电解池与电解原理应用金属腐蚀文档.docx
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专题1-2电解池与电解原理应用,金属腐蚀
1.电解池的构成条件。
2.电极的名称及判断。
3.离子争先放电的情况。
4.微粒的移动情况。
【跟踪练习】
1.如图所示,E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸。
A、B分别为铂片,压在滤纸两端,R、S为电池的电极。
M、N是用多微孔的Ni制成的电极,在碱溶液中可视为惰性电极。
G为电流计,K为开关。
C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。
若在滤纸中央滴一滴紫色的KMnO4溶液,将开关K打开,接通电源一段时间后,C、D中有气体产生。
请回答下列问题:
(1)R为________(填“正”或“负”)极。
(2)A附近溶液的现象是____________________________________________________,
B附近发生的电极反应式为______________________________________________。
(3)滤纸上的紫色点向________(填“A”或“B”)方移动。
2.如图,a、b是石墨电极,通电一段时间后,b极附近溶液显红色。
则:
X极是(填“正”或“负”)极;b极是(填“阳”或“阴”)极;
3.如图所示,装置中①~⑧电极的电极名称并写出各极的电极反应式。
4.如图所示是处理低浓度SO2废气的方法之一
(1)Na2SO3溶液吸收SO2的化学方程式是。
(2)通过电解法可分离NaHSO3与Na2SO3混合物,实现Na2SO3的循环利用,示意图如下:
回答下列问题:
①写出阴阳两极的电极反应式
阳极:
;
阴极:
。
②b室由转化为;(填“NaHSO3”或“Na2SO3”,下同)。
原因。
c室由转化为;(填“NaHSO3”或“Na2SO3”,下同)。
原因。
5.按下列要求写出电极反应式
(1)工业上用电解法制备K2FeO4。
以铁为阳极电解氢氧化钠溶液,然后在阳极溶液中加入KOH。
电解时阳极发生反应生成FeO42-,该电极反应方程式为。
(2)工业上利用离子交换膜法通过电解制备碘酸钾,电极为惰性电极,氢氧化钾和碘化钾混合液为电解质溶液。
电解时,阳极上发生反应的电极反应式为。
阴极上发生反应的电极反应式为。
(3)用惰性电极通过电解ZnSO4和MnSO4混合溶液制备MnO2、Zn。
写出电解过程中阳极的电极反应式。
(4)用惰性电极通过电解NaClO3水溶液的方法也可以制备NaClO4,进而可以制备HClO4,写出电解过程中阳极的电极反应式为。
【共同整合,提升知识】
一、电解池及电解原理
1.惰性阳极阴离子放电顺序
2阴极阳离子放电顺序
惰性阳极电解类型
【跟踪练习】
6.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液,在电解的过程中,溶液的pH依次为升高、不变、降低的是( )
A.AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2B.KClNa2SO4CuSO4
C.CaCl2KOHNaNO3D.HClHNO3K2SO4
7.以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水,关于两个电解池反应的说法正确的是( )
A.阳极反应式相同B.电解结束后所得液体的pH相同
C.阴极反应式相同D.通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)
8.四个电解装置都以Pt作电极,它们分别装着如下电解质溶液进行电解,电解一段时间后,测定其pH变化,所记录的结果正确的是( )
选项
A
B
C
D
电解质溶液
HCl
AgNO3
KOH
BaCl2
pH变化
减小
增大
增大
不变
9.某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量),当闭合该装置的电键K时,观察到电流计的指针发生了偏转。
请回答下列问题:
(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”),A电极的电极反应式为。
(2)丙池中F电极为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”),该池的总反应方程式为_____。
(3)当乙池中C极质量减轻10.8g时,甲池中B电极理论上消耗O2的体积为_______mL(标准状况)。
(4)一段时间后,断开电键K,下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是________(填选项字母)。
A.CuB.CuOC.Cu(OH)2D.Cu2(OH)2CO3
【共同整合,提升知识】
二.电解规律
【问题情境3】
1.如何用电解方法制备家用漂白液?
2.粗铜如何精炼?
其的装置图及反应原理。
3.如何在铁片的表面镀上铜?
其的装置图及反应原理。
4.如何冶炼金属钠、钙、铝、镁?
【跟踪练习】
10.下列有关电化学装置的说法正确的是( )
A.利用图a装置处理银器表面的黑斑Ag2S,银器表面发生的反应为Ag2S+2e-===2Ag+S2-B.图b电解一段时间,铜电极溶解,石墨电极上有亮红色物质析出
C.图c中的X极若为负极,则该装置可实现粗铜的精炼
D.图d中若M是海水,该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀
11.电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示,其中阴极和阳极均为惰性电极。
测得同温同压下,气体甲与气体乙的体积比约为1∶2,以下说法正确的是( )
A.a极与电源的负极相连
B.产物丙为硫酸溶液
C.离子交换膜d为阴离子交换膜
D.a电极反应式:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
12.用图2所示装置进行第二组实验。
实验过程中,两极均有气体产生,Y极区溶液逐渐变成紫红色;停止实验,铁电极明显变细,电解液仍然澄清。
查阅资料发现,高铁
酸根(FeO42-)在溶液中呈紫红色。
(1)电解过程中,X极区溶液的pH(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)电解过程中,Y极发生的电极反应为Fe-6e-+8OH-==FeO42-+4H2O和
。
(3)若在X极收集到672mL气体,在Y极收集到168mL气体(均已折算为标准
状况时气体体积),则Y电极(铁电极)质量减少g。
(4)在碱性锌电池中,用高铁酸钾作为正极材料,电池反应为:
2K2FeO4+3Zn==Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2
该电池正极发生的反应的电极反应式为。
13.实验室利用如右图模拟处理含Cr2O72-的废水,
阳极反应是Fe-2e-=Fe2+,阴极反应式是2H++2e-=H2↑。
①Fe2+与酸性溶液中的Cr2O72-反应的离子方程式是,
②上述反应得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全,
从其对水的电离平衡角度解释其原因。
③若溶液中含有0.01molCr2O72-,则阳离子全部生成沉淀的物质的量是_______mol。
④(填“能”或“不能”)改用石墨电极,原因是。
14.利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。
B极区电解液为 溶液(填化学式),阳极电极反应式为 ;
电解过程中Li+向 (填“A”或“B”)电极迁移。
15.离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系,由有机阳离子、Al2Cl7—和AlCl4—
组成的
离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。
钢制品应接电源的极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为。
16.化学在环境保护中起着十分重要的作用,催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
电化学降解N
的原理如题图所示。
①电源正极为 (填“A”或“B”),阴极反应式为 。
②若电解过程中转移了2mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为 g。
【共同整合,提升知识】
三、电解原理的应用
1.电解饱和食盐水2.电解精炼铜
3.电镀铜4.电冶金
★★1、在25℃时,将两个惰性电极插入一定质量的硫酸钠饱和溶液中进行电解,通电一段时间后,阴极上析出amol气体,同时有WgNa2SO4•10H2O晶体析出。
若温度不变,剩余溶液中溶质的质量分数为
A.
B.
C.
D.
★2、某混合溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,且n(NaCl):
n(H2SO4)=3:
1。
若以石墨电极电解该混合液时,根据电极产物,可明显分为三个阶段,下列叙述中不正确的是
A.阴极自始至终只析出H2B.阳极先析出Cl2,后析出O2
C.电解最后阶段为电解水D.电解液的pH不断增大,最终等于
3、将0.2molAgNO3、0.4molCu(NO3)2、0.6molKCl溶于水,配成100ml溶液,用惰性电极电解一段时间后,若在一极析出0.3molCu,此时在另一极产生的气体体积(标准状况)为
A、4.48LB、5.6LC、6.72LD、7.84L
4、采用惰性电极从NO3-SO42-H+Cu2+Ba2+Ag+Cl-等离子中,选择适当的离子组合电解质,对其溶液进行电解:
⑴两极分别放出H2和O2时,电解质的化学式可能是:
⑵若阴极析出金属,阳极放出氧气时,电解质的化学式可能是:
⑶两极分别放出气体,且体积比为1:
1时,电解质的化学式可能是:
⑷阴、阳两极生成的物质与电路中通过的电子的物质的量之比为4:
1:
4时,电解质的化学式可能是:
;电解反应的离子方程式是:
9.电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置如图所示(电解池中隔膜仅阻止气体通过,a、b极均为惰性电极)。
下列说法正确的是( )
A.电解时,b极发生氧化反应
B.溶液中OH-逐渐向b极移动
C.电解时a极的电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-===CO
+N2↑+6H2O
D.若在b极产生标况下224mLH2,则消耗尿素2g
1.近年来,加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO3),碘酸钾在工业上可用电解法制取。
以石墨和不锈钢为电极,以KI溶液为电解液,在一定条件下电解,反应方程式为:
电解
KI+3H2OKIO3+3H2↑。
下列有关说法正确的是
A.电解
时,石墨作阴极,不锈钢作阳极
B.电解时,阳极反应是:
I––6e–+3H2O=IO3–+6H+
C.溶液调节至
强酸性,对生产有利
D.电解前后溶液的pH几乎不变
2.某同学设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如右图)。
通电后,溶液中产生白色沉淀,且较长时间不变色。
下列说法中正确的是A.电源中“a”为负极,“b”为正极B.电解池中的电解液不可以是NaCl溶液
C.B电极发生的反应:
2H2O+2e-=H2↑+2OH-D.A.B两端都必须使用铁作电极
3.以Fe为阳极,Pt为阴极,对足量的Na2SO4溶液进行电解,一段时间后得到4molFe(OH)3沉淀,此间共消耗水的物质的量为
A.6molB.8molC.10molD.12mol
4、某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()
A、a为正极,b为负极;NaClO和NaCl
B、a为负极,b为正极;Na
ClO和NaCl
C、a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl
D、a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl
5该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
①该电解槽的阳极反应式为___________________________________________。
此时通过阴离子交换膜的离子数________(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。
②通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因____________________________
________________________________________________________________________。
③若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池,则电池正极的电极反应式为________________________________________________________________________
三、金属的腐蚀与防护
1.化学腐蚀与电化学腐蚀。
化学腐蚀
电化学腐蚀
定义
金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)________发生________反应而引起的腐蚀
不纯金属与电解质溶液接触时,发生______反应,________的金属失电子而被氧化
本质
______电流产生
________电流产生
现象
金属被________(氧化)
________金属被腐蚀(氧化)
实例
金属与Cl2、O2等物质直接发生化学反应
钢铁在潮湿的空气中生锈
实质与联系
实质都是金属原子________电子被________而损耗;化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快
2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较______
水膜酸性______
或______
正极反应
__________________
__________________
负极反应
__________________
__________________
2.图中烧杯中盛的是天然水,铁腐蚀的速率由快到慢的顺序是( )
A.⑤>②>①>③>④ B.③>②>①>⑤>④C.⑤>②>③>④>①D.③>④>⑤>②>①
强化练习
1.肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸,但利用其作燃料电池是一种
理想的电池,具有容量大、能量转化效率高、产物无污染等特点,其工作原理如图所示,下列叙述正确的是
A.电池工作时,正极附近的pH降低
B.当消耗1molO2时,有2molNa+由甲槽向乙槽迁移
C.负极反应为4OH-+N2H4−4e–=N2↑+4H2O
D.若去掉离子交换膜电池也能正常工作
2.有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,制造出新型燃料电池,装置如图所示,
下列有关说法正确的是
A.通入N2的一极为负极
B.通入H2的电极反应为:
H2+2e-=2H+
C.物质A是NH4Cl
D.反应过程中左边区域溶液pH逐渐减小
3.混合动力汽车(HEV)中使用了镍氢电池,其工作原理如图所示:
其中M为储氢合金,MH为吸附了氢原子的储氢合金,KOH溶液作电解液。
关于镍氢电池,下列说法不正确的是
A.充电时,阴极附近pH降低B.电动机工作时溶液中OH-向甲移动
C.放电时正极反应式为:
NiOOH+H2O+e-
Ni(OH)2+OH-
D.电极总反应式为:
M+Ni(OH)2MH+NiOOH
4.)甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染的车载电池,其工作原理如下图。
下列有关叙述正确的是
A.H+从正极区通过交换膜移向负极区
B.负极的电极反应式为:
CH3OH(l)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+
C.d导出的是CO2
D.图中b、c分别是O2、甲醇
5.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为
3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列叙述不正确的是()
A.放电时负极反应为:
Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
B.充电时阳极反应为:
Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O
C.放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被还原
D.放电时正极附近溶液的碱性减弱
6)蓄电池在放电时起原电池作用,在充电时起电解池的作用。
爱迪生蓄电池
分别在充电和放电时发生的反应为:
Fe+NiO2+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2。
①放电时,正极为。
正极的电极反应式为。
②充电时,阴极的电极反应式为。
③该蓄电池中的电解质溶液应为(选填“酸性”或“碱性”)溶液。
7)1991年我国首创以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。
这种灯以海水为电解质溶液,靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。
只要把灯放入海水数分钟就发出耀眼的闪光,其能量比干电池高20~50倍。
试写出这种新型电池的电极反应式:
正极,负极。
8)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视。
可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池。
已知负极反应式为:
2CO+2CO32-=4CO2+4e。
则正极反应式为,总电池反应式为。
9)氢镍电池是新型的二次电池,它的突出优点是循环寿命长,1987年起在地球同步轨道条件下工作寿命超过10年。
其正极为氧化镍,负极为氢电极。
电解质溶液为密度1.3g/cm3左右的氢氧化钾水溶液。
电池总反应为:
H2+2NiOOH
2Ni(OH)2。
则放电时的电极反应式为:
正极,负极。
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