届高考化学第一轮总复习全程训练课练28电解池金属的电化学腐蚀与防护有解析.docx
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届高考化学第一轮总复习全程训练课练28电解池金属的电化学腐蚀与防护有解析
课练28 电解池金属的电化学腐蚀与防护
1．如图所示，下列关于实验现象的描述正确的是（ ）
选项
a电极
b电极
X溶液
实验现象
A
石墨
石墨
CuCl2
a电极质量增加，b电极放出无色气体
B
Fe
石墨
KNO3
a电极质量增加，b电极放出无色气体
C
Fe
Cu
CuSO4
a电极质量增加，b电极质量减少
D
石墨
石墨
HCl
a电极放出无色气体，b电极放出无色气体
2．某研究性学习小组用如图装置研究不同能量之间的转化问题。
下列说法正确的是（ ）
A．断开开关S1，按下开关S2，化学能转化为电能，电能转化为光能等
B．断开开关S1，按下开关S2，此时构成的装置属于电解池
C．断开开关S2，按下开关S1，此时构成的装置属于原电池
D．断开开关S2，按下开关S1，化学能转化为电能
3．关于下列各装置图的叙述中，不正确的是（ ）
A．用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液
B．装置②的总反应是：
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
C．装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D．装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
4．下列防止金属腐蚀的做法不可行的是（ ）
A．军事演习期间给坦克的履带上刷上油漆以防止生锈
B．地下钢管道每隔一段距离就连接一定数量镁块
C．在轮船外壳水线以下部分装上一定数量的锌块
D．洗衣机的滚筒采用不锈钢材料，既耐磨又耐腐蚀
5．用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，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。
则电解过程中转移电子的物质的量为（ ）
A．0.4molB．0.5molC．0.6molD．0.8mol
6．分别放置在如图所示装置（都盛有0.1mol·L－1的H2SO4溶液）中的四个相同的纯锌片，腐蚀最慢的是（ ）
7．甲装置中所含的是物质的量之比为12的CuSO4和NaCl的混合溶液，电解过程中溶液的pH随时间t变化的示意图如乙所示（不考虑电解产物与水的反应）。
试分析下列叙述中正确的是（ ）
A．该混合溶液中的SO
导致A点溶液的pH小于B点
B．AB段与BC段在阴极上发生的反应是相同的，即：
Cu2＋＋2e－===Cu
C．BC段阴极产物和阳极产物的体积之比为21
D．在整个电解的过程中会出现少量淡蓝色的Cu（OH）2沉淀
8.
（2017·南京模拟）如图所示烧杯中试管内有一枚铁钉，放置数天观察（假设水不蒸发）。
（1）铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________（填“化学”或“电化学”）腐蚀。
（2）若试管内液面上升，发生的是________腐蚀，则正极反应式为______________________________，负极反应式为________________________________________________________________________。
要顺利完成此实验，所用的电解质溶液可以是________________________________________________________________________。
（3）若试管内液面下降，发生的是________腐蚀，正极反应式为________________________________________________________________________。
负极反应式为________________________________________________________________________。
要顺利完成此实验，所用的电解质溶液可以是________________________________________________________________________。
9．
（1）用惰性电极电解熔融Li2CO3制取锂，阳极生成两种气体，则阳极的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
（2）草酸（HOOC—COOH）是一种有机二元酸，用惰性电极电解饱和草酸溶液可制得乙醛酸（OHC—COOH），阴极的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）氨气燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液，电池反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O。
该电池负极的电极反应式为________________________________________________________________________；
用该电池进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，以CuSO4溶液为电解质溶液，下列说法正确的是________。
a．电能全部转化为化学能
b．SO
的物质的量浓度不变（不考虑溶液体积变化）
c．溶液中Cu2＋向阳极移动
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
e．若阳极质量减少64g，则转移电子数为2NA
10．已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O，现设计如图所示进行电解（电解液足量），测得当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减小11.2g。
请回答下列问题：
（1）A是铅蓄电池的________（填“正”或“负”）极，铅蓄电池的正极反应式为________。
（2）Ag电极上的电极反应式为________，析出的物质共________g。
（3）Cu电极上的电极反应式为________，CuSO4溶液的浓度________（填“减小”、“增大”或“不变”）。
（4）如图表示电解时某个量（纵坐标x）随时间变化的曲线，这个量x最有可能表示的是________（填序号）。
a．两个U形管中析出的气体体积
b．两个U形管中阳极质量的减少量
c．两个U形管中阴极质量的增加量
1．（2016·新课标全国卷Ⅰ）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO
可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是（ ）
A．通电后中间隔室的SO
离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
2．（2013·全国大纲卷）电解法处理酸性含铬废水（主要含有Cr2O
）时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O
＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr（OH）3形式除去。
下列说法不正确的是（ ）
A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋
B．电解过程中溶液pH不会变化
C．过程中有Fe（OH）3沉淀生成
D．电路中每转移12mol电子，最多有1molCr2O
被还原
3．（2015·上海卷）
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（ ）
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
4．（2013·北京卷）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
5．（2015·四川卷）用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，阳极产生的ClO－将CN－氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是（ ）
A．用石墨作阳极，铁作阴极
B．阳极的电极反应式：
Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应：
2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
6．
（1）（2014·新课标全国卷Ⅰ，节选）H3PO2可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）：
①写出阳极的电极反应式：
________________________________________________________________________。
②分析产品室可得到H3PO2的原因：
________________________________________________________________________。
③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：
将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。
其缺点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是________________________________________________________________________。
（2）（2014·新课标全国卷Ⅱ，节选）PbO2可由PbO与次氯钠溶液反应制得，反应的离子方程式为________________________________________________________________________
____________________；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb（NO3）2和Cu（NO3）2的混合溶液为电解液电解制取。
阳极发生的电极反应式为____________，阴极上观察到的现象是____________；若电解液中不加入Cu（NO3）2，阴极发生的电极反应式为____________，这样做的主要缺点是________________。
7．（2017·长春检测）下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是（ ）
8．（2017·日照模拟）纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。
采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为：
2Cu＋H2O
Cu2O＋H2↑。
下列说法正确的是（ ）
A．钛电极发生氧化反应
B．阳极附近溶液的pH逐渐增大
C．离子交换膜应采用阳离子交换膜
D．阳极反应式是：
2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
9．（2017·罗山模拟）某学生为探究铜生锈的过程设计如图所示装置，下列选项正确的是（ ）
A．一段时间后C棒上有气泡冒出，附近的溶液变为红色
B．一段时间后溶液中会有蓝色沉淀产生
C．Cu棒为正极，电极反应式：
Cu－2e－===Cu2＋
D．C棒为正极，电极反应式：
2H＋＋2e－===H2↑
10．（2017·衡水模拟）1L某溶液中含有的离子如下表：
离子
Cu2＋
Al3＋
NO
Cl－
物质的量浓度（mol·L－1）
1
1
a
1
用惰性电极电解该溶液，当电路中有3mole－通过时（忽略电解时溶液体积的变化及电解产物可能存在的溶解现象），下列说法正确的是（ ）
A．电解质溶液pH＝0B．阳极生成1.5molCl2
C．a＝3D．阴极析出的金属是铜与铝
11．（2017·郑州一模）下面两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。
下列叙述正确的是（ ）
A．装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体
B．装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀
C．装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气
D．装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2＋
12．（2017·正定月考）
某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1－xCoO2＋LixC6===6C＋LiCoO2，其电池装置如图所示。
下列说法不正确的是（ ）
A．放电时，LixC6发生氧化反应
B．充电时，Li＋通过阳离子交换膜从左向右移动
C．充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连
D．放电时，电池的正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2
13．电解原理在化学工业中有广泛应用。
如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。
请回答以下问题：
（1）若X、Y都是惰性电极，a是AgNO3溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴石蕊试液，则：
①电解池中Y电极上的电极反应式为________________________________________________________________________，
在Y电极附近观察到的现象是________________________________________________________________________；
检验该电极反应产物的方法是________________________________________________________________________。
②X电极上的电极反应式为________________________________________________________________________。
（2）如要用电解方法精炼粗镍，电解液a选用Ni（NO3）2溶液，则：
①X电极的材料是________，电极反应式是________________。
②Y电极的材料是________，电极反应式是________________。
（说明：
杂质发生的电极反应不必写出）
课练28 电解池
金属的电化学腐蚀与防护
基础练
1．解析 A选项a电极质量增加，析出铜，b电极放出黄绿色气体氯气，错误；B选项两极均放出无色气体，a电极氢气，b电极氧气，错误；C选项正确，相当于铁上镀铜；D选项a电极放出无色气体，b电极放出黄绿色气体氯气，错误。
答案 C
2．解析 S1断开，S2按下，构成原电池；S1按下，S2断开，构成电解池。
答案 A
3．解析 A选项正确，精炼铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，电解质溶液为CuSO4溶液；B选项装置②的总反应是：
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Cu是正极不反应；C选项正确，是牺牲阳极的阴极保护法；D选项正确。
答案 B
4．解析 油漆经不住高温，军事演习期间，坦克高速行驶履带会发热，故A项错；B、C项均属于牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项滚筒采用的不锈钢材料既耐磨又耐腐蚀，正确。
答案 A
5．解析 电解硫酸铜时，开始电解硫酸铜和水生成铜、氧气和硫酸，后来电解水生成氢气和氧气。
如果只按照第一阶段电解，反应后只需要加入氧化铜或碳酸铜即可，但是现在加入的是Cu（OH）2，相当于加入了0.1molCuO和0.1molH2O，说明第二阶段反应消耗了0.1molH2O，该阶段转移了0.2mol电子，第一阶段转移了0.2mol电子，所以总共转移了0.4mol电子，选A。
答案 A
6．解析 A项，因锌与稀硫酸反应而腐蚀；B项，因镁比锌活泼锌得到保护；C项，锌比锡活泼，锌腐蚀得更快；D项，是外加电源，锌与电源的负极相连而得到保护，则腐蚀的最慢。
答案 D
7．解析 由题意，没有电解前，溶液中的铜离子水解，溶液显酸性，开始时电解CuCl2即AB段，当CuCl2电解完后，溶液是硫酸钠溶液，显中性，这时再电解就是电解水，即BC段，AB段阴极生成铜，BC段阴极生成氢气；BC段电解水，阴极产物氢气和阳极产物氧气的体积之比为21;在整个电解的过程中不会出现淡蓝色的Cu（OH）2沉淀，A、B、D错误，选C。
答案 C
8．解析
（1）根据原电池的构成条件：
有两种活性不同的材料（Fe为负极，碳为正极），有电解质溶液，形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。
（2）试管中的液面上升，表明内部压强减小，即发生吸氧腐蚀，故正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；吸氧腐蚀的电解质溶液是中性或弱酸性溶液，如氯化钠溶液。
（3）试管中的液面下降，表明发生了析氢腐蚀，则正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；此时需要酸性电解质溶液，中稀硫酸等。
答案
（1）电化学
（2）吸氧 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ Fe－2e－===Fe2＋ 氯化钠溶液（或其他合理答案）
（3）析氢 2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋ 稀硫酸（或其他合理答案）
9．解析
（1）CO
在阳极失电子，化合价升高的只能为氧，生成氧气，碳元素化合价不变，所以另外一种气体为CO2，配平即可。
（2）草酸在阴极放电，C由草酸（H2C2O4）中的＋3价降到乙醛酸（H2C2O3）中的＋2价，一个草酸分子得到2个电子，酸性条件下用H＋配平电荷，最后补水配氢即可。
（3）SO
不参加反应，b正确；阳离子向阴极移动，c错误；Ag、Pt、Au等金属在阳极不参加反应，最终沉积于阳极泥中，d正确；阳极失电子的不仅有铜，还有Al、Zn等，故e错误。
答案
（1）2CO
－4e－===O2↑＋2CO2↑
（2）HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===OHC—COOH＋H2O
（3）2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O bd
10．解析 根据在电解过程中铁电极质量减小可判断A是铅蓄电池的负极，B是铅蓄电池的正极。
电解时Ag电极作阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Fe电极作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，左侧U形管中的总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
Zn电极作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。
右侧U形管相当于电镀装置，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。
答案
（1）负 PbO2＋4H＋＋SO
＋2e－===PbSO4＋2H2O
（2）2H＋＋2e－===H2↑ 0.4
（3）Cu－2e－===Cu2＋ 不变 （4）b
加餐练
1．解析 在负极区发生的电极反应为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，在正极区发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故正极区pH减小，A选项错误；Na＋移向负极区，生成NaOH，SO
移向正极区，生成H2SO4，B选项正确；根据负极区电极反应可知C选项错误；每通过1mol电子，有0.25molO2生成，D选项错误。
答案 B
2．解析 铁板作阳极，则阳极上Fe失电子，A正确；阴极2H＋＋2e－===H2↑，所以pH变大，B错；生成的OH－会与Fe3＋结合生成Fe（OH）3，C正确；电路中每转移12mol电子，生成6molFe2＋，则有1molCr2O
被还原，D正确。
答案 B
3．解析 d为石墨，则铁－碳－海水通过吸氧腐蚀形成原电池，加快铁片腐蚀，A项正确；d为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项正确；d为锌块，则Zn、Fe和海水构成原电池，由于金属活动性Zn>Fe，则锌作负极，铁片不易被腐蚀，C项正确；d为锌块时，铁片上的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。
答案 D
4．解析 水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门作电解池的阴极被保护起来，所以采用的是外加电流的阴极保护法；金属护栏表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜均使用的是覆盖保护层的保护措施；地下钢管连接镁块，镁作负极被腐蚀，从而起到保护钢管的作用，所以使用的是牺牲阳极的阴极保护法。
答案 A
5．解析 A．若铁作阳极，则铁失电子生成Fe2＋，则CN－无法除去，故铁只能作阴极，正确；B.阳极Cl－放电生成ClO－，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，正确；C.阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子（H＋），正确；D.由于溶液是碱性条件，故除去CN－发生的反应为2CN－＋5ClO－＋H2O===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋2OH－，错误。
答案 D
6．解析
（1）①阳极为水电离出的OH－放电，其反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；②阳极室中的H＋穿过阳膜进入产品室，原料室的H2PO
穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2；③阳极区可能有部分H2PO
或H3PO2失电子发生氧化反应，导致生成物中混有PO
。
（2）依题意给信息知，反应物PbO与次氯酸钠反应，生成PbO2，由于铅元素化合价升高，故另一生成物为氯元素化合价降低得到Cl－；阳极发生氧化反应，即Pb2＋失去电子被氧化生成PbO2，同时考虑盐溶液水解得到的酸性环境；阴极发生还原反应，即氧化性强的Cu2＋得到电子生成铜；若电解液中不加入Cu（NO3）2，阴极发生的则是Pb2＋得电子变为Pb，这样就不能有效利用Pb2＋。
答案
（1）①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ ②阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO
穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2 ③PO
H2PO
或H3PO2被氧化
（2）PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－ Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2↓＋4H＋ 石墨上包上铜镀层 Pb2＋＋2e－===Pb↓ 不能有效利用Pb2＋
7．解析 A项，该装置是原电池装置，H＋放电生成氢气，溶液的pH增大，A项错误；B项，阳极：
Cu－2e－＋2OH－===Cu（OH）2↓，阴极：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应为：
Cu＋2H2O
Cu（OH）2＋H2↑，pH增大，B项错误；电解食盐水，总反应为：
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，C项错误；电解硫酸铜溶液的总反应为：
2CuSO4＋2H2O
2Cu＋O2↑＋2H2SO4，溶液的pH减小，D项正确。
答案 D
8．解析 钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误，D项正确；由阴极区迁移过来的OH－在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B项错误。
答案 D
9．解析 由于铜的金属活动性比氢弱，在电解质溶液中发生吸氧腐蚀，负极：
Cu－2e－===Cu2＋，正极：
O2＋4e－＋2H2O===4OH－，溶液中，Cu2＋＋2OH－===Cu（OH）2↓，所以B选项正确。
答案 B
10．解析 当电路中有3mole－通过时，阳极首先发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，生成0
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