1、课时作业18电解池金属腐蚀与防护时间：45分钟一、选择题1(2020上海崇明区一模)如图所示，两个装置都是将铁棒和石墨棒插入滴有酚酞的饱和食盐水中。一段时间后(C)A两装置中铁棒都被氧化而减少B两装置中产生的气体体积相同C两装置中石墨棒质量都保持不变D两装置中铁棒附近溶液都先变红解析：本题考查原电池、电解池的构成及工作原理的差异。装置是原电池，铁棒作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，铁棒被氧化而质量减小；装置是电解池，铁棒作阴极，则铁棒的质量不变，A错误。装置中原电池的电解质溶液呈中性，正极反应式为O22H2O4e=4OH，不产生气体，B错误。石墨棒是惰性电极，在原电池和电解池中都起导电作用
2、，本身质量不变，C正确。装置中石墨棒附近溶液c(OH)增大，则石墨棒附近溶液先变红；装置中铁棒作阴极，电极反应式为2H2O2e=2OHH2，则铁棒附近溶液先变红，D错误。2(2020北京朝阳区模拟)在不同电压下，用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO，实验结果如下：实验电压U1U2U3现象a极产生少量气泡，b极无明显气泡a极产生较多气泡，b极产生少量气泡a极产生大量气泡，b极逸出大量黄绿色气体下列分析不正确的是(C)A中，a极均发生了还原反应B中均能发生Cl22NaOH=NaClNaClOH2OC电解时，OH由b极向a极移动D不宜采用实验的电压制备NaClO解析：本题考查电解饱和Na
3、Cl溶液制备NaClO的原理。实验中a极是阴极，均发生还原反应，A正确；实验中，b极是阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，阴极反应产生NaOH, Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO，B正确；电解时，阴离子向阳极移动，则OH由a极向b极移动，C错误；实验中产生大量黄绿色气体，说明电解速率过快，产生的Cl2并未与NaOH反应，故不宜采用该实验的电压制备NaClO，D正确。3(2020河南南阳模拟)用石墨作电极电解下列四种溶液，以下说法错误的是(C)A电解AgNO3溶液，阳极生成O2，溶液的酸性增强B电解ZnBr2溶液，阴极反应式为Zn22e=ZnC电解AlCl3溶液，总反应的离子方程式
4、：2H2O2Cl2OHCl2H2D电解Pb(NO3)2和CuCl2的混合溶液，可明显分为三个阶段解析：本题考查电解产物判断及其电极反应式的书写。石墨是惰性电极，电解AgNO3溶液，阳极反应式为2H2O4e=4HO2，阴极反应式为Age=Ag，则阳极生成O2，溶液的酸性增强，A正确；电解ZnBr2溶液，由于Zn2的氧化性强于水电离出的H的氧化性，则阴极反应式为Zn22e=Zn，B正确；电解AlCl3溶液，阳极反应式为2Cl2e=Cl2，阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，电解产生的OH与Al3结合生成Al(OH)3沉淀，故电池总反应的离子方程式为2Al36H2O6Cl2Al(OH)33Cl23
5、H2，C错误；电解Pb(NO3)2和CuCl2的混合溶液，阳离子的氧化性：Cu2Pb2H(水)，阴离子的还原性：ClOHNO，第一阶段电解CuCl2，第二阶段电解Pb(NO3)2和H2O，第三阶段电解HNO3，D正确。4(2020贵州贵阳模拟)某实验小组模拟光合作用，采用电解CO2和H2O的方法制备CH3CH2OH和O2，装置如图所示。下列说法不正确的是(B)A铂极为阳极，发生氧化反应B电解过程中，H由交换膜左侧向右侧迁移C阴极的电极反应式为2CO212H12e=CH3CH2OH3H2OD电路中转移2 mol电子时，铂极产生11.2 L O2(标准状况)解析：本题考查电解原理及其应用。由图可知
6、，铂极与电源的正极相连，则铂极是阳极，发生氧化反应，A正确；电解时，阳离子向阴极移动，则H由交换膜右侧向左侧迁移，B错误；阴极上CO2被还原生成CH3CH2OH，电极反应式为2CO212H12e=CH3CH2OH3H2O，C正确；铂极是阳极，电极反应式为2H2O4e=4HO2，转移2 mol电子时生成0.5 mol O2，在标准状况下的体积为11.2 L，D正确。5(2020四川宜宾二诊)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是一种强还原剂。工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠，原理及装置如图所示，下列说法正确的是(B)Ab电极应该接电源的负极Ba电极的电极反应式2HSO2
7、H2e=S2O2H2OC装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜D电路中每转移1 mol电子，消耗SO2的体积为11.2 L解析：本题考查电解亚硫酸氢钠制备连二亚硫酸钠的原理，涉及电极判断、电极反应式、离子交换膜等。NaHSO3在a电极被还原生成Na2S2O4，则a电极是阴极，b电极是阳极，故b电极接电源的正极，A错误；a电极发生还原反应，HSO被还原生成S2O，电极反应式为2HSO2H2e=S2O2H2O，B正确；b电极是阳极，电极反应式为SO22H2O2e=4HSO，阳极生成H，阴极消耗H，为维持溶液呈电中性，H透过离子交换膜向阴极迁移，则该交换膜是阳离子交换膜，C错误；电路中转移1 mol电子
8、，阳极消耗0.5 mol SO2，在标准状况下的体积为11.2 L，题目未指明SO2是否处于标准状况下，D错误。6(2020广东名校联盟联考)Koble法制取乙烯的装置如图所示，电极a上的产物为乙烯和碳酸根离子，下列说法正确的是(D)A该装置将化学能转化为电能B图中为阳离子交换膜C阴极周围溶液的pH不断减小D每生成1 mol乙烯，理论上电路中转移2 mol电子解析：本题考查Kolbe法制取乙烯的装置及工作原理。该装置是电解池，将电能转化为化学能，A错误；电极a是阳极，电极反应式为4OH2e=CH2=CH22CO2H2O，阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，则右侧阴极区产生的OH要透过离子交换
9、膜进入左侧，并参与阳极反应，故应是阴离子交换膜，B错误；阴极区周围溶液中c(OH)逐渐增大，溶液的pH不断增大，C错误；由阳极反应式可知，生成1 mol乙烯时，电路中转移2 mol电子，D正确。7(2020吉林长春实验中学模拟)最近有研究人员利用隔膜电解法处理高浓度的乙醛(CH3CHO)废水转化为乙醇和乙酸。实验室以一定浓度的乙醛Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。下列说法不正确的是(B)A直流电源a端连接的电极发生氧化反应B若以氢氧燃料电池为直流电源，燃料电池的a极应通入H2C反应进行一段时间，电极Y附近溶液的酸性减弱D电解过程中，阳极区生成乙酸，阴极区生成
10、乙醇解析：a为正极，与a相连的电极为阳极，发生氧化反应，A项正确；连接电解池阳极的是原电池正极，正极上空气中氧气得电子发生还原反应，a为正极，b为负极，故燃料电极的a极应通入空气，B项错误；右侧为阴极区，其电极反应式为CH3CHO2H2e=CH3CH2OH，消耗H，故电极附近酸性减弱，C项正确；阳极区发生氧化反应，乙醛被氧化为乙酸，阴极区发生还原反应，乙醛被还原为乙醇，D项正确。8(2020四川成都七中一模)以碱性锌锰干电池为电源将CO2转化为乙烯的装置如图所示，电解所用电极材料均为惰性电极。下列说法不正确的是(C)A干电池a极材料为锌B阳极生成1 mol O2，则有4 mol H从右侧通过质
11、子交换膜移向左侧C电解液若用酸化的NaCl溶液代替，两极产物不变D阴极反应式为2CO212H12e=C2H44H2O解析：本题考查电解法制取乙烯的装置及工作原理。CO2在X电极还原生成乙烯，则X电极是阴极，a极是干电池的负极，故a极材料是锌，A正确；阳极反应式为2H2O2e=4HO2，生成1 mol O2同时生成4 mol H，为维持溶液呈电中性，则有4 mol H从右侧通过质子交换膜移向左侧，B正确；若用酸化的NaCl溶液代替，阳极反应为2Cl2e=Cl2，则阳极生成Cl2，C错误；阴极上CO2被还原生成乙烯，电极反应式为2CO212H12e=C2H44H2O，D正确。9(2020四川资阳二
12、模)在电镀车间的含铬酸性废水中，铬的存在形式有Cr()和Cr()两种，其中Cr()的毒性最大。电解法处理含铬废水的装置示意图如图，铬最终以Cr(OH)3沉淀除去。下列说法正确的是(A)AFe为阳极，反应为Fe2e=Fe2B阴极反应为Cr2O7H2O6e=2Cr(OH)38OHC阳极每转移3 mol电子，可处理Cr()物质的量为1 molD离子交换膜为质子交换膜，只允许H穿过解析：本题考查电解法处理含铬废水的装置及工作原理。对Cr()和Cr()处理是通过转化为Cr(OH)3处理，由题图可知，同时还生成Fe(OH)3，据此推测铁棒是阳极，电极反应式为Fe2e=Fe2，Fe2再与Cr2O发生氧化还原
13、反应生成Fe3和Cr3，A正确；石墨棒是阴极，电极上反应为2H2O2e=2OHH2，电解质溶液中发生反应：Cr33OH=Cr(OH)3，Fe33OH=Fe(OH)3，B错误；阳极转移3 mol电子，生成1.5 mol Fe2，Cr()被还原为Cr()，据得失电子守恒可知，可处理Cr()的物质的量为0.5 mol，C错误；石墨电极上反应生成OH，左侧废水中Cr3、Fe3透过离子交换膜移向右侧，反应生成Cr(OH)3和Fe(OH)3，故离子交换膜为阳离子交换膜，D错误。10(2020天津静海区四校联考)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐(Na2F
14、eO4)的装置如图所示。下列推断合理的是(D)A镍是阳极，电极反应为4OH4e=O22H2OB电解时，电流的方向为负极Ni电极溶液Fe电极正极C若隔膜为阴离子交换膜，则OH自右向左移动D电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低(假设电解前后体积变化忽略不计)解析：本题考查电解法制备高铁酸盐(Na2FeO4)的装置及工作原理。用镍、铁作电极电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，铁被氧化生成FeO，则铁是阳极，A错误。电解时，电流的方向是正极阳极溶液阴极负极，B错误。在电解池中，阴离子向阳极移动，则OH自左向右移动，C错误。阳极反应为Fe8OH6e=FeO4H2O
15、，由于消耗OH，则阳极区溶液pH降低；阴极反应为2H2O2e=2OHH2，反应生成OH，则阴极区溶液pH升高；结合阴、阳极反应式及得失电子守恒可得，电解总反应式为Fe2OH2H2OFeO3H2，据此可知撤去膈膜后电解，所得溶液的pH降低，D正确。二、非选择题11(2020山东淄博实验中学月考)肼(N2H4)空气碱性燃料电池放电效率高，以该电池为电源模拟工业制烧碱，装置如图所示：回答下列问题：(1)乙装置的能量转化形式主要是电能转化为化学能。(2)乙装置中离子交换膜的类型是B(填序号)。A质子交换膜B阳离子交换膜C阴离子交换膜(3)铂电极的名称是正极(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)。(4
16、)写出铜电极的电极反应式：N2H44OH4e=N24H2O。(5)电解过程中，石墨电极附近溶液的pH减小，其原因是石墨电极发生反应：2Cl2e=Cl2，Cl2与水发生反应：Cl2H2OHClHClO，溶液的酸性增强(用化学用语和必要的文字说明)。(6)若铂电极上有4.48 L O2(标准状况)发生反应，装置的电流效率为80%，理论上制备纯度为96%的烧碱26.7 g(结果保留1位小数)。解析：本题考查燃料电池的原理和电解原理的应用。(1)装置甲是肼(N2H4)空气碱性燃料电池，则装置乙是电解池，能量转化形式主要是电能转化为化学能。(2)N2H4在铜电极被氧化生成N2，则铜电极是负极，根据电极连
17、接方式可知，铁是阴极，石墨是阳极。铁电极(阴极)反应式为2H2O2e=2OHH2，阴极产生OH，石墨电极(阳极)反应式为2Cl2e=Cl2，阳极消耗Cl，为保持溶液呈电中性且制取烧碱，Na应透过离子交换膜向左侧迁移，阴极室中得到NaOH溶液，故离子交换膜是阳离子交换膜。(5)电解过程中，石墨电极(阳极)上生成Cl2，Cl2与水发生反应：Cl2H2OHClHClO，则石墨电极附近溶液的酸性增强，pH减小。(6)铂电极反应式为O22H2O4e=4OH，铂电极上有4.48 L O2(标准状况)发生反应，即消耗0.2 mol O2，电路中转移0.8 mol电子，装置的电流效率为80%，则电子的有效利用
18、量为0.8 mol80%0.64 mol。制取1 mol NaOH时理论上转移电子的物质的量为1 mol，则制取的NaOH的物质的量为0.64 mol，故理论上制备纯度为96%的烧碱的质量为26.7 g。12(2020广东清远模拟)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法，某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计的装置如图所示。(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，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的c(填序号)。aH2SO4 bCH3CH2OHcNa2SO4 dNaOH(2)电解过程中，电解池阳极发生了两个电极扳应，其中一个为2H2O4e=O24H，则
19、另一个电极反应式为Fe2e=Fe2。(3)熔融盐燃料电池以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。正极的电极反应式为O22CO24e=2CO；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CO2。(4)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(标准状况)11.2 L。解析：本题考查燃料电池和电解池的串联问题，涉及电极反应式的书写、电化学计算等。(1)污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，加入强电解质(如Na2SO4等)，可增强溶液的导电能力
20、，但加入H2SO4或NaOH，会使污水呈酸性或碱性，CH3CH2OH是非电解质，加入后不能增强溶液的导电能力，故应选c。(2)甲烷燃料电池中，甲烷通入负极，空气通入正极，则Fe电极是阳极，故电解过程中，阳极另一个电极反应是Fe2e=Fe2。(3)熔融盐燃料电池中，空气通入正极，O2得电子发生还原反应，则正极反应式为O22CO24e=2CO。甲烷在燃料电池负极发生氧化反应，电极反应式为CH44CO8e=5CO22H2O，故循环利用的物质A是CO2。(4)阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，生成的标准状况下44.8 L H2的物质的量为2 mol，此时电路中通过4 mol电子，据得失电子守恒可得，熔融盐燃料电池中消耗CH4的物质的量为0.5 mol，在标准状况下的体积为11.2 L。
