跟蹤檢測(cè)（十八）電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法不正確的是()A鋼鐵在弱堿性條件下發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)是O22H2O4e=4OHB當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí)，鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用C在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法D可將地下輸油鋼管與外加直流電源的負(fù)極相連以保護(hù)它不受腐蝕解析：選B弱堿性條件下，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，A正確；當(dāng)鍍層破損時(shí)，Sn、Fe可形成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，加快了Fe的腐蝕，B錯(cuò)誤；Fe、Zn、海水形成原電池，Zn失去電子作負(fù)極，從而保護(hù)了Fe，C正確；采用外加電流的陰極保護(hù)法時(shí)，被保護(hù)金屬與直流電源的負(fù)極相連，D正確。2如圖兩套實(shí)驗(yàn)裝置，都涉及金屬的腐蝕反應(yīng)，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(yīng)過(guò)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(yīng)過(guò)程中能產(chǎn)生氫氣D裝置在反應(yīng)結(jié)束時(shí)溶液中的金屬陽(yáng)離子只有Cu2解析：選C裝置中，鐵被濃硝酸鈍化，銅與濃硝酸反應(yīng)，在這種條件下，銅作原電池的負(fù)極，鐵作正極，反應(yīng)生成紅棕色的NO2，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸變?yōu)橄∠跛?，隨后鐵作負(fù)極Cu作正極，稀硝酸發(fā)生還原反應(yīng)生成無(wú)色的NO，金屬過(guò)量，故反應(yīng)結(jié)束時(shí)溶液中既有Fe2又有Cu2，A、D錯(cuò)誤；因?yàn)檠b置中左邊充滿氧氣，一開始發(fā)生吸氧腐蝕，消耗氧氣導(dǎo)致左邊液面上升，鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，發(fā)生析氫腐蝕，B錯(cuò)誤，C正確。3.(2019廣元診斷)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，下列有關(guān)敘述正確的是()A鋅電極上發(fā)生還原反應(yīng)B電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SO)不變C電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量減少D陰、陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡解析：選BA項(xiàng)，由裝置圖可知該原電池反應(yīng)原理為ZnCu2=Zn2Cu，故Zn電極為負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu電極為正極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，該裝置中為陽(yáng)離子交換膜，只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，故兩池中c(SO)不變，正確；C項(xiàng)，放電過(guò)程中溶液中Zn2由甲池通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池，乙池中Cu22e=Cu，故乙池中的Cu2逐漸由Zn2替代，摩爾質(zhì)量：M(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該裝置中為陽(yáng)離子交換膜，只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，放電過(guò)程中溶液中Zn2由甲池通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池保持溶液中電荷平衡，陰離子并不通過(guò)交換膜，錯(cuò)誤。4(2019安慶六校聯(lián)考)下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯(cuò)誤的是()解析：選CA項(xiàng)，鋅比銅活潑，鋅作負(fù)極，銅作正極，連接正確；B項(xiàng)，電解精煉銅，粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，連接正確；C項(xiàng)，電鍍時(shí)，鍍件作陰極，鍍層金屬作陽(yáng)極，連接錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解氯化銅溶液，銅作陰極，石墨作陽(yáng)極，連接正確。5下列關(guān)于電化學(xué)知識(shí)的說(shuō)法正確的是()A電解飽和食鹽水在陽(yáng)極得到氯氣，陰極得到金屬鈉B電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)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(shí)間后(Cu2未反應(yīng)完)，加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)至原狀態(tài)解析：選BA項(xiàng)，電解飽和食鹽水在陽(yáng)極Cl失電子得到Cl2，陰極H得電子得到H2和NaOH，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陽(yáng)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(xiàng)，根據(jù)金屬活動(dòng)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(huì)析出Fe和Al，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解 CuSO4 溶液，陰極析出Cu，陽(yáng)極生成O2，應(yīng)加入CuO。6下列有關(guān)電化學(xué)裝置的說(shuō)法正確的是()A利用圖a裝置處理銀器表面的黑斑Ag2S，銀器表面發(fā)生的反應(yīng)為Ag2S2e=2AgS2B圖b電解一段時(shí)間，銅電極溶解，石墨電極上有亮紅色物質(zhì)析出C圖c中的X極若為負(fù)極，則該裝置可實(shí)現(xiàn)粗銅的精煉D圖d中若M是海水，該裝置是通過(guò)“犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法”使鐵不被腐蝕解析：選A形成原電池反應(yīng)，Ag2S為正極被還原，正極反應(yīng)式為Ag2S2e=2AgS2，故A正確；銅為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，不能溶解，石墨電極上生成氧氣，故B錯(cuò)誤；圖c中的X極若為負(fù)極，粗銅為陰極，而電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，不能進(jìn)行粗銅的精煉，故C錯(cuò)誤；該裝置有外接電源，屬于“有外加電源的陰極保護(hù)法”，故D錯(cuò)誤。7.(2019建鄴區(qū)模擬)H2S廢氣資源化利用途徑之一是回收能量并得到單質(zhì)硫。反應(yīng)原理為2H2S(g)O2(g)=S2(s)2H2O(l)H632 kJmol1。如圖為質(zhì)子膜H2S燃料電池的示意圖。下列說(shuō)法正確的是()A電極a為電池的正極B電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OHC電路中每流過(guò)4 mol電子，電池內(nèi)部釋放632 kJ熱能D每17 g H2S參與反應(yīng)，有1 mol H經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)解析：選D由2H2SO2=S22H2O得出負(fù)極H2S失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則a為電池的負(fù)極，故A錯(cuò)誤；正極O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為O24H4e=2H2O，故B錯(cuò)誤；電路中每流過(guò)4 mol電子，則消耗1 mol氧氣，但該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，所以電池內(nèi)部幾乎不放出熱能，故C錯(cuò)誤；每17 g即0.5 molH2S 參與反應(yīng)，則消耗0.25 mol氧氣，則根據(jù)O24H4e=2H2O可知，有1 mol H經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)，故D正確。8.按如圖所示裝置進(jìn)行下列不同的操作，其中不正確的是()A鐵腐蝕的速率由快到慢的順序：只閉合K3>只閉合K1>都斷開>只閉合K2B只閉合K3，正極的電極反應(yīng)式：2H2OO24e=4OHC先只閉合K1，一段時(shí)間后，漏斗內(nèi)液面上升，然后只閉合K2，漏斗內(nèi)液面上升D只閉合K2，U形管左、右兩端液面均下降解析：選A金屬腐蝕速率：電解池的陽(yáng)極>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極，閉合K3，是原電池，鐵作負(fù)極；閉合K2，是電解池，鐵作陰極；閉合K1，鐵作陽(yáng)極，因此腐蝕速率由快到慢的順序：只閉合K1>只閉合K3>都斷開>只閉合K2，故A錯(cuò)誤；只閉合K3，構(gòu)成原電池，鐵棒發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應(yīng)式：O22H2O4e=4OH，故B正確；先只閉合K1，鐵作陽(yáng)極，陽(yáng)極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，陰極反應(yīng)式為2H2e=H2，U形管中氣體壓強(qiáng)增大，因此漏斗中液面上升；然后只閉合K2，鐵作陰極，陰極反應(yīng)式為2H2e=H2，陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2，U形管中氣體壓強(qiáng)增大，漏斗中液面上升，故C正確；根據(jù)選項(xiàng)C的分析，只閉合K2，兩極均有氣體放出，氣體壓強(qiáng)增大，左、右兩端液面均下降，故D正確。9(2019合肥模擬)如圖所示，甲池的總反應(yīng)式為N2H4O2=N22H2O。下列說(shuō)法正確的是()A甲池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式為N2H44e=N24HB乙池中石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為4OH4e=2H2OO2C甲池溶液pH增大，乙池溶液pH減小D甲池中每消耗0.1 mol N2H4，乙池理論上最多產(chǎn)生 6.4 g 固體解析：選B由圖知甲池是燃料電池，乙池是電解池，甲池的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，則負(fù)極不可能生成H，應(yīng)為N2H44e4OH=N24H2O，A錯(cuò)誤；乙池的石墨電極是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；甲池總反應(yīng)中生成了水，則KOH溶液濃度變小，pH減小，乙池生成Cu、O2、H2SO4，溶液pH減小，C錯(cuò)誤；根據(jù)各個(gè)電極流過(guò)的電量相等知，N2H42Cu，甲池每消耗0.1 mol N2H4，乙池理論上會(huì)析出12.8 g銅，D錯(cuò)誤。10如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A反應(yīng)一段時(shí)間后，乙裝置中在鐵電極區(qū)生成氫氧化鈉B乙裝置中鐵電極為陰極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2C通入氧氣的一極為正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為O24e2H2O=4OHD反應(yīng)一段時(shí)間后，丙裝置中硫酸銅溶液濃度保持不變解析：選A甲裝置為甲醚燃料電池，充入氧氣的一極發(fā)生還原反應(yīng)，為電極的正極，充入甲醚的一極為電極的負(fù)極；乙裝置為電解飽和氯化鈉溶液的裝置，根據(jù)串聯(lián)電池中電子的轉(zhuǎn)移，可知Fe電極為陰極，C極為陽(yáng)極；丙裝置為電解精煉銅的裝置，精銅為陰極，粗銅為陽(yáng)極。乙裝置中鐵電極發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2，根據(jù)電荷守恒知Na移向陰極，在鐵電極處生成氫氧化鈉，A正確，B錯(cuò)誤；正極發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，C錯(cuò)誤；粗銅極除了銅發(fā)生氧化反應(yīng)外，活動(dòng)性在銅前面的雜質(zhì)金屬也會(huì)反應(yīng)，但在精銅極，只有Cu2被還原，根據(jù)電荷守恒，硫酸銅溶液濃度減小，D錯(cuò)誤。11四甲基氫氧化銨(CH3)4NOH常用作電子工業(yè)清洗劑，以四甲基氯化銨(CH3)4NCl為原料，采用電滲析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如圖所示(a、b為石墨電極，c、d、e為離子交換膜)，下列說(shuō)法不正確的是()AN為正極B標(biāo)準(zhǔn)狀況下制備0.75NA (CH3)4NOH，a、b兩極共產(chǎn)生16.8 L 氣體Cc、e均為陽(yáng)離子交換膜Db極電極反應(yīng)式：4OH4e=O22H2O解析：選B電解后左側(cè)(CH3)4NOH溶液由稀變濃，說(shuō)明a極發(fā)生還原反應(yīng)，2H2O2e=H22OH，據(jù)此判斷a為陰極，b為陽(yáng)極，所以N為正極，故A正確；b極為OH放電生成O2：4OH4e=O22H2O，標(biāo)準(zhǔn)狀況下制備0.75NA(CH3)4NOH，需要陰極提供0.75 mol OH，轉(zhuǎn)移電子0.75 mol，a、b兩極共產(chǎn)生mol22.4 Lmol112.6 L氣體，故B錯(cuò)誤，D正確；(CH3)4NOH溶液由稀變濃，說(shuō)明(CH3)4N穿過(guò)c膜，c膜是陽(yáng)離子交換膜，NaCl溶液由稀變濃，說(shuō)明Na穿過(guò)e膜，e膜是陽(yáng)離子交換膜，故C正確。12如圖A為堿性硼化釩(VB2)空氣電池示意圖，兩極用離子交換膜隔開，VB2放電時(shí)生成兩種氧化物。若用該電池為電源，用惰性電極電解硫酸銅溶液，實(shí)驗(yàn)裝置如圖B所示。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A堿性硼化釩(VB2)空氣電池中使用陰離子交換膜B外電路中電子由VB2電極流向c電極C電解過(guò)程中，b電極表面產(chǎn)生的氣體可以收集后充入A池中的電極循環(huán)利用DVB2電極發(fā)生的電極反應(yīng)為2VB222e11H2O=V2O52B2O322H解析：選D硼化釩空氣燃料電池中，VB2在負(fù)極失電子，氧氣在正極得電子，電池總反應(yīng)為4VB211O2=4B2O32V2O5，VB2放電時(shí)生成兩種氧化物，氧化物會(huì)和酸反應(yīng)，所以電池中使用陰離子交換膜，故A正確；VB2極是負(fù)極，外電路中電子由VB2電極流向陰極c電極，故B正確；電解過(guò)程中，b電極是陽(yáng)極，該電極表面產(chǎn)生的氣體是氧氣，可以收集后充入A池中的電極循環(huán)利用，故C正確；負(fù)極上是VB2失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，因在堿性環(huán)境中，VB2極發(fā)生的電極反應(yīng)為2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O，故D錯(cuò)誤。13.某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對(duì)電化學(xué)原理進(jìn)行了一系列探究活動(dòng)。(1)如圖1所示為某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的原電池裝置，反應(yīng)前電極質(zhì)量相等，一段時(shí)間后兩電極質(zhì)量相差12 g，導(dǎo)線中通過(guò)_mol電子。(2)如圖1，其他條件不變，若將乙燒杯中的CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，則石墨電極的電極反應(yīng)方程式為_。(3)如圖2，其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n形，乙裝置中與銅絲相連的石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)方程式為_。.氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲(chǔ)存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(4)與汽油等燃料相比，氫氣作為燃料的兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是_(寫兩點(diǎn))。(5)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)品也是氫氣的來(lái)源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)獲得氫氣?？偡磻?yīng)方程式為Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如圖3所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過(guò)高，鐵電極區(qū)會(huì)產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。電解一段時(shí)間后，c(OH)降低的區(qū)域在_(填“陰極室”或“陽(yáng)極室”)。電解過(guò)程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，其原因是_。c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖4所示，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。解析：(1)圖1為原電池反應(yīng)，F(xiàn)e為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)Fe2e=Fe2，石墨為正極，發(fā)生反應(yīng)Cu22e=Cu，總反應(yīng)式為FeCu2=Fe2Cu。一段時(shí)間后，兩電極質(zhì)量相差12 g，則FeCu2=Fe2Cu 質(zhì)量差m 轉(zhuǎn)移電子56 g 64 g (5664)g120 g 2 mol 12 g n則n0.2 mol。(2)若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，溶液呈酸性，NH在正極放電，電極反應(yīng)式為2NH2e=2NH3H2。(3)若將鹽橋換成彎銅導(dǎo)線與石墨相連成n形，甲裝置發(fā)生鐵的吸氧腐蝕，鐵為負(fù)極，銅為正極，則乙裝置石墨為陽(yáng)極，石墨()為陰極，乙為電解池裝置，陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2。(5)根據(jù)題意鎳電極有氣泡產(chǎn)生是H放電生成氫氣，鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的OH減少，因此電解一段時(shí)間后，c(OH)降低的區(qū)域在陽(yáng)極室。氫氣具有還原性，根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原，故電解過(guò)程中須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低。根據(jù)題意Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，在M點(diǎn)，c(OH)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢，在N點(diǎn)：c(OH)過(guò)高，鐵電極上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低。答案：(1)0.2(2)2NH2e=2NH3H2(3)2Cl2e=Cl2(4)燃燒熱值高、燃燒無(wú)污染、是可再生能源(任寫兩點(diǎn))(5)陽(yáng)極室防止生成的H2與高鐵酸鈉反應(yīng)，使高鐵酸鈉的產(chǎn)率降低M點(diǎn)：氫氧根濃度偏低，高鐵酸鈉的穩(wěn)定性差，且反應(yīng)較慢(或N點(diǎn)：氫氧根濃度較高，鐵電極上容易生成氫氧化鐵，使高鐵酸鈉的產(chǎn)率降低)14.用圖1所示裝置實(shí)驗(yàn)，U形管中a為25 mL CuSO4溶液，X、Y為電極。(1)若X為鐵，Y為純銅，則該裝置所示意的是工業(yè)上常見的_池，陽(yáng)極反應(yīng)式為_。(2)若X為純銅，Y為含有Zn、Ag、C等雜質(zhì)的粗銅，則該圖所示意的是工業(yè)上常見的_裝置。反應(yīng)過(guò)程中，a溶液的濃度_發(fā)生變化(填“會(huì)”或“不會(huì)”)。.現(xiàn)代氯堿工業(yè)常用陽(yáng)離子交換膜將電解槽隔成兩部分，以避免電解產(chǎn)物之間發(fā)生二次反應(yīng)。圖2為電解槽示意圖。(3)陽(yáng)離子交換膜，只允許溶液中的_通過(guò)(填標(biāo)號(hào))。H2Cl2HClNaOH(4)寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：_。(5)已知電解槽每小時(shí)加入10%的氫氧化鈉溶液10 kg，每小時(shí)能收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣896 L，而且兩邊的水不能自由流通。則理論上：電解后流出的氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。通過(guò)導(dǎo)線的電量為_。(已知NA 6.021023 mol1，電子電荷為1.601019 C)解析：(3)陽(yáng)離子交換膜，只允許陽(yáng)離子通過(guò)，所以H、Na可以通過(guò)。(5)m(NaOH)原10 kg10%1 kg。在陰極區(qū)，H放出，但又有Na移來(lái)，引起陰極區(qū)增重，所以有2H2OH22NaOH增重2M(Na)M(H)轉(zhuǎn)移2e解得m(NaOH)生成3 200 g3.2 kg，m(溶液)增1 760 g1.76 kg，Q7.71106 C，故w(NaOH) 100%100%35.7%。答案：(1)電鍍Cu2e=Cu2(2)銅的電解精煉會(huì)(3)(4)2Cl2e=Cl2(5)35.7%7.71106 C