化学一轮优化探究练习：第六章 第22讲　电解池　金属的电化学腐蚀与防护.pdf

1 课时作业 1下列现象与电化学腐蚀无关的是()A生铁比纯铁易生锈 B纯银饰品久置表面变暗 C黄铜(铜锌合金)制品不易产生铜绿 D与铜管连接的铁管易生锈 解析：A 项，生铁能够构成原电池，所以比纯铁易生锈；B 项，纯银不符合构成原电池的条件，故它表面变暗与电化学腐蚀无关；C 项，铜锌合金能构成原电池，锌做负极被氧化，铜被保护起来，不易被腐蚀；D 项，铜管与铁管连接构成原电池，铁做负极，易被腐蚀。答案：B 2相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是()解析：A、D 均可由 Fe、Cu 构成原电池而加速铁的腐蚀；在 B 中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属做负极，碳做正极，易被腐蚀；C 中铜镀层把铁完全覆盖，构不成原电池而不被腐蚀。答案：C 3下列描述不符合生产实际的是()A电解熔融的氧化铝制取金属铝时用铁做阳极 B电解法精炼粗铜时用纯铜做阴极 C电解饱和食盐水制烧碱时用涂镍碳钢网做阴极 D在镀件上电镀锌时用锌做阳极 解析：铁做阳极时，铁发生氧化反应生成 Fe2而进入电解液中，在阴极析出使铝不纯。答案：A 4以 KCl 和 ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是()A未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用 2 解析：电镀前，Zn 与 Fe 构成原电池，Zn 为负极，Fe 为正极，电镀时，Fe 为阴极，Zn 为阳极，原电池充电时，原电池负极为阴极、正极为阳极，故不属于原电池的充电过程，A 错误；根据电子守恒，通过电子的电量与析出 Zn 的量成正比，B 错误；电流恒定，单位时间通过的电子的物质的量恒定，即电解速率恒定，C 正确；镀层破损后，Zn 与 Fe 仍能构成原电池，其中 Zn 为负极被腐蚀，Fe 为正极被保护，D 错误。答案：C 5(2017河北冀州中学月考)下列电解质溶液用惰性电极进行电解时，一段时间后，溶液的 pH增大的是()A稀碳酸钠溶液 B硫酸钠溶液 C稀硫酸 D硫酸铜溶液 解析：A 项，电解稀碳酸钠溶液，实质是电解水，碳酸钠溶液浓度增大，pH 增大，正确；B项，电解硫酸钠溶液的实质也是电解水，但溶液仍为中性，pH 不变，错误；C 项，电解稀硫酸的实质是电解水，硫酸浓度增大，pH 减小，错误；D 项，电解硫酸铜溶液时生成硫酸、氧气和铜，故 pH 减小，错误。答案：A 6现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解，下列有关电极产物的判断正确的是()A阴极产物是氢气 B阳极产物是氧气 C阴极产物是铝和氧气 D阳极产物只有氯气 解析：将氯化铝溶液蒸干灼烧得到 Al2O3，电解熔融的 Al2O3，阳极为 O2放电，阳极产物为氧气；阴极为 Al3放电，阴极产物为铝。答案：B 7下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A图 1 中，铁钉易被腐蚀 B图 2 中，滴加少量 K3Fe(CN)6溶液，没有蓝色沉淀出现 3 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正极 解析：A 项，图 1 中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B 项，负极反应为 Fe2e=Fe2，Fe2与 K3Fe(CN)6反应生成 KFeFe(CN)6蓝色沉淀；D 项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。答案：C 8图中是化学能与电能相互转化的两套装置。下列分析正确的是()A两装置中，铁电极均要消耗 B图乙装置中两极均有气泡产生 C图甲装置铁电极上发生的电极反应为 Fe3e=Fe3 D随着反应的进行，图甲装置中溶液的 pH 增大，图乙装置中溶液的 pH 不变 解析：图甲是原电池，较活泼的金属铁做负极，负极上铁失电子生成亚铁离子进入溶液，铁电极逐渐溶解，图乙是电解池，铁做阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，铁不溶解，故 A错误；图乙是电解池，石墨做阳极，阳极上生成 O2，铁做阴极，H放电生成 H2，故 B 正确；图甲中 Fe 做负极，电极反应式为 Fe2e=Fe2，故 C 错误；图甲电池的总反应为 Fe2H=Fe2H2，随反应的进行 c(H)减小，溶液 pH 增大，图乙相当于电解水，H2SO4浓度增大，溶液的 pH 减小，故 D 错误。答案：B 9(2017湖北宜昌调研)以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解 CuSO4溶液，装置如图。若一段时间后 Y 电极上有 6.4 g 红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是()Aa 为铅蓄电池的负极 B电解过程中 SO24向右侧移动 C电解结束时，左侧溶液质量增重 8 g D铅蓄电池工作时正极电极反应式为：PbSO42e=PbSO24 解析：Y 极有 Cu 析出，发生还原反应，Y 极为阴极，故 b 为负极，a 为正极，A 错误；电4 解过程中阴离子向阳极移动，B 错误；阴极反应式为 Cu22e=Cu，阳极反应式为 4OH4e=O22H2O，当有 6.4 g Cu 析出时，转移 0.2 mol e，左侧生成 1.6 g O2，同时有 0.1 mol(9.6 g)SO24进入左侧，则左侧质量净增加 9.6 g1.6 g8 g，C 正确；铅蓄电池的负极是 Pb，正极是 PbO2，正极反应式为 PbO22e4HSO24=PbSO42H2O，D错误。答案：C 10.采用电化学法还原 CO2是一种使 CO2资源化的方法。如图是利用此法制备 ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法正确的是()AZn 与电源的负极相连 BZnC2O4在交换膜右侧生成 C电解的总反应为 2CO2Zn=电解 ZnC2O4 D通入 11.2 L CO2时，转移 0.5 mol 电子 解析：电解过程中 Zn 被氧化，做阳极，所以 Zn 与电源的正极相连，A 错误；Zn2透过阳离子交换膜到达左侧与生成的 C2O24形成 ZnC2O4，B 错误；电解的总反应为 2CO2Zn=电解 ZnC2O4，C 正确；没有给出气体所处的温度和压强，D 错误。答案：C 11(2017湖北武汉调研)厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中 HA 表示乳酸分子，A表示乳酸根离子)。下列说法正确的是()A通电后，阳极附近 pH 增大 B电子从负极经电解质溶液回到正极 C通电后，A通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室 D当电路中通过 2 mol 电子的电量时，会有 1 mol 的 O2生成 解析：由图示判断左侧为阳极，右侧为阴极，阳极电极反应式为 4OH4e=O22H2O，氢离子浓度增大，pH 减小，A 错误；电子从电源的负极到电解池的阴极，由阳极回到电源的正极，电子不能进入电解质溶液，电解质溶液中靠离子传递电荷，B 错误；氢离子由阳极室进入浓缩室，A由阴极室进入浓缩室，得到乳酸，C 正确；由电极反应式 4OH4e=O22H2O 可知，当电路中通过 2 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol O2生成，D 错5 误。答案：C 12采用离子交换膜控制电解液中 OH的浓度而制备纳米 Cu2O，装置如图所示：该离子交换膜为_ 离子交换膜(填“阴”或“阳”)，该电池的阳极反应式为_，钛极附近的 pH 值_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：该电解池的阳极发生氧化反应，所以 Cu 失去电子，与氢氧根离子结合生成氧化亚铜和水，电极反应式是 2Cu2e2OH=Cu2OH2O；钛极为阴极，氢离子放电生成氢气，则氢氧根离子浓度增大，所以钛极附近的 pH 值增大。答案：阴2Cu2e2OH=Cu2OH2O增大 13.利用如图所示装置电解制备 NCl3(氯的化合价为1 价)，其原理是 NH4Cl 2HCl=电解 NCl33H2。(1)b 接电源的_(填“正”或“负”)极。(2)阳极反应式是_。解析：(1)b 电极，H得电子生成 H2，发生还原反应，所以 b 电极为阴极，连接电源的负极。(2)阳极反应物为 NH4Cl，生成物为 NCl3，题目中给出氯的化合价为1 价，所以氯失电子，化合价升高，氮、氢不变价，然后根据电荷守恒配平方程式，则阳极反应式是 3Cl6eNH 4=NCl34H。答案：(1)负(2)3Cl6eNH 4=NCl34H 14电化学法处理 CN。如图装置模拟电化学法处理 CN，有关结果见下表。甲 乙 实验序号 电极/X NaCl 溶液浓甲中石墨表电流计读数/A 6 度/(mol/L)面通入气体 Fe 0.1 空气 1 Al 0.1 空气 1.51 Fe 0.1 O2 21 Al 0.5 空气 1.61 (1)若乙池中石墨()极产生无毒无害的物质，其电极反应式为 _(2)该实验表明电化学法处理 CN时，影响处理速率的因素有 _、_。解析：(1)乙装置中阳极是发生氧化反应生成无毒无害的氮气和碳酸根离子，电极反应式为2CN12OH10e=2CO23N26H2O；(2)通过比较表中的数据可知，影响处理速率的因素有负极的金属材料、电解质的浓度及氧气的浓度。答案：(1)2CN12OH10e=N26H2O2CO23(2)负极的金属材料，甲中电解质氯化钠的浓度和氧气的浓度 15甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。如图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中 A、B、D 均为石墨电极，C 为铜电极。工作一段时间后，断开 K，此时 A、B 两极上产生的气体体积相同。(1)甲中负极的电极反应式为_。(2)乙中 A 极析出的气体在标准状况下的体积为_。(3)丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如图，则图中线表示的是_的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要_ mL 5.0 molL1 NaOH 溶液。解析：(1)甲醇燃料电池是原电池反应，甲醇在负极失电子发生氧化反应，电极反应为 CH3OH6e8OH=CO236H2O。(2)工作一段时间后，断开 K，此时 A、B 两极上产生的气体体积相同，分析电极反应，B 为阴极，溶液中铜离子析出，氢离子得到电子生成氢气，设生7 成气体物质的量为 x，溶液中铜离子物质的量为 0.1 mol，电极反应为 Cu22e=Cu，01 mol 0.2 mol 2H2e=H2，2x x A 电极为阳极，溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为 4OH4e=2H2OO2，4x x 得到 0.22x4x，x0.1 mol 乙中 A 极析出的气体是氧气，物质的量为 0.1 mol，在标准状况下的体积为 2.24 L。(3)根据转移电子的物质的量和金属阳离子的物质的量的变化，可知，铜离子从无到有逐渐增多，铁离子物质的量逐渐减小，亚铁离子物质的量逐渐增大，为 Fe3，为 Fe2，为 Cu2，依据(2)计算得到电子转移为 0.4 mol，当电子转移为 0.4 mol 时，丙中阳极电极反应 Cu2e=Cu2，生成 Cu2物质的量为 0.2 mol，由图像分析可知：反应前，丙装置中 n(Fe3)0.4 mol，n(Fe2)0.1 mol，当电子转移 0.4 mol 时，Fe3完全反应，生成 0.4 mol Fe2，则反应结束后，Fe2的物质的量为 0.5 mol，Cu2的物质的量为 0.2 mol，所以需要加入 NaOH溶液 1.4 mol，所以 NaOH 溶液的体积为 1.4 mol5 molL10.28 L280 mL。答案：(1)CH3OH6e8OH=CO236H2O(2)2.24 L(3)Fe2280