第30讲 电解池、电化学腐蚀与防护 -备战2023年高考化学【一轮·夯实基础】复习精讲精练

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【复习目标】
1．理解电解池的构成、工作原理及应用。
2．能书写电极反应和总反应方程式。
3．能根据电子守恒规律，对电解池进行计算。
4．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。
【知识精讲】
考点一 电解原理
1．电解和电解池
(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池：电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成
①外接电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。
2．电解池的工作原理
(1)以惰性电极电解CuCl2溶液为例分析
(2)电解过程的三个流向
①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极；
②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。
③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→阴极→负极。
3．阴、阳两极上的放电顺序
在阳极上阴离子失去电子发生氧化反应，在阴极上阳离子得到电子发生还原反应的过程叫放电。离子的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。
(1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。
阳离子放电顺序为Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不会在阴极上放电的，但在熔融状态下的物质中会放电)
(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应；若是惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－。
4．惰性电极电解电解质溶液的四种类型
(1)电解溶剂水
(2)电解溶质
(3)电解溶质和溶剂水，生成H2和碱
(4)电解溶质和溶剂水，生成O2和酸
【注意】
电解后电解质溶液复原遵循“少什么补什么”原则，如电解NaCl溶液少的H和Cl，通入HCl复原，电解CuSO4溶液少的是Cu和O，补CuO复原等。
【例题1】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极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是( )
【例题2】将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为( )
A．4×10－3 ml·L－1
B．2×10－3 ml·L－1
C．1×10－3 ml·L－1
D．1×10－7 ml·L－1
【例题3】按要求书写电极反应式和总反应方程式：
(1)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：__________________________________________。
(2)用Al作电极电解NaOH溶液
阳极反应式：_____________________________________________；
阴极反应式：_____________________________________________；
总反应离子方程式：________________________________________。
(3)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式：_________________________________________；
阴极反应式：__________________________________________；
总反应方程式：________________________________________。
【例题4】焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：
制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_________________，电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。
【归纳总结】电解计算中常用的方法
(1)根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据得失电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
③根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 ml e－为桥梁可构建如下关系式：
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
考点二 电解原理的应用
1．氯碱工业
(1)电极反应
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。
(2)总反应方程式
①化学方程式：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
②离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
(3)设备装置

2．电镀和电解精炼铜
3．电冶金
本质为Mn＋＋ne－===M，利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
【例题5】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＋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，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量一定相等
C．电解后，电解槽底部的阳极泥中含有Cu和Pt
D．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
【例题6】一种新型的电解废水处理技术是以活性炭为电极板和粒子凝胶颗粒填充的电解装置(如图所示)。该装置电解过程中产生的羟基自由基(·OH)氧化能力极强，能氧化苯酚生成CO2、H2O。下列说法错误的是( )
A．阳极电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
B．H＋通过离子交换膜向阴极移动
C．苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O
D．每转移0.7 ml e－两极室共产生气体体积为11.2 L(标准状况)
【例题7】氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：
依据上图，完成下列填空：
(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为___________，与电源负极相连的电极附近，溶液pH________(选填“不变”“升高”或“下降”)。
(2)为有效除去工业食盐中含Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)杂质，加入试剂的合理顺序为________(多选)。
A．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂
B．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3
C．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3
考点三 金属的腐蚀与防护
1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
2．析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
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)电化学保护法
①牺牲阳极法——原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
②外加电流法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性金属。
(2)改变金属材料的组成，如制成合金、不锈钢等。
(3)在金属表面覆盖保护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
【例题8】钢铁防护方法有多种，图中的方法描述正确的是( )
A．b为电源负极
B．该方法是牺牲阳极法
C．电子流向：a→钢铁闸门→辅助电极→b→a
D．电源改用导线连接进行防护时，辅助电极发生氧化反应
【例题8】验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
下列说法不正确的是( )
A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
【例题9】某化学小组通过手持技术探究铁钉在4种溶液中的吸氧腐蚀实验，相关数据如表所示。
已知铁在负极被氧化的过程由3个步骤构成：
①Fe＋H2O－e－===Fe(OH)ads(吸附物)＋H＋；
②Fe(OH)ads(吸附物)－e－===FeOH＋；
③FeOH＋＋H＋===Fe2＋＋H2O。
下列说法错误的是( )
A．铁钉吸氧腐蚀的负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B．上述实验的正极反应式均为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．300 min内，铁钉的平均吸氧腐蚀速率：弱酸性溶液<中性溶液
D．曲线先陡后平可能是由于溶液碱性增强促进氢氧化物生成，阻碍反应继续进行
【真题演练】
1．（2022·湖北·高考真题）含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备，过程如图所示(为甲基)。下列说法正确的是（ ）
A．生成，理论上外电路需要转移电子
B．阴极上的电极反应为：
C．在电解过程中向铂电极移动
D．电解产生的中的氢元素来自于
2．（2022·海南·高考真题）一种采用和为原料制备的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是（ ）
A．在b电极上，被还原
B．金属Ag可作为a电极的材料
C．改变工作电源电压，反应速率不变
D．电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少
3．（2022·北京·高考真题）利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
下列说法不正确的是（ ）
A．①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触
B．①中检测到，推测可能发生反应：
C．随阴极析出，推测②中溶液减少，平衡逆移
D．②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密
4．（2022·广东·高考真题）以熔融盐为电解液，以含和等的铝合金废料为阳极进行电解，实现的再生。该过程中（ ）
A．阴极发生的反应为B．阴极上被氧化
C．在电解槽底部产生含的阳极泥D．阳极和阴极的质量变化相等
5．（2022·辽宁·高考真题）镀锌铁钉放入棕色的碘水中，溶液褪色；取出铁钉后加入少量漂白粉，溶液恢复棕色；加入，振荡，静置，液体分层。下列说法正确的是（ ）
A．褪色原因为被还原B．液体分层后，上层呈紫红色
C．镀锌铁钉比镀锡铁钉更易生锈D．溶液恢复棕色的原因为被氧化
6．（2021·江苏·高考真题）通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH和H2(如图)；②在90℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是（ ）
A．电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B．电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O
C．电解的总反应方程式：2H2O2H2↑+O2↑
D．电解过程中转移4ml电子，理论上可获得22.4LO2
7．（2021·湖北·高考真题）Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．电解时只允许H+通过离子交换膜
B．生成O2和H2的质量比为8∶1
C．电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大
D．CrO3的生成反应为：Cr2O+2H+=2CrO3+H2O
8．（2021·辽宁·高考真题）利用(Q)与电解转化法从烟气中分离的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是（ ）
A．a为电源负极B．溶液中Q的物质的量保持不变
C．在M极被还原D．分离出的从出口2排出
9．（2021·天津·高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是（ ）
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D．当完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
10．（2021·广东·高考真题）钴()的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是（ ）
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大
B．生成，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
11．（2021·全国·高考真题）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是（ ）
A．在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．阳极上的反应式为：+2H++2e-=+H2O
C．制得乙醛酸，理论上外电路中迁移了电子
D．双极膜中间层中的在外电场作用下向铅电极方向迁移
12．（2021·全国·高考真题）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。
下列叙述错误的是（ ）
A．阳极发生将海水中的氧化生成的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的
C．阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的等积垢需要定期清理
13．（2020·江苏·高考真题）将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是（ ）
A．阴极的电极反应式为
B．金属M的活动性比Fe的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
14．（2022·江苏·高考真题）氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
(1)“热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应为_____________(用电极反应式表示)。
②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有_______(填元素符号)。
(2)“热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收制得的溶液反应，生成、和；再经生物柴油副产品转化为Fe。
①实验中发现，在时，密闭容器中溶液与铁粉反应，反应初期有生成并放出，该反应的离子方程式为_________________________。
②随着反应进行，迅速转化为活性，活性是转化为的催化剂，其可能反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为___________________。
③在其他条件相同时，测得Fe的转化率、的产率随变化如题图所示。的产率随增加而增大的可能原因是___________________。
(3)从物质转化与资源综合利用角度分析，“热循环制氢和甲酸”的优点是_____________。
15．（2021·北京·高考真题）环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。
(1)①阳极室产生Cl2后发生的反应有：
_________________________、CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl。
②结合电极反应式说明生成溶液a的原理_____________。
(2)一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。
电解效率η和选择性S的定义：
η(B)=×100%
S(B)=×100%
①若η(EO)=100%，则溶液b的溶质为_____________。
②当乙烯完全消耗时，测得η(EO)≈70%，S(EO)≈97%，推测η(EO)≈70%的原因：
I.阳极有H2O放电
II.阳极有乙烯放电
III.阳极室流出液中含有Cl2和HClO
……
i.检验电解产物，推测I不成立。需要检验的物质是_____________。
ii.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2，η(CO2)≈_______%。经检验阳极放电产物没有CO2。
iii.实验证实推测III成立，所用试剂及现象是_____________。
可选试剂：AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。
【课后精练】
第I卷（选择题）
1．（2022·重庆南开中学高三阶段练习）设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（ ）
A．中含有的中子数为NA
B．分子中含有的σ键数目为4NA
C．标准状况下，22.4LHCl气体中数目为NA
D．电解精炼铜过程中，阳极质量减少32g时电路中转移电子数目为NA
2．（2022·云南·瑞丽市第一民族中学）下列关于电解池的叙述中，不正确的是（ ）
A．与电源正极相连的是电解池的阴极B．电解池是电能转化为化学能的装置
C．溶液中的阳离子移向阴极D．在电解池的阳极发生氧化反应
3．（2022·全国·高三专题练习）关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（ ）
A．若在阴极附近的溶液中滴入石蕊试液，溶液呈无色
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
4．（2022·湖北·高三阶段练习）是21世纪理想的能源，工业上制备氢气的常见方法有以下三种：①电解水法制备；②水煤气法制备；③电解饱和食盐水法制备。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．方法①中，当阴极产生a ml气体时，转移的电子数为4aNA
B．方法②中，制备22.4L时，断裂的极性键的数目为NA
C．方法③中，每电解117gNaCl时，产生的气体的分子数为NA
D．用这三种方法分别制备1ml，转移的电子数均为2NA
5．（2022·上海中学东校）下列反应中，将电能转化为化学能的是（ ）
A．火力发电B．太阳能电池
C．铜锌原电池D．电解饱和食盐水
6．（2022·广西·模拟预测）在N羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)介质中，可实现醇向醛的转化，原理如图。下列说法错误的是（ ）
A．NHPI具有催化作用
B．海绵Ni电极发生氧化反应
C．总反应为+H2↑
D．每消耗1ml苯甲醇，有2ml电子在介质中通过
7．（2022·全国·高三专题练习）下列指定反应的离子方程式正确的是（ ）
A．铅蓄电池放电时负极反应：PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O
B．电解饱和MgCl2溶液：2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-
C．用惰性电极电解CuCl2溶液：Cu2++2Cl-+2H2OCu(OH)2↓+Cl2↑+H2↑
D．铜片上电镀银的总反应(银作阳极，硝酸银溶液作电镀液)：Ag(阳极)Ag(阴极)
8．（2022·江苏·金陵中学）化学在生产和日常生活中有着重要的应用，下列说法错误的是（ ）
A．氧化铝熔点很高，可用于制作耐高温材料
B．镀锌铁板是利用了原电池原理来防止钢铁腐蚀
C．次氯酸钠具有强氧化性，可用于配制消毒液
D．明矾水解产生具有吸附性的胶体粒子，可作漂白剂
9．（2022·河南·一模）一种新型镁硫电池的工作原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该电池使用的是碱性电解质水溶液
B．中间的隔膜是阳离子交换膜
C．放电时，正极反应包括3Mg2+ +MgS8- 6e- =4MgS2
D．充电时，电子从Mg电极流出
10．（2022·安徽·歙县教研室）下列反应的方程式不正确的是（ ）
A．石灰石与醋酸反应：+2CH3COOH═2CH3COO-+CO2↑+H2O
B．铜片上电镀银的阳极反应式为：Ag-e-═Ag+
C．铜与稀硝酸反应：3Cu+2+8H+═3Cu2++2NO↑+4H2O
D．明矾溶液中加入少量氢氧化钡溶液：2Al3++3+3Ba2++6OH-═2Al(OH)3↓+3BaSO4↓
11．（2022·陕西渭南）下列电化学装置能达到相应目的的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
12．（2022·广西百色）据最近媒体报道，化学研究人员开发了一种可充电锌空气电池，这种电池的电解质溶液为KOH溶液，储电量是锂电池的五倍，而且更安全、更环保，反应原理为2Zn+O2 + 4KOH+2H2O 2K2Zn(OH)4。下列说法正确的是（ ）
A．该电池放电时的反应与充电时的反应互为可逆反应
B．充电时，电解质溶液K+向阳极方向移动，且发生氧化反应
C．放电时，负极反应式为Zn-2e -+4OH- =
D．充电时，电解质溶液中OH- 浓度逐渐减小
13．（2022·全国·高三专题练习）天津大学某科研团队利用电解原理，实现了两电极体系中甲酸和辛腈的高选择性合成，其工作原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
注：不考虑电极的副反应。
A．Ni2P电极与直流电源的负极相连
B．通电一段时间后， In/In2O3-x电极附近溶液的pH不变
C．工作时，每转移2ml电子阴极室和阳极室中溶液的质量变化相差46g
D．理论上整个反应过程的原子利用率为100%
14．（2022·河南·高三阶段练习）化学反应丰富多彩。下列说法错误的是（ ）
A．和均可通过化合反应得到
B．成熟苹果的汁液在水浴加热条件下，能与银氨溶液反应生成银
C．船舶外壳上镶嵌锌块，船舶在水中就不易被腐蚀
D．22.4L(标准状况)与足量混合，光照下充分反应可得到1ml
15．（2022·辽宁抚顺）下列实验操作、现象、结论正确的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
16．（2022·江苏·启东中学模拟预测）高电压水系锌—有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．放电时，负极反应式为
B．放电时，正极区溶液的增大
C．充电时，转化为转移电子
D．充电时，中性电解质的浓度增大
第II卷（非选择题）
17．（2021·山西·怀仁市第一中学校高三期中）造成大气污染的NOx、SO2主要来自于汽车尾气及工厂废气的排放，对其进行处理是我们研究的重要课题。
(1)某汽车安装的尾气净化装置工作原理如图所示。下列叙述错误的是_______(填字母)。
A．Pd-Pre催化剂可提高尾气净化反应的平衡转化率
B．NOx的生成主要是与汽油燃烧不充分有关
C．在此变化过程中，NOx被还原
D．在催化剂的作用下，CO、NOx、C3H8都转化为无毒的物质
(2)已知：2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH1=-221.0kJ·ml-1
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH2=+180.5kJ·ml-1
2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH3=-746.0kJ·ml-1
则用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式为_____________________。
(3)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2S+O2=H2O2+S↓。
①装置中H+向_______池迁移。
②写出乙池溶液中发生反应的离子方程式______________。
(4)铈元素(Ce)常见有+3、+4两种价态。NO可以被含Ce4+的溶液吸收，生成含有Ce3+和的吸收液，反应的离子方程式为_____________________；现采用电解法将上述吸收液中的转化为无毒物质，同时再生Ce4+，其原理如图所示。
①Ce4+从电解槽的_______(填字母代号)口流出。
②写出阴极的电极反应式：______________。
18．（2021·河南·濮阳市油田第二高级中学）为了实现“节能减排”，减少全球温室气体排故，研究、、CO等大气污染气体的处理及新能源的开发与利用具有重要意义。
(1)用催化还原氢氧化物可以消除氢氧化物污染。
已知：
①
②
③
1ml (g)与(g)反应生成(g)、(g)和(l)的反应热___________。
(2)利用直接加氢合成二甲醚()包括以下三个相互联系的反应：
I.甲醇的合成
II.甲醇脱水
III.逆水气变换
已知：相关物质变化的焓变示意图如下图：
写出由CO(g)直接加(g)合成(g)的热化学方程式：__________________。
(3)合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备，其主要反应为。
已知下列键能[形成(或破坏)1ml化学键所放出(或吸收)的能量]数据：
则该反应的___________。
(4)主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。如图所示的电解装置，可将雾霾中的NO、转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。
①A是___________(填化学式)。
②通入NO发生的电极反应为___________。
19．（2021·山东·泰安一中）随着人类社会的发展，氮氧化物的排放导致一系列环境问题。
(1)NO加速臭氧层被破坏，其反应过程如图所示：
①NO的作用是______________。
②反应O3(g) + O(g) = 2O2(g) △H= -143 kJ/ml
反应1： O3(g)+ NO(g)=NO2(g) + O2(g) △H1= -200.2 kJ/ml
反应2：热化学方程式为_____________________。
(2)通过NOx，传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如：
①Pt电极上发生的是_______反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式：_____________________。
(3)将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连，铂片与电源负极相连，以电流强度1A通电10min，然后将电源反接，以电流强度为1A继续通电20min。试回答：最后时刻两电极的电极反应式：
①铜电极______________；
②铂电极______________。
(4)装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。下列说法正确的是_______
A．b处应通入CH4，电极反应式是CH4+10OH﹣﹣8e﹣=CO+7H2O
B．电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH变小，装置Ⅱ中Cu2+的物质的量浓度不变
C．在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化25.6g，则装置Ⅰ中理论上消耗标准状况下甲烷1.12L
D．电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH﹣以外还含有CO (忽略水解)
20．（2021·重庆·高三）含结晶水的无机物可应用在吸波材料、电极材料和相变储能材料等领域。胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要的结晶水合物。
(1)硫酸铜参比电极具有电位稳定的优点，可用于土壤环境中钢质管道的电位监测。测量的电化学原理如图所示。回答下列问题：
①负极的电极反应式为______________。
②测量后参比电极中CuSO4溶液的浓度_______(填"变大”，“变小”或“不变")。
(2)把胆矾放到密闭容器内，缓缓抽去其中的水气，胆矾分三次依次脱水，各步脱水过程为一系列的动态平衡，反应式如下(脱水过程为吸热反应)。
反应I：CuSO4·5H2O (s) CuSO4·3H2O (s) + 2H2O(g)
反应II：CuSO4·3H2O (s) CuSO4·H2O (s) + 2H2O(g)
反应III：CuSO4·H2O (s) CuSO4(s) + H2O(g)
如图为50°C时水合物中水的质量分数 w与压强p(H2O)的关系图，回答下列问题：
①用无水CuSO4检验乙醇中含有微量水的现象是_______。
②反应Ⅰ对应的线段为_______(填“ab”、“ed”或“ef”)。
③反应Ⅱ的平衡常数Kp=_______Pa2。
④反应III在60°C和50°C的平衡压强p(H2O)分别为p1和p2，则p2_______ p2 (填*>”、“<”或“=”)。
⑤当样品状态c点下网到M点，体系存在的固体有_______； 转化率为_______% (保留小数点后两位)。
⑥25°C时为了保持CuSO4·5H2O晶体纯度，可将其存在盛有大量Na2CO3· H2O晶体(平衡压强p(H2O)=706Pa)的密闭容器中，简述其理由_________________。
21．（2021·安徽·六安二中）人们常常利用化学反应中的能量变化为人类服务。
(1)氢能是一种具有发展前景的理想清洁能源，氢气燃烧时放出大量的热。氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示：
根据上图可知，在化学反应中，不仅存在物质的变化，而且伴随能量变化，写出1ml完全燃烧生成1mlH2O(气态)时的热化学方程式_________________。
(2)下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_______。
A．B．
C．CH4+2O2CO2+2H2OD．
(3)某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验。实验结果记录加表：
根据表中记录的实验现象，回答下列问题。
①实验1中铝为_______极(填正或负)
②写出实验4中铝电极的电极反应式：_________________。
③根据以上实验结果，在原电池中相对活泼的金属作正极还是作负极受到哪些因素的影响？_________________________。
(4)电动汽车上使用的铅蓄电池是以一组充满海绵状铜的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用稀作电解质溶液。放电时，总反应方程式为。
①放电时，正极的电极反应式为_________________。
②铅蓄电池放电时，当外电路中通过电子时，理论上溶液中消耗的物质的量为_________________。
③对于甲烷氧气燃料电池，电解质溶液的溶质是KOH。通甲烷一极的电极反应方程式为_________________。
22．（2021·贵州遵义·高三阶段练习）位于遵义市播州区的南白铝厂以电解生产铝为主。由于铝具有外观漂亮，不易被腐蚀，质轻等优点，目前在国际市场上的应用越来越广泛。
(1)可以用电镀法在钢制品上电镀铝，为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层。
①Al在周期表中的位置是：_______。
②写出NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层的离子方程式_________________。
③钢制品上电镀铝的电镀装置中钢制品位于电镀池的_______极。
(2)如图是实验室模拟南白铝厂从铝土矿(主要成分为Al2O3，还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质)中提取Al2O3并制取Al的流程：
①用NaOH溶解过程中，通常将铝土矿粉碎，其目的是_______。
②“溶解”时，SiO2与NaOH溶液反应生成的硅酸钠与溶液中偏铝酸钠发生反应：2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O=Na2Al2Si2O8↓+4NaOH，“赤泥”的主要成分为_______（写出化学式）。
③“酸化”时，通入过量CO2与NaAlO2反应，写出该反应化学方程式_________________。
④过滤需要的玻璃仪器有_______。
(3)电解是电解熔融的Al2O3，电解过程中阴极的电极反应式为_________________。电解质类型
电极反应式及总反应式
电解质
溶液浓度
溶液
pH
电解质
溶液复原
含氧酸，如H2SO4
阴极：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
总反应式：2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑
增大
减小
加水
可溶性强碱，如NaOH
增大
活泼金属含氧酸盐，如KNO3
不变
电解质类型
电极反应式及总反应式
电解质溶液浓度
溶液pH
电解质溶液复原
无氧酸，如HCl
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑
总反应式：2HCleq \(=====,\s\up7(电解))H2↑＋Cl2↑
减小
增大
通入HCl气体
不活泼金属无氧酸盐，如CuCl2
阴极：Cu2＋＋2e－=== Cu
阳极：2Cl－－2e－=== Cl2↑
总反应式：CuCl2eq \(=====,\s\up7(电解)) Cu＋Cl2↑
加入CuCl2固体
电解质(水溶液)
电极反应式及总反应式
电解质浓度
溶液pH
溶液复原
活泼金属的无氧酸盐
(如NaCl)
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应式：
2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－
生成新电解质
增大
通入HCl气体
电解质(水溶液)
电极反应式及总反应式
电解质浓度
溶液pH
溶液复原
不活泼金属的
含氧酸盐[如CuSO4]
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu
总反应式：
2Cu2＋＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋4H＋
生成新电解质
减小
加CuO或CuCO3
选项
a极板
b极板
x电极
z溶液
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
装置
离子交换膜电解槽
阳极
钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)
阴极
碳钢网
阳离子交换膜
①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过
②将电解槽隔成阳极室和阴极室
作用：阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
加入物质
a、b、c、d加入或取出的物质分别是精制饱和NaCl溶液；含少量NaOH的水、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。
电镀(Fe表面镀Cu)
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：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解槽底部形成阳极泥
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4(冰晶石))4Al＋3O2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟干燥气体或非电解质液体接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
eq \a\vs4\al(无)电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
实验装置
实验
编号
浸泡液
pH
氧气体积分数
随时间的变化
①
1.0 ml·L－1 NH4Cl
5
②
0.5 ml·L－1 (NH4)2SO4
5
③
1.0 ml·L－1 NaCl
7
④
0.5 ml·L－1 Na2SO4
7
装置示意图
序号
电解质溶液
实验现象
①
阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有
②
阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无元素
A．比较Fe、Cu的金属性强弱
B．制作Cu-Zn“双液”原电池
C．制备少量
D．实现反应：
操作及现象
结论
A
在KSCN与的混合液中再加入KCl固体溶液颜色不变
增大KCl浓度，平衡不移动
B
将粗铜和精铜分别连接电源的正、负极，两电极减少和增加的质量不相等
质量变化大的电极一定与电源的负极相连
C
常温下，用pH计分别测定饱和NaX溶液、饱和NaY溶液的pH：
常温下酸性：
D
工业合成氨选择在500℃进行
升高温度原料的转化率增大
化学键
C—H
H—O
C=O
H—H
键能/
414
464
803
436
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、石墨
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
NaOH溶液
偏向Mg