1、课时作业(二十)电解池金属的电化学腐蚀与防护一、选择题(本题包括12小题,每小题4分,共48分)1(2013陕西宝鸡质检)下列过程需要通电才能进行的是()电离电解电镀电泳电化学腐蚀ABC D全部2某同学为了使反应2HCl2Ag=2AgClH2能进行,设计了如图所示的四个实验,你认为可行的方案是()3金属铜是人们最早使用的金属之一,下列关于铜电极的叙述不正确的是()A在铜锌原电池中是正极B用电解法精炼粗铜时,粗铜做阳极C在镀件上镀铜时,可用金属铜做阳极D电解水制H2、O2时,铜做阳极4(2013河北石家庄质检)相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是()5现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进
2、行电解,下列有关电极产物的判断正确的是()A阴极产物是氢气 B阳极产物是氧气C阴极产物是铝和氧气 D阳极产物只有氯气6下列各装置中,在铜电极上不能产生气泡的是()7(2013江苏东海质检)用下列装置能达到预期目的的是()A甲图装置可用于电解精炼铝B乙图装置可得到持续、稳定的电流C丙图装置可达到保护钢闸门的目的D丁图装置可达到保护钢闸门的目的8如下图所示,X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色、无味气体放出。符合这一情况的是附表中的()a极板b极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨正极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl29.某同学用下图所示装
3、置进行铜的电解精炼实验(粗铜中有锌、铁、镍、银等杂质,部分导线未画出),下列说法正确的是()Aa应与c相连接,b应与d相连接B电解一段时间,b与d两极析出物质的物质的量相等C电解一段时间,b极附近溶液的pH降低D电解过程中,Y装置中Cu2的浓度始终不变10(2013山东济南质检)关于如图所示各装置的叙述中,正确的是()A装置是原电池,总反应是:Cu2Fe3=Cu22Fe2B装置中,铁作负极,电极反应式为:Fe3e=Fe2C装置通电一段时间后石墨电极附近溶液红褐色加深D若用装置精炼铜,则d极为粗铜,c极为纯铜,电解质溶液为CuSO4溶液11(2013河南开封质检)模拟铁的电化学防护的实验装置如右
4、图所示,下列说法错误的是()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B处时,铁电极上发生的反应为2H2e=H2C若X为锌棒,开关K置于A处或B处均可减缓铁的腐蚀D若X为碳棒,开关K置于A处时,铁电极上发生的反应为2H2e=H212(2013江苏南京质检)甲图为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。乙图是一种家用环保型消毒液发生器,用惰性电极电解饱和食盐水。下列说法中不正确的是()A装置乙的a极要与装置甲的X极连接B装置乙中b极的电极反应式为2Cl2e=Cl2C若有机废水中主要含有葡萄糖,则装置甲中M极发生的电极反应为C6H12O
5、66H2O24e=6CO224HDN电极发生还原反应,当N电极消耗5.6 L(标况下)气体时,则有2NA个H通过离子交换膜二、非选择题(本题包括4小题,共52分)13(9分)从H、Cu2、Na、SO、Cl五种离子中两两恰当地组成电解质,按下列要求进行电解:(1)以碳棒为电极,使电解质质量减少,水量不变进行电解,则采用的电解质是_。 (2)以碳棒为电极,使电解质质量不变,水量减少进行电解,则采用的电解质是_。(3)以铂为电极,使电解质和水量都减少进行电解,则电解质是_。14(12分)(1)某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料,实现了在通常条件下不能发生的反应:CuH2SO4(稀)=CuSO4H2。
6、请在下边方框内画出能够实现这一反应的实验装置图。(2)某同学在做铜与稀硫酸的上述反应实验时,看到碳棒和铜棒上都有气泡产生,但铜棒却没有被腐蚀。请你分析其原因_;此时的电池反应为_。15(15分)(2013安徽合肥质检)第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时,电动机提供推动力,降低汽油的消耗;在刹车或下坡时,电池处于充电状态。(1)混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M表示)为负极,碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图,其总反应式为H22NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断,混合动力车上坡或加速
7、时,乙电极周围溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”),该电极的电极反应式为_。(2)Cu2O是一种半导体材料,可通过如图所示的电解装置制取,电解总反应式为2CuH2OCu2OH2,阴极的电极反应式是_。用镍氢电池作为电源进行电解,当电池中有1 mol H2被消耗时,Cu2O的理论产量为_g。(3)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的_腐蚀。为防止这种腐蚀,通常把船体与浸在海水里的Zn块相连,或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的_极(填“正”或“负”)相连。16(16分)钢铁工业是国家工业的基础,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入
8、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_。(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀_。(3)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如右图:A电极对应的金属是_(写元素名称),B电极的电极反应式是_。若电镀前A、B两金属片质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为5.12 g,则电镀时电路中通过的电子为_mol。镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因_。课时作业(二十)1C电离是电解质在水溶液中或熔融状态下离解成阴、阳离子的过程,不需要通电;电化学腐蚀属于原电池反应,是化学能转变为电能的过程,故C项正确。2 C3D在铜锌原电池中,
9、Zn活泼性大于铜,铜是正极,A对。电解精炼铜时,粗铜作电解池的阳极,B对。电镀时,应用镀层金属作阳极,C对。铜是活性电极,作阳极时,Cu2e=Cu2,溶液中阴离子无法放电,故电解水制H2、O2时,应用惰性电极。4CA、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,铁是活泼金属作负极,碳作正极,C中铜镀层把铁完全覆盖,构不成原电池而不被腐蚀。5B将氯化铝溶液蒸干灼烧得到Al2O3,电解熔融的Al2O3,阳极为O2放电,阳极产物为氧气;阴极为Al3放电,阴极产物为Al。6B装置A和C中无外接电源,且符合构成原电池的条件,
10、是原电池装置,铜作正极,放出H2。装置B是电解池装置,铜作阳极,失去电子逐渐溶解,无气体生成。装置D也是电解池装置,铜作阴极,阴极H得到电子生成H2。7DAlCl3溶液中存在Al3、H,通电时后者先得电子,故阴极得到的不是铝,而是氢气,A不能达到目的;B中的这种原电池中,电流会迅速衰减,乙装置不能达到目的;丙装置是牺牲阳极的阴极保护法,其中阳极材料要为活泼的金属,故不能达到预期目的。8A由题意知,通电后a极板质量增加,说明有金属析出,由此可知,a极为电解池的阴极,则X为电源负极,B、C均不符合;又b极放出的是无色无味的气体,可淘汰D。9Ba为负极,应与纯铜即与d极相连,b为正极,应与粗铜即与c
11、极相连,A错误。b极析出H2,而d极析出Cu,B正确。b极附近溶液的pH升高,C错误。电解过程中,d极析出Cu,c极溶解的不仅有Cu,还有各种金属杂质,因而Y装置中Cu2的浓度是减小的,D错误。10CA项Fe比Cu活泼,总反应为Fe2Fe3=3Fe2;B项Fe为负极,发生的电极反应为Fe2e=Fe2;C项电泳时,Fe(OH)3胶粒带正电移向石墨电极;D项根据电流方向,c极为粗铜,d极为纯铜。11B开关K置于A处时,铁棒接电源的负极,受到保护,可减缓铁的腐蚀,A项正确;开关K置于B处时,锌棒、铁棒和食盐水形成原电池,溶液呈中性,铁电极上的反应式为O24e2H2O=4OH,B项错误;若X为锌棒,开
12、关K置于A处时,铁棒接电源的负极,受到保护,开关K置于B处时,锌的活泼性比铁的强,锌失去电子作负极,保护铁棒,C项正确;若X为碳棒,开关K置于A处时,H在阴极上得电子形成H2,D项正确。12D由图甲分析得出M(或X)为负极,N(或Y)为正极,由图乙分析得出a为阴极,b为阳极。乙的a极要与甲的X极相连接,A项正确;乙的b极为阳极,氯离子放电,B项正确;因图甲中传递的是质子,葡萄糖在M极放电,故电极反应式为C6H12O66H2O24e=6CO224H,C项正确;氧气在N电极得到电子,电极反应式为O24H4e=2H2O,故消耗5.6 L氧气时,转移1 mol电子,即有NA个H通过离子交换膜,D项错误
13、。13解析:(1)电解电解质型,水不参与反应,可以是无氧酸或较不活泼金属的无氧酸盐,如HCl、CuCl2。(2)电解水型,电解质不参与反应,只起增强溶液导电性作用,可以是含氧酸,活泼金属的含氧酸盐或强碱,如H2SO4、Na2SO4。(3)电解质和水均参与反应,可以是较不活泼金属的含氧酸盐或活泼金属的无氧酸盐,如CuSO4、NaCl。答案:(1)HCl、CuCl2(2)H2SO4、Na2SO4(3)CuSO4、NaCl14解析:(1)由于铜的活泼性弱于氢,故通常条件下反应CuH2SO4(稀)=CuSO4H2不能发生,但若设计成电解池,Cu作阳极,碳棒作阴极,则可实现上述反应。(2)若将上述装置的
14、电源接反,亦即碳棒为阳极,铜棒作阴极,则实际为电解水,两极均有气泡产生。答案:(1)(2)将上述装置中的电源接反铜棒(阴极):4H4e=2H2碳棒(阳极):4OH4e=2H2OO215解析:(1)混合动力车上坡或加速时需要动力,故反应为原电池放电反应,即乙电极为正极,发生反应NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH,故乙电极周围溶液的pH增大。(2)电解池的阴极发生还原反应,即2H2e=H2。当电池中有1 mol H2被消耗时有2 mol电子转移,根据电子守恒可知Cu2O的理论产量为144 g。(3)钢铁船体在海水中发生吸氧腐蚀,可利用牺牲阳极保护法或外加电源阴极保护法防止其被腐蚀。答案:(1)
15、增大NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH(2)2H2e=H2144(3)吸氧负16解析:(1)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物,与盐酸反应后生成了三价铁离子,而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子。(2)B中锌比铁活动性强,为牺牲阳极的阴极保护法,D为外加电流的阴极保护法。A、C均易使铁棒腐蚀。(3)为在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极,当析出1 mol铜时两电极的质量差为6464128 (g),转移2 mol电子,当质量差为5.12 g时,电路中通过的电子为0.08 mol;镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,因为镀铜铁的镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀。答案:(1)2FeCl3Fe=3FeCl2(2)B、D(3)铜Cu22e=Cu0.08铁比铜活泼,镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀(其他答案合理也可)