1、基础课时5电解池、金属的腐蚀与防护(时间：45分钟)一、选择题(每小题仅有一个选项符合题意)1化学与生活、生产有着密切关系，下列叙述中正确的是()。A钢铁发生析氢腐蚀时，H得电子释放出H2，钢铁被腐蚀B钢铁发生吸氧腐蚀时，OH失电子释放出O2，钢铁被腐蚀C船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以保护船体D外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上，可保护闸门解析发生吸氧腐蚀时正极反应式是O22H2O4e=4OH，整个过程是吸收O2而不是释放出O2，B错误；选项C中是牺牲阳极的阴极保护法，金属锌发生氧化反应，C错；选项D中是外加电流的阴极保护法，钢铁闸门应与外加电源的负极相连，D错。答案A2下列关于
2、电解原理的叙述正确的是()。A为防止轮船腐蚀，将轮船的外壳与外电源的负极相连B在锌片上镀铜，用氯化锌溶液作电镀液C电解氯化钠溶液制备氢气和氯气时，用铁作阳极D用电解法精炼铜时，在阴极上可析出铁解析B项，应该用氯化铜或硫酸铜溶液作电镀液，不正确；C项，电解氯化钠溶液制备氢气和氯气时，应该用惰性电极作阳极，不能用铁作阳极，不正确；D项，电解精炼铜时，在阴极只析出铜，不会析出铁，不正确。答案A3下列图示中关于铜电极的连接错误的是()。解析在镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件应作阴极，与电源负极相连。答案C4某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完
3、全正确的是()。ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析电子由电源的负极流出，故a是阴极、d是正极，溶液中阳离子移向阴极。答案B5用惰性电极电解下列溶液，在阴、阳两极生成气体的体积比为11的是()。ANaCl溶液 BCuCl2溶液CCuSO4溶液 DKOH溶液解析A项电解方程式为2NaCl2H2OCl2(阳极)H2(阴极)2NaOH，且阴、阳两极生成气体的体积比为11，正确；B项电解方程式为CuCl2Cu(阴极)Cl2(阳极)，阴极没有气体生成，不正确；C项电解方程式为2CuSO42H2O2Cu(阴极)O2(阳极)2H2SO4，阴极没有气体生成，不
4、正确；D项电解方程式为2H2O2H2(阴极)O2(阳极)，阴、阳两极生成气体的体积比为21，不正确。答案A6用惰性电极电解物质的量浓度为13的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有()。2Cu22H2O2Cu4HO2Cu22ClCuCl22Cl2H2O2OHH2Cl22H2O2H2O2A B C D解析用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合溶液时，在阳极放电顺序：ClOH，在阴极放电顺序：Cu2H。然后根据n(Cu2)n(Cl)13，分析可能发生的反应。答案C二、不定项选择题(每小题有12个选项符合题意)7研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融的CaF2CaO作电解质，利用如
5、图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中，正确的是()。A由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路通过2 mol电子B阳极的电极反应式为C2O24e=CO2C在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“”接线柱应连接PbO2电极解析A选项，由TiO2制得1 mol金属Ti，Ti由4价变到0价，理论上外电路通过4 mol电子，A错误；B选项，阳极反应式为C2O24e=CO2，B正确；C选项，制备钛时，发生反应：2CaOC2CaCO2，2CaTiO2Ti2CaO，由此可知，CaO的量不变，C错误。答案BD8近日，中美联合研究小
6、组通过共同努力，采用廉价的钠离子，同时使用纳米氧化锰和锂材料作电极制造出了钠离子充电电池，其工作原理示意图如图所示。关于该电池的说法中正确的是()。A放电时A极作正极B放电时Na 向负极移动C充电时是将化学能转化为电能D充电时B极为阳极，发生氧化反应解析电池放电时，化学能转变为电能，A极是电子流出的一极，发生氧化反应，作负极，A错；在原电池中，阳离子向正极移动，B错；充电时是将电能转化为化学能的过程，B极为阳极，发生氧化反应，C错，D对。答案D9下列对如图所示实验装置的判断中错误的是()。A若 X 为碳棒，开关 K 置于 A 处可减缓铁的腐蚀B若 X 为锌棒，开关 K 置于 A 或 B 处均可
7、减缓铁的腐蚀C若 X 为锌棒，开关 K 置于 B 处时，为牺牲阳极的阴极保护法D若 X 为碳棒，开关 K 置于 B处时，铁电极上发生的反应为2H 2e=H2 解析若 X 为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀，这是外加电流的阴极保护法，A选项正确；若X为锌棒，开关 K 置于A处时形成电解池，Fe 作阴极被保护，置于B处时形成原电池，这是牺牲阳极的阴极保护法，B、C选项正确；若 X 为碳棒，开关 K 置于B处时，铁电极上发生的反应Fe2e=Fe2，D选项错误。答案D10工业上采用的一种污水处理方法如下：保持污水的pH在5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污
8、物而沉积下来，有净化水的作用。某科研小组用该原理处理污水，设计的装置如图所示。下列说法正确的是()。A为了增加污水的导电能力，应向污水中加入适量的H2SO4溶液B甲装置中Fe电极的反应为Fe2e=Fe2C为了使燃料电池乙长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时，循环的物质A为CO2D当乙装置中有1.6 g CH4参加反应时，C电极理论上生成气体的体积在标准状况下为4.48 L解析A选项加入硫酸，不利于Fe(OH)3的生成，错误；D选项1.6 g CH4参加反应，转移0.8 mol电子，则C电极理论上生成0.4 mol H2，在标准状况下体积为8.96 L，错误。答案BC三、填空题
9、11如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞，则：电解池中X极上的电极反应式是_，在X极附近观察到的现象是_。Y电极上的电极反应式是_，检验该电极反应产物的方法是_。(2)若用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X电极的材料是_，电极反应式是_。Y电极的材料是_，电极反应式是_(说明：杂质发生的电极反应不必写出)。当电路中有0.04 mol电子通过时，阴极增重_ g。解析(1)电解池中X极是阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2e=H2，可以看
10、到电极上有气泡产生，且由于H放电使X极附近溶液中OH浓度增大，使酚酞试液变红色。Y电极上是Cl放电，电极反应式为2Cl2e=Cl2。(2)电解精炼粗铜，阳极用粗铜，阴极用纯铜。根据反应，电路中通过2 mol电子，阴极析出1 mol铜，故当电路中通过0.04 mol电子时，析出0.02 mol Cu，阴极增重1.28 g。答案(1)2H2e=H2有气泡产生，溶液变红色2Cl2e=Cl2将湿润的KI淀粉试纸置于c口处，试纸变蓝(2)纯铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu21.2812某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。(1)X极与电源的_(填“正”或“负”)极相
11、连，氢气从_(填“A”、“B”、“C”或“D”)口导出。(2)离子交换膜只允许一类离子通过，则M为_(填“阴离子”或“阳离子”，下同)交换膜，N为_交换膜。(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极)，则电池负极的反应式为_。(4)若在标准状况下，制得11.2 L氢气，则生成硫酸的质量是_，转移的电子数为_。解析题图中左边加入含硫酸的水，暗示左边制硫酸，即OH在阳极发生氧化反应，使左边溶液中H增多，为了使溶液呈电中性，硫酸钾溶液中的SO通过M交换膜向左边迁移，即M为阴离子交换膜，由此推知X为阳极，与电源正极相连，B出口产生氧气，A出口流出硫酸；同理，右侧加入含KOH
12、的水，说明右边制备KOH溶液，H在Y极发生还原反应，说明Y极为阴极，与电源负极相连，右边溶液中OH增多，硫酸钾溶液中K向右迁移，N为阳离子交换膜，所以C出口产生氢气，D出口流出KOH溶液。(3)若将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池，正极反应式为O22H2O4e=4OH，负极反应式为2H24e4OH=4H2O。(4)n(H2)0.5 mol，2H2e=H2，得电子1 mol，X极的反应式为4OH4e=2H2OO2，根据得失电子守恒知，生成H的物质的量为1 mol，故生成0.5 mol H2SO4，m(H2SO4)49 g。答案(1)正C(2)阴离子阳离子(3)H22e2OH=2H2O(
13、4)49 g6.021023(或NA)13下图是一个化学过程的示意图。(1)图中甲池是_装置(填“电解池”或“原电池”)，其中OH移向_极(填“CH3OH”或“O2”)。(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：_。(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为_极(填“A”或“B”)，并写出此电极的反应式：_。(4)乙池中总反应的离子方程式：_。(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，乙池的pH是_(若此时乙池中溶液的体积为500 mL)；此时丙池某电极析出1.60 g某金属，则丙中的某盐溶液可能是_(填序号)。AMgSO4 BCuSO4 CNaCl DAgNO3
14、解析(1)分析图中装置，甲池是碱性条件下的甲醇燃料电池，用于发电，甲醇所在电极作负极，O2所在电极为正极，在碱性条件下甲醇的氧化产物为CO，由此写出电极反应式：CH3OH6e8OH=CO6H2O，原电池工作时溶液中的阴离子向负极移动。(3)碳电极(A极)与原电池装置中通入O2的电极相连，则作阳极，电极反应式为4OH4e=O22H2O，银电极(B极)与原电池装置中通入甲醇的电极相连，则作阴极，电极反应式为Age=Ag，电解过程的总反应式为4Ag2H2O4AgO24H，因此当向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为A电极。(5)当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40 g时，即析出A
15、g的物质的量为0.05 mol，则生成H的物质的量为0.05 mol，由此可得溶液的pH1。根据放电规律，本题首先排除选项A和选项C。当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40 g时，此时转移的电子数为0.05 mol，当丙池中电极上析出1.60 g金属铜时，正好转移0.05 mol电子，因此选项B正确。当丙装置中为AgNO3溶液，且AgNO3溶液足量时，可知析出金属的质量也应为5.40 g，若AgNO3溶液不足时，析出金属的质量必小于5.40 g，故选项D也有可能。答案(1)原电池CH3OH(2)CH3OH6e8OH=CO6H2O(3)A4OH4e=O22H2O(4)4Ag2H2O4AgO24H(5)1BD
