1、第三单元电解池金属的腐蚀与防护一、选择题1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酚酞试液，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解析 电解食盐水时发生的反应：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2总反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。对照选项分析，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl22I=I22Cl，溶液呈棕色，B正确；阴极上是H2O电离产生的H放电产生H2，不是Na放电生成钠，C错误；电
2、解后生成NaOH溶液呈碱性，D错误。答案 B2如图为某电化学装置的一部分，已知两极反应式分别为a极：Cu22e=Cu，b极：Fe2e=Fe2。下列说法不正确的是() Aa极上发生还原反应Ba、b可以是同种电极材料C该装置一定是原电池装置D该装置的电解质溶液中一定含有Cu2解析 该装置可能是电解池，a为阴极(电极材料可以是铝、铁、铜、石墨等)，b为阳极(电极材料是铁)；也可能是原电池，a为正极，b为负极，C错误，A、B、D正确。答案 C3关于如图所示、两个装置的叙述评价正确的是()。选择叙述评价A装置名称：是电解池，是原电池错误B硫酸浓度变化：增大，减小正确C电极反应式：中阳极：4OH4e=2H
3、2OO2中正极：Zn2e=Zn2正确D离子移动方向：中H向阴极方向移动中H向正极方向移动错误解析A项，叙述正确，评价错误；B项，前者电解H2O，后者消耗H2SO4，叙述正确，评价正确；C项，中阳极反应正确，中正极为H放电，错误；D项，叙述正确，评价错误。答案B4镍锌电池具有绿色环保、大电流、性能好等优点，是电动玩具和数码产品的理想电源，如图是其工作原理示意图。下列说法正确的是()。Aa为电池负极，电池放电时发生还原反应B电池放电时，负极附近区域pH升高C电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22e2OH=2NiOOH2H2OD电池充电时，总反应为Zn2NiOOHH2O=ZnO2Ni(OH)2解析
4、电解质溶液为强碱溶液，放电时电池负极反应应为：Zn2e2OH=ZnOH2O，锌被氧化，负极附近溶液pH降低；正极反应为2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH。电池充电时，阳极反应为正极的逆反应，阴极反应为负极的逆反应；D项反应为电池的放电总反应。答案C5下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是()。A钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3解析在外加电流保护时，被保护的金属要与电源的负极相连，A项错。铁与铜接触易构成原电池，铁作负极，铁更易被腐蚀，C项错。铁发生析氢
5、腐蚀时，负极反应是Fe2e=Fe2。答案B6用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成。则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中，正确的有()。该溶液的pH可能增大该溶液的pH可能减小该溶液的pH可能不变该溶液的浓度可能增大该溶液的浓度可能不变该溶液的浓度可能减小A三种 B四种 C五种 D六种解析若电解的是不饱和的强碱(如NaOH)溶液，则电解后溶液的pH增大，浓度增大；若电解的是不饱和的非还原性的含氧酸(如H2SO4)，则对应溶液的pH将降低，浓度增大；若电解的是活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4)的饱和溶液，则溶液pH保持不变，浓度不变。答案C7图中X为电源，Y为
6、浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是()。A滤纸上c点附近会变红色BCu电极质量减小，Pt电极质量增大CZ中溶液的pH先减小，后增大D溶液中的SO向Cu电极定向移动解析紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极。c端为阴极，NaCl溶液中H放电，产生OH，c点附近会变红色，A正确。电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH放电：4OH4e=O22H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2得电子，生成铜，总反应式为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，Pt电极附近生成H，
7、则SO向Pt极移动，B、D不正确。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，再电解则为电解水，硫酸浓度不断增大，pH不断减小，C不正确。答案A二、非选择题8下列四种装置中，盛200 mL 0.005 molL1硫酸铜溶液盛200 mL 0.01 molL1硫酸盛200 mL氯化锌溶液盛200 mL氯化钾溶液。(1)上述四种装置中，为电解池的是_(用编号回答)，装置中两电极的电极反应式分别是_(注明电极名称)；(2)用离子方程式回答：通电时装置中的总反应是_ _，溶液中可能发生的副反应是_ _；(3)工作一段时间后，测得导线上均通过0.002 mol电子，则上述四种装置中溶液pH最小的是_(用编号回
8、答，溶液体积变化忽略不计)；(4)若将装置中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是_，C极上发生的反应是_ _。解析(1)电解池的标志是有外加电源，中都有直流电源，是电解池。(2)装置中就是惰性电极电解氯化钾溶液，生成氢气、氯气、KOH，其中Cl2与KOH会发生氧化还原反应。(3)工作一段时间后，溶液呈现酸性，中呈碱性，通过0.002 mol电子时，中生成H为0.002 mol，H浓度为0.01 molL1；中消耗H为0.002 mol，剩余H为0.01 molL12200103 L0.002 mol0.002 mol，同时溶液中的硫酸锌也会水解；中为氯化锌溶液，其酸性是
9、由Zn2水解所得，酸性较弱，所以中酸性最强，pH最小。(4)若将装置中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，因为氯化钾溶液是中性溶液，所以装置就成了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。答案(1)阴极：2Cu24e=2Cu阳极：4OH4e=O22H2O(2)2Cl2H2OH2Cl22OHCl22OH=ClClOH2O(3)(4)2Fe4e=2Fe2O22H2O4e=4OH9在如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：(1)电源电极X名称为_。(2)pH变化：(填“增大”、“减小”或“不变”)A_，B_，C_。(3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标准状况)
10、，溶液体积为200 mL。则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。 (4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为_(设电解前后溶液体积无变化)。解析 (1)C装置的铜电极质量增加，说明铜极上有金属析出，即溶液中的银离子被还原生成银单质，故铜极为阴极，由此可确定X极为负极。(2)A装置是电解KCl溶液，阴极析出氢气，阳极析出氯气，溶液中氢氧根离子浓度增大。B装置阴极上先析出铜，当铜离子消耗完后析出氢气，而阳极上析出氧气，溶液中氢离子浓度增大。C装置阴极析出银单质，阳极上的银失去电子变成银离子，理论上溶液的物质的量浓度不变。(3)B装置两极上电子
11、转移的数目与C装置中转移的电子数目相同。C装置中转移的电子数目为0.02 mol。经判断，B装置两极上的反应为：阴极：Cu22e=Cu,2H2e=H2阳极：4OH4e=O22H2O根据题意可得：2n(H2)2n(Cu)4n(O2)0.02 mol，n(H2)n(O2)，解得n(Cu)0.005 mol，CuSO4溶液的物质的量浓度为：0005 mol/0.2 L0.025 mol/L(4)A装置的反应为：2KCl2H2O2KOHH2Cl2即反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为0.02 mol。c(OH)0.1 mol/L，故pH13。答案 (1)负极(2)增大减小不变(
12、3)0.025 mol/L(4)1310钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金。请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)钢铁的电化学腐蚀原理如图所示。写出石墨电极的电极反应式：_ _。将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图中虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向。写出修改后石墨电极的电极反应式：_ _。(2)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为_ _。(3)防止钢铁腐蚀可以延长钢铁制品的使用寿命。在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀，电镀的装置如图所示：
13、电镀装置图的“直流电源”中，_(填“a”或“b”)是正极。Fe电极反应式为_ _。接通电源前，装置图中的铜、铁两个电极质量相等，电镀完成后，将两个电极取出，用蒸馏水小心冲洗干净、烘干，然后称量，二者质量之差为5.12 g，由此计算电镀过程中电路中通过电子的物质的量为_。上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀。请简要说明镀铜铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀的原因：_，由此可推知镀_(填一种金属)铁镀件在破损时铁不易被腐蚀。解析(1)在中性溶液中发生吸氧腐蚀，将虚线中改为直流电源，这属于外加电流的阴极保护法，外加电源后石墨电极为阳极，氯离子失电子生成氯气。(2)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生
14、成了三价铁离子，而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子。(3)铁上镀铜，则铜为阳极，铁为阴极，故a为正极；Fe极上电极反应式为Cu22e=Cu；阳极溶解的铜等于阴极上析出的铜，故阳极溶解的铜为2.56 g，即0.04 mol，故电镀过程中电路中通过电子的物质的量为0.08 mol；镀件破损时，镀层金属与镀件金属在周围环境中形成原电池，活泼性强的金属更容易被腐蚀。答案(1)O24e2H2O=4OH如图所示2Cl2e=Cl2(2)2FeCl3Fe=3FeCl2(3)aCu22e=Cu0.08 mol铁比铜活泼，铁与铜构成原电池的两个电极，铁作负极，更易被腐蚀锌11(14分)电浮选凝聚法是工业上采用的
15、一种污水处理方法：保持污水的pH在5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3沉淀有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示：(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，则无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的_(填序号)。aH2SO4bBaSO4cNa2SO4dNaOHeCH3CH2OH(2)电解池阳极的电极反应式分别是_；4OH4e=2H2OO2。(3)电极反应和的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀
16、的离子方程式是_。(4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应式：CH44CO8e=5CO22H2O。正极的电极反应式为_。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环，则A物质的化学式是_ _。(5)实验过程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4_ L(标准状况)。解析(1)通过电解生成Fe(OH)3沉淀，不能加酸，a项不符合；BaSO4难溶于水，b项不符合；Na2SO4对电解产物没有影响，可以增强导电能力，故c项符合；保持污水的pH在
17、5.06.0之间，NaOH显然不符合；CH3CH2OH为非电解质，导电能力差，e项不符合。(2)燃料电池中，通入CH4的一极为负极，通入空气的一极为正极，故烧杯中铁为阳极，电极反应式为Fe2e=Fe2。(3)电极反应和的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是4Fe210H2OO2=4Fe(OH)38H。(4)已知负极的电极反应式为CH44CO8e=5CO22H2O，而总的反应化学方程式为CH42O2=CO22H2O，用总反应化学方程式减去负极的电极反应式得正极的电极反应式，为O22CO24e=2CO。根据电极反应式知，A物质的化学式应是CO2。(5)阴极电极反应式为2H2e=H2，产生44.8 L(标准状况)气体，转移4 mol电子；根据CH44CO8e=5CO22H2O知，熔融盐燃料电池消耗CH4 11.2 L(标准状况)。答案(1)c(2)Fe2e=Fe2(3)4Fe210H2OO2=4Fe(OH)38H(4)O22CO24e=2CO(2O24CO28e=4CO)CO2(5)11.2
