课堂新概念届高考化学一轮复习28电解池金属的腐蚀与防护练习.docx
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课堂新概念届高考化学一轮复习28电解池金属的腐蚀与防护练习
电解池金属的腐蚀和防护
A组 双基题组
1．（选修4P83T2）下列关于铜电极的叙述中不正确的是（ ）
A．锌铜原电池中铜是正极
B．在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极
C．用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极
D．用电解法精炼粗铜时纯铜作阳极
【解析】 电解精炼铜时，用粗铜作阳极，而用纯铜作阴极。
【答案】 D
2．（选修4P88T6）以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿
B．生铁比纯铁容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．银质物品久置表面变暗
【解析】 银被空气中少量的H2S气体侵蚀而变暗。
【答案】 D
3.
按如图所示装置，进行铁钉被腐蚀的实验，一周后观察（设水不蒸发）。
（1）若试管中液面上升，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____________。
（2）若试管中液面下降，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____________。
【解析】
（1）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碱性溶液，如氯化钠溶液。
（2）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，如稀硫酸等。
【答案】
（1）吸氧 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ Fe－2e－===Fe2＋ 氯化钠溶液（或其他合理答案）
（2）析氢 2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋ 稀硫酸（或其他合理答案）
B组 高考题组
4．（2013·浙江高考）电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴
离子交换膜隔开。
在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。
已知：
3I2＋6OH－===IO
＋5I－＋3H2O，下列说法不正确的是（ ）
A．右侧发生的电极反应式：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．电解结束时，右侧溶液中含有IO
C．电解槽内发生反应的总化学方程式：
KI＋3H2O
KIO3＋3H2↑
D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变
【解析】 该电解槽的两极均为惰性电极（Pt），在一定条件下通电，发现左侧溶液变蓝色，说明发生电极反应：
2I－－2e－===I2，由淀粉溶液遇单质碘显蓝色可知，左侧为阳极，右侧为阴极，阴极上溶液中的H＋得电子发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－（或2H＋＋2e－===H2↑），A项正确。
阴极周围溶液中产生的OH－经阴离子交换膜移向左侧，并与左侧电极上产生的I2发生反应：
3I2＋6OH－===IO
＋5I－＋3H2O，一段时间后，蓝色逐渐变浅，电解结束时，左侧溶液中的IO
经阴离子交换膜进入右侧溶液，B项正确。
结合阴、阳极发生的反应及I2与OH－的反应可知，电解槽内总反应为I－＋3H2O
IO
＋3H2↑，C项正确。
若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内总反应为2I－＋2H2O
I2＋H2↑＋2OH－，D项错。
【答案】 D
5.
（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】 由图可知外围腐蚀速率大于中心腐蚀速率，腐蚀区将逐渐变小，铁锈环逐渐向中心扩展，当水蒸发完时电化学腐蚀结束。
所以液滴中Na＋、Cl－都是随着腐蚀区的减小由b区向a区移动，故A错；Fe被腐蚀时发生氧化反应，所以C错；改用嵌有铜螺丝钉的铁板，铁仍为负极而被腐蚀，D错。
【答案】 B
6．（2013·重庆高考节选）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）NO
生成N2发生了还原反应，应在电解池的阴极发生，故A为原电池的正极；阴极发生还原反应，故电极反应式为2NO
＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－。
由电极反应式可知，通过2mol电子，溶液减少的质量为5.6g（N2），同时有2molH＋通过质子交换膜进入右侧，故右侧溶液减少3.6g。
（2）正极发生的反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，每通过2mol电子，生成16gO2，同时有2molH＋通过质子交换膜进入右侧，使左侧溶液质量减少18g，故两侧溶液减少的质量差为14.4g。
【答案】
（1）A 2NO
＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－
（2）14.4
课后限时自测（二十八）
（时间：
45分钟 满分：
100分）
一、选择题（每小题5分，共50分）
1.
（2014·杭州市第一次高考科目教学质量检测）图中实验为研究金属腐蚀的实验。
下列相关说法正确的是（ ）
A．食盐水中有气泡逸出
B．铁表面的反应为Fe－3e－===Fe3＋
C．红色首先在食盐水滴的中心出现
D．该实验研究的是金属的吸氧腐蚀
【解析】 由于电解质溶液为中性，故发生吸氧腐蚀，D项正确；铁为负极，发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，B项错误；正极为碳，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，即碳附近溶液显碱性，先变红，C项错误；在整个反应过程中没有气体生成，因此A项错误。
【答案】 D
2．图中烧杯中盛的是天然水，铁腐蚀的速率由快到慢的顺序是（ ）
A．⑤>②>①>③>④ B．③>②>①>⑤>④
C．⑤>②>③>④>①D．③>④>⑤>②>①
【解析】 认真观察装置图，分析各图中发生反应的原理，然后才能比较铁腐蚀的速率快慢。
③④是电解池装置，在③池中Fe是阳极，铁失去电子，铁腐蚀最快。
在④池中，Fe是阴极，受到很好的保护，铁腐蚀最慢。
②⑤是原电池装置，在②池中Fe是负极，腐蚀较快（比③慢，比①快）。
在⑤池中Fe是正极，腐蚀较慢（比①②慢，比④快）。
综上所述，铁被腐蚀的速率由快到慢为③>②>①>⑤>④。
【答案】 B
3．要实现反应：
Cu＋2HCl===CuCl2＋H2↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是（ ）
【解析】 铜与盐酸不能直接发生反应，由于不是能自发进行的氧化还原反应，故不能设计成原电池，即A、B选项不符合；由于铜失去电子，故铜作阳极，与电源的正极相连，选项C符合。
【答案】 C
4．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是（ ）
A．用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：
2Cl－－2e－===Cl2↑
B．氢氧燃料电池的负极反应式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，正极反应式为：
Cu－2e－===Cu2＋
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：
Fe－2e－===Fe2＋
【解析】 电池的负极发生的是氧化反应，B不对；粗铜精炼时，纯铜应该连接电源的负极；钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极。
【答案】 A
5．（2014·江西吉安二模）下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是（ ）
经酸化的3%NaCl溶液
图1 图2
图3 图4）
A．图1中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图2中，插入溶液中的铁棒容易溶解，主要是发生电化学腐蚀
C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀
D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的阴极
【解析】 A项，水面附近的铁容易腐蚀，因为既有水，又有空气，错误；B项，铁在阴极受保护，不容易腐蚀，错误；C项，高温下铁被氧化，正确；D项，镁块为原电池的负极，一般用锌块，因为镁容易形成致密氧化膜，错误。
【答案】 C
6．用惰性电极电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液制氢，装置如下图所示，电解池中的隔膜仅阻止气体通过。
电解时总反应为CO（NH2）2＋2OH－
CO
＋N2↑＋3H2↑
以下说法不正确的是（ ）
A．a为阳极，b为阴极
B．电解时，溶液中OH－向b极移动
C．阴极反应：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．电解后，溶液pH减小
【解析】 氮元素化合价升高，故N2应在阳极生成，H2在阴极生成，即a为阳极，b为阴极，A项正确；电解时阴离子移向阳极（a极），B项错误；由电解的总反应看出，电解过程中消耗OH－，D项正确。
【答案】 B
7．科学家从电解冶炼铝的工艺中得到启发，找出了冶炼钛的新工艺——TiO2直接电解法生产钛，电解质为熔融的氯化钙，原理如图所示。
下列说法错误的是（ ）
A．阴极获得钛，电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
B．阳极的电极反应式是2O2－－4e－===O2↑，生成的部分氧气会将石墨氧化成CO和CO2
C．在工业生产过程中应该不断地更换两极材料
D．该法生产Ti符合绿色环保的要求
【解析】 根据图可知阴、阳两极发生的反应，由于TiO2和石墨不断被消耗，应该不断地更换两电极材料；由于此工艺消耗较多的能量，且产生污染性气体，该法不符合绿色环保的要求，D错。
【答案】 D
8．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽，用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。
下列说法中正确的是（ ）
A．阳极反应为2H＋＋2e－===H2↑
B．从A口出来的是H2SO4溶液
C．a是阳离子交换膜，允许H＋通过
D．Na2SO4溶液从E口加入
【解析】 惰性电极电解Na2SO4溶液，阳极得到O2和H＋，阴极得到H2和OH－。
离子交换膜将电解槽分为3个区域，Na2SO4溶液从中间区域加入，Na＋通过阳离子交换膜b移向阴极室，SO
通过阴离子交换膜a移向阳极室，这样即可得到NaOH和H2SO4。
阳极室和阴极室在电解开始时只需分别加入少量H2SO4和NaOH溶液，以增强溶液导电性而又不带入杂质。
【答案】 B
9．电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液制氢气的装置如图所示（电解池中隔膜仅阻止气体通过，a、b极均为惰性电极）。
下列说法正确的是（ ）
A．电解时，b极发生氧化反应
B．溶液中OH－逐渐向b极移动
C．电解时a极的电极反应式为CO（NH2）2＋8OH－－6e－===CO
＋N2↑＋6H2O
D．若在b极产生标况下224mLH2，则消耗尿素2g
【解析】 H＋→H2发生还原反应，b极产生氢气是阴极，A项错误；电解池中阴离子（OH－）向阳极（a极）移动，B项错误；图中尿素进入电解装置后通过隔膜到达阳极发生氧化反应：
CO（NH2）2＋8OH－－6e－===CO
＋N2↑＋6H2O，C项正确；标况下，224mLH2的物质的量是0.01mol，转移电子0.02mol，需要消耗
molCO（NH2）2，其质量为0.2g。
【答案】 C
10.
（2014·山东枣庄高三期中）如图Ⓐ为直流电源，Ⓑ为浸透饱和NaCl溶液和酚酞试液的滤纸，Ⓒ为电镀槽，接通电路后发现Ⓑ上的c点显红色，为实现铁上镀铜，接通
后，使c、d两点短路，下列叙述中正确的是（ ）
A．a为直流电源的负极
B．c极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
C．f电极为铜板
D．e极发生还原反应
【解析】 电解氯化钠溶液，c点变红，说明该极为阴极，发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，则b为电源的负极，a为电源的正极，A项错误，B项正确；电镀时镀层金属应为阳极，连接电源的正极（a）故应为e极，发生氧化反应，C、D项错误。
【答案】 B
二、非选择题（共50分）
11．（12分）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的四分之一。
（1）钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为__________________________。
（2）为了降低某水库铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________。
（填写字母序号）
A．铜 B．钠
C．锌 D．石墨
（3）图乙所示的方案也可以减慢铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。
【解析】
（1）发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失电子，正极上O2得电子。
（2）铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌，则锌会失去电子而溶解，Fe被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。
（3）属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在直流电源的负极。
【答案】
（1）2Fe－4e－===2Fe2＋（负极），O2＋2H2O＋4e－===4OH－（正极）
（2）C （3）负
12．（12分）（2013·海口一中质检）电解原理在化学工业中有广泛应用。
下图表示一个电解池，其中a为电解质溶液，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：
方案
X
Y
a溶液
A
银
石墨
AgNO3
B
银
铁
AgNO3
C
铁
银
Fe（NO3）3
D
铁
银
AgNO3
（1）X的电极名称是________（填“阳极”或“阴极”）。
（2）若X、Y都是惰性电极，a是饱和食盐水，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，一段时间后________极附近变红（填“X”或“Y”），Y极上的电极反应式为_________________________________________。
（3）若X、Y都是惰性电极，a是CuSO4溶液，电解一段时间后，阳极上产生气体的体积为0.224L（标准状况下），则阴极上析出金属的质量为________g。
（4）若要用该装置电解精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则Y电极的材料是________。
（5）若要用电镀方法在铁表面镀一层金属银，应该选择的方案是________。
（填字母编号）
【解析】
（1）X电极与电源的负极相连，为阴极。
（2）Y电极连接电源的正极，故为电解池的阳极，发生氧化反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑。
（3）阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，生成0.224L氧气，失电子的物质的量为
×4＝0.04mol，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，根据电子守恒，析出铜的质量为
×64g·mol－1＝1.28g。
（4）电解精炼粗铜时，粗铜为阳极连接电源的正极，即为Y电极。
（5）电镀时，镀件为阴极，A、B项错误；镀层金属为阳极，C、D项合理，而含镀层金属离子的溶液为电镀液，C项错误，D项正确。
【答案】
（1）阴极
（2）X 2Cl－－2e－===Cl2↑
（3）1.28 （4）粗铜 （5）D
13．（12分）如图所示，甲、乙是电化学实验装置，请回答下列问题：
（1）若甲、乙两个烧杯中均盛放饱和NaCl溶液。
①甲中石墨棒上的电极反应式是___________________________________________。
②将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯的上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为电解生成的某种气体A氧化了I－生成了I2。
若A气体和I2按物质的量之比为5∶1反应，且生成两种酸，该反应的化学方程式为___________________。
③如果不考虑气体产物与烧杯中溶液之间的反应，当乙反应有0.01mol电子转移后停止实验，烧杯中溶液的体积为100mL，则溶液混匀后的pH＝________。
（2）若甲、乙两烧杯中均盛放CuSO4溶液。
①甲中铁棒上的电极反应式为______________________________________。
②乙中总反应的离子方程式为_____________________________________。
③如果起始时乙中盛放100mLpH＝5的CuSO4溶液（25℃），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始时的浓度（忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入________（填写物质的化学式）________g。
【解析】
（1）①甲为原电池，铁作负极，石墨作正极，石墨棒上电极反应是O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
②根据题意，A气体是氯气，结合氯气和I2的物质的量之比为5∶1，结合质量守恒定律，可得5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3。
③乙为电解池，根据氯化钠电解的化学反应方程式：
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，n（e－）＝0.01mol，n（OH－）＝n（NaOH）＝n（e－）＝0.01mol，c（OH－）＝
＝0.1mol/L，pH＝13。
（2）①甲为原电池，铁作负极其电极反应为Fe－2e－===Fe2＋。
②乙为电解池，其总反应为2Cu2＋＋2H2O
2Cu＋4H＋＋O2↑。
③电解一段时间后铜析出、氧气放出，所以只需要补充CuO或者CuCO3，根据pH＝1，得c（H＋）＝0.1mol/L，n（H＋）＝0.1mol/L×0.1L＝0.01mol，结合2Cu2＋＋2H2O
2Cu＋4H＋＋O2↑，计算得出需加入0.4克CuO或者0.62克CuCO3。
【答案】
（1）①O2＋4e－＋2H2O===4OH－
②5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3
③13
（2）①Fe－2e－===Fe2＋
②2Cu2＋＋2H2O
2Cu＋4H＋＋O2↑
③CuO（或CuCO3） 0.4（或0.62）
14．（14分）已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解（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少11.2g。
请回答下列问题。
（1）A是铅蓄电池的________极，铅蓄电池正极反应式为___________________________，
放电过程中电解液的密度________（填“减小”、“增大”或“不变”）。
（2）Ag电极的电极反应式是____________________________________________，
该电极的电极产物共________g。
（3）Cu电极的电极反应式是_______________________________________，
CuSO4溶液的浓度________（填“减小”、“增大”或“不变”）。
（4）如图表示电解进行过程中某个量（纵坐标x）随时间的变化曲线，则x表示________。
a．各U形管中产生的气体的体积
b．各U形管中阳极质量的减少量
c．各U形管中阴极质量的增加量
【解析】 根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，左侧U形管中总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
右侧U形管相当于电镀装置，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＋，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 减小
（2）2H＋＋2e－===H2↑ 0.4
（3）Cu－2e－===Cu2＋ 不变
（4）b
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