电解池 金属的电化学腐蚀与防护例题练习含解析.doc
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1、电解池金属的电化学腐蚀与防护一、选择题1.在电解水制取H2和O2时,为了增强导电性,常常要加入一些电解质,最好选用()A.NaClB.HClC.CuSO4D.Na2SO4 【解析】选D。加入NaCl和HCl时,阳极氯离子放电生成氯气,A、B错误;加入CuSO4时,阴极铜离子放电生成Cu,C错误。2.用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液,若保持温度不变,则一段时间后()A.溶液的pH变大B.c(Na+)与c(C)的比值变大C.溶液浓度变大,有晶体析出D.溶液浓度不变,有晶体析出【解析】选D。盛有饱和碳酸钠溶液的烧杯中插入惰性电极,保持温度不变,通电时氢离子放电生成氢气,氢氧根离子放电生成氧气,即电
2、解水,因温度不变,溶剂减少后还是饱和溶液,则浓度不变,pH不变,故A错误;因温度不变,溶剂减少后还是饱和溶液,则Na+和C的浓度不变,故B错误;因温度不变,溶剂减少后还是饱和溶液,则溶液浓度不变,故C错误;原溶液为饱和溶液,温度不变,溶剂减少时有晶体析出,溶液仍为饱和溶液,浓度不变,故D正确;选D。3.下列关于电化学的说法不正确的是()A.两个隔离的不同半电池通过盐桥连接可以组成原电池B.电解精炼铜时,阳极泥中含有Zn、Fe、Ag、Au等金属C.在铁上镀银,用银作阳极D.牺牲阳极的阴极保护法利用的是原电池原理【解析】选B。A.两个隔离的不同半电池可以通过盐桥连接组成原电池,KCl盐桥中K+朝正
3、极定向迁移,氯离子朝负极定向迁移,故A正确;B.Zn、Fe属于活泼金属,电解精炼铜时,阳极泥中不含有Zn、Fe,故B错误;C.电镀装置中,镀件是阴极,镀层金属是阳极,在铁上电镀银,用银作阳极,故C正确;D.原电池的正极及电解池的阴极中的金属被保护,所以利用电化学原理保护金属主要有两种方法,分别是牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法,其中,牺牲阳极的阴极保护法利用的是原电池原理,故D正确。4.下列关于电化学知识的说法正确的是()A.电解饱和食盐水在阳极得到氯气,阴极得到金属钠B.电解精炼铜时,阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加C.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液,在阴极
4、上依次析出Al、Fe、CuD.电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2+未反应完),加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态【解析】选B。A.电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O +Cl2,错误;B.阳极除铜放电外,比铜活泼的金属如Zn、Fe也放电,但阴极上只有Cu2+放电,正确;C.根据金属活动性顺序可知,阴极上离子的放电顺序是Fe3+Cu2+H+Fe2+Al3+,Fe2+和Al3+不放电,Fe3+得电子生成Fe2+,不会析出铁和铝,在阴极上依次生成的是铜、亚铁离子、氢气,错误;D.电解CuSO4溶液,阴极析出Cu,阳极生成氧气,应加入CuO。5.关于下列装置的说法正确的是()A
5、.装置中盐桥内的K+移向CuSO4溶液B.装置将电能转变为化学能C.若装置用于铁棒镀铜,则N极为铁棒D.若装置用于电解精炼铜,溶液中的Cu2+浓度保持不变【解析】选A。Zn比铜活泼为负极,Cu为正极,K+移向CuSO4溶液,故A正确;原电池是将化学能转化为电能,故B错误;若装置用于铁棒镀铜,则N极为铜棒,故C错误;电解精炼铜时溶液中的Cu2+浓度减小,故D错误;故选A。6.关于下列各装置图的叙述不正确的是()A.用装置精炼铜,a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液B.装置盐桥中KCl的Cl-移向乙烧杯C.装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护D.装置可以验证温度对化学平衡的影响【解析】选B
6、。 装置根据电流方向知a为阳极,b为阴极,用此装置精炼铜时,a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液,故A正确;B.装置盐桥中KCl的Cl-移向负极,即移向甲烧杯,故B错误;C.装置中钢闸门应与外接电源的负极相连做阴极,获得保护,故C正确;D.装置可以验证温度对化学平衡的影响,2NO2(g)N2O4(g)H H+Ni2+(低浓度)A.碳棒上发生的电极反应:4OH-4e-O2+2H2OB.电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小C.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pHD.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变【解析】选B。电极反应式为阳极:4OH
7、-4e-2H2O+O2,阴极:Ni2+2e-Ni,2H+2e-H2A项正确;B.由于C室中Ni2+、H+不断减少,Cl-通过阴离子膜从C室移向B室,A室中OH-不断减少,Na+通过阳离子膜从A室移向B室,所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大,错误;C.由于H+的氧化性大于Ni2+(低浓度)的氧化性,所以为了提高Ni的产率,电解过程需要控制废水的pH,正确;D.若去掉阳离子膜,在阳极Cl-首先放电生成Cl2,反应总方程式发生改变,D项正确。11.利用下图装置,可完成很多电化学实验。下列有关叙述正确的是()A.若X为锌棒,开关K置于A处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阴极的阳极保护法B.
8、若X为铜棒,开关K置于A处,装置中发生的总反应为:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2C.若X为碳棒,开关K置于B处,在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液可看到溶液变红色D.若X为碳棒,开关K置于B处,向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红【解析】选D。若X为锌棒,开关K置于A处,则构成电解池,铁作阴极,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为外加电流的阴极保护法,A项不正确;若X为铜棒,开关K置于A处,则构成电解池,铜作阳极,失去电子,发生反应:Cu-2e-Cu2+,B项不正确;若X为碳棒,开关K置于B处,则构成原电池,铁作负极,失去电子生成亚铁离子,因此在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液看不到溶液变红色,C
9、项不正确;若X为碳棒,开关K置于B处,则构成原电池,铁作负极,碳棒作正极,正极反应为:2H2O+O2+4e-4OH-,因此向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红,D项正确。二、非选择题12.某课外活动小组的同学在学习了电化学相关知识后,用如图装置进行实验,请回答下列问题:(1)实验一:将开关K与a连接,则乙为_极,电极反应式为_。(2)实验一结束后,该研究小组的同学决定在乙电极表面上镀下列金属中的一种以防止铁被腐蚀,正确的选择是_(填字母编号)。A.CuB.ZnC.SnD.Ag(3)实验二:开关K与b连接,则乙为_极,总反应的离子方程式为_。(4)对于实验二,下列说法正确的是_(填字母编号
10、)。A.溶液中Na+向甲极移动B.从甲极处逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝C.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度D.反应在结束后,甲电极和乙电极上收集到的气体体积一定相等(5)该研究小组的同学在进行实验二结束的溶液中滴加酚酞溶液,发现_ (填“甲”或“乙”)极附近变红。若标准状况下乙电极产生22.4 mL气体,转移电子的物质的量为_mol;若常温下剩余溶液体积为200 mL,则该溶液的pH为_。【解析】(1)K与a相连构成原电池,铁作为原电池的负极,失去电子发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+。(2)在Fe上镀的金属必须比铁活泼,所以选择Zn。(3)K与b相连构成电解池,乙与
11、电源负极相连,所以作为电解池的阴极。(4)A.电解池中阳离子向阴极移动,错误;B项,甲极Cl-放电生成Cl2,Cl2可使湿润的淀粉KI试纸变蓝,正确;C.两电极生成的是等量的H2和Cl2,应通入HCl,若加入盐酸会引进H2O,使溶液浓度变稀,错误;D.阴极Cl-放电结束后,OH-放电得到O2,错误。(5)乙电极是H+放电,所以该电极处产生了OH-,加入酚酞溶液变红;乙电极反应式为2H+2e-H2,n(e-)=2n(H2)=20.022 4 L22.4 Lmol-1=0.002 mol,c(OH-) =0.01 molL-1,所以pH=12。答案:(1)负Fe-2e-Fe2+(2)B(3)阴2C
12、l-+2H2O2OH-+H2+Cl2(4)B(5)乙0.0021213.甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。下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 molL-1 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CH3
13、OH-6e-+8OH-C+6H2O。(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Cu2+ 2e-Cu,0.1 mol 0.2 mol2H+2e-H2, 2x xA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4OH-4e-2H2O+O2, 4x x得到0.2+2x=4x,x=0.1 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
14、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Cu-2e-Cu2+,生成Cu2+物质的量为0.2 mol,由图象分析可知: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
15、mol5 molL-1=0.28 L=280 mL。答案:(1)CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O(2)2.24 L(3)Fe2+280一、选择题1.(2019重庆模拟)现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是()A.左槽中发生的反应为2Cl-2e-Cl2B.右槽中的反应式:2H+2e-H2C.H+从电解池左槽迁移到右槽D.FeCl3溶液可以循环利用【解析】选A。左槽为阳极,因此电极反应式为Fe2+-e-Fe3+,故A错误;右槽为阴极,电极反应式为2H+2e-H2,故B正确;C.电解过程中阳离子向阴极移动,即H+从
16、电解池左槽迁移至右槽,故C正确;D.在反应池中FeCl3和H2S反应为2Fe3+H2S2Fe2+S+2H+,因此FeCl3溶液可以循环利用,故D正确。2.下图所示的两个实验装置中,溶液的体积均为300 mL,开始时电解质溶液的浓度均为0.1 molL-1,工作一段时间后,测得导线中均通过0.02 mol电子,若不考虑盐的水解和溶液体积的变化,则下列叙述中正确的是()A.溶液的pH变化:增大,减小B.为原电池,为电解池C.电极反应式:中阳极:4OH-4e-2H2O+O2,中负极:2H+2e-H2D.产生气体的体积:【解析】选D。是电解池,阴极:Cu2+2e-Cu,阳极:4OH-4e-2H2O+O
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