2020届一轮复习苏教版电解原理金属的腐蚀与防护学案

2020届一轮复习苏教版电解原理金属的腐蚀与防护学案

第三单元　电解原理 金属的腐蚀与防护 ‎1．理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。‎ ‎2．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。‎ ‎　电解原理 ‎ [知识梳理]‎ ‎1．电解 使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。‎ ‎2．电解池(也叫电解槽)‎ 电解池是把电能转化为化学能的装置。‎ ‎3．电解池的组成和工作原理(以电解CuCl2溶液为例)‎ 总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑。‎ ‎4．电子和离子移动方向 ‎(1)电子：从电源的负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。‎ ‎(2)离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。‎ ‎5．分析电解过程的思维程序 ‎(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。‎ ‎(2)其次分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。排出阴、阳两极的放电顺序。‎ 阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。‎ 阳极：活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。‎ ‎(3)然后分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。‎ ‎(4)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。‎ ‎6．电解规律(用惰性电极电解)‎ 电解质 被电解 电解质 溶液 电解质溶 ‎(水溶液)‎ 电极反应式 的物质 总化学方程式 或离子方程式 浓度 pH 液复原方法 含氧酸 ‎(如H2SO4)‎ 阳极：2H2O－4e－===‎ ‎4H＋＋O2↑‎ 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑‎ 水 ‎2H2OO2↑＋2H2↑‎ 增大 减小 加H2O 强碱 ‎(如NaOH)‎ 阳极：4OH－－4e－===‎ O2↑＋2H2O 阴极：4H2O＋4e－===‎ ‎2H2↑＋4OH－‎ 水 ‎2H2OO2↑＋2H2↑‎ 增大 增大 加H2O 活泼金属 的含氧酸盐 ‎(如KNO3、‎ Na2SO4)‎ 阳极：4OH－－4e－===‎ O2↑＋2H2O 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑‎ 水 ‎2H2OO2↑＋2H2↑‎ 增大 不变 加H2O 无氧酸 ‎(如HCl，‎ 除HF外)‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑‎ 酸 ‎2HClCl2↑＋H2↑‎ 减小 增大 通入HCl气体 不活泼金属 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 盐 CuCl2Cu＋Cl2↑‎ 减小 加CuCl2固体 的无氧酸盐 ‎(如CuCl2，‎ 除氟化物外)‎ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 活泼金属的 无氧酸盐 ‎(如NaCl)‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑‎ 水和盐 ‎2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－‎ 生成新 电解质 增大 通入HCl气体 不活泼金属 的含氧酸盐 ‎(如CuSO4)‎ 阳极：2H2O－4e－===4H＋‎ ‎＋O2↑‎ 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 水和盐 ‎2Cu2＋＋2H2O ‎2Cu＋O2↑＋4H＋‎ 生成 新电 解质 减小 加CuO或 CuCO3‎ ‎ [自我检测]‎ ‎1．按要求书写有关的电极反应式及总反应式。‎ ‎(1)用惰性电极电解AgNO3溶液 阳极反应式：___________________________________________；‎ 阴极反应式：___________________________________________；‎ 总反应离子方程式：_____________________________________。‎ ‎(2)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式：___________________________________________；‎ 阴极反应式：___________________________________________；‎ 总反应离子方程式：_____________________________________。‎ ‎(3)用铜作电极电解NaCl溶液 阳极反应式：___________________________________________；‎ 阴极反应式：___________________________________________；‎ 总化学方程式：_________________________________________。‎ ‎(4)用铜作电极电解盐酸 阳极反应式：___________________________________________；‎ 阴极反应式：___________________________________________；‎ 总反应离子方程式：_____________________________________。‎ 答案：(1)2H2O－4e－===4H＋＋O2↑‎ ‎4Ag＋＋4e－===4Ag ‎4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋‎ ‎(2)2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑‎ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑‎ ‎(3)Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑‎ Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑‎ ‎(4)Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑‎ Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑‎ ‎2．下列关于铜电极的叙述正确的是(　　)‎ A．铜锌原电池中铜一般作负极 B．电解熔融氯化钠制钠时用铜作阳极 C．在镀件上电镀铜时用金属铜作阳极 D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极 解析：选C。A项，锌比铜活泼，故铜一般作正极，错误；B项，电解熔融氯化钠时用铜作阳极，阳极上Cl－不能失电子生成Cl2，错误；C项，电镀时，待镀金属作阴极，镀层金属为阳极，正确；D项，电解H2SO4制H2、O2时，阳极必为惰性电极，错误。‎ ‎ (1)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是电解质溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。‎ ‎(2)最常用、最重要的放电顺序是阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。‎ ‎(3)电解水溶液时，K＋、Ca2＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。‎ ‎　三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是(　　)‎ A．通电后中间隔室的SO离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成 ‎[解析]　该装置为电解池。H2O在正(阳)极区放电，生成O2和H＋，正(阳)极区溶液pH减小，中间隔室中的阴离子SO通过cd离子交换膜移向正(阳)极，故正(阳)极区可得到H2SO4；当电路中通过1 mol电子时生成 0.25 mol O2；H2O在负(阴)极区放电，生成OH－和H2，负(阴)极区溶液pH增大，中间隔室中的阳离子Na＋通过ab离子交换膜移向负(阴)极，故负(阴)极区可得到NaOH，A、C、D项错误，B项正确。‎ ‎[答案]　B 上述例题中装置不变，若向中间隔室里加入的是含NaNO3废水，则两端隔室分别得到什么产物？若是含NaCl废水呢？‎ 答案：加入含NaNO3废水时，阳极室得到O2和HNO3，阴极室得到NaOH和H2；加入含NaCl废水时，阳极室得到Cl2，阴极室得到NaOH和H2。‎ ‎ 题组一　电解原理和电解规律的考查 ‎1．以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(　　)‎ A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体 C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小 解析：选D。以石墨为电极，电解KI溶液，阴离子在阳极的放电能力：I－>OH－。阳离子在阴极的放电能力：H＋>K＋。所以该电解反应的方程式是2KI＋2H2OI2＋H2↑＋2KOH。由于在溶液中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近淀粉遇碘单质变为蓝色；在阴极逸出H2，由于产生OH－，溶液显碱性，使酚酞溶液变为红色。因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的pH变大。‎ ‎2．用石墨电极电解CuCl2溶液(见下图)。下列分析正确的是(　　)‎ A．a端是直流电源的负极 B．通电使CuCl2发生电离 C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 解析：选A。A项铜离子移向阴极，则a为负极。B项CuCl2发生电离是在水分子的作用下完成的，并非通电才能发生。C项反应Cu2＋＋2e－===Cu应在阴极上发生，阳极上发生的反应应为2Cl－－2e－===Cl2↑。D项通电一段时间后，应在阳极附近观察到黄绿色气体。‎ ‎ 题组二　电极反应式的书写 ‎3．用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是(　　)‎ A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－ －2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O 解析：选D。A.由题干信息可知Cl－在阳极放电生成ClO－，则阳极应为惰性电极，A项正确；B.Cl－在阳极放电生成ClO－，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，B项正确；C.阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子(H＋)，C项正确；D.由于溶液是碱性条件，故除去CN－发生的反应为2CN－＋5ClO－ ＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，D项错误。‎ ‎4．(1)PbO2可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为____________________________，阴极上观察到的现象是__________________________________；‎ 若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为________________________，‎ 这样做的主要缺点是_________________________________________。‎ ‎(2)将烧碱吸收H2S后的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－===S　(n－1)S＋S2－===S ‎①写出电解时阴极的电极反应式：__________________________________________。‎ ‎②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成：__________________________________________。‎ 解析：(1)阳极发生氧化反应，即Pb2＋失去电子被氧化生成PbO2，同时考虑盐溶液水解得到的强酸性环境；阴极发生还原反应，即氧化性强的Cu2＋得到电子生成铜；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极Pb2＋得电子变为Pb，这样就不能有效利用Pb2＋。(2)①在阴极电解质溶液是NaOH，同时图中显示产生了H2，因此阴极发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；②加入H2SO4后，H＋与S反应生成S和H2S。‎ 答案：(1)Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋　石墨上包上铜镀层　Pb2＋＋2e－===Pb　不能有效利用Pb2＋‎ ‎(2)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ ‎②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑‎ 电解池电极反应式的书写——“二判二析一写”‎ ‎ 题组三　有关电解的计算 ‎5．用两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解，当有1×10－3 mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则下列叙述正确的是(　　)‎ A．阳极上析出3.6 mL O2(标准状况)‎ B．阴极上析出32 mg Cu C．阴极上析出11.2 mL H2(标准状况)‎ D．阳极和阴极质量都无变化 解析：选B。用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应为阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。当有1×10－3 mol的OH－放电时，生成标准状况下的O2为5.6 mL，在阴极上析出32 mg Cu，阴极质量增加。‎ ‎6．在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加‎2.16 g。试回答下列问题：‎ ‎(1)电源中X为直流电源的________极。‎ ‎(2)pH变化：A________，B________，C________。(填“增大”“减小”或“不变”)‎ ‎(3)通电5 min时，B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。‎ ‎(4)若A中的KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为________(设电解前后溶液体积无变化)。‎ 解析：(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应生成Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y是正极，X是负极。‎ ‎(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋浓度基本不变，pH不变。‎ ‎(3)通电5 min时，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子。B中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，电子转移不守恒。因此，B中电解分为两个阶段，首先电解CuSO4溶液，生成O2和Cu，然后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，生成H2的物质的量为2y，则4x＋4y＝0.02 mol(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01 mol(气体物质的量之和)，解得x＝y＝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)通电5 min时，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。‎ 答案：(1)负　(2)增大　减小　不变 ‎(3)0.025 mol·L－1　(4)13‎ 解电解计算题的常用方法 ‎　电解原理的应用 ‎ [知识梳理]‎ ‎1．电解饱和食盐水 ‎(1)电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)；‎ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：还原反应)。‎ ‎(2)总反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；‎ 离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。‎ ‎(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。‎ ‎2．电镀和电解精炼铜 电镀(以Fe 上镀Cu为例)‎ 电解精炼铜 阳极 电极 材料 镀层金属铜 粗铜(含Zn、Fe、‎ Ni、Ag、Au等杂质)‎ 电极 反应 Cu－2e－===Cu2＋‎ Zn－2e－===Zn2＋、‎ Fe－2e－===Fe2＋、‎ Ni－2e－===Ni2＋、‎ Cu－2e－===Cu2＋‎ 阴极 电极 材料 待镀金属铁 纯铜 电极 反应 Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液 含Cu2＋的盐溶液 注：(1)电镀时，溶液中离子浓度保持不变；‎ ‎(2)电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥 ‎3.电冶金 利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Ca、Na、Mg、Al等。‎ ‎(1)冶炼钠：2NaCl2Na＋Cl2↑‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；‎ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na。‎ ‎(2)冶炼镁：MgCl2Mg＋Cl2↑‎ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；‎ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg。‎ ‎(3)冶炼铝：2Al2O34Al＋3O2↑‎ 阳极：6O2－－12e－===3O2↑；‎ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al。‎ ‎[自我检测]‎ ‎1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。‎ ‎(1)反应Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可以设计成电解池，但不能设计成原电池。(　　)‎ ‎(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。(　　)‎ ‎(3)根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。(　　)‎ ‎(4)电解是把电能转变成化学能。(　　)‎ ‎(5)电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化。(　　)‎ ‎(6)任何水溶液电解时，必发生氧化还原反应。(　　)‎ 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√‎ ‎2．下列描述中，符合生产实际的是________(填序号)。‎ ‎①电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 ‎②电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极 ‎③电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 ‎④在镀件上电镀锌，用锌作阳极 解析：①中电解熔融的氧化铝制取金属铝，应用石墨作阳极，若用铁作阳极，铁会被氧化。‎ 答案：②③④‎ ‎　用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H‎2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　)‎ A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 ‎[解析]　利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H＋放电，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。‎ ‎[答案]　C 一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是(　　)‎ A．Pd电极b为阴极 B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3‎ C．H＋由阳极向阴极迁移 D．陶瓷可以隔离N2和H2‎ 解析：选A。此装置为电解池，总反应是N2＋3H22NH3，Pd电极b上是氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B说法正确；H＋在阴极上与N2反应，则H＋由阳极移向阴极，故C说法正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D说法正确。‎ ‎ 题组一　电解原理的“常规”应用 ‎1. 利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是(　　)‎ A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变 C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 解析：选D。氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2‎ ‎＋放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。‎ ‎2．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　)‎ A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋‎ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt 解析：选D。阳极应发生氧化反应：Ni－2e－===Ni2＋，A错；由于Fe、Zn的还原性大于Ni，所以阳极同时还发生：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋，比较两电极反应，因Fe、Zn、Ni的相对原子质量不等，当两极通过的电量相等时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，B错；纯镍作阴极，电解质溶液中需含有Ni2＋，因Ni2＋的氧化性大于Fe2＋和Zn2＋，所以溶液中阳离子有Fe2＋、Zn2＋和Ni2＋，C错；Cu、Pt还原性小于Ni，所以不反应，D正确。‎ ‎ 题组二　电解原理的“不寻常”应用 ‎3．工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。‎ 已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解 ‎②氧化性：Ni2＋(高浓度)＞H＋＞Ni2＋(低浓度)‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少 C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变 ‎ 解析：选B。A项，电极反应式为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极：Ni2＋＋2e－===Ni、2H＋＋2e－===H2↑，正确；B项，由于C中Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从C移向B，A中OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从A移向B，所以B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH，正确；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl－放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。‎ ‎4．(1)根据2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O设计图示装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4‎ 溶液制取Na2Cr2O7，图中右侧电极连接电源的______极，其电极反应式为_______________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：‎ 电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳两极均为惰性电极。‎ ‎①A极为________，电极反应式为________________________________。‎ ‎②B极为________，电极反应式为_______________________________。‎ 解析：(1)根据NaOH溶液浓度的变化及Na＋交换膜，左侧为阴极区域，右侧为阳极区域，电极反应式为 阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－；‎ 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。‎ ‎(2)H2产生是因为H2O电离的H＋在阴极上得电子，即6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，所以B极为阴极，A极为阳极，电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋8OH－===N2↑＋CO＋6H2O，阳极反应式容易错写成4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。‎ 答案：(1)正　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ‎(2)①阳极　CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O　②阴极　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－‎ 电解原理应用中的注意要点 ‎(1)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)只允许阳离子(Na＋、H＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和分子 ‎ ‎(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。‎ ‎(2)电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子生成金属附着在阴极上。‎ ‎(3)电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，‎ 变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。 ‎ ‎　金属的腐蚀与防护 ‎ [知识梳理]‎ ‎1．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的 物质直接反应 不纯金属接触到电解质 溶液发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋‎ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有电流产生 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 ‎2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜性质 酸性 弱酸性或中性 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极反应 ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎2H2O＋O2＋4e－‎ ‎===4OH－‎ 总反应 Fe＋2H＋===‎ Fe2＋＋H2↑‎ ‎2Fe＋O2＋2H2O===‎ ‎2Fe(OH)2‎ 其他反应 铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O ‎3.金属的防护 ‎(1)电化学防护 ‎①牺牲阳极的阴极保护法——利用原电池原理 负极(阳极)是作保护材料的金属，正极(阴极)是被保护的金属设备。‎ ‎②外加电流的阴极保护法——利用电解原理 阴极是被保护的金属设备；阳极是惰性电极。‎ ‎(2)其他方法 ‎①改变金属内部结构，如制成合金；‎ ‎②使金属与空气、水等物质隔离，如电镀、喷油漆等。‎ ‎[自我检测]‎ ‎1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。‎ ‎(1)纯银器表面变黑和钢铁表面生锈腐蚀原理一样。(　　)‎ ‎(2)Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。(　　)‎ ‎(3)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。(　　)‎ ‎(4)在金属表面覆盖保护层，若保护层破损后，就完全失去了对金属的保护作用。(　　)‎ ‎(5)外加电流的阴极保护法构成了电解池；牺牲阳极的阴极保护法构成了原电池。二者均能有效地保护金属不容易被腐蚀。(　　)‎ 解析：(1)银器表面变黑，主要是生成Ag2S，钢铁表面生锈是生成Fe2O3·nH2O，原理不同，错误；(2)铜是生成“铜绿”[Cu2(OH)2CO3]，错误；(3)钢铁腐蚀时，负极铁失电子生成Fe2＋，错误；(4)若镀层比被保护金属活泼，如铁表面镀锌，锌层破损后，锌铁构成原电池，铁作正极，受到保护，错误。‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√‎ ‎2．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为________________。‎ 解析：①是Fe为负极、杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活泼性差别大于Fe和Sn的活泼性差别，故FeCu原电池中Fe被腐蚀的较快。⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀。⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。故铁在海水中被腐蚀的速率由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。‎ 答案：⑤④②①③⑥‎ 电化学腐蚀规律 ‎(1)对同一种金属来说，腐蚀快慢：强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。‎ ‎(2)活动性不同的两金属：活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。‎ ‎(3)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。‎ ‎(4)电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。‎ ‎(5)从防腐措施方面分析，腐蚀的快慢为无防护条件的防腐>有一般防护条件的防腐>牺牲阳极的阴极保护法防腐>外加电流的阴极保护法防腐。‎ ‎　支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 ‎[解析]　依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于0，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。‎ ‎[答案]　C 研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是(　　)‎ A．d 为石墨，铁片腐蚀加快 B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．d为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ 解析：选D。A.由于活动性：Fe>石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时铁片的腐蚀速率快，正确。B.d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确。C.若d为锌块，则由于金属活动性：Zn>Fe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，正确。D.d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。‎ ‎ 题组一　金属的腐蚀 ‎1. 如图装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是(　　)‎ A．生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀 C．墨水回升时，碳电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．具支试管中溶液pH逐渐减小 解析：选C。生铁片中的碳是原电池的正极，A错；雨水酸性较强，开始时铁片发生析氢腐蚀，产生氢气，导管内液面下降，一段时间后铁片发生吸氧腐蚀，吸收氧气，导管内液面回升，B错；墨水回升时，铁片发生吸氧腐蚀，碳极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C对；铁片无论是发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，具支试管内溶液pH均增大，D错。‎ ‎2.(1)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。‎ ‎①该电化学腐蚀称为________。‎ ‎②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是________(填字母)。‎ ‎(2)下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。‎ ‎①腐蚀过程中，负极是________(填图中字母“a”或“b”或“c”)；‎ ‎②环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为______________________________________________；‎ ‎③若生成‎4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。‎ 解析：(1)①金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀。‎ ‎②发生吸氧腐蚀，越靠近液面接触到的O2越多，生成的铁锈越多。‎ ‎(2)①负极发生失电子的反应，铜作负极失电子，因此负极为c。负极反应：Cu－2e－===Cu2＋，正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ ‎②正极反应产物为OH－，负极反应产物为Cu2＋，两者与Cl－反应生成Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓。‎ ‎③‎4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为0.02 mol，由Cu元素守恒知，发生电化学腐蚀失电子的Cu单质的物质的量为0.04 mol，失去电子0.08 mol，根据电子守恒可得，消耗O2‎ 的物质的量为0.02 mol，所以理论上消耗氧气的体积为‎0.448 L(标准状况)。‎ 答案：(1)①吸氧腐蚀　②B ‎(2)①c　②2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓　③0.448‎ ‎ 题组二　金属的防护 ‎3．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　)‎ A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 解析：选A。外加电流的阴极保护法是指把要保护的金属连接在直流电源的负极上，使其作为电解池的阴极被保护，A项符合题意；金属表面涂漆或喷涂高分子膜是防止金属与其他物质接触发生反应，B、C选项不符合题意；地下钢管连接镁块，是牺牲阳极的阴极保护法，D项不符合题意。‎ ‎4．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。‎ ‎(1)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极的电极反应式为_________________________________。‎ ‎(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是__________________。‎ 在此过程中，两个电极上质量的变化值：阴极________阳极(填“>”“<”或“＝”)。‎ ‎(3)利用如图所示装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为________________________。‎ 解析：(3)铁被保护，可以作原电池的正极或电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，称为牺牲阳极的阴极保护法。‎ 答案：(1)2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋‎ ‎(2)能向电镀液中不断补充Cu2＋，使电镀液中的Cu2＋浓度保持恒定　＝‎ ‎(3)N　牺牲阳极的阴极保护法 ‎(1)金属腐蚀的本质是金属失去电子，发生氧化反应。‎ ‎(2)酸性条件下铁易发生析氢腐蚀，弱酸性和中性条件下铁易发生吸氧腐蚀，‎ 后者更普遍。‎ ‎(3)金属防护的方法有覆盖保护层法、牺牲阳极的阴极保护法、外接电源的阴极保护法、改变金属内部结构法等。 ‎ ‎ [课后达标检测]‎ 一、选择题 ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．氯碱工业中，烧碱在阳极区生成 B．电解熔融氯化铝冶炼金属铝 C．电镀时，用镀层金属作阳极 D．将钢闸门与外接电源正极相连，可防止其腐蚀 ‎ 解析：选C。A项，水中的H＋在阴极放电，溶液中c(OH－)增大，烧碱在阴极区生成，错误；B项，氯化铝是共价化合物，熔融状态不导电，错误；C项，电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，正确；D项，将钢闸门与外接电源负极相连，作阴极(外加电流阴极保护法)，可防止其腐蚀，错误。‎ ‎2. 电渗析法是一种利用A、B离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，电极为惰性电极。下列叙述中正确的是(　　)‎ A．是原电池装置，把化学能转化为电能 B．是电解装置，只发生物理变化 ‎ C．左右池中得到淡水 D．A膜是阴离子交换膜，B膜是阳离子交换膜 解析：选D。A项，该装置有外接电源，是电解池，错误；B项，电解过程发生化学反应，错误；a为阳极，海水中的Cl－、OH－放电，海水中的阴离子透过阴离子交换膜进入左池，b为阴极，海水中的H＋放电，海水中的阳离子透过阳离子交换膜进入右池，所以左右两池得不到淡水，中间得到的是淡水，C错误，D正确。‎ ‎3. 探究电解精炼铜(粗铜含有Ag、Zn、Fe)和电化学腐蚀装置如图，下列叙述正确的是(　　)‎ A．精炼铜时，电解质为硫酸铜溶液，X电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu ‎ B．精炼铜时，溶液中Ag＋、Zn2＋、Fe2＋浓度增大 C．X电极为石墨，Y电极为Cu，则铜受到保护 ‎ D．X电极为Fe，Y电极为Cu，则铁受到保护 解析：选C。A项，精炼铜时，X为阳极，铜及比铜活泼的金属失电子，错误；B项，Ag的金属性弱于铜，不会在阳极放电，以沉淀形式形成阳极泥，错误；C项，Y为阴极，‎ 受到保护，正确；D项，X为阳极，铁作阳极，优先失电子，错误。‎ ‎4．如图所示，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。符合这一情况的是下表中的(　　)‎ 选项 a极板 b极板 X Z A 锌 石墨 负极 CuSO4‎ B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3‎ D 铜 石墨 负极 CuCl2‎ 解析：选A。由题意知，通电后a极板质量增加，说明有金属析出，由此可知，a极为电解池的阴极，则X为电源负极，B、C均不符合；又b处放出的是无色、无味的气体，D不符合。‎ ‎5．500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.3 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体‎1.12 L(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　　)‎ A．原混合溶液中c(Na＋)＝0.2 mol·L－1‎ B．电解后溶液中c(H＋)＝0.2 mol·L－1‎ C．上述电解过程中共转移0.4 mol电子 D．电解后得到的Cu的物质的量为0.1 mol 解析：选B。阳极是阴离子放电，放电能力：OH－>NO，根据题给信息，阳极一定是OH－放电，生成0.05 mol氧气，转移0.2 mol电子；阴极离子放电能力：Cu2＋>H＋>Na＋，所以Cu2＋先放电，然后是H＋放电，阴极生成0.05 mol氢气时，转移0.1 mol电子，根据得失电子守恒知，Cu2＋转移0.1 mol电子，n(Cu2＋)＝0.05 mol。所以原溶液中n[Cu(NO3)2]＝0.05 mol，又n(NO)＝0.3 mol·L－1×‎0.5 L＝0.15 mol，则n(NaNO3)＝0.05 mol。原混合溶液中c(Na＋)＝0.1 mol·L－1，A项错误；结合以上分析及电解总方程式Cu2＋＋2H2OCu＋H2↑＋O2↑＋2H＋可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2、0.05 mol H2和0.1 mol H＋，电解后溶液中c(H＋)＝＝0.2 mol·L－1，B项正确，D项错误；上述电解过程中共转移0.2 mol电子，C项错误。‎ ‎6．如图所示为用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是TiO2中的氧解离进入熔融盐中而得到纯钛。下列说法中正确的是(　　)‎ A．a极是正极，石墨极是阴极 B．反应后，石墨电极的质量不发生变化 C．电解过程中，O2－、Cl－均向a极移动 D．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－‎ 解析：选D。TiO2发生还原反应得到纯钛，故加入高纯TiO2的电极是电解池的阴极，a极是电源的负极，石墨极是阳极，A项错误；O2－在阳极发生氧化反应生成O2，高温下，石墨与O2反应生成CO、CO2，导致石墨质量减小，B项错误；电解过程中，阴离子向阳极(石墨极)移动，C项错误；TiO2中的氧解离进入熔融盐而得到纯钛，发生了还原反应，生成了Ti和O2－，D项正确。‎ ‎7．一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．外电路电子的移动方向：A→电源→B B．气体X在反应中通常体现还原性 C．电极D为惰性电极，E为活泼电极 D．电极D的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12‎ 解析：选D。苯→环己烷，相当于加氢，为还原反应，所以电极D为阴极，电极E为阳极，A为负极，B为正极。A项，电子由A极→电极D，电极E→B极，错误；B项，阳极OH－放电生成氧气，X气体为氧气，通常表现氧化性，错误；C项，E为阳极，若活泼电极为阳极，优先失电子，无气体X生成，错误。‎ ‎8．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则下列说法正确的是(　　)‎ A．电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电极Ⅱ逐渐溶解 D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu 解析：选A。当多个池串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A项，电子移动方向：电极Ⅰ→A→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，正确。B项，原电池负极在工作中失去电子，被氧化，发生氧化反应，错误。C项，原电池正极得电子，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误。D项，电解池中阳极为活性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，错误。‎ ‎9．用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 装置 现象 a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……‎ 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　)‎ A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ B．b处： 2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋‎ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 解析：选B。由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。实验一中，铁丝中的电流方向为从d到c，电子移动方向为从c到d，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。a、d处发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项正确；若b处发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，B项错误；c处铁作阳极，发生反应Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C项正确；实验二是一个更加复杂的电解池装置，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu－2e－===Cu2＋，右端(阴极)均发生反应2H＋＋2e－===H2↑，一段时间后，Cu2＋移动到m处，m处附近Cu2＋浓度增大，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，m处能生成铜，D项正确。‎ 二、非选择题 ‎10．Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。‎ ‎(1)该电池的负极材料是________，电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。‎ ‎(2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀。其主要原因是__________________________________。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。‎ a．NaOH　　　　　　　　 b．Zn c．Fe d．NH3·H2O ‎(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是______________。若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为________。‎ 解析：(1)还原性较强的Zn作负极，电子由负极经外电路流向正极。(2)除杂原则是加入的物质要过量(以除尽杂质)且不能引入新杂质，故选Zn将Cu2＋置换而除去。(3)阴极上应是H＋得电子。由关系式知：MnSO4～MnO2～2e－，电路中通过2 mol电子产生1 mol MnO2，即‎87 g。‎ 答案：(1)Zn　正极 ‎(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀　b ‎(3)2H＋＋2e－===H2↑　‎‎87 g ‎11．如图所示为相互串联的甲、乙两电解池，试回答：‎ ‎(1)若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是________、________(填电极材料和电极名称)，电极反应式是________________；B是__________、__________(要求同A)，电极反应式是__________________________，应选用的电解质溶液是________。‎ ‎(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈________色。‎ ‎(3)电解完毕，若甲槽阴极增重‎43.2 g，则乙槽中阳极上放出的气体在标况下的体积是________mL。‎ ‎(4)若乙槽中剩余溶液仍为400 mL，则电解后所得溶液的物质的量浓度为______mol·L－1，pH等于______。‎ 解析：(2)Fe极附近H＋放电，破坏了附近水的电离平衡，使c(OH－)增大，显碱性，遇酚酞试液呈红色。‎ ‎(3)甲槽阴极析出银：n(Ag)＝＝0.4 mol，乙槽中阳极上放出的气体是氯气：n(Cl2)＝0.2 mol，V(Cl2)＝0.2 mol×22 400 mL·mol－1＝4 480 mL。‎ ‎(4)由2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知：‎ n(NaOH)＝0.2 mol×2＝0.4 mol，c(NaOH)＝＝1 mol·L－1，pH＝14。‎ 答案：(1)铁　阴极　Ag＋＋e－===Ag　银　阳极　Ag－e－===Ag＋　AgNO3溶液 ‎(2)红　(3)4 480　(4)1　14‎ ‎12．如图所示三套实验装置，分别回答下列问题。‎ ‎(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀，表明铁被________(填“氧化”或“还原”)；向插入石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到石墨棒附近的溶液变红，该电极反应式为__________________________________。‎ ‎(2)装置2中的石墨是______极(填“正”或“负”)，该装置发生总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(3)装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol·L－1的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红。‎ ‎①电源的M端为________极；甲烧杯中铁电极的电极反应式为_________。‎ ‎②乙烧杯中电解反应的离子方程式为________________________________。‎ ‎③停止电解，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量，电极增重‎0.64 g，甲烧杯中产生的气体标准状况下的体积为________mL。‎ 解析：(1)装置1，由石墨棒附近的溶液变红可知，石墨棒作正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，铁钉作负极，发生氧化反应。‎ ‎(2)由装置2两电极活泼性强弱得Cu是负极，总反应的离子方程式，即该装置中自发的氧化还原反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。‎ ‎(3)①由甲中石墨电极附近首先变红可知该极H＋放电，即该极为阴极，Fe为阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，由此可知，电源M端为正极；②因电源M端为正极，则N端为负极，乙中Cu为阴极，石墨为阳极，发生反应的离子方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋；‎ ‎③两池中的对应关系：Cu～2e－～H2↑‎ ‎ ‎64 g 1 mol ‎ ‎0.64 g 0.01 mol 即H2体积为224 mL。‎ 答案：(1)氧化　O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ ‎(2)正　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋‎ ‎(3)①正　Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎②2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　③224‎ ‎13．电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0 ～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计如图所示装置示意图。‎ ‎(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的________。‎ A．BaSO4 　 B．CH3CH2OH C．Na2SO4 　 D．NaOH ‎(2)电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是Ⅰ.____________________________；Ⅱ.______________________ ________。‎ ‎(3)电极反应Ⅰ和Ⅱ的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是________________________________________________________________________。‎ ‎(4)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图)。A物质的化学式是____________。‎ 解析：(1)为了增强溶液的导电性，因此可选用易溶性强电解质溶液，排除A和B，考虑到题中要求电解时保持污水的pH在5.0～6.0之间，因此不能添加NaOH。‎ ‎(2)电解时铁作阳极，因此主要发生Fe－2e－===Fe2＋，同时也发生副反应，即水中的OH－失电子被氧化生成O2。‎ ‎(3)根据得失电子守恒和电荷守恒即可得离子方程式。‎ ‎(4)由于原电池的负极产物有水生成，所以负极必有CO参加反应，同时根据碳元素守恒可知A必为CO2，负极反应式可表示为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。‎ 答案：(1)C　(2)Fe－2e－===Fe2＋　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　(3)4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋　(4)CO2‎