高三化学复习92第九章 第二节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 提能力 创新演练经典化.docx
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高三化学复习92第九章第二节电解池金属的电化学腐蚀与防护提能力创新演练经典化
[对接高考——高考命题常设误区汇总]
设误选项摘录
设误角度诊断
1.电流通过KCl溶液，不会发生氧化还原反应（2011·大连模拟）
认为电解不发生化学反应
2.电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为：
2Cl－＋2H＋
Cl2↑＋H2↑（2011·济宁模拟）
只注意电极产物，忽视电解质溶液的变化，错误书写电解反应方程式
3．右图电解池在工作中，其阳极发生的反应为：
2Cl－－2e－===Cl2↑（2011·徐州模拟）
书写电极反应式时，不注意阳极是惰性材料还是活性材料
4.用石墨做电极电解CuSO4溶液，通电一段时间后，欲使电解液恢复到原状态，应向溶液中加入适量的Cu（OH）2（2011·安徽高考）
对电解后的溶液恢复到起始状态时，只注重溶质物质的量的分析，而不注意溶液体积的变化
5.电解精炼铜时，若阴极得到的电子数为2NA个，则阳极质量减少64g（2010·四川高考）
电解精炼中，忽视阳极材料中较活泼金属的放电，盲目利用电子得失守恒进行计算
[随堂强化落实]
1．下列关于电解的叙述中，正确的是（ ）
①电解是把电能转变成化学能 ②电解是把化学能转变成电能 ③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 ④某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现 ⑤任何水溶液电解时，必将导致氧化还原反应
A．②③④ B．①②③④
C．①②④D．①③④⑤
解析：
把化学能转变成电能的装置是原电池；只要电解，必将发生氧化还原反应，即一定发生化学变化；一些不能自发进行的反应，可以借助电解来实现，故选D项。
答案：
D
2.
（2011·广东高考）某小组为研究电化学原理，设计如图装置。
下列叙述不正确的是（ ）
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：
Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动
解析：
本题考查电化学，意在考查考生对原电池、电解池的电极反应、现象和电极反应式的书写等的掌握情况。
a、b不连接，未形成原电池，Cu2＋与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2＋在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2＋均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2＋，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a与电源正极相连时，Cu片作阳极，Cu2＋向Fe电极移动，D项错误。
答案：
D
3．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是（ ）
A．钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀
解析：
弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A正确；当镀层破损时，锡、铁可形成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，B错误；铁、锌、海水形成原电池，锌失去电子作负极，从而保护了铁，C正确；采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，D正确。
答案：
B
4．如图所示，烧杯中装有稀硫酸，A、B、C、D分别为铜、锌、碳棒、碳棒，下列说法正确的是（ ）
A．A、D棒上均产生气泡
B．B、C棒上均产生气泡
C．电子流动方向A→D
D．左边烧杯中溶液的pH会降低
解析：
左边的装置是原电池，A为正极，B为负极；右边的装置为电解池，C为阴极，D为阳极；A棒上有氢气产生，C棒上也有氢气产生，D棒上有氧气产生，左边烧杯中有H2生成，c（H＋）减小，溶液的pH会升高，右边烧杯中水被电解，c（H＋）增大，溶液的pH会降低。
答案：
A
5．（2011·济南模拟）在铜片上镀银时，下列叙述正确的是（ ）
①将铜片接在电源的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③在铜片上发生的反应是：
Ag＋＋e－===Ag ④在银片上发生的反应是：
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ⑤需用硫酸铜溶液为电渡液 ⑥需用硝酸银溶液为电镀液
A．①③⑥B．②③⑥
C．①④⑤D．②③④⑥
解析：
在铜片上镀银时，需将铜片接在电源的负极上，将银片接在电源的正极上，用硝酸银溶液作电镀液。
在铜片上发生的反应是：
Ag＋＋e－===Ag，在银片上发生的反应是：
Ag－e－===Ag＋。
答案：
B
6.
如图所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极。
按要求回答下列问题。
（1）打开K2，闭合K1，B为____________极，A的电极反应式为：
____________________________________________________，
可观察到的现象是________。
（2）打开K1，闭合K2，E为________极，F极的电极反应式为：
__________________；检验F极产生气体的方法是________________________________。
（3）若往U形管中滴加酚酞，进行
（1）
（2）操作时，A、B、E、F电极周围能变红的是________，原因是______________________________________________。
解析：
（1）当打开K2，闭合K1时，铁片、石墨和NaCl溶液构成原电池，负极为铁，电极反应式为：
Fe－2e－===Fe2＋，正极为石墨，由于电解质溶液呈中性，正极的电极反应式为：
O2＋4e－＋2H2O===4OH－；由于Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，所以，可观察到的现象是：
溶液中产生白色沉淀，然后变为灰绿色，最终变为红褐色。
（2）当打开K1，闭合K2时，铁片、石墨和NaCl溶液构成电解池，阴极为铁，电极反应式为：
2H＋＋2e－===H2↑，阳极为石墨，电极反应式为：
2Cl－－2e－===Cl2↑；检验Cl2的方法是：
用湿润的淀粉－KI试纸检验，试纸变蓝则说明是氯气。
（3）由于A极O2得到电子产生OH－，E极上水放电产生H2和OH－，均导致电极区域呈碱性，所以A、E电极周围遇酚酞变红。
答案：
（1）负 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 溶液中产生白色沉淀，然后变为灰绿色，最终变为红褐色
（2）阴 2Cl－－2e－===Cl2↑ 用湿润的淀粉－KI试纸检验，试纸变蓝则说明是氯气
（3）A、E A极上O2放电产生OH－，E极上水放电产生H2和OH－，均导致电极区域呈碱性
[提能综合检测]
一、选择题（本题包括10小题，每小题5分，共50分）
1．（2011·广东质检）下列说法正确的是（ ）
A．铅蓄电池放电时铅电极发生还原反应
B．电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠
C．给铁钉镀铜可采用CuSO4作电镀液
D．生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀
解析：
铅蓄电池放电时铅电极作负极，负极发生氧化反应，A错误；电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O
＋Cl2↑；生铁浸泡在食盐水中发生吸氧腐蚀。
答案：
C
2．（2011·东城模拟）下列有关电化学的示意图中正确的是（ ）
解析：
选项A，Zn应为原电池的负极，Cu为原电池的正极。
选项B，盐桥两边的烧杯中盛装的电解质溶液应互换。
选项C，粗铜应连接电源正极。
选项D，电解饱和NaCl溶液，Cl－在阳极放电产生Cl2，溶液中的H＋在阴极获得电子而产生H2，正确。
答案：
D
3.
（2011·连云港模拟）某化学兴趣小组的同学用如图所示装置研究电化学问题。
当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生偏转。
下列有关说法不正确的是
（ ）
A．甲装置是原电池，乙装置是电解池
B．当甲中产生0.1mol气体时，乙中析出固体的质量为6.4g
C．实验一段时间后，甲烧杯中溶液的pH增大
D．将乙中的C电极换成铜电极，则乙装置可变成电镀装置
解析：
Zn、Cu电极和稀硫酸构成原电池，其中Zn作负极，Cu作正极；乙装置是电解池，C为阴极，Pt为阳极，A正确；当甲中产生0.1molH2时，电路转移0.2mol电子，乙中电解得到0.1molCu，质量为6.4g，B正确；实验一段时间后，甲烧杯的溶液中c（H＋）减小，pH增大，C正确；乙中的C电极是阴极，将其换成铜电极，该装置不是电镀装置，D错误。
答案：
D
4.
（2011·温州质检）如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。
通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。
下列实验现象中正确的是（ ）
A．逸出气体的体积：
a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
解析：
Na2SO4===2Na＋＋SO
，H2O
H＋＋OH－，SO
和OH－移向b电极，Na＋和H＋移向a电极，在b电极上：
4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－，在a电极上：
4H＋＋4e－―→2H2↑，所以逸出气体的体积：
a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上H＋放电，所以a电极附近的c（OH－）＞c（H＋），滴加石蕊溶液后，a电极附近变蓝色，同理，b电极附近变红色。
答案：
D
5．（2011·山东高考）以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ）
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
解析：
本题考查电镀，意在考查考生对电镀原理的理解和应用能力。
未通电前，题述装置不能构成原电池，A项错误；锌的析出量与通过的电量成正比，B错误；电镀时电解反应速率只与电流大小有关，与温度无关，C项正确；镀锌层破损后，会形成铁锌原电池，铁作正极，得到保护，D项错误。
答案：
C
6.
（2011·济南三模）电化学原理广泛用于工业生产中，如有一种电化学净水法的原理是：
在电解过程中将低价金属离子（如Co2＋）氧化成高价态的离子（Co3＋），然后以此高价态的金属离子作氧化剂把废水中的有机物氧化成CO2而净化。
实验室用如图装置模拟上述过程，下列说法正确的是（ ）
A．电极a可以是石墨，电极b可以是铜
B．电解后阴极附近H＋浓度不变
C．Co3＋氧化甲醇的离子方程式为：
6Co3＋＋CH3OH＋H2O===CO2↑＋6Co2＋＋6H＋
D．当1mol甲醇被完全氧化时，阳极应该失去4mol电子
解析：
选项A，Cu与电源正极相连时，Cu失去电子而溶解，所以b极不能用Cu，应用石墨等惰性电极。
选项B，根据题给信息，阳极是溶液中的Co2＋失去电子生成Co3＋∶2Co2＋－2e－===2Co3＋，阴极是溶液中的H＋得到电子变为H2：
2H＋＋2e－===H2↑，所以阴极附近H＋浓度变小。
选项C，CH3OH被氧化为CO2，溶液中的Co3＋被还原为Co2＋，再根据得失电子守恒和离子方程式的正误判断方法可知该离子方程式正确。
选项D，阳极失去电子的物质的量等于Co3＋获得电子的物质的量，1molCH3OH被氧化，转移6mol电子。
答案：
C
7．（2011·盐城三模）用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成。
则电解一段时间后，下列有关该溶液（与电解前同温度）的说法中，正确的有（ ）
①该溶液的pH值可能增大 ②该溶液的pH值可能减小 ③该溶液的pH值可能不变 ④该溶液的浓度可能增大 ⑤该溶液的浓度可能不变 ⑥该溶液的浓度可能减小
A．三种B．四种
C．五种D．六种
解析：
若电解的是不饱和的强碱（如NaOH）溶液，则电解后溶液的pH增大，浓度增大；若电解的是不饱和的非还原性的含氧酸（如H2SO4），则对应溶液的pH将降低，浓度增大；若电解的是活泼金属的含氧酸盐（如Na2SO4）的饱和溶液，则溶液pH保持不变，浓度不变。
答案：
C
8．（2011·东北高三联考）用下图Ⅰ所示装置通电10分钟后，去掉直流电源，连接成图Ⅱ所示装置，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．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
B．用装置Ⅱ进行实验时铁电极的电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe（OH）2
C．用装置Ⅱ进行实验时石墨电极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
D．装置Ⅰ通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低
解析：
装置Ⅰ是电解10%NaCl溶液的装置，石墨连接到电源的正极，溶液中的Cl－在该极失去电子产生Cl2：
2Cl－－2e－===Cl2↑，铁电极上产生H2：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，由于有OH－生成，故溶液的pH升高。
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。
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：
Fe－2e－＋2OH－===Fe（OH）2，正极为Cl2得到电子，故石墨电极的电极反应为：
Cl2＋2e－===2Cl－（或HClO＋H＋＋2e－===Cl－＋H2O）。
综合上述，只有选项B正确。
答案：
B
9.
（2011·浙江高考）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区（a）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环（b），如图所示。
导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。
下列说法正确的是（ ）
A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移
B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe（OH）2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：
Cu－2e－===Cu2＋
解析：
本题考查金属的腐蚀，意在考查考生运用电化学原理分析金属腐蚀过程的能力。
铁板为铁和碳的合金，滴上NaCl溶液，形成原电池，显然a区为负极，溶液中Cl－由b区向a区迁移，A错误；液滴边缘为正极区，溶解在溶液中的O2放电，电极反应为：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀，C错误；改用嵌有铜螺丝钉的铁板，则铁为负极，D错误。
答案：
B
10．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu（OH）2后，恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子为（ ）
A．0.1molB．0.2mol
C．0.3molD．0.4mol
解析：
Cu（OH）2从组成上可看成CuO·H2O，加入0.1molCu（OH）2后，恰好恢复到电解前的浓度和pH，即电解生成了0.1molH2SO4，并消耗0.1molH2O，由电解的总反应式：
2H2O＋2CuSO4
2Cu＋O2↑＋2H2SO4，2H2O
2H2↑＋O2↑，知：
2H2SO4～4e－，2H2O～4e－，所以电解过程中转移电子为0.2mol＋0.2mol＝0.4mol。
答案：
D
二、非选择题（本题包括4小题，共50分）
11．（12分）（2010·山东高考）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是________________________（用离子方程式表示）。
为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。
a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为______________________。
取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是____________________________________________。
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________________________________。
（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为________。
解析：
本题以金属铝和电化学知识为载体，意在考查考生解决实际问题的能力。
（1）①题中指出在碱洗时有气泡产生，则只有金属铝和碱反应才符合条件，故碱洗过程中发生反应的离子方程式为Al2O3＋2OH－===2AlO
＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO
＋3H2↑。
碱洗后溶液中含有大量AlO
，故最好通入CO2气体使AlO
转化为Al（OH）3沉淀以回收铝。
②活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极反应式为2Al＋3H2O===Al2O3＋6H＋＋6e－。
加入NaHCO3溶液后，Al3＋与HCO
发生水解相互促进反应，离子方程式可表示为Al3＋＋3HCO
===Al（OH）3↓＋3CO2↑。
（2）电镀时若用石墨作阳极，则电解过程中电解液中Cu2＋浓度不断减小，导致铁表面不能镀上均匀的铜。
（3）若X为碳棒，则只能用外加电源的阴极保护法，此时开关K应置于N处。
若X为Zn，K置于M处，其保护原理称为牺牲阳极的阴极保护法。
答案：
（1）①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO
＋3H2↑ b
②2Al＋3H2O===Al2O3＋6H＋＋6e－ HCO
与电解液中的Al3＋发生了水解互相促进反应，产生Al（OH）3沉淀
（2）补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定
（3）N 牺牲阳极的阴极保护法（或：
牺牲阳极保护法）
12．（12分）（2011·德州模拟）钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金。
请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
（1）钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：
①写出石墨电极的电极反应式__________________________________________；
②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在右图虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向。
③写出修改后石墨电极的电极反应式_________________________________。
（2）生产中可用盐酸来除铁锈。
现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式_____________________________________。
（3）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。
装置示意图如下：
①A电极对应的金属是________（写元素名称），B电极的电极反应式是________________________。
②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为________mol。
③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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）在中性溶液中钢铁发生吸氧腐蚀，将虚线中改为直流电源，这属于外加电源的阴极保护法，外加电源后石墨电极为阳极，氯离子失电子生成氯气。
（2）铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了Fe3＋，而后Fe与Fe3＋会化合生成Fe2＋。
（3）为在铁表面镀铜需将铁作阴极、铜作阳极，当析出1mol铜时两电极的质量差为64＋64＝128（g），转移2mol电子，当质量差为5.12g，电路中通过的电子为0.08mol；镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，因为镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀。
答案：
（1）①O2＋4e－＋2H2O===4OH－
②如图所示
③2Cl－－2e－===Cl2↑
（2）2FeCl3＋Fe===3FeCl2
（3）①铜 Cu2＋＋2e－===Cu ②0.08 ③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（其他答案合理也正确）
13．（13分）（2011·临沂模拟）如下图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同（假设通电前后溶液体积不变），A、B为外接直流电源的两极。
将直流电源接通后，F极附近呈红色。
请回答：
（1）B极是电源的______________，一段时间后，甲中溶液颜色________，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明___________________，在电场作用下向Y极移动。
（2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________。
（3）现用丙装置给铜件镀银，则H应是________________（填“镀层金属”或“镀件”），电镀液是________溶液。
当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500mL），丙中镀件上析出银的质量为________，甲中溶液的pH________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为：
________________________。
解析：
（1）由装置图知，直流电源与各电解池串联；由“F极附近呈红色”知，F极为阴极，则E极为阳极、D极为阴极、C极为阳极、G极为阳极、H极为阴极、X极为阳极、Y极为阴极、A极为正极、B极为负极。
甲装置是用惰性电极电解CuSO4溶液，由于Cu2＋放电，导致c（Cu2＋）降低，溶液颜色逐渐变浅；丁装置是胶体的电泳实验，由于X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。
（2）当甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，C、D、E、F电极的产物分别为：
O2、Cu、Cl2、H2，根据各电极转移电子数相同，则对应单质的物质的量之比为：
1∶2∶2∶2。
（3）给铜件镀银，根据电镀原理，铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性银盐。
当乙中溶液的pH是13时，则乙中n（OH－）＝0.1mol/L×0.5L＝0.05mol，即各电极转移电子0.05mol，所以丙中析出银0.05mol；甲装置中由于电解产生H＋，导致溶液的酸性增强，pH变小。
（4）若将C电极换为铁，则铁作阳极发生反应：
Fe－2e－===Fe2＋，D极发生：
Cu2＋＋2e－===Cu，则总反应的离子方程式为：
Fe＋Cu2＋
Cu＋Fe2＋。
答案：
（1）负极 逐
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