专题13 《电化学-原电池、电解池》二轮复习--2022年高考化学二轮复习专题冲刺(上海专用)
展开1.原电池与电解池的比较:
2.金属腐蚀的类型:化学腐蚀与电化学腐蚀。
3.金属的电化学腐蚀,以钢铁的腐蚀为例:
注意:
(1)正确判断金属所处环境的酸碱性是辨别金属发生吸氧腐蚀或析氢腐蚀的关键。如金属在潮湿的空气或中性溶液中发生吸氧腐蚀;而在NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液中发生析氢腐蚀。
(2)金属的吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍。
4.金属的电化学防护:利用如图装置,可以模拟铁的电化学防护。
为减缓铁的腐蚀:
a.若开关K置于M处,则X应为_______________,该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。
b.若开关K置于N处,则铁作阴极,铁很难被腐蚀,该电化学防护法为外加电流的阴极保护法。
总结:如果想利用原电池原理保护某金属,则应该让该金属作______极,找一个比它更活泼的金属材料作_________极。如果想利用电池池原理保护某金属,则应该让该金属作______极。
(2)改变金属的内部结构,如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、喷镀或表面钝化等方法。
5.判断金属腐蚀快慢的规律:
(1)如果金属腐蚀加快,则腐蚀速率的快慢:
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。
注:原电池原理引起的腐蚀中,活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀速率越_________。
(2)如果金属有防护措施,则防护效果:
电解原理引起的防护>原电池原理引起的防护>有物理防护的措施。
例1.(原电池、电解池的工作原理)
1.1.锂锰电池的体积小、性能优良,在生活中有广泛的应用。该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2,电池总反应为:Li+MnO2→LiMnO2。下列说法错误的是( )
A.电流方向是由b极流向a极
B.电池的负极反应为Li-e→Li+
C.不能用水代替电池中的混合有机溶剂作无机溶剂
D.Li+向电池负极移动
1.2.可通过电解NO气体来制备NH4NO3,其工作原理如下图所示,下列说法正确的是( )
A.电极a为阳极
B.电极b发生还原反应
C.电极a产生的NH4+的物质的量等于电极b产生的NO3-的物质的量
D.为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A,A是氨气
例2.(金属的电化学腐蚀:吸氧腐蚀与析氢腐蚀)
2.用如图所示装置研究电化学腐蚀及防护。关于图1和图2的叙述正确的是( )
A.负极反应均是:Fe-2e→Fe2+ B.正极反应均是:O2+2H2O+4e→4OH-
C.铁均被保护 D.图2的灯泡更亮
例3.(金属的电化学防护:牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法)
3.1.关于钢铁电化学保护两种方法的说法,正确的是( )
A.牺牲阳极阴极保护法利用的是电解原理
B.外加电流阴极保护法利用的是原电池原理
C.牺牲阳极阴极保护法中钢铁为正极
D.外加电流阴极保护法中钢铁为阳极
3.2研究性学习小组用如图装置研究钢铁(铁片)在海水中的腐蚀与防腐,下列说法正确的是( )
A.甲中没有发生电化学腐蚀 B.乙中石墨上发生的反应是:O2+4H++4e→2H2O
C.丙为牺牲阳极的阴极保护法 D.钢铁被腐蚀的速率:乙>甲>丙
变式训练:
1.下列电池工作时能量转化形式与其他三个不同的是( )
2.电解饱和食盐水的阳极产物是( )
A.NaOH B.HCl C.H2 D.Cl2
3.中华文明源远流长,下面中国国宝级文物的表面不会因电化学腐蚀被氧化的是( )
A.秦朝铜车马 B.春秋越王剑
C.唐三彩 D.商代司母戊鼎
4.(2015北京)在通风厨中进行下列实验:
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式:2NO+O2→2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中的现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中的现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
5.(2015天津)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是( )
A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后,甲池的c(SOeq \\al(2-,4))减小
C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加
D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡
6.某课外小组利用废旧金属器件制作一个简易的铜锌原电池,为确保实验安全,设计了如图装置,则下列说法正确的是( )
A.该装置将电能转化为化学能 B.电流方向为X→Y
C.Y表面产生大量气泡 D.将稀硫酸换成浓硫酸因为金属钝化,原电池不再工作
7.有关如图装置的说法中正确的是( )
A.若两电极直接连接,a是稀硫酸,则铁上发生的反应为:2H++2e→H2↑
B.若两电极直接连接,a是食盐水,则石墨附近的溶液的pH减小
C.若铁接电源负极,石墨接电源正极,a是食盐水,则左侧电极上析出的气泡比右侧电极上的少
D.若铁接电源负极,石墨接电源正极,a是氯化铜,则铁上有气泡
8.用滴有氯化钠溶液的湿润的滤纸分别做甲、乙两个实验,下列判断正确的是( )
A.a极上发生还原反应
B.b极上发生的反应为:O2+2H2O+2e→4OH-
C.c为阴极,发生的反应为:Fe-2e→Fe2+
D.铁片腐蚀速率:d>a>c
9.(2017全国 = 2 \* ROMAN II)用电解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H2SO4-H2C2O4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
10.碘盐中添加的碘酸钾(KIO3)在工业上可用电解KI溶液制取,电极材料是石墨和不锈钢,化学方程式是:KI+3H2OKIO3+3H2↑,有关说法不正确的是( )
A.石墨作阳极,不锈钢作阴极
B.I-在阳极放电,H+在阴极放电
C.电解过程中电解质溶液的pH变小
D.电解转移3ml电子时,理论上可制得KIO3 107g(注:KIO3相对分子质量为214)
11.下列与金属腐蚀有关的说法中,不正确的是( )
A.钢铁在潮湿空气中生锈属于电化学腐蚀
B.电化学腐蚀一般可分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀
C.金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程
D.铝具有很强的抗腐蚀能力,是因为其不易与氧气发生反应
12.如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。下列说法正确的是( )
A.该电化学腐蚀为析氢腐蚀
B.图中生成铁锈最多的是C区域
C.A区域比B区域更易腐蚀
D.铁闸中的负极的电极反应:Fe-2e→Fe2+
13.为保护地下钢管不受腐蚀,可使它与( )
①直流电源负极相连,②铜板相连,③锌板相连,④直流电源正极相连。
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
14.利用如图所示装置实现钢铁的电化学防护,下列说法错误的是( )
A.K连N,X极发生氧化反应
B.K连N称外接电流的阴极保护法
C.K连M,X为Na时,铁不易被腐蚀
D.K连M,铁上电极反应为:O2+2H2O+4e→4OH-
15.下列叙述正确的是( )
A.图a:插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重
B.图b:铁上镀铜,铁应与外加电源负极相连,一段时间后CuSO4溶液浓度减小
C.图c:导管液面上升,可以验证铁钉发生析氢腐蚀
D.图d:片刻后在Fe电极附近滴入高锰酸钾溶液,可以验证Fe电极被腐蚀
16.下列有关如图所示的说法正确的是( )
A.图甲中开关由M换到N处时,装置最右边的铜锌合金腐蚀的速率增大
B.图乙中接通开关时,锌腐蚀的速率增大,锌上放出气体的速率增大
C.图丙中接通K2时,铁棒不被腐蚀,属于牺牲阳极保护法
D.图丙中接通K1时,石墨棒周围溶液的pH增大
17.工业上用石墨作电极电解熔融Al2O3,电解过程中_____极(填“阴”或“阳”)的石墨易消耗,原因是_________________________________。
18.某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图)。
(1)若用于制漂白液,a为电池的______极,电解质溶液最好用______________________。
(2)若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠溶液作电解质溶液,阳极选用________作电极。
19.下图电解Na2CO3溶液生产NaHCO3,原理如图所示,则阴极产生的物质A的化学式为____。
电解时,若阴极生成标况下44.8L的A,则阳极产生NaHCO3的质量为______g。
20.高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中常用的一种新型净水剂,在反应中被还原成Fe3+离子。
完成下列填空:
(1)高铁酸钠之所以能净水,除了能杀菌消毒外,另一个原因是:
_________________________________________________(结合离子方程式回答)。
(2)生产高铁酸钠的另一种方法是电解法,原理是Fe+2NaOH+2H2O→Na2FeO4+3H2↑,
则电解过程中Fe在_________。
a.阳极发生氧化反应 b.阴极发生还原反应
c.阳极发生还原反应 d.阴极发生氧化反应
(3)某地海水样品经Na2FeO4处理后,所含离子及其浓度如下表所示(H+和OH-未列出):
表格中的a_______0.16(填“>”、“<”或“=”),判断的理由是 。
原电池
电解池
示例
装置特征
无电源,两极不同
有电源,两极可以相同,
也可以不同
电极名称
由___________决定
由___________决定
溶液中离子流向
_____离子移向正极(填“阳”或“阴”)
_____离子移向负极
_____离子移向阴极
_____离子移向阳极
电极反应
负极发生________反应(填“氧化”或“还原”),正极发生_______反应
阴极发生________反应
阳极发生________反应
能量转化
______能转化为_____能
______能转化为_____能
反应特征
自发进行的氧化还原反应
非自发进行的
氧化还原反应
联系
两者均发生氧化还原反应
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
定义
金属跟非电解质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
金属被氧化,原电池反应
联系
两者往往同时发生,电化学腐蚀更普遍,更严重。
电化腐蚀类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
外部条件的酸碱性
负极反应
正极反应
总反应
步骤
现象
Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止
Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡
离子
SO42-
Mg2+
Fe3+
Na+
Cl-
浓度(ml/L)
a
0.05
0.10
0.50
0.58
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