电解池金属的腐蚀与防护(含解析).doc

2020届高考化学第二轮专题复习课时提升训练
电解池金属的腐蚀与防护
一、选择题
1、下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(　　)
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋
解析：选B。在外加电流保护时，被保护的金属要与电源的负极相连，A项错。铁与铜接触易构成原电池，铁作负极，铁更易被腐蚀，C项错。铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－2e－===Fe2＋，D项错。
2、关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是(　　)
A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析：选B。电解食盐水时发生的反应：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，
阴极：2H＋＋2e－===H2↑，
总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
对照选项分析，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；阴极上是H2O电离产生的H＋放电产生H2，不是Na＋放电生成钠，C错误电解后生成NaOH溶液呈碱性，D错误。
3、能够使反应Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑发生的是(　　)
A．用铜片作阴、阳极，电解氯化铜溶液
B．用铜片作阴、阳极，电解硫酸钾溶液
C．铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀
D．铜片和碳棒用导线相连后同时插入一烧杯内的氯化钠溶液中
解析：选B。金属铜和水之间发生的反应是非自发的氧化还原反应，应设计成电解池，在反应Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑中，失电子的是金属铜，所以必须选择金属铜作阳极材料，其他导电的物质做阴极材料即可，在阴极上应该是水中的氢离子得电子的反应，可以选择硫酸钠等来做电解质。A.用铜片作阴、阳电极，电解氯化铜溶液，阳极失电子生成铜离子，阴极铜离子得到电子析出铜，故A错误；B.用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钾溶液，可以实现该反应，故B正确；C.铜锌合金在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，金属锌被腐蚀，铜被保护，故C错误；D.原电池原理不能实现该非自发的氧化还原反应，故D错误。
4、如图为某电化学装置的一部分，已知两极反应式分别为a极：Cu2＋＋2e－===Cu，b极：Fe－2e－===Fe2＋。下列说法不正确的是(　　)

A．a极上发生还原反应
B．a、b可以是同种电极材料
C．该装置一定是原电池装置
D．该装置的电解质溶液中一定含有Cu2＋
解析：选C。该装置可能是原电池，a为正极，b为负极；也可能是电解池，a为阴极(电极材料可以是铝、铁、铜、石墨等)，b为阳极(电极材料是铁)，C错误，A、B、D正确。
5、利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是(　　)

A．氯碱工业中，X电极上反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
解析：选D。氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，由于粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，溶液中Cu2＋浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜。
6、电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是(　　)
A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极
B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应
C．阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu
D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥
答案：C
7．关于下列装置的说法正确的是(　　)

A．装置①中盐桥内的K＋移向CuSO4溶液
B．装置①将电能转变为化学能
C．若装置②用于铁棒镀铜，则N极为铁棒
D．若装置②用于电解精炼铜，溶液中的Cu2＋浓度保持不变
解析：选A。A.Zn比铜活泼为负极，Cu为正极，K＋移向CuSO4溶液，故A正确；B.原电池是将化学能转化为电能，故B错误；C.若装置②用于铁棒镀铜，则N极为铜棒，故C错误；D.电解精炼铜时溶液中的Cu2＋浓度减小，故D错误。
8． 如图所示装置，均盛有等体积等浓度的稀硫酸，工作相同的时间后测得均通过n mol e－。下列叙述错误的是(不考虑溶液体积的变化)(　　)

A．铁棒的腐蚀程度：甲＜乙
B．碳电极上发生反应的电极反应式相同
C．溶液的pH：甲减小，乙增大
D．甲、乙产生气体的体积(相同条件)比为3∶2
解析：选B。A.甲中Fe作阴极，被保护，乙中铁作负极被腐蚀，所以铁棒的腐蚀程度：甲＜乙，故A正确；B.甲中石墨电极上氢氧根离子放电生成氧气，乙中石墨电极上氢离子放电生成氢气，所以二者电极反应式不同，故B错误；C.甲中电池反应式为2H2O2H2↑＋O2↑，乙中电池反应式为Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋，甲中硫酸浓度增大、乙中硫酸浓度减小，所以溶液的pH：甲减小，乙增大，故C正确；D.假设都转移4 mol电子，甲中生成气体的物质的量为3 mol、乙中生成气体的物质的量为2 mol，所以相同条件下气体的体积之比为3∶2，故D正确。
9．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可能增大　　 ②该溶液的pH可能减小
③该溶液的pH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．3种 B．4种
C．5种 D．6种
解析：选C。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。
10．图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是(　　)

A．滤纸上c点附近会变红色
B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C．Z中溶液的pH先减小，后增大
D．溶液中的SO向Cu电极定向移动
解析：选A。紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极。c端为阴极，NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色，A正确。电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO向Pt电极移动，B、D不正确。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，再电解则为电解水，硫酸浓度不断增大，pH不断减小，C不正确。
11．如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是(　　)

A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高
C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法
D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生 0.001 mol气体
解析：选B。K1闭合构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，A不正确，B正确；K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连作阴极，不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，溶液中的氢离子放电生成氢气，石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生0.001 mol气体，共计是0.002 mol气体，C、D不正确。
12．在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O­CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如下图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．X是电源的负极
B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－、
CO2＋2e－===CO＋O2－
C．总反应可表示为H2O＋CO2H2＋CO＋O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1
解析：选D。A项，根据图示，X极产物为H2和CO，是H2O与CO2的还原产物，可判断在X极上发生还原反应，由此判断X极为电源的负极，A项正确；B项，根据题意，电解质为固体金属氧化物，可以传导O2－，故在阴极上发生的反应为H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－，B项正确；C项，根据电极产物及B项发生的电极反应可知，该反应的总反应方程式为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C项正确；D项，根据C项的电解总反应方程式可知，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比为2∶1，D项错误。
二、非选择题
13．现有下列四种装置：①盛200 mL 0.005 mol·L－1硫酸铜溶液；②盛200 mL 0.01 mol·L－1硫酸；③盛200 mL氯化锌溶液；④盛200 mL氯化钾溶液。

试回答下列问题：
(1)上述四种装置中，为电解池的是________(用编号回答)，装置①中两电极的电极反应式分别是
________________________________________________________________________(注明电极名称)。
(2)用离子方程式回答：通电时装置④中的总反应是____________________________，溶液中可能发生的副反应是____________
(3)工作一段时间后，测得导线上均通过0.002 mol电子，则上述四种装置中溶液pH最小的是________(用编号回答，溶液体积变化忽略不计)。
(4)若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是___________________，C极上发生的反应是________________________________________________________________________。
解析：(1)电解池的标志是有外加电源，①③④中都有外加电源，①③④是电解池。
(2)装置④中是惰性电极电解氯化钾溶液，生成氢气、氯气、KOH，其中Cl2与KOH会发生氧化还原反应。
(3)工作一段时间后，①②③中溶液呈现酸性，④中溶液呈碱性，通过0.002 mol电子时，①中生成H＋为0.002 mol，H＋浓度为0.01 mol·L－1；②中消耗H＋为0.002 mol，剩余H＋为0.01 mol·L－1×2×200×10－3L－0.002 mol＝0.002 mol，同时溶液中的硫酸锌也会水解生成H＋；③中为氯化锌溶液，其酸性是由Zn2＋水解所得，酸性较弱，所以②中溶液酸性最强，pH最小。
(4)若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，因为氯化钾溶液是中性溶液，所以装置④就成了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。
答案：(1)①③④　阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
(2)2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(3)②
(4)2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－
14．Ⅰ.(1)事实证明，原电池中发生的反应通常是放热反应。利用下列化学反应可以设计成原电池的是________。
A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaClaq)＋H2O(l)
ΔH＜0
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＜0
(2)以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其负极反应式为_______________________________。
Ⅱ.如图为相互串联的甲、乙两个电解池，甲池为用电解原理精炼铜的装置，请回答：

(3)A极材料是____________，电极反应为_________。
(4)若甲池阴极增重6.4 g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为____________L。
解析：Ⅰ.(1)A.C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0，为氧化还原反应但为吸热反应，不能设计成原电池，故A错误；B.NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＜0，不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误；C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＜0，为氧化还原反应，且为放热反应，能设计成原电池，故C正确。
(2)以KOH溶液为电解质溶液，氢氧燃料碱性电池中，负极上氢气失去电子，负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O。
Ⅱ.(3)依据电解原理精炼铜的装置是粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的溶液做电解质溶液；所以A极是阴极，材料是精铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；B为阳极，材料是粗铜，电极反应主要为Cu－2e－===Cu2＋；电解质溶液是CuSO4溶液。
(4)甲池是精炼铜，增重6.4 g是铜的质量，物质的量为0.1 mol，转移电子物质的量为0.2 mol；乙池阳极电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，根据电解反应过程中电极上的电子守恒计算可知放出气体物质的量为0.1 mol，在标准状况下的体积为2.24 L。
答案：Ⅰ.(1)C　
(2)H2＋2OH－－2e－===2H2O
Ⅱ.(3)精铜　Cu2＋＋2e－===Cu　
(4)2.24