届人教版电解池金属腐蚀与防护单元测试.docx
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届人教版电解池金属腐蚀与防护单元测试
电解池 金属腐蚀与防护
一、选择题
1．（2018·黑龙江哈尔滨三中月考）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（ ）
A．在酸性环境下，钢铁只能发生析氢腐蚀
B．金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原的过程
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法
D．铜铁交接处，在潮湿的空气中直接发生反应：
Fe－3e－===Fe3＋，继而形成铁锈
解析：
酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀，弱酸性或中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，所以酸性条件下钢铁不一定发生析氢腐蚀；金属腐蚀的实质是金属失去电子发生氧化反应，所以属于被氧化的过程；Zn、Fe和海水构成原电池，Zn易失电子作负极而被腐蚀，Fe作正极被保护，所以轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法；Cu、Fe和电解质溶液构成原电池，发生吸氧腐蚀，Fe作负极、Cu作正极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。
答案：
C
2．（2018·广东揭阳二模）如图为EFC剑桥法用固体二氧化钛（TiO2）生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2（阴极）中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。
下列说法中正确的是（ ）
A．阳极的电极反应式为：
2Cl－－2e－===Cl2↑
B．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动
C．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
D．石墨电极的质量不发生变化
解析：
电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应，导致氧气等气体的出现，所以电极反应式为：
2O2－－4e－===O2↑；电解池中，电解质里的阴离子O2－、Cl－均移向阳极；电解池的阴极发生得电子的还原反应，是二氧化钛电极本身得电子的过程，即TiO2＋4e－===Ti＋2O2－；石墨电极会和阳极上产生的氧气之间发生反应，导致气体一氧化碳、二氧化碳的出现，所以电极本身会消耗，质量减轻。
答案：
C
3．（2018·上饶三模）海水中含有丰富的锂资源，研究人员开发了一种只能让锂离子通过的特殊交换膜，并运用电解实现从海水中提取高浓度的锂盐，其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是（ ）
A．a连接电源的正极
B．Li＋的移动方向是从海水进入盐酸中
C．一段时间后，b电极附近溶液的pH降低
D．电解过程中还可能获得有经济价值的副产物氢气和氯气
解析：
要想从海水中提取高浓度的锂盐，则锂离子应从海水进入盐酸中，依据电解池工作原理，阳离子移向阴极，可知b为阴极与电源负极相连，a为阳极与电源正极相连，故A、B正确；b电极为阴极，阴极上氢离子放电，氢离子浓度减小，pH增大，故C错误；电解池阳极海水中的Cl－失去电子生成Cl2，阴极上盐酸中的H＋得到电子生成H2，故D正确。
答案：
C
4．（2018·沧州高三质检）100g样品所消耗的溴的毫克数称为溴指数。
溴指数越高，则说明样品中不饱和烃含量越高。
我国石油工业一般利用恒定电流库仑分析法测定汽油的溴指数，利用电解产生的溴与不饱和烃反应，支持电解质为LiBr，溶剂仅含5%的水，其余为甲醇、苯与醋酸。
下列有关说法正确的是（ ）
A．在溶剂中提高苯的比例，能提高溶液的导电性
B．电解时阳极的电极反应式为2Br－－2e－===Br2
C．电解时可用铁作阳极材料
D．汽油样品应加在阴极区
解析：
苯是非电解质，增加其比例只能降低溶液的导电性；在阳极Br－放电，失电子被氧化生成Br2；铁会在阳极放电生成金属阳离子，不能用铁作阳极材料；汽油样品应加在阳极区与溴发生反应。
答案：
B
5．（2018·庆阳理综）一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是（ ）
A．A为电源的正极
B．气体X为H2
C．电极E为阴极
D．电极D的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12
解析：
该装置有外接电源，所以是电解池，电极D上苯得电子和氢离子反应生成环己烷，则D电极是阴极，A为电源负极，D的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12，E是阳极，阳极上水失电子生成O2和H＋，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，所以气体X为O2，故A、B、C错误。
答案：
D
6．（2018·大连一模）用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH
，模拟装置如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．阳极室溶液由无色变成棕黄色
B．阴极的电极反应式为：
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是（NH4）3PO4
解析：
该电解池中，阳极铁失电子变为亚铁离子，溶液由无色变成浅绿色，故A错误；阴极的电极反应式为：
2H＋＋2e－===H2↑，所以电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高，故B错误，C正确；因为磷酸是三元酸，所以阴极室溶液中的溶质也可能含有磷酸氢铵和磷酸二氢铵，故D错误。
答案：
C
7．如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是（ ）
A．K1闭合，铁棒上发生的反应为
2H＋＋2e－===H2↑
B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体
解析：
K1闭合时，该装置构成原电池，铁作负极，发生氧化反应，电极反应式是2Fe－4e－===2Fe2＋，A错误；石墨棒作正极，发生的电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故石墨棒周围溶液pH逐渐升高，B正确；K2闭合时，该装置构成了电解池，C作阳极，Fe作阴极而不被腐蚀，该方法称为外加电流的阴极保护法，C错误；K2闭合时，阳极的电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极的电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑，所以当电路中通过0.002NA个（相当于0.002mol）电子时，生成H2和Cl2的物质的量均为0.001mol，则两极共产生0.002mol气体，D错误。
答案：
B
8．净水器推销员用自来水做电解实验，一段时间后两极间产生绿色沉淀，并很快变成红褐色，然后用净水器净化后的水做电解实验，两极上只有气体产生，水中并无沉淀，用以证明自来水很“脏”。
人们将自来水送检，却是合格的，下列有关说法合理的是（ ）
A．推销员电解自来水时，用石墨作阳极；电解净化水时，用铁作阴极
B．电解自来水时，阴极反应式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电解净化水时，a、b两极的pH变化如图2所示
D．电解自来水实验中，若阴极产生气体为3.36L（标准状况），则阳极质量减小5.6g
解析：
推销员电解自来水时，用铁作阳极，铁失电子成为Fe2＋，在阴极，水中的H＋得电子成为氢气，破坏了水的电离平衡生成了OH－，Fe2＋与OH－生成的氢氧化亚铁转化为灰绿色沉淀，氢氧化亚铁很快被氧化为红褐色氢氧化铁，推销员电解净化水时，用石墨作阳极，阳极（b极）电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阳极区c（H＋）增大，pH降低，阴极（a极）电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阴极区c（OH－）增大，pH升高，故两极上只有气体产生，水中并无沉淀，故A、B项错误，C项正确；电解自来水实验中，若阴极产生气体（H2）为3.36L（标准状况），则转移的电子的物质的量为
×2＝0.3mol，阳极铁失电子成为Fe2＋，质量减小
×56g/mol＝8.4g，D项错误。
答案：
C
9．（2018·上海徐汇区二模）一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表。
下列说法错误的是（ ）
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2＋
Fe3O4
Fe2O3
FeO
A.当pH＜4时，碳钢主要发生析氢腐蚀
B．当pH＞6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀
C．当pH＞14时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓
解析：
当pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，当pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，故A、B正确；当pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C错误；在煮沸除氧气后的碱性溶液中，正极上氧气生成氢氧根离子的速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，故D正确。
答案：
C
10．（2018·包头一模）用图中的装置Ⅰ通电10分钟后，去掉直流电源，连接成装置Ⅱ，可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U形管右端液面上升，下列说法正确的是（ ）
A．用装置Ⅱ进行实验时铁电极的电极反应为：
Fe－2e－＋2OH－===Fe（OH）2
B．用装置Ⅱ进行实验时石墨电极的电极反应为：
2H＋＋2e－===H2↑
C．同温、同压下，装置Ⅰ中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多
D．装置Ⅰ通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低
解析：
装置Ⅱ是原电池装置，Fe为负极，失去电子产生Fe2＋，Fe2＋再与溶液中的OH－反应生成Fe（OH）2，A项正确；用装置Ⅱ进行实验时，石墨为正极，正极为Cl2得到电子，故石墨电极的电极反应为：
Cl2＋2e－===2Cl－，B项错误；装置Ⅰ中石墨电极生成Cl2，铁电极生成H2，因Cl2能溶解在水中，且与H2O发生反应：
Cl2＋H2OHCl＋HClO，而H2不溶于水，故石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体少，C项错误；装置Ⅰ通电10分钟后铁电极上产生H2：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，由于有OH－生成，故溶液的pH升高，D项错误。
答案：
A
二、非选择题
11．用石墨作电极电解1L0.1mol·L－1的CuSO4溶液（假定电解前后溶液体积不变）。
（1）电路通过0.1mol电子时，溶液的pH为________，欲恢复电解前状态应加入________________的质量是____________g。
（2）当电路中通过0.3mol电子时，欲恢复电解前状态，可加入下列的____________。
A．Cu B.CuO
C．Cu（OH）2D.Cu2（OH）2CO3
（3）电路中通过0.4mol电子时，欲恢复原状态，可加入____________，质量是____________g。
（4）用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如下图甲。
电解过程中的实验数据如下图乙，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积（标准状况）。
则下列说法不正确的是____________。
A．电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生
B．b电极上发生的反应方程式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．曲线0～P段表示O2的体积变化
D．Q点时溶液中H＋的物质的量为0.4mol
解析：
（1）n（Cu2＋）＝0.1mol，当电路中n（e－）≤0.2mol时，只有CuSO4溶液被电解，由CuSO4～2e－～2H＋～Cu～CuO，生成H＋为0.1mol，c（H＋）＝0.1mol·L－1，pH＝1，应加入CuO0.05mol，即4g才能恢复原状态。
（2）当通过0.3mol电子时，有0.1mol电子电解水，被电解的水为0.05mol，需加入0.1molCuO与0.05molH2O，此时n（Cu）∶n（H＋）＝1∶1应加入Cu2（OH）2CO3。
（3）通过0.4mol电子时，有0.2mol电子电解水，需加入0.1molCuO和0.1molH2O，n（Cu）∶n（H＋）＝1∶2应加入0.1molCu（OH）2，质量为9.8g。
（4）由电流方向可知，b电极为阳极，电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生；b电极上发生的反应方程式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；曲线0～P段是阴极产生铜，阳极产生O2，曲线P～Q段是阴极产生H2，阳极产生O2，故A、B、C正确。
答案：
（1）1 CuO 4
（2）D
（3）Cu（OH）2 9.8 （4）D
12．（2018·甘肃模拟）对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一。
（1）硫酸厂的酸性废水中砷（As）元素（主要以H3AsO3形式存在）含量极高，为控制砷的排放，某工厂采用化学沉淀法处理含砷废水。
请回答以下问题：
①已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2个电子层，砷在元素周期表的位置为____________，AsH3的稳定性比NH3的稳定性____________（填“强”或“弱”）。
②工业上采用硫化法（通常用硫化钠）去除废水中的砷，生成物为难溶性的三硫化二砷，该反应的离子方程式为___________________。
（2）电镀厂的废水中含有的CN－有剧毒，需要处理加以排放。
①已知HCN为一元弱酸，则NaCN溶液的pH____________7（填“＞”“＝”或“＜”）。
②处理含CN－废水的方法之一是在微生物的作用下，CN－被氧气氧化成HCO
，同时生成NH3，该反应的离子方程式为__________。
（3）电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示（图中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子）：
①阳极的电极反应式为_________________________________。
②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：
______________________
________________________________________________________。
③电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6～8，此时进入浓缩室的OH－可忽略不计。
400mL10g/L乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145g/L（溶液体积变化忽略不计），阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为____________L（乳酸的摩尔质量为90g/mol）。
解析：
（1）①N在第二周期且砷与氮同主族，故As位于第四周期ⅤA族，同主族，氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱，则稳定性NH3>AsH3。
②根据信息：
Na2S和H3AsO3反应，生成难溶性的As2S3，据此得到反应的离子方程式为：
2H3AsO3＋3S2－＋6H＋===As2S3↓＋6H2O。
（2）①已知HCN为一元弱酸，则NaCN溶液是强碱弱酸盐，溶液的pH大于7。
②在微生物的作用下，CN－被氧气氧化成HCO
，同时生成NH3，结合CN－中C为＋2价，则离子方程式为：
4H2O＋2CN－＋O2===2HCO
＋2NH3。
（3）①阳极上是OH－失电子，电极反应式为：
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
②在电解池的阳极上是OH－放电，所以c（H＋）增大，并且H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；根据电解原理，电解池中的阴离子移向阳极，即A－从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，这样：
H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大。
③乳酸的浓度变化量是
＝1.5mol/L，即生成HA的物质的量是1.5mol/L×0.4L＝0.6mol，结合HA～H＋～
H2产生氢气是0.3mol，即0.3mol×22.4L/mol＝6.72L。
答案：
（1）①第四周期ⅤA族 弱
②2H3AsO3＋3S2－＋6H＋===As2S3↓＋6H2O
（2）①＞ ②4H2O＋2CN－＋O2===2HCO
＋2NH3
（3）①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ ②阳极OH－放电，c（H＋）增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，A－从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大 ③6.72
13．海洋是一座巨大的宝藏，海水中蕴含80多种元素，氯碱工业和制备金属镁的原料都可来自海水。
Ⅰ.在氯碱工业中，曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水（如图甲所示）。
（1）写出阳极的反应式：
_________________________________。
（2）图甲中流出的b是____________溶液。
（3）石棉隔膜的作用是_________________________________。
Ⅱ.随着科技的发展，电解工艺不断革新，电解效率和产品纯度得到提高。
20世纪80年代起，隔膜法电解工艺逐渐被离子交换膜电解技术取代。
（1）离子交换膜电解槽（如图乙所示）中⑥、⑦分别是____________、_________________________________________________________。
（2）已知一个电子的电量是1.602×10－19C，用离子膜电解槽电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×105C的电量时，生成NaOH____________g。
解析：
Ⅰ.
（1）阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：
2Cl－－2e－===Cl2↑。
（2）阴极上氢离子放电，导致阴极附近生成NaOH，溶液中还有部分氯化钠，所以b流出的液体是NaOH和NaCl混合溶液。
（3）Cl2和NaOH溶液接触会发生反应：
2NaOH＋Cl2===NaClO＋NaCl＋H2O，石棉隔膜的作用是阻止Cl2与NaOH溶液反应。
Ⅱ.
（1）电解饱和食盐水，电解槽离子交换膜允许阳离子（或Na＋）通过，不允许阴离子通过；阴极是氢离子放电生成氢气，同时生成氢氧化钠，所以⑥为氢氧化钠溶液，⑦为Na＋。
（2）一个电子的电量是1.602×10－19C，当电路中通过1.929×105C的电量时，电子的个数＝
≈1.204×1024，电子的物质的量＝
mol＝2mol，根据转移电子和氢氧化钠的关系式得NaOH的质量为：
2mol×40g·mol－1＝80g。
答案：
Ⅰ.
（1）2Cl－－2e－===Cl2↑
（2）NaOH和NaCl
（3）阻止Cl2与NaOH溶液反应
Ⅱ.
（1）NaOH溶液 Na＋
（2）80
14．人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图所示。
（1）电源的负极为____________（填“A”或“B”）。
（2）阳极室中发生的反应依次为____________________________、________________________________。
（3）电解结束后，阳极室溶液的pH与电解前相比将____________；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为____________g（忽略气体的溶解）。
解析：
（1）产生H2的一极为阴极，故B为负极，A为正极。
（2）左侧CO（NH2）2转化为CO2和N2，结合溶液中含Cl－及阳极为惰性电极，则阳极室首先发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，其次是CO（NH2）2在此室被Cl2氧化，化学方程式为CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl。
（3）阳极室产生的H＋通过质子交换膜进入阴极室，从而使阳极室H＋浓度保持不变，pH与电解前相比不变；两极共收集到的气体n（气体）＝
＝0.6mol，1molCO（NH2）2被氧化转移6mole－，阳极产生1molCO2和1molN2，阴极产生3molH2，故被氧化的CO（NH2）2为0.6mol×
＝0.12mol，质量为0.12mol×60g/mol＝7.2g。
答案：
（1）B
（2）2Cl－－2e－===Cl2↑
CO（NH2）2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl
（3）不变 7.2
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