電解方程式：2H2O 2H2↑＋O2↑～4e－，電解水生成3 mol氣體，依據(jù)電解方程式2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑～2e－，電解飽和食鹽水生成4 mol氣體，故D錯誤。,,2.用惰性電極電解下列各組中的三種電解質(zhì)溶液，在電解的過程中，溶液的pH依次為升高、不變、降低的是 A.AgNO3　CuCl2　Cu(NO3)2 B.KCl　Na2SO4　CuSO4 C.CaCl2　KOH　NaNO3 D.HCl　HNO3　K2SO4,答案,解析,由電解電解質(zhì)溶液的四種類型可知：,題組二　電極方程式及電極產(chǎn)物的判斷 3.(2016·北京理綜，12)用石墨電極完成下列電解實驗。,,下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是 A.a、d處：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B.b處：2Cl－－2e－===Cl2↑ C.c處發(fā)生了反應：Fe－2e－===Fe2＋ D.根據(jù)實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅,答案,解析,A項，a、d處試紙變藍，說明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子剩余造成的，正確； B項，b處變紅，局部褪色，說明是溶液中的氯離子放電生成氯氣同時與H2O反應生成HClO和H＋，Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋，錯誤； C項，c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，正確； D項，實驗一中ac形成電解池，bd形成電解池，所以實驗二中形成3個電解池，n(右面)有氣泡生成，為陰極產(chǎn)生氫氣，n的另一面(左面)為陽極產(chǎn)生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得電子析出銅，正確。,4.按要求書寫電極反應式和總反應方程式： (1)用惰性電極電解MgCl2溶液 陽極反應式： ； 陰極反應式： ； 總反應離子方程式： 。 (2)用Al作電極電解NaOH溶液 陽極反應式： ； 陰極反應式： ； 總反應離子方程式： 。,答案,2Cl－－2e－===Cl2↑,2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－),答案,6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－(或6H＋＋6e－===3H2↑),(3)用Al作陽極，電解H2SO4溶液，鋁材表面形成氧化膜 陽極反應式： ； 陰極反應式： ； 總反應離子方程式： 。,答案,2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋,6H＋＋6e－===3H2↑,5.(1)利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。 利用如圖裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為 (填化學式)溶液，陽極電極反應式為 ，電解過程中Li＋向 (填“A”或“B”)電極遷移。,LiOH,2Cl－－2e－,===Cl2↑,B,答案,解析,B極區(qū)生成H2 ，同時會生成LiOH ，則B極區(qū)電解液為LiOH 溶液；電極A為陽極，在陽極區(qū)LiCl 溶液中Cl－ 放電，電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑；在電解過程中Li＋(陽離子)向B電極(陰極區(qū))遷移。,(2)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機陽離子、Al2Cl 和AlCl 組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。 鋼制品應接電源的 極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極電極反應式為 。 若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為 。,負,H2,答案,解析,在鋼制品上電鍍鋁，故鋼制品應作陰極，與電源的負極相連；因為電鍍過程中“不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應”，Al元素在熔融鹽中以Al2Cl 和AlCl 形式存在，則電鍍過程中負極上得到電子的反應是4Al2Cl ＋3e－===Al＋7AlCl ；在水溶液中，得電子能力：H＋>Al3＋，故陰極上發(fā)生的反應是2H＋＋2e－===H2↑。,做到“三看”，正確書寫電極反應式 (1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe2＋)。 (2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反應。 (3)三看是否有特殊信息，如4(3)目的是制取氧化鋁，因而陽極產(chǎn)物不能是Al3＋，再如5(2)是非水體系，且不產(chǎn)生其他離子，因而離子只能在Al2Cl 和AlCl 之間轉(zhuǎn)化。,,,題組三　有關(guān)電化學的計算 6.將兩個鉑電極插入500 mL CuSO4溶液中進行電解，通電一定時間后，某一電極增重0.064 g(設電解時該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)，此時溶液中氫離子濃度約為 A.4×10－3 mol·L－1 B.2×10－3 mol·L－1 C.1×10－3 mol·L－1 D.1×10－7 mol·L－1,答案,解析,,7.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO )＝0.6 mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到2.24 L氣體(標準狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是 A.原混合溶液中c(K＋)為0.2 mol·L－1 B.上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子 C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05 mol D.電解后溶液中c(H＋)為0.2 mol·L－1,答案,解析,石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極先后發(fā)生兩個反應：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。從收集到O2為2.24 L可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol 電子，而在生成2.24 L H2的過程中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol電子，電解前Cu2＋的物質(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)的量都為0.1 mol。電解前后分別有以下守恒關(guān)系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO )，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO )，不難算出：電解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，電解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。,,8.(2017·牡丹江一中月考)用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液時，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢復到電解前的濃度和pH(不考慮二氧化碳的溶解)。則電解過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 A.0.4 mol B.0.5 mol C.0.6 mol D.0.8 mol,答案,解析,電解硫酸銅時，開始硫酸銅和水反應生成銅、氧氣和硫酸，后來電解水生成氫氣與氧氣。如果只按照第一階段的電解，反應后只需要加入氧化銅或碳酸銅即可恢復原電解質(zhì)溶液。而題目中加入的是堿式碳酸銅，相當于加入了0.2 mol氧化銅和0.1 mol水，而0.1 mol水是第二階段的反應所消耗的，該階段轉(zhuǎn)移了0.2 mol電子，第一階段轉(zhuǎn)移了0.4 mol電子，即一共轉(zhuǎn)移了0.6 mol電子，C項正確。,電化學綜合計算的三種常用方法 (1)根據(jù)總反應式計算 先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列出比例式計算。 (2)根據(jù)電子守恒計算 ①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。 ②用于混合溶液中電解的分階段計算。,(3)根據(jù)關(guān)系式計算 根據(jù)得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計算所需的關(guān)系式。 如以通過4 mol e－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：,(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值),該關(guān)系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學計算問題。 提示　在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60× 10－19 C來計算電路中通過的電量。,,考點二　電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應用,1.氯堿工業(yè) (1)電極反應 陽極反應式： ( 反應) 陰極反應式： ( 反應) (2)總反應方程式,,知識梳理,2Cl－－2e－===Cl2↑,氧化,2H＋＋2e－===H2↑,還原,(3)氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程圖,2.電鍍 下圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題：,(1)鍍件作 極，鍍層金屬銀作 極。 (2)電解質(zhì)溶液是 。,陽,AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液,陰,(3)電極反應： 陽極： ； 陰極： 。 (4)特點： 極溶解， 極沉積，電鍍液的濃度 。,Ag－e－===Ag＋,Ag＋＋e－===Ag,陽,陰,不變,3.電解精煉銅 (1)電極材料：陽極為 ；陰極為 。 (2)電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液。 (3)電極反應： 陽極： 、 、 、 ； 陰極： 。,粗銅,純銅,Zn－2e－===Zn2＋,Fe－2e－===Fe2＋,Ni－2e－===Ni2＋,Cu,－2e－===Cu2＋,Cu2＋＋2e－===Cu,4.電冶金 利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。 (1)冶煉鈉,電極反應： 陽極： ；陰極： 。,2Cl－－2e－===Cl2↑,2Na＋＋2e－===2Na,(2)冶煉鋁,電極反應： 陽極： ； 陰極： 。,6O2－－12e－===3O2↑,4Al3＋＋12e－===4Al,正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×” (1)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)均保持不變(　　) (2)電解飽和食鹽水時，兩個電極均不能用金屬材料(　　) (3)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3(　　) (4)電解精煉時，陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料(　　) (5)用Zn作陽極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2作電解質(zhì)溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅(　　),×,×,×,×,√,,,解題探究,題組一　應用電解原理制備新物質(zhì) 1.下圖為EFC劍橋法用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是在較低的陰極電位下，TiO2(陰極)中的氧解離進入熔融鹽，陰極最后只剩下純鈦。下列說法中正確的是 A.陽極的電極反應式為2Cl－－2e－===Cl2↑ B.陰極的電極反應式為TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ C.通電后，O2－、Cl－均向陰極移動 D.石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化,答案,解析,電解質(zhì)中的陰離子O2－、Cl－向陽極移動，由圖示可知陰極生成O2、CO、CO2，所以電極反應為2O2－－4e－===O2↑，O2與石墨反應生成CO、CO2，A、C、D項錯誤，只有B項正確。,2.氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。右圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。,完成下列填空： (1)寫出電解飽和食鹽水的離子方程式： 。,答案,(2)離子交換膜的作用為 、 。 (3)精制飽和食鹽水從圖中 (選填“a”、“b”、“c”或“d”)位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中 位置流出。,能得到純度更高的氫氧化鈉溶液,阻止陽極產(chǎn),生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生反應,答案,答案,a,d,3.(2016·北京市西城區(qū)高三上學期一模)利用右圖所示裝置電解制備NCl3(氯的化合價為＋1價)， 其原理是,(1)b接電源的 (填“正”或“負”)極。,負,答案,解析,b電極，H＋得電子生成H2，發(fā)生還原反應 ，所以b電極為陰極，連接電源的負極。,(2)陽極反應式是 。,解析,陽極反應物為NH4Cl，生成物為NCl3，題目中給出氯的化合價為＋1價，所以氯失電子，化合價升高，氮、氫不變價，然后根據(jù)電荷守恒配平方程式，則陽極反應式是3Cl－－6e－＋NH ===NCl3＋4H＋。,答案,,題組二　精煉和電鍍 4.電解法精煉含有Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)的粗銅。下列敘述正確的是 A.電解時以硫酸銅溶液作電解液，精銅作陽極 B.粗銅與電源負極相連，發(fā)生氧化反應 C.陰極上發(fā)生的反應是 Cu2＋＋2e－===Cu D.電解后Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)會沉積在電解槽底部形成陽極泥,答案,解析,根據(jù)電解池原理，粗銅作陽極，比銅活潑的Zn、Fe等雜質(zhì)發(fā)生氧化反應，比Cu不活潑的金屬單質(zhì)，如Ag、Au等在陽極底部沉積；精銅作陰極，只發(fā)生Cu2＋＋2e－===Cu。,,5.以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅，下列說法正確的是 A.未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池，電鍍過程是該原電池的充電 過程 B.因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，電鍍時通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系 C.電鍍時保持電流恒定，升高溫度不改變電解反應速率 D.鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護作用,答案,解析,本題考查了電化學原理的應用中電鍍的知識點。電鍍前，Zn與Fe構(gòu)成原電池，Zn為負極，F(xiàn)e為正極，電鍍時，F(xiàn)e為陰極，Zn為陽極，原電池充電時，原電池負極為陰極、正極為陽極，故不屬于原電池的充電過程，A錯誤； 根據(jù)電子守恒，通過電子的電量與析出Zn的量成正比，B錯誤； 電流恒定，單位時間通過的電子的物質(zhì)的量恒定，即電解速率恒定，C正確； 鍍層破損后，Zn與Fe仍能構(gòu)成原電池，其中Zn為負極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護，D錯誤。,題組三　應用電解原理治理污染 6.用下圖所示裝置處理含CN－廢水時，控制溶液pH為9～10，并加入NaCl，一定條件下電解，陽極產(chǎn)生的ClO－將CN－氧化為無害物質(zhì)而除去。鐵電極為 (填“陰極”或“陽極”)，陽極產(chǎn)生ClO－的電極反應為 。,答案,陰極,2OH－＋Cl－－2e－===ClO－＋H2O,7.用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2，將所得的Na2SO3溶液進行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H2SO4，其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。,(1)圖中a極要連接電源的 (填“正”或“負”)極，C口流出的物質(zhì)是 。,負,硫酸,答案,解析,根據(jù)Na＋、SO 的移向判斷陰、陽極。Na＋移向陰極區(qū)，a應接電源負極，b應接電源正極，其電極反應式分別為 陽極：SO －2e－＋H2O===SO ＋2H＋ 陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 所以從C口流出的是H2SO4，在陰極區(qū)，由于H＋放電，破壞水的電離平衡，c(H＋)減小，c(OH－)增大，生成NaOH，堿性增強，從B口流出的是濃度較大的NaOH溶液。,(2)SO 放電的電極反應式為 。,(3)電解過程中陰極區(qū)堿性明顯增強，用平衡移動原理解釋原因 。,H2OH＋＋OH－，在陰極H＋放電生成H2，c(H＋)減小，水的電離平衡正向移動，堿性增強,答案,答案,,微專題22　隔膜在電化學中的功能,1.常見的隔膜 隔膜又叫離子交換膜，由高分子特殊材料制成。離子交換膜分三類： (1)陽離子交換膜，簡稱陽膜，只允許陽離子通過，即允許H＋和其他陽離子通過，不允許陰離子通過。 (2)陰離子交換膜，簡稱陰膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過。 (3)質(zhì)子交換膜，只允許H＋通過，不允許其他陽離子和陰離子通過。 2.隔膜的作用 (1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學反應。 (2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。,,題組一　提高產(chǎn)品純度 1.(2016·宜昌市高三教學測試)工業(yè)上用電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示。下列說法不正確的是 已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中發(fā)生水解 ②氧化性：Ni2＋(高濃度)＞H＋＞Ni2＋(低濃度) A.碳棒上發(fā)生的電極反應：4OH－－4e－===O2↑ ＋2H2O B.電解過程中，B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小 C.為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pH D.若將圖中陽離子膜去掉，將A、B兩室合并，則電解反應總方程式發(fā)生改變,答案,解析,電極反應式為 陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 陰極：Ni2＋＋2e－===Ni 2H＋＋2e－===H2↑ A項正確； B項，由于C室中Ni2＋、H＋不斷減少，Cl－通過陰離子膜從C室移向B室，A室中OH－不斷減少，Na＋通過陽離子膜從A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大，錯誤；,C項，由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低濃度)的氧化性，所以為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程需要控制廢水的pH，正確； D項，若去掉陽離子膜，在陽極Cl－首先放電生成Cl2，反應總方程式發(fā)生改變，正確。,2.[2014·新課標全國卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)：,答案,解析,①寫出陽極的電極反應式： 。,2H2O－4e－===O2↑＋4H＋,陽極發(fā)生氧化反應，在反應中OH－失去電子，電極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。,②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因 。,答案,解析,H2O放電產(chǎn)生H＋，H＋進入產(chǎn)品室，原料室的H2PO 穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者發(fā)生反應：H＋＋H2PO H3PO2。,陽極室的H＋穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO 穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應生成H3PO2,③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點是產(chǎn)品中混有 雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是 。,答案,解析,如果撤去陽膜，H2PO 或H3PO2可能被氧化。,解這類問題可以分三步：第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。第二步，寫出電極反應式，判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應而造成危險。,題組二　限制離子遷移 3.某原電池裝置如下圖所示，電池總反應為2Ag＋Cl2===2AgCl。,(1)當電路中轉(zhuǎn)移a mol e－時，交換膜左側(cè)溶液中約減少 mol離子。交換膜右側(cè)溶液中c(HCl) (填“＞”、“＜”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液體積變化)。,2a,＞,答案,解析,正極的電極反應式為Cl2＋2e－===2Cl－，負極的電極反應式為Ag－e－＋Cl－===AgCl，隔膜只允許氫離子通過，轉(zhuǎn)移a mol電子，必有a mol Cl－沉淀。為了維持電荷平衡，交換膜左側(cè)溶液中必有a mol H＋向交換膜右側(cè)遷移，故交換膜左側(cè)共減少2a mol離子(a mol Cl－＋a mol H＋)。交換膜右側(cè)溶液中氯化氫濃度增大。,(2)若質(zhì)子交換膜換成陰離子交換膜，其他不變。若有11.2 L氯氣(標準狀況)參與反應，則必有 mol 離子(填離子符號)由交換膜 側(cè)通過交換膜向 遷移。交換膜右側(cè)溶液中c(HCl) (填“＞”、“＜”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液體積變化)。,答案,解析,1,Cl－,右,左,＝,n(Cl2)＝0.5 mol，n(Cl－)＝1 mol。正極的電極反應式為Cl2＋2e－===2Cl－，n(e－)＝1 mol，Ag－e－＋Cl－===AgCl，交換膜右側(cè)溶液中增加了1 mol負電荷(或增加了1 mol Cl－)，左側(cè)減少了1 mol負電荷(或減少了1 mol Cl－)。如果質(zhì)子交換膜換成陰離子交換膜，只允許陰離子(Cl－)通過交換膜，不允許H＋通過。為了維持電荷平衡，必有1 mol Cl－從交換膜右側(cè)溶液中通過交換膜向左側(cè)遷移，氯離子遷移之后，兩側(cè)溶液中鹽酸濃度保持不變。,反應物相同，不同的交換膜，遷移的離子種類不同；同種交換膜，轉(zhuǎn)移相同的電子數(shù)，如果離子所帶電荷數(shù)不同，遷移離子數(shù)不同。離子遷移依據(jù)電荷平衡，而離子數(shù)目變化量可能不相等。,,題組三　提高電流效率 4.已知：電流效率＝電路中通過的電子數(shù)與消耗負極失去電子總數(shù)之比?，F(xiàn)有兩個電池Ⅰ、Ⅱ，裝置如圖所示。 下列說法正確的是 A.Ⅰ和Ⅱ的電池反應不相同 B.能量轉(zhuǎn)化形式不同 C.Ⅰ的電流效率低于Ⅱ的電流效率 D.5 min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1種溶質(zhì),答案,解析,Ⅰ、Ⅱ裝置中電極材料相同，電解質(zhì)溶液部分相同，電池反應，負極反應和正極反應式相同，A項錯誤； Ⅰ和Ⅱ裝置的能量轉(zhuǎn)化形式都是化學能轉(zhuǎn)化成電能，B項錯誤； Ⅰ裝置中銅與氯化鐵直接接觸，會在銅極表面發(fā)生反應，導致部分能量損失(或部分電子沒有通過電路)，導致電流效率降低。而Ⅱ裝置采用陰離子交換膜，銅與氯化銅接觸，不會發(fā)生副反應，放電過程中交換膜左側(cè)負極的電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，陽離子增多；右側(cè)正極的電極反應式為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，負電荷過剩。Cl－從交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，電流效率高于Ⅰ裝置， C正確；,放電一段時間后，Ⅰ裝置中生成氯化銅和氯化亞鐵，Ⅱ裝置中交換膜左側(cè)生成氯化銅，右側(cè)生成了氯化亞鐵，可能含氯化鐵，D項錯誤。,交換膜隔離兩種電解質(zhì)溶液，避免負極材料與能發(fā)生反應的電解質(zhì)溶液直接接觸，能提高電流效率。在這種裝置中，交換膜起到鹽橋作用，且優(yōu)于鹽橋(鹽橋需要定時替換或再生)。通過限制離子遷移，使指定離子在溶液中定向移動形成閉合回路，完成氧化劑和還原劑在不接觸條件下發(fā)生氧化還原反應。,,考點三　金屬的腐蝕與防護,1.金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬原子 變?yōu)? ，金屬發(fā)生 。,,知識梳理,失去電子,金屬陽離子,氧化反應,2.金屬腐蝕的類型 (1)化學腐蝕與電化學腐蝕,非金屬單質(zhì)直接,電解質(zhì)溶液,無,有微弱,氧化,氧化,電化學,(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以鋼鐵的腐蝕為例進行分析：,水膜酸性較強(pH≤4.3),水膜酸性很弱或呈中性,Fe－2e－===Fe2＋,2H＋＋2e－===H2↑,O2＋2H2O＋4e－===4OH－,Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑,2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2,吸氧腐蝕,3.金屬的防護 (1)電化學防護 ①犧牲陽極的陰極保護法— 原理 a. 極：比被保護金屬活潑的金屬； b. 極：被保護的金屬設備。 ②外加電流陰極保護法— 原理 a. 極：被保護的金屬設備； b. 極：惰性金屬或石墨。 (2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。 (3)加防護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。,原電池,負,正,電解,陰,陽,1.正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×” (1)純銀器表面變黑和鋼鐵表面生銹腐蝕原理一樣(　　) (2)Al、Fe、Cu在潮濕的空氣中腐蝕均生成氧化物(　　) (3)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3＋(　　) (4)在金屬表面覆蓋保護層，若保護層破損后，就完全失去了對金屬的保護作用(　　) (5)外加電流的陰極保護法，構(gòu)成了電解池；犧牲陽極的陰極保護法構(gòu)成了原電池。二者均能有效地保護金屬不容易被腐蝕(　　),×,×,×,×,√,2.寫出鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕生成鐵銹的原理。,答案,鐵銹的形成 負極：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(鐵銹)＋(3－x)H2O,,,解題探究,題組一　腐蝕快慢與防護方法的比較 1.如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕的速率由快到慢的順序為,答案,解析,,A.②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥ C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥,①是Fe為負極，雜質(zhì)碳為正極的原電池腐蝕，是鐵的吸氧腐蝕，腐蝕較慢；其電極反應式：負極2Fe－4e－===2Fe2＋，正極2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 ②③④均為原電池，③中Fe為正極，被保護； ②④中Fe為負極，均被腐蝕，但Fe和Cu的金屬活動性差別大于Fe和Sn的，故Fe－Cu原電池中Fe被腐蝕的較快。 ⑤是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負極作陰極的電解腐蝕，加快了Fe的腐蝕。 ⑥是Fe接電源負極作陰極，Cu接電源正極作陽極的電解腐蝕，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為⑤>④>②>①>③>⑥。,,2.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法，正確的是,答案,解析,,A.圖1中，鐵釘易被腐蝕 B.圖2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，沒有藍色沉淀出現(xiàn) C.圖3中，燃氣灶的中心部位容易生銹，主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學腐蝕 D.圖4中，用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊相當于原 電池的正極,,A項，圖1中，鐵釘處于干燥環(huán)境，不易被腐蝕； B項，負極反應為Fe－2e－===Fe2＋，F(xiàn)e2＋與K3[Fe(CN)6]反應生成KFe[Fe(CN)6]藍色沉淀； D項，為犧牲陽極的陰極保護法，鎂塊相當于原電池的負極。,1.判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 (1)對同一電解質(zhì)溶液來說，腐蝕速率的快慢：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防腐措施的腐蝕。 (2)對同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強電解質(zhì)溶液中>弱電解質(zhì)溶液中>非電解質(zhì)溶液中。 (3)活動性不同的兩種金屬，活動性差別越大，腐蝕速率越快。 (4)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。 2.兩種保護方法的比較 外加電流的陰極保護法保護效果大于犧牲陽極的陰極保護法。,,題組二　正確判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕 3.(2016·鄭州高三模擬)一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下表。,下列說法錯誤的是 A.當pH＜4時，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕 B.當pH＞6時，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕 C.當pH＞14時，正極反應為O2 ＋ 4H＋ ＋ 4e－===2H2O D.在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減緩,C項正極反應為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。,答案,解析,,4.利用下圖裝置進行實驗，開始時，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時間。下列說法不正確的是 A.a管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕 B.一段時間后，a管液面高于b管液面 C.a處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小 D.a、b兩處具有相同的電極反應式：Fe－2e－=== Fe2＋,答案,解析,根據(jù)裝置圖判斷，左邊鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕，右邊鐵絲發(fā)生析氫腐蝕，其電極反應為 左邊　負極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 右邊　負極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：2H＋＋2e－===H2↑ a、b處的pH均增大，C錯誤。,題組三　高考對金屬腐蝕與防護的考查 5.正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×” (1)驗證鐵的吸氧腐蝕，可以將鐵釘放入試管中，用鹽酸浸沒 (　　) (2015·福建理綜，8D) (2)鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕 (　　) (2015·江蘇，11C) (3) (　　) (2015·四川理綜，3C),×,√,√,,6.(2015·上海，14)研究電化學腐蝕及防護的裝置如下圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是 A.d為石墨，鐵片腐蝕加快 B.d為石墨，石墨上電極反應為O2＋2H2O＋4e－ ―→ 4OH－ C.d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕 D.d為鋅塊，鐵片上電極反應為2H＋＋2e－―→ H2↑,答案,解析,A項，由于活動性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構(gòu)成原電池，F(xiàn)e為負極，失去電子被氧化變?yōu)镕e2＋進入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時的速率快，正確； B項，d為石墨，由于是中性電解質(zhì)，所以發(fā)生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發(fā)生還原反應，電極反應為O2＋2H2O＋4e－―→ 4OH－，正確； C項，若d為鋅塊，則由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn為原電池的負極，F(xiàn)e為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到保護，鐵片不易被腐蝕，正確； D項，d為鋅塊，由于電解質(zhì)為中性環(huán)境，發(fā)生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應為O2＋2H2O＋4e－―→ 4OH－，錯誤。,,微專題23　串聯(lián)電池的兩大模型,原電池和電解池統(tǒng)稱為電池，將多個電池串聯(lián)在一起，綜合考查電化學知識是近年來高考命題的熱點，該類題目能夠考查學生對解題方法的掌握情況，需要學生具有縝密的思維能力及巧妙的處理數(shù)據(jù)的能力。,,類型一　外接電源與電解池的串聯(lián) 1.(2016·牡丹江一中月考)下圖裝置中a、b、c、d均為Pt電極。電解過程中，電極b和d上沒有氣體逸出，但質(zhì)量均增大，且增重b>d。符合上述實驗結(jié)果的鹽溶液是,答案,解析,A項，當X為MgSO4時，b極上生成H2，電極質(zhì)量不增加，錯誤； C項，X為FeSO4，Y為Al2(SO4)3，b、d極上均產(chǎn)生氣體，錯誤； D項，b極上析出Cu，d極上析出Ag，其中d極質(zhì)量大于b極質(zhì)量，錯誤。,,2.如圖，a、b是石墨電極，通電一段時間后，b極附近溶液顯紅色。下列說法正確的是 A.X極是電源負極，Y極是電源正極 B.a極的電極反應是2Cl－－2e－===Cl2↑ C.電解過程中CuSO4溶液的pH逐漸增大 D.Pt極上有6.4 g Cu析出時，b極產(chǎn)生2.24 L (標準狀況)氣體,答案,解析,a、b是石墨電極，通電一段時間后，b極附近溶液顯紅色，依據(jù)電解質(zhì)溶液為氯化鈉的酚酞溶液，判斷b電極是陰極，Y為電源負極，X為電源正極，故A錯誤； a電極是氯離子失電子發(fā)生的氧化反應，電極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，故B正確； 電解過程中CuSO4溶液中的氫氧根離子在陽極Pt電極失電子生成氧氣，溶液中銅離子在Cu電極得到電子析出銅，溶液中氫離子濃度增大，溶液的pH逐漸減小，故C、D錯誤。,3.在如圖所示的裝置中，若通直流電5 min時，銅電極質(zhì)量增加2.16 g。試回答下列問題。,答案,解析,(1)電源中X電極為直流電源的___極。,負,三個裝置是串聯(lián)的電解池。電解AgNO3溶液時，Ag＋在陰極發(fā)生還原反應變?yōu)锳g，所以質(zhì)量增加的銅電極是陰極，則銀電極是陽極，Y是正極，X是負極。,(2)pH變化：A：________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，B：________，C：________。,答案,解析,電解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；電解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH減??；電解AgNO3溶液，銀為陽極，不斷溶解，Ag＋濃度基本不變，pH不變。,增大,減小,不變,(3)通電5 min時，B中共收集224 mL(標準狀況下)氣體，溶液體積為 200 mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為 (設電 解前后溶液體積無變化)。,答案,解析,0.025 mol·L－1,通電5 min時，C中析出0.02 mol Ag，電路中通過0.02 mol電子。B中共收集0.01 mol氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過0.04 mol電子，電子轉(zhuǎn)移不守恒，因此，B中電解分為兩個階段，先電解CuSO4溶液，生成O2，后電解水，生成O2和H2，B中收集到的氣體是O2和H2的混合物。設電解CuSO4溶液時生成O2的物質(zhì)的量為x，電解H2O時生成O2的物質(zhì)的量為y，則4x＋4y＝0.02 mol(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x＋3y＝0.01 mol(氣體體積之和)，解得x＝y(tǒng)＝0.002 5 mol，所以n(CuSO4)＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝0.005 mol÷0.2 L＝0.025 mol·L－1。,(4)若A中KCl足量且溶液的體積也是200 mL，電解后，溶液的pH為___ (設電解前后溶液體積無變化)。,答案,解析,13,通電5 min時，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH－)＝0.02 mol÷0.2 L＝0.1 mol·L－1，pH＝13。,類型二　原電池與電解池的串聯(lián) 多個電池“串聯(lián)”在一起，但沒有外接直流電源，其中一個裝置是原電池，裝置中兩個電極活潑性差異最大的裝置為原電池，較活潑的作負極，其余均為電解池。,,4.燒杯A中盛入0.1 mol·L－1的H2SO4溶液，燒杯B中盛放0.1 mol·L－1的CuCl2溶液(兩種溶液均足量)，裝置如圖所示，下列說法不正確的是 A.A中Fe極質(zhì)量減少，C極有氣體產(chǎn)生 B.A為電解池，B為原電池 C.當A燒杯中產(chǎn)生0.1 mol氣體時，B燒杯中產(chǎn)生 氣體的物質(zhì)的量也為0.1 mol D.經(jīng)過一段時間，B燒杯中溶液的pH增大,答案,解析,構(gòu)成A裝置的活動性不同的電極、電解質(zhì)溶液，兩極形成了閉合的回路，所以A為原電池裝置，且A為B的電解提供電能。電極反應式分別為(燒杯A中)C正極：2H＋＋2e－===H2↑，F(xiàn)e負極：Fe－2e－===Fe2＋。(燒杯B中)陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑。燒杯B中電解氯化銅，銅離子濃度減小，水解程度減小，pH增大(不考慮Cl2溶于水)。,,5.某同學按下圖所示的裝置進行實驗。A，B為兩種常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水，當K閉合時，Y極上產(chǎn)生黃綠色氣體。下列分析正確的是 A.溶液中c(A2＋)減小 B.B極的電極反應：B－2e－===B2＋ C.Y電極上有Cl2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應 D.反應初期，X電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀,答案,解析,根據(jù)Y極有黃綠色氣體生成，Y極電極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，即Y為電解池的陽極，B為原電池的正極，A為原電池的負極。故A極的電極反應為A－2e－===A2＋，溶液中c(A2＋)增大，A錯誤； B極為正極，發(fā)生還原反應，B錯誤； 右邊U形管中最初為電解AlCl3溶液，X電極為H＋放電，c(H＋)減小，c(OH－)增大，且Al3＋移向X極，因此會產(chǎn)生Al(OH)3白色膠狀沉淀，D正確。,6.(2016·吉林省實驗中學高三上學期第二次模擬考試)甲醇是一種重要的化工原料和新型燃料。 下圖是甲醇燃料電池工作的示意圖，其中A、B、D均為石墨電極，C為銅電極。工作一段時間后，斷開K，此時A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。,答案,解析,(1)甲中負極的電極反應式為 。,甲醇燃料電池是原電池反應，甲醇在負極失電子發(fā)生氧化反應，電極反應為CH3OH－6e－＋8OH－===CO ＋6H2O。,(2)乙中A極析出的氣體在標準狀況下的體積為______。,答案,解析,2.24 L,工作一段時間后，斷開K，此時A、B兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同，分析電極反應，B為陰極，溶液中銅離子析出，氫離子得到電子生成氫氣，設生成氣體物質(zhì)的量為x，溶液中銅離子物質(zhì)的量為0.1 mol，電極反應為 Cu2＋　＋　2e－===Cu， 0.1 mol 0.2 mol 2H＋?。?2e－===H2↑， 2x　　 x,A電極為陽極，溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣，電極反應為 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑， 4x　　　　　 x 得到0.2＋2x＝4x， x＝0.1 mol 所以，乙中A極析出的氣體是氧氣，物質(zhì)的量為0.1 mol，在標準狀況下的體積為2.24 L。,(3)丙裝置溶液中金屬陽離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量變化關(guān)系如右圖，則圖中②線表示的是_____的變化；反應結(jié)束后，要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀，需要____ mL 5.0 mol·L－1 NaOH溶液。,答案,解析,Fe2＋,280,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量和金屬陽離子的物質(zhì)的量的變化，可知，銅離子從無到有逐漸增多，鐵離子物質(zhì)的量逐漸減小，亞鐵離子物質(zhì)的量逐漸增大，①為Fe3＋，②為Fe2＋，③為Cu2＋，依據(jù)(2)計算得到電子轉(zhuǎn)移為0.4 mol，當電子轉(zhuǎn)移為0.4 mol時，丙中陽極電極反應Cu－2e－===Cu2＋，生成Cu2＋物質(zhì)的量為0.2 mol，由圖像分析可知：反應前，丙裝置中n(Fe3＋)＝0.4 mol，n(Fe2＋)＝0.1 mol，當電子轉(zhuǎn)移0.4 mol時，F(xiàn)e3＋完全反應，生成0.4 mol Fe2＋，則反應結(jié)束后，F(xiàn)e2＋的物質(zhì)的量為0.5 mol，Cu2＋的物質(zhì)的量為0.2 mol，所以需要加入NaOH溶液1.4 mol，所以NaOH溶液的體積為1.4 mol÷5.0 mol·L－1＝0.28 L＝280 mL。,1.串聯(lián)裝置圖比較,圖甲中無外接電源，二者必有一個裝置是原電池(相當于發(fā)電裝置)，為電解裝置提供電能，其中兩個電極活動性差異大者為原電池裝置，即左圖為原電池裝置，右圖為電解裝置。圖乙中有外接電源，兩燒杯均作電解池，且串聯(lián)電解，通過的電流相等。,2.“串聯(lián)”類電池的解題流程,,考能提升,,探究高考 明確考向,1.(2016·全國卷Ⅰ，11)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SO 可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。 下列敘述正確的是 A.通電后中間隔室的SO 離子向正極遷移，正 極區(qū)溶液pH增大 B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C.負極反應為2H2O－4e－===O2＋4H＋，負極區(qū)溶液pH降低 D.當電路中通過1 mol電子的電量時，會有0.5 mol的O2生成,答案,解析,√,1,2,3,4,5,電解池中陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動，即SO 離子向正極區(qū) 移動，Na＋ 向負極區(qū)移動，正極區(qū)水電離的OH－發(fā)生氧化反應生成氧氣，H＋留在正極區(qū)，該極得到H2SO4產(chǎn)品，溶液pH減小，負極區(qū)水電離的H＋發(fā)生還原反應生成氫氣，OH－留在負極區(qū)，該極得到NaOH產(chǎn)品，溶液pH增大，故A、C項錯誤，B正確； 該電解池相當于電解水，根據(jù)電解水的方程式可計算出當電路中通過 1 mol電子的電量時，會有0.25 mol的O2生成，D錯誤。,1,2,3,4,5,2.(2015·福建理綜，11)某模擬“人工樹葉”電化學實驗裝置如圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是 A.該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為光能和電能 B.該裝置工作時，H＋從b極區(qū)向a極區(qū)遷移 C.每生成1 mol O2，有44 g CO2被還原 D.a 電極的反應為3CO2＋18H＋－18e－=== C3H8O＋5H2O,√,1,2,3,4,5,答案,解析,A項，該裝置是電解池，在電解和光的作用下H2O在光催化劑的表面轉(zhuǎn)化為O2和H＋，故該裝置是將電能和光能轉(zhuǎn)化為化學能，錯誤； B項，根據(jù)同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引的原則，該裝置工作時，H＋從陽極b極區(qū)向陰極a極區(qū)遷移，正確； C項，該電解池的總反應式為6CO2＋8H2O 2C3H8O＋9O2，根據(jù)總 反應方程式可知，每生成1 mol O2，有 mol CO2被還原，其質(zhì)量為 g，錯誤； D項，a電極為陰極，發(fā)生還原反應，電極反應式為3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，錯誤。,