課時3電解池、金屬的腐蝕與防護一、選擇題1(2017貴陽調(diào)研)在世界海運史上曾發(fā)生過這樣一個悲?。阂凰颐小鞍⒛羌{”號的貨輪滿載著精選銅礦砂，在向日本海岸行駛時突然發(fā)生大面積漏水，最終沉沒。堅硬的鋼制船體為什么會突然漏水呢？事后的事故調(diào)查結(jié)果表明導致沉船的原因與船上的精選銅礦砂密切相關(guān)。下列對此調(diào)查結(jié)論的理解正確的是()A精銅礦砂裝載過多導致沉船B運輸途中銅與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應導致質(zhì)量增大，超過船的承載能力C在潮濕的環(huán)境中，船體與銅構(gòu)成了原電池，加速了作為負極的船體的腐蝕D在潮濕的環(huán)境中，船體與銅構(gòu)成了電解池，鋼制船體作陽極而被氧化腐蝕解析即使在潮濕的環(huán)境中精銅與空氣(O2)的反應也很慢，但當它與鋼(船體)、水膜(溶解有O2)形成原電池時會加速鋼(船體)的腐蝕。答案C2某溶液中含有Cu2、Fe2、Al3、Cl、NO，且濃度均為0.1 mol/L，用石墨作電極進行電解時，肯定得不到的產(chǎn)物是()ACl2BAlCCuDH2解析陰極上Al3、Fe2的放電能力弱于H，而Cu2的放電能力比水電離出的H的放電能力強，陽極上Cl放電能力強于OH。答案B3下列關(guān)于電化學知識的說法正確的是()A電解飽和食鹽水在陽極得到氯氣，陰極得到金屬鈉B電解精煉銅時，陽極質(zhì)量的減少不一定等于陰極質(zhì)量的增加C電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在陰極上依次析出Al、Fe、CuD電解CuSO4溶液一段時間后(Cu2未反應完)，加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復至原狀態(tài)解析A項，電解飽和食鹽水的化學方程式為2NaCl2H2OCl2，錯誤；B項，陽極除銅放電外，比銅活潑的金屬如Zn、Fe也放電，但陰極上只有Cu2放電，正確；C項，根據(jù)金屬活動性順序可知，陰極上離子的放電順序是Fe3>Cu2>H>Fe2>Al3，F(xiàn)e2和Al3不放電，F(xiàn)e3得電子生成Fe2，不會析出鐵和鋁，在陰極上依次生成的是銅、亞鐵離子、氫氣，錯誤；D項，電解CuSO4溶液，陰極析出Cu，陽極生成氧氣，應加入CuO。答案B4(2017衡水檢測)如圖所示的電化學裝置，下列敘述不正確的是()Aa和b用導線連接，電子由鐵經(jīng)過導線流向碳Ba和b用導線連接，鐵電極的電極反應式為：Fe2e=Fe2Ca、b分別連接直流電源正、負極，可以防止鐵被腐蝕Da、b分別連接直流電源負、正極，電壓足夠大時，Na向鐵電極移動解析a和b用導線連接構(gòu)成原電池，鐵是負極，電子由鐵經(jīng)過導線流向碳，A正確；a和b用導線連接，鐵電極的電極反應式為：Fe2e=Fe2，B正確；a、b分別連接直流電源正、負極，碳棒是陽極，鐵電極是陰極，可以防止鐵被腐蝕，C正確；a、b分別連接直流電源負、正極，碳棒是陰極，鐵電極是陽極，電解池中陽離子Na向陰極碳電極移動，D錯誤。答案D5(2017邢臺期末)常溫下用惰性電極電解NaHSO4溶液，電解一段時間后，下列有關(guān)電解質(zhì)溶液變化的說法正確的是()A電解質(zhì)溶液的濃度增大，pH減小B電解質(zhì)溶液的濃度增大，pH增大C電解質(zhì)溶液的濃度減小，pH減小 D電解質(zhì)溶液的濃度不變，pH不變解析NaHSO4=NaHSO，溶液呈酸性，常溫下用惰性電極電解NaHSO4溶液實質(zhì)是電解水，因此NaHSO4溶液的濃度增大，c(H)增大，pH減小，故A項正確。答案A6用如圖裝置電解K2SO4溶液，同時制備H2SO4溶液和KOH溶液，中裝入K2SO4溶液，下列有關(guān)分析正確的是()A區(qū)生成H2SO4Ba是陰離子交換膜C區(qū)的K進入?yún)^(qū)D區(qū)溶液的pH會升高解析區(qū)是陰極區(qū)，溶液中的H放電，故區(qū)生成的是堿，K通過陽離子交換膜進入?yún)^(qū)，故A、B錯，C對；區(qū)生成H2SO4，溶液pH下降，D錯。答案C7(2016福建四地六校聯(lián)考)某小組設(shè)計電解飽和食鹽水的裝置如圖，通電后兩極均有氣泡產(chǎn)生，下列敘述正確的是()A銅電極附近觀察到黃綠色氣體B石墨電極附近溶液呈紅色C溶液中的Na向石墨電極移動D銅電極上發(fā)生還原反應解析根據(jù)電解飽和食鹽水的裝置，如果通電后兩極均有氣泡產(chǎn)生，則金屬銅一定是陰極，該極上的反應為：2H2O2e=H22OH，石墨為陽極，發(fā)生的電極反應為：2Cl2e=Cl2，故石墨電極附近觀察到黃綠色氣體，銅電極極附近溶液呈紅色，A、B錯誤，D正確；電解池中，陽離子移向陰極，即移向銅電極，C錯誤。答案D8(2016太原測評)結(jié)合圖示判斷，下列敘述正確的是()AK與N連接時，X為硫酸，一段時間后溶液的pH增大BK與N連接時，X為氯化鈉，石墨極電極反應式為2H2e=H2CK與M連接時，X為硫酸，一段時間后溶液的pH增大DK與M連接時，X為氯化鈉，石墨極電極反應式為4OH4e=2H2OO2解析A項，K與N連接時形成原電池，X為硫酸時，電池總反應式為FeH2SO4=FeSO4H2，溶液pH增大，正確；B項，X為NaCl時，發(fā)生Fe的吸氧腐蝕，石墨是正極，正極反應式：O24e2H2O=4OH，錯誤；C項，K與M相連時形成電解池，X為硫酸，實質(zhì)是發(fā)生電解水的反應，H2O被消耗掉，則硫酸濃度增大，pH減小，錯誤；D項，電解NaCl溶液，石墨是陽極，陽極反應式：2Cl2e=Cl2，錯誤。答案A9在銅片上鍍銀時，下列敘述正確的是()將銅片接在電源的正極上將銀片接在電源的正極上在銅片上發(fā)生的反應是：Age=Ag在銀片上發(fā)生的反應是：4OH4e=O22H2O需用硫酸銅溶液為電鍍液需用硝酸銀溶液為電鍍液ABCD解析在銅片上鍍銀時，需將銅片接在電源的負極上，將銀片接在電源的正極上，用硝酸銀溶液作電鍍液。在銅片上發(fā)生的反應是：Age=Ag，在銀片上發(fā)生的反應是：Age=Ag。答案B10下面兩套實驗裝置，都涉及金屬的腐蝕反應，假設(shè)其中的金屬塊和金屬絲都是足量的。下列敘述正確的是()A裝置在反應過程中只生成NO2氣體B裝置開始階段鐵絲只發(fā)生析氫腐蝕C裝置在反應過程中能產(chǎn)生氫氣D裝置在反應結(jié)束時溶液中的金屬陽離子只有Cu2解析裝置中，鐵被濃硝酸鈍化，銅與濃硝酸反應，在這種條件下，銅作原電池的負極，鐵作正極，反應生成紅棕色的NO2，隨著反應的進行，濃硝酸變?yōu)橄∠跛?，隨后鐵作負極Cu作正極，稀硝酸發(fā)生還原反應生成無色的NO，金屬過量，故反應結(jié)束時溶液中既有Fe2，又有Cu2。因為裝置中充滿氧氣，一開始發(fā)生吸氧腐蝕，消耗氧氣導致左邊液面上升，鐵與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣，發(fā)生析氫腐蝕。答案C11(2016廣州一測)用電解法可提純含有某種含氧酸根雜質(zhì)的粗KOH溶液，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是()A陽極反應式為4OH4e=2H2OO2B通電后陰極區(qū)附近溶液的pH會增大CK通過交換膜從陰極區(qū)移向陽極區(qū)D純凈的KOH溶液從b口導出解析陽極區(qū)為粗KOH溶液，陽極上OH失電子發(fā)生氧化反應：4OH4e=2H2OO2，A項正確；陰極上H2O得電子發(fā)生還原反應：2H2O2e=H22OH，陰極區(qū)附近溶液中c(OH)增大，pH增大，B項正確；電解時陽離子向陰極移動，故K通過陽離子交換膜從陽極區(qū)移向陰極區(qū)，C項錯誤；陰極區(qū)生成KOH，故純凈的KOH溶液從b口導出，D項正確。答案C12常溫下，NCl3是一種黃色黏稠狀液體，是制備新型水消毒劑ClO2的原料，可以采用如圖所示裝置制備NCl3。下列說法正確的是()A每生成1 mol NCl3，理論上有4 mol H經(jīng)質(zhì)子交換膜向右側(cè)向左側(cè)遷移B可用濕潤的淀粉KI試紙檢驗氣體MC石墨極的電極反應式為NH3Cl6e=NCl34HD電解過程中，質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液的pH會減小解析A項，由NHNCl3，根據(jù)元素化合價變化知，NH中N由3價升高至3價，每生成1 mol NCl3，理論上有6 mol H由質(zhì)子交換膜右側(cè)向左側(cè)(陰極區(qū))遷移，錯誤。B項，M是氫氣，不能用濕潤的淀粉KI試紙檢驗，錯誤。C項，石墨電極發(fā)生氧化反應，電極反應式為NH3Cl6e=NCl34H，正確。D項，電解過程中，質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液中c(H)減小，溶液pH增大，錯誤。答案C二、填空題13(2015貴陽期末，17)某課外活動小組的同學在學習了電化學相關(guān)知識后，用如圖裝置進行實驗，請回答下列問題：(1)實驗一：將開關(guān)K與a連接，則乙為_極，電極反應式為_。(2)實驗一結(jié)束后，該研究小組的同學決定在乙電極表面上鍍下列金屬中的一種以防止鐵被腐蝕，正確的選擇是_(填字母編號)。ACuBZnCSnDAg(3)實驗二：開關(guān)K與b連接，則乙_極，總反應的離子方程式為_。(4)對于實驗二，下列說法正確的是_(填字母編號)。A溶液中Na向甲極移動B從甲極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍C反應一段時間后加適量鹽酸可恢復到電解前電解質(zhì)的濃度D反應在結(jié)束后，甲電極和乙電極上收集到的氣體體積一定相等(5)該研究小組的同學在進行實驗二結(jié)束的溶液中滴加酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)_(填“甲”或“乙”)極附近變紅。若標準狀況下乙電極產(chǎn)生22.4 mL氣體，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_ mol；若剩余溶液體積為200 mL，則該溶液的pH為_。解析(1)K與a相連構(gòu)成原電池，鐵作為原電池的負極，失去電子發(fā)生氧化反應：Fe2e=Fe2。(2)在Fe上鍍的金屬必須比鐵活潑，所以選擇Zn。(3)K與b相連構(gòu)成電解池，乙與電源負極相連，所以作為電解池的陰極。(4)A項，電解池中陽離子向陰極移動，錯誤；B項，甲極Cl放電生成Cl2，Cl2可使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍，正確；C項，兩電極生成的是等量的H2和Cl2，應通入HCl，若加入鹽酸會引進H2O，使溶液濃度變稀，錯誤；D項，陰極Cl放電結(jié)束后，OH放電得到O2，錯誤。(5)乙電極是H放電，所以該電極處產(chǎn)生了大量的OH，加入酚酞溶液變紅；乙電極反應式為2H2e=H2，n(e)2n(H2)20.022 4 L22.4 Lmol10.002 mol c(OH)0.01 molL1，所以pH12。答案(1)負Fe2e=Fe2(2)B(3)陰2Cl2H2O2OHH2Cl2(4)B(5)乙0.0021214如圖所示，E為浸過含酚酞的Na2SO4溶液的濾紙。A、B分別為鉑片，壓在濾紙兩端，R、S為電池的電極。M、N是用多微孔的Ni制成的電極，在堿溶液中可視為惰性電極。G為電流計，K為開關(guān)。C、D和電解池中都充滿濃KOH溶液。若在濾紙中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，將開關(guān)K打開，接通電源一段時間后，C、D中有氣體產(chǎn)生。請回答下列問題：(1)R為_(填“正”或“負”)極。(2)A附近溶液的現(xiàn)象是_，B附近發(fā)生的電極反應式為_。(3)濾紙上的紫色點向_(填“A”或“B”)方向移動。(4)當C、D中的氣體產(chǎn)生到一定量時，切斷外電源并接通開關(guān)K，經(jīng)過一段時間后，C、D中的氣體逐漸減少，C中的電極為_(填“正”或“負”)極，電極反應式為_。解析電解KOH溶液就是電解水，兩極分別產(chǎn)生H2和O2，因為相同條件下產(chǎn)生H2的體積是O2體積的兩倍，所以C管中收集到的是H2，D管中收集到的是O2。(1)H2是在陰極產(chǎn)生的，所以M是陰極，與之相連的R是電源的負極。(2)B是電解池的陽極，A是電解池的陰極。電解Na2SO4溶液也是電解水，電解時H移動到A極，得電子被還原為H2，破壞了A極附近水的電離平衡，導致A極附近的溶液顯堿性，使酚酞溶液變紅。B極上OH被氧化生成O2。(3)KMnO4溶液中，紫紅色的MnO向陽極移動。(4)當C、D中的氣體產(chǎn)生到一定量時，切斷外電源并接通開關(guān)K，此時裝置變?yōu)槿剂想姵?。?jīng)過一段時間，C、D中的氣體逐漸減少，H2和O2反應生成水，在堿性條件下，C中H2發(fā)生氧化反應。答案(1)負(2)溶液變紅4OH4e=2H2OO2(3)B(4)負2H24OH4e=4H2O15(2016海淀期末)電化學原理在防止金屬腐蝕、能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)合成等方面應用廣泛。(1)圖1中，為了減緩海水對鋼閘門A的腐蝕，材料B可以選擇_(填字母序號)。a碳棒b鋅板c銅板用電化學原理解釋材料B需定期拆換的原因：_。(2)圖2中，鋼閘門C作_極。若用氯化鈉溶液模擬海水進行實驗，D為石墨塊，則D上的電極反應式為_，檢測該電極反應產(chǎn)物的方法是_。(3)鎂燃料電池在可移動電子設(shè)備電源和備用電源等方面應用前景廣闊。圖3為“鎂次氯酸鹽”燃料電池原理示意圖，電極為鎂合金和鉑合金。E為該燃料電池的_極(填“正”或“負”)。F電極上的電極反應式為_。鎂燃料電池負極容易發(fā)生自腐蝕產(chǎn)生氫氣，使負極利用率降低，用化學用語解釋其原因：_。(4)乙醛酸()是有機合成的重要中間體。工業(yè)上用“雙極室成對電解法”生產(chǎn)乙醛酸，原理如圖4所示，該裝置中陰、陽兩極為惰性電極，兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸，其中乙二醛與M電極的產(chǎn)物反應生成乙醛酸。N電極上的電極反應式為_。若有2 mol H通過質(zhì)子交換膜，并完全參與了反應，則該裝置中生成的乙醛酸為_ mol。解析根據(jù)電化學原理，材料B對應的金屬的活潑性應強于被保護的金屬，所以材料B可以為鋅板。(2)圖2為外加電流的陰極保護法，被保護的金屬應與電源負極相連，作陰極，則D作陽極，Cl在陽極發(fā)生失電子反應生成Cl2。可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙或淀粉碘化鉀溶液來檢驗Cl2。(3)鎂具有較強的還原性，且由圖示可知Mg轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，發(fā)生失電子的氧化反應，故E為負極。次氯酸根離子具有強氧化性，且由圖示可知在F電極(正極)ClO轉(zhuǎn)化為Cl，發(fā)生得電子的還原反應。鎂可與水緩慢反應生成氫氣(與熱水反應較快)，即發(fā)生自腐蝕現(xiàn)象。(4)由H的遷移方向可知N為陰極，發(fā)生得電子的還原反應，結(jié)合題意“兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸”，可知N電極為乙二酸發(fā)生得電子的還原反應生成乙醛酸。1 mol乙二酸在陰極得到2 mol電子，與2 mol H反應生成1 mol乙醛酸和1 mol H2O，同時在陽極產(chǎn)生的1 mol Cl2能將1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸，兩極共產(chǎn)生2 mol乙醛酸。答案(1)b鋅等作原電池的負極，(失電子，Zn2e=Zn2)不斷遭受腐蝕，需定期拆換(2)陰2Cl2e=Cl2將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽極附近，試紙變藍，證明生成氯氣(或取陽極附近溶液滴加淀粉KI溶液，變藍)(3)負ClO2eH2O=Cl2OHMg2H2O=Mg(OH)2H2(4)HOOCCOOH2e2H=HOOCCHOH2O2