第20讲 电解池 金属的电化学腐蚀与保护1.docx
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第20讲电解池金属的电化学腐蚀与保护1
递进题组 提升素养
最有价值 备考训练
题组一 电解原理和电解规律的考查
1．[2014·湖北省孝感市第一次统考]Li－SO2电池具有输出功率高和低温性能好等特点。
其电解质是LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，电池反应为2Li＋2SO2Li2S2O4，下列说法正确的是（ ）
A．该电池反应为可逆反应
B．放电时，Li＋向负极移动
C．充电时，阴极反应式为Li＋＋e－===Li
D．该电池的电解质溶液可以换成LiBr的水溶液
解析：
该电池反应分别是在不同条件下发生的反应，不是可逆反应，A项错误；放电时是原电池，Li＋向正极移动，B项错误；充电时是电解池，阴极发生还原反应，反应式为Li＋＋e－===Li，C项正确；Li能与水发生反应，电池的电解质溶液不能换成LiBr的水溶液，D项错误。
答案：
C
2．取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯做电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。
则下列说法错误的是（ ）
A．b电极是阴极
B．a电极与电源的正极相连接
C．电解过程中，水是氧化剂
D．b电极附近溶液的pH变小
解析：
电解饱和NaCl溶液，阳极生成Cl2，Cl2与水反应生成HClO和HCl，HClO具有漂白性，盐酸具有酸性，可使pH试纸变红色，HClO又可将红色漂白，故内圆为白色，外圈为红色，可推出a为阳极，A正确；a为阳极与电源正极相连，B正确；电解过程中，H2O得电子，为氧化剂，C正确；b电极附近有OH－生成，pH增大，D错。
答案：
D
题组二 电极反应式、电解总方程式的书写
3．按要求书写有关的电极反应式及总方程式
（1）用惰性电极电解AgNO3溶液：
阳极反应式_________________________________________________；
阴极反应式_________________________________________________；
总反应离子方程式__________________________________________。
（2）用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式_________________________________________________；
阴极反应式_________________________________________________；
总反应离子方程式__________________________________________。
（3）用铁作电极电解NaCl溶液
阳极反应式_________________________________________________；
阴极反应式_________________________________________________；
总反应离子方程式___________________________________________。
（4）用铜作电极电解盐酸溶液
阳极反应式_________________________________________________；
阴极反应式_________________________________________________；
总反应离子方程式__________________________________________。
答案：
（1）4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4Ag＋＋4e－===4Ag
4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋
（2）2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑
（3）Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
Fe＋2H2OFe（OH）2↓＋H2↑
（4）Cu－2e－===Cu2＋
2H＋＋2e－===H2↑
Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑
题组三 与酸、碱、盐的电解有关的实验设计
4．如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。
（指示剂的pH变色范围：
6.8～8.0，酸色——红色，碱色——黄色）
回答下列问题：
（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________（填编号）；
①A管溶液由红变黄 ②B管溶液由红变黄 ③A管溶液不变色 ④B管溶液不变色
（2）写出A管中发生反应的反应式：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________；
（3）写出B管中发生反应的反应式：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________；
（4）检验a管中气体的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；
（5）检验b管中气体的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：
（1）①④
（2）2H＋＋2e－===H2↑（或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑） Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓
（3）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑）
（4）用拇指按住管口，取出试管，管口靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰
（5）用拇指按住管口，取出试管正立，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃
题组四 分阶段电解的相关计算
5．[2014·江南十校联考]用惰性电极电解一定浓度的CuSO4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。
则下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中阴极没有气体生成
B．电解过程中转移的电子的物质的量为0.4mol
C．原CuSO4溶液的浓度为0.1mol·L－1
D．电解过程中阳极收集到的气体体积为1.12L（标况下）
解析：
由2CuSO4＋2H2O2Cu＋H2SO4＋O2↑知，如CuSO4未电解完，加CuO即可复原，而Cu（OH）2相当于CuO·H2O，故CuSO4电解完后，还电解了部分水。
电解析出了0.1molCu，转移电子0.2mol，而电解0.1molH2O转移电子0.2mol，故转移的电子的总物质的量为0.4mol。
答案：
B
6．500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NO）＝6.0mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是（ ）
A．原混合溶液中c（K＋）为4mol·L－1
B．上述电解过程中共转移4mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5mol
D．电解后溶液中c（H＋）为2mol·L－1
解析：
两极反应：
阴极Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，阳极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。
两极都收集到1mol气体，由阳极可得反应中转移电子4mol，又知生成1molH2转移电子2mol，根据电子得失守恒可得n（Cu2＋）＝1mol；再根据电荷守恒，在500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中存在关系：
2c（Cu2＋）＋c（K＋）＝c（NO），可以求出c（K＋）＝2mol·L－1。
电解过程中消耗n（OH－）＝4mol，消耗的n（H＋）＝2mol，则溶液中留下2molH＋，c（H＋）＝4mol·L－1。
答案：
B
题组五 电化学的有关基本计算
7．将两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解，当电解液的pH由6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氢析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略）：
（1）写出电极反应式阳极：
________________________________________________________________________，
阴极：
______________________。
（2）电极上应析出银的质量是____________。
（3）欲使该溶液复原应加入____________。
解析：
由题意可知阳极4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，OH－来自水的电离，OH－浓度减小，水的电离平衡右移，溶液酸性增强，设阴极上析出银的质量为x，依据电解规律，列出物质间对应关系式为：
4Ag ～ O2 ～ 4e－ ～ 4H＋
4×108×103mg 4mol
x 0.5L×10－3mol/L
－0.5L×10－6mol/L
电解前后溶液中H＋的物质的量变化超出100倍，可以忽略电解前溶液中H＋的物质的量，所以：
x＝＝54mg
由于在两极上，一极析出Ag，另一极放出O2，故欲使其复原，应加入Ag2O。
答案：
（1）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
4Ag＋＋4e－===4Ag
（2）54mg （3）Ag2O
题组六 金属的电化学腐蚀与防护
8．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（ ）
A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小
C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D．图d中，Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
解析：
选项A，图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，错误；选项B，图b中开关置于M时，Cu－Zn合金作负极，由M改置于N时，Cu－Zn合金作正极，腐蚀速率减小，正确；选项C，图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，错误；选项D，图d中Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的还原作用引起的，错误。
答案：
B
9．如图所示，在大试管里放一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝，把试管倒插入水中，将这个装置这样放置约一周后，观察到铁丝发生的变化是________，原因是__________________。
试管内水面会上升，最终上升高度大约为__________，原因是__________________________。
解析：
主要从铁丝发生吸氧腐蚀分析。
答案：
铁丝表面形成一层红棕色的锈 铁丝发生吸氧腐蚀 试管体积的 铁和O2反应，时间较长时耗尽全部O2，而O2约占空气总体积的，所以试管内水面上升高度约为试管体积的
1．[2013·北京理综卷]下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是（ ）
A．水中的钢闸门连接电源的负极
B．金属护栏表面涂漆
C．汽车底盘喷涂高分子膜
D．地下钢管连接镁块
解析：
形成电解池，被保护的金属作阴极，与电源的负极相连，A选项正确。
答案：
A
2．[2013·北京理综卷]用石墨电极电解CuCl2溶液（如图所示）。
下列分析正确的是（ ）
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离
C．阳极上发生的反应：
Cu2＋＋2e－===Cu
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到的黄绿色气体
解析：
阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，可知a为负极、b为正极，A选项正确；阳极发生失电子的反应生成Cl2、阴极发生得电子的反应生成Cu、C、D选项错误；电解质的电离与是否通电无关，B选项错误。
答案：
A
3．[2013·重庆理综卷]化学在环境保护中起着十分重要的作用。
催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
（1）催化反硝化法中，H2能将NO还原为N2。
25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12。
①N2的结构式为________。
②上述反应的离子方程式为________________________________________________，其平均反应速率v（NO）为________mol·L－1·min－1。
③还原过程中可生成中间产物NO，写出3种促进NO水解的方法________________________________________________________________________。
（2）电化学降解NO的原理如图所示。
①电源正极为________（填“A”或“B”），阴极反应式为________________________________________________________________________。
②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（Δm左－Δm右）为________g。
解析：
（1）①N2的结构式为N≡N。
②由题意可得反应的离子方程式为
2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O。
反应后pH＝12，则c（OH－）＝0.01mol·L－1，Δc（OH－）＝0.01mol·L－1－10－7mol·L－1≈0.01mol·L－1
v（OH－）＝＝
＝0.001mol·（L·min）－1，
v（NO）＝v（OH－）＝0.001mol·（L·min）－1
③促进NO水解的方法有：
加酸，升高温度，加水。
（2）图中NO在Ag Pt电极附近转化成N2，说明NO在该极得电子，则Ag Pt电极作阴极，B为负极，A为正极。
阴极反应式为：
2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－
②阳极反应为：
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，当转移2mol电子时，左侧生成16gO2，同时有2molH＋向右侧移动，所以左侧溶液质量减少了16g＋2g＝18g；右侧生成5.6gN2，同时质量又增加了2molH＋，所以右侧溶液质量减少了3.6g，两侧质量变化差为18g－3.6g＝14.4g。
答案：
（1）①N≡N
②2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O 0.001
③加酸，升高温度，加水
（2）①A 2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－
②12.4
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