1、专题11电解池金属的腐蚀与防护1(2019江苏高考) 将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是()A铁被氧化的电极反应式为Fe3e=Fe3B铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C活性炭的存在会加速铁的腐蚀D以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀答案C解析铁在中性环境中发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe2e=Fe2，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H2OO24e=4OH，A、D错误；铁的电化学腐蚀过程中，化学能除转化为电能外还有部分转化为热能，B错误。2(2019北京朝阳高三期末)在不同
2、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()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答案C解析根据图示可知a电极为阴极，溶液中的阳离子H在阴极上获得电子，发生还原反应，A正确；在a电极溶液中的H获得电子，变为H2逸出，附近溶液中OH增多阴极产生NaOH，在阳极b电极上溶液中阴离子Cl失去电子变为Cl2，Cl2与溶液
3、中的NaOH发生反应：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，B正确；电解时阴离子OH向阳极移动，即由a极向b极移动，C错误；实验电压高，电流大，反应速率快，反应产生的氯气未能与NaOH溶液反应，就会从溶液中逸出，所以不能采用该电压制备NaClO，D正确。3(2019重庆市第一中学高三期中)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()Ad为锌块，铁片不易被腐蚀Bd为锌块，铁片上电极反应为2H2e=H2Cd为石墨，铁片腐蚀加快Dd为石墨，石墨上电极反应为O22H2O4e=4OH答案B解析若d为锌块，由于金属活动性：ZnFe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，
4、铁得到保护，铁片不易被腐蚀，A正确；d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O22H2O4e=4OH，B错误；铁、石墨及海水构成原电池，比没有形成原电池时的速率快，C正确；d为石墨(正极)，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O22H2O4e=4OH，D正确。4. (2019贵州重点中学高考教学质量测评)某实验小组用石墨作电极进行如下实验，实验观察到：a、d处试纸变蓝；b处变红，并局部褪色；c处无明显变化。下列说法中错误的是()Aa极为阴极，发生的电极反应为2H2e=H2Bb极为阳极，涉及的反应有2Cle=Cl2、Cl
5、2H2OHClHClOC电解过程中，电子流向：电源负极acdb电源正极D若将铁丝改成铜丝，其余条件相同，电解一段时间后，能发现c处附近变蓝答案C解析a极连接电源负极为阴极，水电离产生的氢离子得电子产生氢气，发生的电极反应为2H2e=H2，A正确；b极连接电源的正极为阳极，溶液中氯离子失电子产生氯气，且产生的氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，涉及的反应有2Cl2e=Cl2、Cl2H2OHClHClO，B正确；电解过程中，电子流向：电源负极a、cd、b电源正极，C错误；c处为阳极，若将铁丝改成铜丝，铜失电子产生铜离子，其余条件相同，电解一段时间后，能发现c处附近变蓝，D正确。5(2019广东重点中学高
6、三期末联考)乙醛酸(HOOCCHO)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法正确的是()AM极与直流电源的负极相连B每得到1 mol乙醛酸将有2 mol H从右室迁移到左室CN电极上的电极反应式：HOOCCOOH2e2H=HOOCCHOH2OD每消耗0.1 mol乙二醛在M电极生成2.24 L气体(标准状况)答案D解析根据质子的移动方向，确定M电极是阳极，M极与直流电源的正极相连，故A错误；2 mol H通过质子交换膜，则电池中转移2 mol电子，根据电极反
7、应式HOOCCOOH2e2H=HOOCCHOH2O，可知N极生成1 mol乙醛酸，由于两极均有乙醛酸生成，所以生成的乙醛酸为2 mol，故B、C错误；由左极室发生反应：2Cl2e=Cl2、Cl2OHCCHOH2O=2ClOHCCOOH2H可知，每消耗0.1 mol乙二醛转移电子0.2 mol，M电极上所得氯气的物质的量为0.1 mol，体积为2.24 L(标准状况)，故D正确。6(2019长春外国语学校高三期末考试)已知：锂硫电池的总反应为2LixS=Li2Sx。以锂硫电池为电源，通过电解含(NH4)2SO4的废水制备硫酸和化肥的示意图如图(不考虑其他杂质离子的反应)。下列说法正确的是()Ab
8、为电源的正极B每消耗32 g硫，理论上导线中一定通过2 mol eCSO通过阴膜由原料室移向M室DN室的电极反应式为2H2O4e=O24H答案C解析由题图可知M室会生成硫酸，原料室中的SO通过阴膜进入M室，所以在M室电极上OH放电，所以该电极为阳极，因此b极为负极，故A错误；根据电池的总反应式2LixS=Li2Sx，每消耗32x g硫，理论上导线中一定通过2 mol e，故B错误；SO为阴离子，阴离子能通过阴膜移向M室，与氢离子结合得到硫酸，故C正确；N室中氢离子放电，所以电极反应为2H2e=H2，故D错误。7(2019西安五校高三联考)重铬酸钾(K2Cr2O7)具有强氧化性，是一种重要的化工
9、原料，广泛应用于制革、印染、电镀等工业。以铬酸钾(K2CrO4)和氢氧化钾为原料，用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图所示。已知水溶液中存在平衡：2CrO2HCr2OH2O。下列说法正确的是()A气体甲和乙分别为O2和H2B该装置中阴极区的pH减小CFe电极反应式4OH4e=O22H2OD当铬酸钾的转化率达到80%时，右池中答案D解析根据制备原理，可知右池中应产生H，使2CrO2HCr2OH2O平衡向正反应方向移动，CrO转化为Cr2O，则右池中C为阳极，电极反应式为：2H2O4e=O24H，气体乙为O2，左池中Fe为阴极，电极反应式为：2H2O2e=H22OH，气体甲为H2，A、C项错误；根
10、据阴极反应式可知，该装置中阴极区c(OH)增大，pH增大，B项错误；设开始时K2CrO4的物质的量是a mol，根据题意列出三段式：2CrO2HCr2OH2O a 0 0.8a 0.4a 0.2a 0.4a则阳极区n(K)(0.2a20.4a2) mol1.2a mol，n(Cr)a mol，D项正确。8(2019北京海淀高三期末)家用暖气片大多用低碳钢材料制成，一旦生锈不仅影响美观，也会造成安全隐患。下列防止生锈的方法中，存在安全隐患的是()A在暖气片表面镀锡B在暖气片表面涂漆C在暖气片表面涂铝粉D非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水答案A解析根据金属活动性顺序表，铁比锡活泼，一旦破损后构成原
11、电池，铁作负极，加速铁的腐蚀，存在安全隐患，故A符合题意；表面涂漆，避免铁与空气接触，可以防止铁生锈，不存在安全隐患，故B不符合题意；铝比铁活泼，保护铁不生锈，对铁起保护作用，不存在安全隐患，故C不符合题意；充满弱碱性的无氧水，避免构成原电池，保护铁不生锈，不存在安全隐患，故D不符合题意。9(2019广东揭阳高三期末)电解Na2SO4溶液产生H2SO4和烧碱的装置如下图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为12。以下说法正确的是(说明：阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过)()A产物丁为H2SO4Ba电极反应式：2H2O2e=H22O
12、HC离子交换膜d为阳离子交换膜D每转移0.2 mol电子，产生1.12 L气体甲答案C解析电解硫酸钠溶液时，阳极上生成氧气，电极反应式为2H2O4e=O24H，阴极反应式为2H2O2e=H22OH，测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为12，则甲是氧气、乙是氢气，则a是阳极、b是阴极，阳极区域生成产物丙为硫酸、阴极区域生成产物丁为NaOH，故A、B错误；产物丁是NaOH，则离子交换膜d是阳离子交换膜，故C正确；温度和压强未知，无法确定气体摩尔体积，则无法计算氧气体积，故D错误。10(2019全国卷考试大纲调研卷(二)全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图所示方法保护埋在酸性土壤
13、中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是()A土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池B金属棒X的材料应该是比镁活泼的金属C金属棒X上发生反应：Mne=MnD这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法答案B解析钢铁在潮湿的酸性土壤中能形成原电池因而易发生电化学腐蚀，金属铁是负极，易被腐蚀，A正确；金属棒X的材料若是比镁活泼的金属钾、钙、钠时，能和水之间发生剧烈的反应，它们不能做电极材料，B错误；金属棒X极的活泼性强于金属铁，作负极，发生失电子的氧化反应，C正确；原电池的负极被腐蚀，正极被保护的方法称为牺牲阳极的阴极保护法，D正确。11(2019资阳市高三第二次诊断性考试)在
14、电镀车间的含铬酸性废水中，铬的存在形式有Cr()和Cr()两种，其中以Cr()的毒性最大。电解法处理含铬废水原理如图所示，铬最终以Cr(OH)3沉淀除去。下列说法正确的是()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穿过答案A解析Fe棒与电源正极相连，作阳极，发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe2e=Fe2，故A正确；Cr2O在阳极区被Fe2还原为Cr3，阴极上水放电生成氢气和OH，电极反应式为2H2O2e=H22OH，故B错误；阳极每转移3
15、mol电子，有1.5 mol Fe2生成，由Cr2O6Fe2，1.5 mol Fe2还原0.25 mol Cr2O，即可处理Cr()物质的量为0.5 mol，故C错误；Cr2O在阳极区与Fe2反应生成Cr3和Fe3，阴极区水放电生成氢气和OH，Cr3和Fe3通过离子交换膜进入阴极区，与OH反应生成氢氧化物沉淀，该离子交换膜不是质子交换膜而是阳离子交换膜，故D错误。12(2019江西宜春高三期末)现以CO、O2、熔融盐Z(Na2CO3)组成的燃料电池，采用电解法处理CO同时制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。下列说法不合理的是()A若甲池消耗标准状况下的氧气2.24 L，则乙池中产生氢气
16、0.2 molB石墨是原电池的负极，发生氧化反应C乙池中左端Pt极电极反应式：N2O42e2H2O=2N2O54HD甲池中的CO向石墨极移动答案C解析根据装置图，甲池为燃料电池，乙池为电解池，通CO一极为负极，电极反应式为CO2eCO=2CO2，通O2一极为正极，电极反应式为O24e2CO2=2CO，乙池左端Pt连接电源的正极，即左端Pt为阳极，电极反应式为N2O42HNO32e=2N2O52H，乙池右端Pt为阴极，电极反应式为2H2e=H2，故C错误。13(2019成都市高三诊断)港珠澳大桥设计使用寿命为120年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是()A防腐原理主要是避免发生反
17、应：2FeO22H2O=2Fe(OH)2B钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池C采用外加电流的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极D钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀答案C解析采用牺牲阳极的阴极保护法时需外接镁、锌等作辅助阳极，C项错误。14(2019江西师大附中高三期末考试)在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中，c(NO)6 mol/L，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是()A电解得到的Cu的物质的量为0.5 molB向电解后的溶液中加入98 g
18、的Cu(OH)2可恢复为原溶液C原混合溶液中c(K)4 mol/LD电解后溶液中c(H)2 mol/L答案B解析石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体(标准状况)，n(O2)1 mol，阳极发生4OH4e=O22H2O，生成1 mol氧气转移4 mol电子，阴极发生Cu22e=Cu、2H2e=H2，生成1 mol氢气，转移2 mol电子，因此还要转移2 mol电子生成1 mol铜，电解得到的Cu的物质的量为1 mol，故A错误；根据电解原理和原子守恒，溶液中减少的原子有铜、氧、氢，向电解后的溶液中加入Cu(OH)2，可恢复为原溶液，需要1 mol Cu(OH)2，
19、质量为98 g，故B正确；c(Cu2)2 mol/L，由电荷守恒可知，原混合溶液中c(K)为6 mol/L2 mol/L22 mol/L，故C错误；电解后溶液中c(H)为4 mol/L，故D错误。15(2019山西孝义高三期末)深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根离子腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是()A铁管道发生的是吸氧腐蚀B输送暖气的管道也易发生此类腐蚀C这种情况下，土壤的pH增大D管道上刷富铜油漆可以延缓管道的腐蚀答案C解析由图可知，负极反应为Fe2e=Fe2，正极反应为SO5H2O8e=HS9OH。铁管道的腐蚀过程中，氧气并未参与反应，所以不是吸氧
20、腐蚀，故A错误；硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化效率，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，故B错误；由正负极的电极反应可知，铁管道腐蚀过程中，OH浓度增大，土壤pH增大，故C正确；管道上刷富铜油漆，形成CuFe原电池，Fe作负极，可以加快管道的腐蚀，故D错误。16(2019安徽池州高三期末)工业上用Na2SO3溶液处理硫酸厂的废气SO2得NaHSO3溶液，然后用惰性电极电解NaHSO3废水(原理如图所示)使吸收液再生，两膜中间的Na和HSO可通过离子交换膜。下列叙述正确的是()A通电后中间隔室的HSO通过C膜向左侧迁移，左侧电极室溶液pH增大B图中A连接电源的正极，B连接电源的负极
21、C阳极反应为HSOH2O2e=SO3H，阳极区溶液pH降低D当电路中通过1 mol电子时，会有0.5 mol的Na2SO3生成答案C解析电解池中阴离子向阳极区移动，因此通电后中间隔室的HSO通过D膜向右侧迁移，左侧阴极区氢离子放电，产生氢氧根离子，然后结合亚硫酸氢根离子生成亚硫酸根离子，所以阴极区溶液pH增大，A错误；左侧氢离子放电，发生还原反应为阴极，所以A连接电源的负极，B连接电源的正极，B错误；阳极区亚硫酸氢根离子失去电子生成硫酸，使溶液中c(H)增大，所以阳极区溶液pH降低，C正确；阴极区发生的总反应：2HSO2e=H22SO，当电路中通过1 mol电子时，会生成1 mol的Na2SO
22、3，D错误。17(2019湖南邵东创新实验学校高三月考)用石墨作电极电解1000 mL 0.1 mol/L CuSO4溶液，通电一段时间后关闭电源，测得溶液的质量减少了9.8 g。下列有关叙述正确的是(NA代表阿伏加德罗常数)()A电解过程中流经外电路的电子个数为0.2NAB在标准状况下，两极共产生4.48 L气体C电解后溶液的pH为1(溶液体积不变)D加入11.1 g Cu2(OH)2 CO3可将溶液彻底复原答案B解析用石墨作电极电解1000 mL 0.1 molL1 CuSO4溶液的阴极反应首先是Cu22e=Cu，假设所有的铜离子0.1 mol全部放电，转移电子的物质的量为0.2 mol，
23、则析出金属铜的质量为：0.1 mol64 g/mol6.4 g，此时阳极放电的电极反应式为：4OH4e=O22H2O，转移0.2 mol电子时生成的氧气的质量是：0.05 mol32 g/mol1.6 g，所以溶液质量减少总量为6.4 g1.6 g8 g9.8 g，接下来阴极放电的是氢离子，阳极仍是氢氧根离子放电，相当于此阶段电解水，还要电解掉水的质量为9.8 g8 g1.8 g，电解掉这些水转移电子的物质的量为0.2 mol，所以整个过程转移电子的总量为0.4 mol，个数为0.4NA，故A错误；阳极放电的电极反应式为：4OH4e=O22H2O，当转移0.4 mol电子时，产生的氧气物质的量
24、为0.1 mol，即2.24 L，阴极上产生氢气，2H2e=H2，当转移0.2 mol电子时，产生的氢气物质的量为0.1 mol，即2.24 L，所以在标准状况下，两极共产生4.48 L气体，故B正确；电解过程中溶液中的氢离子减少了0.2 mol，而氢氧根离子总共减少了0.4 mol，所以最后溶液中c(H)0.2 mol1 L0.2 mol/L，其pHa%。 两者装置通过的电量相等，即转移的电量是46.0210231.61019 C1.93105 C。 20(2019湖北省鄂州市、黄冈市高三调研)化学电源在日常生活和工业生产中有着重要的应用。.如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原
25、理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：(1)甲烷燃料电池负极反应式是_。(2)石墨(C)极的电极反应式为_。(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为_L；丙装置中阴极析出铜的质量为_g，一段时间后烧杯中c(Cu2)_(填“增大”“减小”或“不变”)。.“长征”火箭发射使用的燃料是液态偏二甲肼(C2H8N2)，并使用四氧化二氮作为氧化剂，这种组合的两大优点是既能在短时间内产生巨大能量将火箭送上太空，产物又不污染空气(产物都是空气成分)。某校外研究性学习小组拟将此原理设计为原电池，如图所示，结合学习过的电化学原理分析其设计
26、方案，回答相关问题：(4)从a口加入_(填名称)。H移动方向是_(填“A到B”或“B到A”)。(5)A极发生的电极反应式：_。(6)若以该电池为电源，用石墨作电极电解200 mL 0.5 mol/L的CuSO4溶液，电解一段时间后，两极收集到相同体积(相同条件)的气体，则整个电解过程转移的电子的数目是_。答案.(1)CH48e10OH=CO7H2O(2)2Cl2e=Cl2(3)4.4812.8减小.(4)偏二甲肼A到B(5)C2H8N216e4H2O=2CO2N216H(6)0.4NA(或2.4081023)解析.(1)甲烷燃料电池负极为CH4失去电子后结合OH生成CO，其电极反应式是CH48
27、e10OH=CO7H2O。(2)乙为电解池，Fe为阴极，C为阳极，实质为电解饱和食盐水，故石墨(C)极的电极反应式为2Cl2e=Cl2。(3)标准状况下，2.24 L氧气的物质的量为0.1 mol，参与反应转移的电子数为0.4 mol；铁电极为阴极，阳离子放电：2H2e=H2，则放出氢气0.2 mol，标准状况下体积为4.48 L；丙装置中阴极反应式为Cu22e=Cu，则析出铜0.2 mol，即为12.8 g。阳极上比铜活泼的金属也会放电，故一段时间后烧杯中c(Cu2)会减少。.(4)由电子转移方向可知A为负极，B为正极，根据原电池原理，还原剂在负极上失去电子发生氧化反应，氧化剂在正极上得到电
28、子发生还原反应，则从a口通入偏二甲肼；内电路一般是阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以H移动方向是A到B。(5)A为负极，还原剂在负极上失去电子发生氧化反应，又已知产物中气体均为空气组分，所以A极发生的电极反应式为C2H8N216e4H2O=2CO2N216H。(6)两极收集到相同体积(相同条件)的气体，则阴极除了Cu22e=Cu，还应有2H2e=H2，阳极的电极反应式为2H2O4e=4HO2，设生成n(O2)n(H2)x，因为n(Cu2)0.5 mol/L0.2 L0.1 mol，由得失电子守恒得0.122x4x，x0.1 mol，所以n(O2)n(H2)0.1 mol，则整个电解过程转移的电子的数目是0.1 mol40.4 mol，即0.4NA。
