電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)A組全員必做題1.某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖裝置研究不同能量之間的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。下列說(shuō)法正確的是()A斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，閉合開(kāi)關(guān)S2，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能等B斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，閉合開(kāi)關(guān)S2，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于電解池C斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于原電池D斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解析：從裝置圖可知斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，閉合開(kāi)關(guān)S2，構(gòu)成原電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能等，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于電解池，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A2糕點(diǎn)包裝中常用的脫氧劑組成為還原性鐵粉、氯化鈉、炭粉等，其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同。下列分析正確的是()A脫氧過(guò)程是吸熱反應(yīng)，可降低溫度，延長(zhǎng)糕點(diǎn)保質(zhì)期B脫氧過(guò)程是鐵作原電池正極，電極反應(yīng)為Fe3eFe3C脫氧過(guò)程中碳作原電池負(fù)極，電極反應(yīng)為2H2OO24e4OHD含有1.12 g鐵粉的脫氧劑，理論上最多能吸收氧氣336 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)解析：鋼鐵的吸氧腐蝕為放熱反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤。脫氧過(guò)程，鐵為負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe2e=Fe2；碳作正極，電極反應(yīng)為2H2OO24e=4OH，B、C項(xiàng)均錯(cuò)誤。根據(jù)電極反應(yīng)可得電池反應(yīng)為2FeO22H2O=2Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2可繼續(xù)被氧化：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，因此可得關(guān)系式：4Fe3O2,1.12 g Fe完全反應(yīng)最多可吸收O2 336 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，D項(xiàng)正確。答案：D3(2016湖南岳陽(yáng)一模)全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖方法保護(hù)埋在酸性土壤中的鋼質(zhì)管道，使其免受腐蝕。關(guān)于此方法，下列說(shuō)法不正確的是()A土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因?yàn)樵诔睗竦耐寥乐行纬闪嗽姵谺金屬棒M的材料應(yīng)該是比鎂活潑的金屬C金屬棒M上發(fā)生反應(yīng)：Mne=MnD這種方法稱為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法解析：金屬棒M只要比鐵活潑即可，太活潑的金屬易與水反應(yīng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B4(2016武漢調(diào)研)某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置，探究氯堿工業(yè)原理，下列說(shuō)法正確的是()A石墨電極與直流電源負(fù)極相連B用濕潤(rùn)淀粉KI試紙?jiān)阢~電極附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色C氫氧化鈉在石墨電極附近產(chǎn)生， Na向石墨電極遷移D銅電極的反應(yīng)式為：2H 2e=H2 解析：若該裝置是探究氯堿工業(yè)原理，則Cu電極應(yīng)該與電源的負(fù)極連接，石墨電極與直流電源正極相連，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu電極為陰極，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2e=H2；在陽(yáng)極C電極上發(fā)生反應(yīng)：2Cl2e=Cl2；所以用濕潤(rùn)KI淀粉試紙?jiān)谔茧姌O附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Cu電極為陰極，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2e=H2；破壞了附近的水的電離平衡，最終在Cu電極附近氫氧化鈉產(chǎn)生， Na向銅電極遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；銅電極的反應(yīng)式為：2H2e= H2，D項(xiàng)正確。答案：D5(2016天星高三聯(lián)考)據(jù)報(bào)道，近日微軟新推出一款諾基亞品牌的功能手機(jī)Nokia 230，該款手機(jī)使用新型鋰釩氧化物電池，續(xù)航時(shí)間可達(dá)到27天。已知電池的總反應(yīng)為V2O5xLiLixV2O5，下列說(shuō)法正確的是()A電池在放電時(shí)，Li向電源負(fù)極移動(dòng)B充電時(shí)陽(yáng)極的反應(yīng)為L(zhǎng)ixV2O5xe=V2O5xLiC放電時(shí)負(fù)極失重7.0g，則轉(zhuǎn)移2mol電子D該電池以Li、V2O5為電極，酸性溶液作介質(zhì)解析：電池在放電時(shí)，Li向正極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電池充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是LixV2O5xe=V2O5xLi，B項(xiàng)正確；負(fù)極的反應(yīng)為，每消耗1 mol Li(7.0 g)則轉(zhuǎn)移1 mol電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Li是活潑金屬，會(huì)與酸性溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2，因而電池介質(zhì)不會(huì)是酸性溶液，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B6用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時(shí)間后，欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài)，應(yīng)向溶液中加入適量的()ACuSO4BH2OCCuO DCuSO45H2O解析：從電解反應(yīng)入手，2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，消耗了CuSO4H2O，復(fù)原則要生成它們，復(fù)原的反應(yīng)是CuOH2SO4=CuSO4H2O，故選C項(xiàng)。答案：C7(2016安徽示范高中聯(lián)考)一定條件下，有關(guān)金屬腐蝕的下列說(shuō)法不正確的是()A為減緩金屬腐蝕，可將要保護(hù)的金屬物件與外電源的正極相連接做陽(yáng)極B在pH<6的溶液中，金屬主要發(fā)生析氫腐蝕C鋼鐵制品腐蝕時(shí)正極反應(yīng)：O22H2O4e=4OHD在金屬物件表面涂上機(jī)油可防止金屬生銹從而使金屬保持光澤解析：A項(xiàng)要保護(hù)的金屬物件應(yīng)與外電源的負(fù)極相連做陰極。答案：A8在水中加入等物質(zhì)的量的Ag、Ba2、Na、SO、NO、Cl。該溶液放在用惰性材料作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為()A35.5108 B16137C81 D10835.5解析：Ag與Cl生成AgCl，Ba2與SO生成BaSO4，電解硝酸鈉溶液實(shí)際上電解水。答案：C9(2016吉林市第一次摸底考試)用含鋅、銀雜質(zhì)的粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，CuSO4溶液做電解液進(jìn)行電解，下列有關(guān)電解液中Cu2物質(zhì)的量濃度的敘述中，正確的是()Ac(Cu2)增大 Bc(Cu2)減小Cc(Cu2)不變 D無(wú)法確定解析：用含鋅、銀雜質(zhì)的粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，CuSO4溶液做電解液進(jìn)行電解，則在陽(yáng)極，Zn會(huì)失去電子變?yōu)閆n2進(jìn)入溶液，溶液中的Cu2在陰極得到電子變?yōu)镃u析出，因此電解液中Cu2物質(zhì)的量濃度減小，故選項(xiàng)是B。答案：B10(2016安徽桐城一模)新一代鋰電池的反應(yīng)為FePO4LiLiFePO4，該電池可用于電動(dòng)汽車(chē)，其以含Li的導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。下列有關(guān)LiFePO4電池說(shuō)法正確的是()A放電時(shí)電池正極反應(yīng)為FePO4Lie=LiFePO4B充電時(shí)LiFePO4只發(fā)生氧化反應(yīng)不發(fā)生還原反應(yīng)C充電過(guò)程中，電池正極材料的質(zhì)量增加D加入硫酸可以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性解析：放電時(shí)正極FePO4中的3價(jià)的鐵得電子生成LiFePO4中2價(jià)的鐵，用Li配平電荷，A選項(xiàng)正確；充電時(shí)，正極為電解池的陽(yáng)極，LiFePO4失電子生成FePO4，質(zhì)量減輕，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；Li與硫酸、水均反應(yīng)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A11利用如圖所示裝置電解硝酸銀溶液和飽和硫酸鈉溶液(甲中盛有AgNO3溶液，乙中盛有飽和Na2SO4溶液)。(1)通電一段時(shí)間，觀察到濕潤(rùn)的淀粉KI試紙的_(選填“C”或“D”)端變藍(lán)。(2)裝置甲中陽(yáng)極為_(kāi)，陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。(3)裝置乙中觀察到的現(xiàn)象是_。(4)電解一段時(shí)間后，裝置甲、乙中共收集到氣體0.168 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，而且該時(shí)間段內(nèi)裝置乙中析出硫酸鈉晶體(Na2SO410H2O)w g，測(cè)得裝置甲中溶液的體積為1 L，則裝置甲中溶液的pH為_(kāi)。電解前飽和Na2SO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為_(kāi)(計(jì)算時(shí)忽略電解過(guò)程中的其他副反應(yīng))。解析：(1)由于D連接電源負(fù)極，作陰極，則C極作陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成I2，故淀粉KI試紙的C端變藍(lán)。(2)裝置甲中Pt電極作陽(yáng)極，而Fe極發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極。(3)裝置乙中Cu為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2，Cu極附近溶液中有Cu2的顏色，石墨電極上水得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣，溶液的pH增大，故生成氫氧化銅沉淀。(4)相同時(shí)間內(nèi)，裝置甲、乙通過(guò)的電子的物質(zhì)的量相等，裝置甲中生成1 mol O2時(shí)，裝置乙中生成2 mol H2，故0.168 L氣體中有1/3是氧氣，即氧氣為0.056 L，且裝置甲中存在關(guān)系式：4HO2，故裝置甲中n(H)0.01 mol/L，即裝置甲中溶液的pH2。對(duì)于裝置乙，陽(yáng)極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，陰極反應(yīng)式為2H2e=H2，電解的總反應(yīng)式為Cu2H2OCu(OH)2H2。當(dāng)陰極析出0.005 mol H2時(shí)，耗水0.01 mol，析出的晶體中Na2SO4的質(zhì)量除以晶體質(zhì)量和電解時(shí)消耗水的質(zhì)量之和即為飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。答案：(1)C(2)PtAge=Ag(3)石墨極有氣泡產(chǎn)生，Cu極周?chē)兯{(lán)，溶液中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀(4)2100%12某課外活動(dòng)小組用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問(wèn)題。(1)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接，則B極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。(2)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接，則B極的電極反應(yīng)式為_(kāi)，總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是(填序號(hào))_。溶液中Na向A極移動(dòng)從A極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán)反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24 L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子(3)該小組同學(xué)認(rèn)為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)。此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)_(填“大于”“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。制得的氫氧化鉀溶液從出口(填寫(xiě)“A”“B”“C”或“D”)_導(dǎo)出。通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因_。若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。解析：(1)開(kāi)關(guān)K與a相連，裝置構(gòu)成原電池，F(xiàn)e失去電子為原電池負(fù)極。(2)開(kāi)關(guān)K與b相連，裝置構(gòu)成電解NaCl溶液的電解池，B為電解池的陰極，溶液中的H在B極放電生成H2。電解過(guò)程中Na應(yīng)該向陰極B移動(dòng)；A極產(chǎn)生的氣體為Cl2，Cl2能將I氧化為I2，I2遇淀粉變藍(lán)；根據(jù)電解反應(yīng)：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，電解一段時(shí)間后若加入鹽酸會(huì)增加H2O的質(zhì)量，應(yīng)通入HCl氣體使其恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度；若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24 L氣體，即0.1 mol H2，則有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，但在溶液中轉(zhuǎn)移的不是電子，而是離子。(3)溶液中的OH在陽(yáng)極失電子產(chǎn)生O2：4OH4e=2H2OO2，所以在B口放出O2，從A口導(dǎo)出H2SO4。溶液中的H在陰極得到電子產(chǎn)生H2：2H2e=H2，則從C口放出H2，從D口導(dǎo)出KOH溶液。因SO所帶電荷數(shù)大于K所帶電荷數(shù)，SO通過(guò)陰離子交換膜，K通過(guò)陽(yáng)離子交換膜，所以通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)大于通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)。O2、H2、KOH溶液構(gòu)成燃料電池時(shí)，O2在電池正極放電：O24e2H2O=4OH。答案：(1)Fe2e=Fe2(2)2H2e=H22Cl2H2O2OHH2Cl2(3)4OH4e=2H2OO2小于DH在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動(dòng)，使c(OH)>c(H)O22H2O4e=4OHB組重點(diǎn)選做題13.某課外活動(dòng)小組準(zhǔn)備用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)有甲、乙、丙三位同學(xué)分別選擇了如下電極材料和電解質(zhì)溶液：A電極B電極X溶液甲CuZnH2SO4乙PtPtCuCl2丙FeCu？(1)甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中將開(kāi)關(guān)K5閉合，Zn電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)。(2)乙同學(xué)準(zhǔn)備進(jìn)行電解CuCl2溶液的實(shí)驗(yàn)，則電解時(shí)的總反應(yīng)式為_(kāi)。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)閉合的開(kāi)關(guān)組合是_。(從下列五項(xiàng)中選擇所有可能的開(kāi)關(guān)組合，第三小題也在這五項(xiàng)中選擇)AK1和K2BK1和K3CK1和K4DK2和K3EK2和K4(3)丙同學(xué)準(zhǔn)備在Fe上鍍Cu，選擇了某種鹽來(lái)配制電鍍液，則該鹽的化學(xué)式為_(kāi)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)閉合的開(kāi)關(guān)組合是_(選項(xiàng)如上)。解析：(1)甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中將開(kāi)關(guān)K5閉合，裝置為原電池，較活潑的Zn為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2。(2)乙同學(xué)用惰性電極電解CuCl2溶液，電解時(shí)的總方程式為CuCl2CuCl2，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)閉合K1和K4或閉合K2和K3。(3)丙同學(xué)準(zhǔn)備在Fe上鍍Cu，則Fe為電鍍池陰極，接電源負(fù)極，Cu為電鍍池陽(yáng)極，接電源正極，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)閉合K2和K3。應(yīng)選擇含Cu2的電解質(zhì)溶液為電解液。答案：(1)Zn2e=Zn2(2)CuCl2CuCl2CD(3)CuCl2或CuSO4D14(2015河北衡水二中測(cè)試)鋼鐵工業(yè)是國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)，鋼鐵生銹現(xiàn)象卻隨處可見(jiàn)，為此每年國(guó)家損失大量資金。請(qǐng)回答鋼鐵腐蝕與防護(hù)過(guò)程中的有關(guān)問(wèn)題：甲乙(1)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理：在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕，在中性或堿性環(huán)境中發(fā)生吸氧腐蝕。分別寫(xiě)出圖甲中鐵電極和石墨電極的電極反應(yīng)式：_，_。將該裝置作簡(jiǎn)單修改即可成為鋼鐵電化學(xué)防護(hù)的裝置，請(qǐng)?jiān)趫D甲虛線框內(nèi)所示位置作出修改，并用箭頭標(biāo)出導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向。寫(xiě)出修改后石墨電極的電極反應(yīng)式：_。(2)工業(yè)上常用鹽酸除去鐵銹?，F(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，溶液中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式有_。(3)在實(shí)際生產(chǎn)中，可在鐵制品的表面鍍銅防止鐵被腐蝕。裝置示意如圖乙：A電極對(duì)應(yīng)的金屬是_(寫(xiě)出元素名稱)，B電極的電極反應(yīng)式是_。若電鍍前鐵、銅兩片金屬質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧?、烘干、稱量，二者質(zhì)量差為5.12 g，則電鍍時(shí)電路中通過(guò)的電子為_(kāi) mol。鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明原因：_。解析：(1)圖甲為原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，石墨作正極，電極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH。利用外加電流的陰極保護(hù)法，在虛線框內(nèi)添加外接電源，使鐵作陰極，電子流動(dòng)方向與電流方向相反。修改后石墨為陽(yáng)極，氯離子放電：2Cl2e=Cl2。(2)鐵銹成分為Fe2O3，可與鹽酸反應(yīng)：Fe2O36HCl=2FeCl33H2O，F(xiàn)eCl3與Fe反應(yīng)：2FeCl3Fe=3FeCl2，鐵與鹽酸反應(yīng)：Fe2HCl=FeCl2H2。(3)鐵制品表面鍍銅，則鐵作陰極，銅作陽(yáng)極，A電極是陽(yáng)極，應(yīng)為銅，B電極上Cu2得電子被還原為Cu。二者質(zhì)量差為5.12 g，說(shuō)明陽(yáng)極上有2.56 g銅被氧化，陰極上生成2.56 g銅，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為20.08 mol。鍍銅鐵中鐵比銅活潑，鍍層破損后在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負(fù)極，加速鐵的腐蝕，而鍍鋅鐵中，鋅比鐵活潑，鍍層破損后在潮濕環(huán)境中形成原電池，鋅為負(fù)極，被腐蝕，鐵被保護(hù)。答案：(1)Fe2e=Fe2O24e2H2O=4OH2Cl2e=Cl2(2)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O、Fe2HCl=FeCl2H2、2FeCl3Fe=3FeCl2(3)銅Cu22e=Cu0.08鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負(fù)極，加速鐵的腐蝕