1、第19讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护1下列现象与电化学腐蚀无关的是()A生铁比纯铁易生锈B纯银饰品久置表面变暗C黄铜(铜锌合金)制品不易产生铜绿D与铜管连接的铁管易生锈解析：A项，生铁能够构成原电池，所以比纯铁易生锈；B项，纯银不符合构成原电池的条件，故它表面变暗与电化学腐蚀无关；C项，铜锌合金能构成原电池，锌做负极被氧化，铜被保护起来，不易被腐蚀；D项，铜管与铁管连接构成原电池，铁做负极，易被腐蚀。答案：B2相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是()解析：A、D均可由Fe、Cu构成原电池而加速铁的腐蚀；在B中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是
2、活泼金属做负极，碳做正极，易被腐蚀；C中铜镀层把铁完全覆盖，构不成原电池而不被腐蚀。答案：C3下列描述不符合生产实际的是()A电解熔融的氧化铝制取金属铝时用铁做阳极B电解法精炼粗铜时用纯铜做阴极C电解饱和食盐水制烧碱时用涂镍碳钢网做阴极D在镀件上电镀锌时用锌做阳极解析：铁做阳极时，铁发生氧化反应生成Fe2而进入电解液中，在阴极析出使铝不纯。答案：A4下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A图1中，铁钉易被腐蚀B图2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，没有蓝色沉淀出现C图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电
3、池的正极解析：A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe2e=Fe2，Fe2与K3Fe(CN)6反应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极法，镁块相当于原电池的负极。答案：C5图中是化学能与电能相互转化的两套装置。下列分析正确的是()A两装置中，铁电极均要消耗B图乙装置中两极均有气泡产生C图甲装置铁电极上发生的电极反应为Fe3e=Fe3D随着反应的进行，图甲装置中溶液的pH增大，图乙装置中溶液的pH不变解析：图甲是原电池，较活泼的金属铁做负极，负极上铁失电子生成亚铁离子进入溶液，铁电极逐渐溶解，图乙是电解池，铁做阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，铁不溶解，故
4、A错误；图乙是电解池，石墨做阳极，阳极上生成O2，铁做阴极，H放电生成H2，故B正确；图甲中Fe做负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，故C错误；图甲电池的总反应为Fe2H=Fe2H2，随反应的进行c(H)减小，溶液pH增大，图乙相当于电解水，H2SO4浓度增大，溶液的pH减小，故D错误。答案：B6(2021江苏省泰州调研考试)ECT电解污水(含Cl)处理器处理的简化模型如图所示。下列有关说法正确的是()A电极a与电源的负极相连B电解时b极附近溶液的pH变小C处理污水时，Cl移向a极D可将铂电极a、b均换成Fe电极解析：由b极生成水垢可知，电极b为阴极，水在阴极上得到电子生成氢气，使b极附近云集
5、大量氢氧根离子，使溶液呈碱性，电极b与外接电源的负极相连；则电极a为阳极，与电源的正极相连。A.由分析可知，电极a为阳极，与电源的正极相连，故A错误；B.由分析可知，电极b为阴极，水在阴极上得到电子生成氢气，使b极附近云集大量氢氧根离子，使溶液呈碱性，氢氧根离子与钙离子反应生成氢氧化钙析出，故B错误；C.电解时，阴离子向阳极移动，则Cl离子移向阳极a极，故C正确；D.若将铂电极a、b均换成Fe电极，阳极上铁会失去电子发生氧化反应，故D错误。答案：C7(双选)Na2FeO4可用于制备新型非氯高效消毒剂高铁酸钾(K2FeO4)。实验室制备Na2FeO4的原理如图所示。下列说法正确的是()Aa为电源
6、负极BY电极的电极反应式为Fe8OH6e=FeO4H2OC每生成0.05 mol FeO，有0.4 mol OH从X电极流向Y电极DX电极上每生成标准状况下6.72 L H2，电解质溶液中OH的浓度降低0.02 mol/L解析：由Fe和NaOH溶液制备出Na2FeO4，可见，Fe的化合价由0价变为6价，所以电解池中Fe为阳极，阳极的电极反应式为Fe8OH6e=FeO4H2O，C为阴极，阴极的电极反应式为2H2O2e=2OHH2，则与Fe相连的电极b为电源的正极，与C相连的电极a为电源的负极，据此回答。A.由分析可知，a为电源负极，A正确；B.Y电极的电极反应式为Fe8OH6e=FeO4H2O，
7、B正确；C.根据关系式6eFeO6OH，每生成0.05 mol FeO，就有0.3 mol OH生成，生成的阴离子会移向阳极，所以有0.3 mol OH从X电极流向Y电极，C错误；D.电池的总反应式为Fe2H2O2OHFeO3H2，X电极上每生成标准状况下6.72 L H2(0.3 mol)，则电解质溶液中OH减少0.2 mol，但不知道溶液的体积，所以无法求出电解质溶液中OH的浓度，D错误。答案：AB8(双选)电解Na2CO3溶液的工作原理如图所示。下列说法错误的是()A.A为电源的负极BX为氢气C工作时，Na向左室迁移D阳极的电极反应式为4CO2H2O4e=4HCOO2解析：A.在电解池左
8、侧，溶液中OH失去电子被氧化为O2，所以左侧电极为阳极，则电极A为正极，电极B为负极，A错误；B.B为负极，电解池右侧电极为阴极，发生还原反应：电极反应式为2H2e=H2，所以X为氢气，B正确；C.由图示可知离子交换膜为阳离子交换膜，所以工作时，溶液中的阳离子Na由左室向负电荷较多的右室迁移，C错误；D.电池工作时，由于离子放电能力：OHCO，所以首先发生反应：4OH4e=2H2OO2，OH放电，破坏了附近的水的电离平衡，使附近溶液中H浓度增大，产生的H与CO结合形成HCO，HCO=HCO，总电极反应式为4CO2H2O4e=4HCOO2，D正确。答案：AC9(双选)KIO3可采用电解法制备，装
9、置如图所示。下列叙述正确的是()A通电后阴极的电极反应式2H2O2e=2OHH2B电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为K，其迁移方向是从左到右C电解过程中阳极附近pH增大D当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的KIO3生成解析：A.根据装置图可知惰性电极b与电源的负极连接，作阴极。阴极上阳离子放电，由于溶液中离子放电能力HK，所以发生反应：2H2O2e=2OHH2，A正确；B.由于阴极上溶液的H不断放电，所以阴极区阳离子浓度降低，电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为K，其迁移方向是从左到右，B正确；C.在电解过程中，阳极上发生反应I210e12OH=2IO6H2O，阳极区
10、c(OH)逐渐降低，溶液的pH减小，C错误；D.根据阳极上的电极反应式可知：每转移10 mol电子，反应产生2 mol KIO3，则转移1 mol电子时，产生0.2 mol的KIO3，D错误。答案：AB10(双选)高氯酸在化工生产中有广泛应用，工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是()A上述装置中，f极为光伏电池的负极B阴极的电极反应为2H2O4e=4HO2Cd处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4D若转移2 mol电子，理论上生成100.5 g HClO4解析：A.电解池中阳离子向阴极移动，即d极为阴极，f为电源的负极，故A正确；B.阴极上阳离子得到电子发
11、生还原反应，故B错误；C.阳极的电极反应为2H2O4e=4HO2，阴极电解方程式为：4H2O4e=4OH2H2，根据电极方程式可知，电池放电过程是电解水的过程，即在阳极水失去电子，所以在阳极得到高氯酸的浓溶液，在阴极得到浓的NaOH溶液，故C正确；D.根据阴极电极方程式可知，转移2 mol电子时，生成HClO4 2 mol，理论上生成HClO4 201 g，故D错误。答案：AC11采用离子交换膜控制电解液中OH的浓度而制备纳米Cu2O，装置如图所示：该离子交换膜为_离子交换膜(填“阴”或“阳”)，该电池的阳极反应式为_，钛极附近的pH值_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：该电解池的阳极发
12、生氧化反应，所以Cu失去电子，与氢氧根离子结合生成氧化亚铜和水，电极反应式是2Cu2e2OH=Cu2OH2O；钛极为阴极，氢离子放电生成氢气，则氢氧根离子浓度增大，所以钛极附近的pH值增大。答案：阴2Cu2e2OH=Cu2OH2O增大12按要求回答问题。(1)工业上脱硝常用6%的稀硝酸吸收NOx生成HNO2，再将吸收液导入电解槽电解，使之转化为硝酸。电解装置如图所示。图中b应连接电源的_极(填“正”或“负”)。阳极的电极反应式为_。(2)CO可设计成燃料电池，熔融Li2CO3和Na2CO3的混合物作为燃料电池的电解质，氧化剂是含CO2的O2，工作时正极反应式为_，以该燃料电池为电源处理含氮氧化
13、物废气，可回收硝酸，同时制得副产物氢气，装置如图所示(电极均为石墨电极)。该装置中应选用_(填“阴”或“阳”)离子交换膜，写出电解时NO2发生反应的电极反应式：_。(3)用电解法处理含有SO2尾气的装置如图所示(电极材料均为惰性电极)。阴极的电极反应式为_。(4)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电解装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：电极A为_，写出电极B上生成C2H6的电极反应式：_。(5)电极生物膜电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。某微生物膜能利用阴极电解产生的活性原子将NO还原为N2工作原理如图所示。写出活性原子与NO反应的离子方程式：_。若阳极生成标准状况下2.2
14、4 L气体，理论上可除去NO的物质的量为_mol。解析：(2)在负极上CO放电，CO失电子结合CO生成CO2：CO2eCO=2CO2；正极上CO2放电，CO2结合O2得到电子生成CO，电极反应式为：O22CO24e=2CO；电解时，左室中电极上H放电生成H2，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入的是氮氧化物，生成硝酸，阳极发生的反应为：NO2eH2O=NO2H，右室中阳离子浓度增大，左室中水电离产生的H放电，附近溶液的阳离子浓度降低，破坏了水的电离平衡，溶液中的阳离子由右室进入左室，所以离子交换膜为阳离子交换膜。(3)由图可知，与直流电源a极相连的电极上SO2失去电子发生氧化反应生成硫酸，
15、该电极为阳极，电极反应式为SO22e2H2O=4HSO，与直流电源b极相连的电极上HSO得到电子发生还原反应生成S2O，该电极为阴极，电极反应式为2HSO2e2H=S2O2H2O。(4)由图可知，二氧化碳转化为一氧化碳时，碳元素的化合价降低被还原，二氧化碳发生还原反应，则通入二氧化碳的A极为电解池的阴极，B极为阳极，甲烷在阳极上失去电子发生氧化反应生成乙烷或乙烯，生成乙烷的电极反应式为2CH42eO2=C2H6H2O。(5)由已知微生物膜能利用阴极电解产生的活性原子将NO还原为N2的原理可知，活性原子与NO反应的离子方程式：2NO10H=N22OH4H2O。由图可知阳极产生的是氧气，如果生成标准状况下2.24 L气体，转移电子为0.4 mol，根据2NO10H=N22OH4H2O可知，理论上可除去NO的物质的量 mol0.08 mol。答案：(1)负H2OHNO22e=NO 3H(2)O22CO24e=2CO阳NO2eH2O=NO2H(3)2HSO2e2H=S2O2H2O(4)阴极2CH42eO2=C2H6H2O(5)2NO10H=N22OH4H2O0.08