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第3讲 电解池的工作原理及应用 金属的腐蚀与防护
一、单项选择题(本题包括6个小题，每小题3分，共18分)
1．铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝
膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。分别以铅片、铝片为电极，以硫酸溶液为电解液，按照如图所示装置连接电解池装置，电解40 min后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是( )
A．电解时电子从电源负极→导线→铝极，铅极→导线→电源正极
B．在电解过程中，H＋向阳极移动，SO向阴极移动
C．电解过程阳极周围溶液的pH下降
D．电解的总反应为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
2．如图所示是典型氯碱工业的关键设备——离子交换膜电解槽，该电解槽的特点是用离子交换膜将槽分隔为左右两室，它能够阻止一些物质通过，也能允许一些物质通过。下列有关说法正确的是( )
A．离子交换膜的特点是允许气体分子通过，而不允许阴离子通过
B．图中X是指氧气
C．电解槽右室的电极反应式为2H＋－2e－===H2↑
D．电解槽左室也称为阴极室
3．串联电路中的四个电解池分别装有0.05 mol/L下列溶液，用惰性电极电解，连接直流电源一段时间后，溶液的pH最小的是(假定产生的气体全部放出)( )
A．KNO3 B．NaCl C．AgNO3 D．CuCl2
4．用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L O2(标准状况)，从而可知M的相对原子质量为( )
A. B. C. D.
5．铁—镍蓄电池充电放电时发生的反应为：
Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2
关于此蓄电池的下列说法中不正确的是( )
A．放电时Fe为负极
B．充电时阴极的电极反应式为Ni(OH)2－2e－===NiO2＋2H＋
C．放电时NiO2的反应为NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－
D．蓄电池的电极必须浸在碱性电解质溶液中
6．不能用来说明金属X比金属Y还原性强的是( )
A．把X和Y组成的合金放于潮湿的空气中，X先被腐蚀
B．X原子最外层电子数比Y原子最外层电子数少
C．X能从Y的盐溶液中把Y置换出来
D．电解X和Y的盐的混合液，阴极上先析出Y
二、不定项选择题(本题包括6个小题，每小题6分，共36分)
7．下列描述中，不符合生产实际的是( )
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阳极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
8．关于下列装置说法正确的是( )
A．装置①中，盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
B．装置②工作一段时间后，a极附近溶液的pH增大
C．用装置③精炼铜时，c极为粗铜
D．装置④中电子由Zn流向Fe，装置中有Fe2＋生成
9．电镀等工业废水中常含有剧毒、致癌的Cr2O。该废水处理的一种方法是：利用还原剂把Cr2O还原成毒性较低的Cr3＋，再加碱生成沉淀。另一种方法是：向废水中加入适当的NaCl，用Fe作电极进行电解。下列说法错误的是( )
A．电解时，阳极反应为：Fe－2e－===Fe2＋
B．电解过程中阳极能产生氢气
C．电解法中，转化Cr2O的离子方程式为：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
D．电解过程中，阳极附近生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀
10．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如右图所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
11．某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是( )
A．电解过程中，铜电极上有H2产生
B．电解初期，主反应方程式为：Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑
C．电解一定时间后，石墨电极上无铜析出
D．整个电解过程中，H＋的浓度不断减小
12．下列说法正确的是( )
A．金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的过程
B．钢铁吸氧腐蚀时，负极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－
C．氯碱工业中，阳极发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．镀锌铁皮的镀层损坏后，铁更容易腐蚀
三、非选择题(本题包括4个小题，共46分)
13．(10分)铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正负极极板是惰性材料，电池总反应式为：
Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O
请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：
(1)放电时，正极的电极反应式是 ；
电解液中H2SO4的浓度将变 ；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加 g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按上图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成 ，B电极上生成 ，此时铅蓄电池的正负极的极性将 。
14．(10分)在如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g。试回答：
(1)电源中X电极为直流电源的 极。
(2)pH变化：A： ，B： ，C： (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标况)，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为 (设电解前后溶液体积无变化)。
(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为 (设电解前后溶液体积无变化)。
15．(12分)(2010·重庆理综，29)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域。
(1)V2O5是接触法制硫酸的催化剂。
①一定条件下，SO2与空气反应t min后，SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L，则SO2起始物质的量浓度为 mol/L；生成SO3的化学反应速率为 mol/(L·min)。
②工业制硫酸，尾气SO2用 吸收。
(2)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如下图所示。
①当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，其电极反应式为
。
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色。
③放电过程中氢离子的作用是 和 ；充电时若转移的电子数为3.01×1023个，左槽溶液中n(H＋)的变化量为 。
16．(14分)电解原理在化学工业中有广泛的应用。右图表示一个电解池，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是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①电解池中X极上的电极反应式为 ，
在X极附近观察到的现象是 。
电解液中向X极方向移动的离子是 。
②Y电极上的电极反应式为 ，
检验该电极反应产物的方法是 。
(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：
①X电极的材料是 ，电极反应式为 。
②Y电极的材料是 ，电极反应式为 。
③溶液中的c(Cu2＋)与电解前相比 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)如利用该装置实现铁上镀锌，电极X上发生的反应为 ，电解池盛放的电镀液可以是 或 (只要求填两种电解质溶液)。
答案
1．C 2．C 3．C 4．C 5．B 6．B 7．AB 8．B 9．BD 10．B 11．BD 12．C 13．(1)PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O 小 48 (2)Pb PbO2 对换
14．(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol/L (4)13
15．(1)①a＋b b/t ②氨水 (2)①VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O ②绿 紫
③参与正极反应 通过交换膜定向移动使电流通过溶液 0.5 mol
16．(1)①2H＋＋2e－===H2↑ 有气体放出，溶液变红 Na＋、H＋
②2Cl－－2e－===Cl2↑ 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色，说明生成了Cl2
(2)①纯铜 Cu2＋＋2e－===Cu ②粗铜 Cu－2e－===Cu2＋ ③变小
(3)Zn2＋＋2e－===Zn ZnCl2 ZnSO4(答案不惟一，合理即可)
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