电解池 金属的腐蚀与防护

化学

课时限时检测(二十八) 电解池 金属的腐蚀与防护

(时间：60分钟 分值：100分)

一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分) 1．用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是( ) A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D．用带火星的木条检验阳极产物

【解析】 废液中的铜发生Cu2＋2e===Cu，所以铜片作阴极与电源负极相连，碳棒

＋

－

作阳极，与电源正极相连，发生2Cl－2e===Cl2↑，只有B正确。

【答案】 B

2．(2014·烟台市高三上学期期末检测)在电解水时，为了增强其导电性，加入的电解质最好选用( )

A．NaOH C．NaCl

B．HCl D．CuSO4

－－

【解析】 电解NaOH溶液的实质是电解水；电解HCl溶液产生H2和Cl2；电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2；电解CuSO4溶液生成Cu、H2SO4和O2。

【答案】 A

3．(2014·西安期末)根据图甲、乙，可判断出下列离子方程式书写正确的是( )

①图甲：Cu2(aq)＋2Ag(s)===2Ag(aq)＋Cu(s)

＋

＋

②图甲：2Ag(aq)＋Cu(s)===Cu2(aq)＋2Ag(s)

＋

＋

③图乙中K1闭合，K2断开： Cu2(aq)＋2Ag(s)===2Ag(aq)＋Cu(s)

＋

＋

④图乙中K1断开，K2闭合： 2Ag(aq)＋Cu(s)===Cu2(aq)＋2Ag(s)

＋

＋

A．①③ C．②③

B．①④ D．②④

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【解析】 图甲为原电池，电极分别为铜和银，由于铜比银活泼，铜为负极，银为正极，反应为Cu＋2Ag===Cu2＋2Ag，②正确；图乙中K1闭合时和图甲是一样的装置，③错；

＋

＋

K2闭合时为电解池，Cu为阳极，发生氧化反应，Ag得电子从溶液中析出，④正确。

【答案】 D

4．依据下列甲、乙、丙三图，判断下列叙述不正确的是( )

＋

甲 乙 丙

A．甲是原电池，乙是电镀装置

B．甲、乙装置中，锌极上均发生氧化反应 C．乙、丙装置中，阳极均发生氧化反应而溶解 D．乙装置中，c(Cu2)基本不变

＋

【解析】 甲为铜锌原电池，乙为在Zn片上镀铜的电镀池，丙为电解精炼铜。 【答案】 B

5.如图中，两电极上发生的电极反应如下：a极：Cu2＋2e===Cu；b极：Fe－2e===Fe2

＋

－

－

＋

，则以下说法中不正确的是( )

A．该装置一定是原电池 B．a极上一定发生还原反应 C．a、b可以是同种电极材料

D．该过程中能量的转换可以是电能转化为化学能

【解析】 A项该装置不一定是原电池，可以是原电池也可以是电解池；B项根据已知条件，a极上发生Cu2＋2e===Cu反应，一定是还原反应；C项a、b可以是同种电极材料，

＋

－

如用铁电极电解硫酸铜溶液；D项该过程中能量的转换可以是电能转化为化学能，也可以是化学能转化为电能。

【答案】 A

6．如图装置中，小试管内为红墨水，带有支管的U形管中盛有pH＝4的雨水和生铁片。经观察，装置中有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于U形管中的液面。以下有关解释合理的是( )

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A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应 B．雨水酸性较强，生铁片始终发生析氢腐蚀

C．墨水液面回升时，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e===4OH D．U形管中溶液pH逐渐减小

【解析】 生铁片中的碳是正极，A错误；生铁片先发生析氢腐蚀，后发生吸氧腐蚀，B错误；墨水液面回升时，装置内压强减小，正极发生吸氧腐蚀，C正确；随着生铁片的腐蚀，U形管中溶液的pH逐渐变大，D错误。

【答案】 C

7．下图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K通过，该电池充、放电的化学方程式为：2K2S2＋KI3

放电

K2S4＋3KI。装置(Ⅱ)为电解池的示意图。充电

＋

－

－

当闭合开关K时，X附近溶液先变红。则下列说法正确的是( )

A．闭合K时，K从右到左通过离子交换膜 B．闭合K时，A的电极反应式为：3I－2e===I3 C．闭合K时，X的电极反应式为：2Cl－2e===Cl2↑

D．闭合K时，当有0.1 mol K通过离子交换膜，X电极上产生标准状况下气体1.12 L 【解析】 X附近溶液先变红，说明X为阴极，H得电子：2H＋2e===H2↑，电极A为负极，阳离子由负极到正极移动；闭合K时装置(Ⅰ)放电，A为负极，发生氧化反应，A、C选项错误；D选项，转移电子数为0.1 mol，生成0.05 mol H2，正确。

【答案】 D

8.(2014·安徽名校联考)下列有关右图装置的叙述中不正确的是( )

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A．a和b用导线连接时，铜片上析出金属铜

B．b和a分别连接直流电源正、负极时，SO24向铁电极移动

－

C．a和b分别连接直流电源正、负极时，铁片上发生的反应为Cu2＋2e===Cu

＋

－

D．无论a和b怎样连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色

【解析】 A选项，形成原电池，活泼金属铁作负极，铜为正极，Cu2在正极得电子生

＋

成Cu，正确；B选项，形成电解池，铁为阳极，阴离子向阳极移动，正确；C选项，形成电解池，铁为阴极，发生得电子的反应，正确；由C选项可知D选项错误。

【答案】 D

9．(2014·郑州模拟)Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电通电

解池示意图如图所示，电解总反应为：2Cu＋H2O=====Cu2O＋H2↑。下列说法中不正确的是( )

A．石墨电极上产生氢气

B．铜电极反应为2Cu－2e＋2OH===Cu2O＋H2O C．铜电极接直流电源的正极

D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成

【解析】 由总反应可知Cu失电子为阳极，与电源正极相连，石墨电极为阴极，H得电子，生成H2，依据B可知，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成。

【答案】 D

10．(2014·北京通州摸底)原电池与电解池在生活和生产中有着广泛应用。下列有关判断中错误的是( )

＋

－

－

装置① 装置② 装置③

A．装置①研究的是金属的吸氧腐蚀，Fe上的反应为Fe－2e===Fe2

－

＋

B．装置②研究的是电解CuCl2溶液，它将电能转化为化学能

C．装置③研究的是电解饱和食盐水，电解过程中，B极上发生氧化反应 D．三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应 【解析】 C项，B极为阴极发生还原反应。

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【答案】 C

二、非选择题(本大题共4小题，共50分)

11．(12分)钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。 (1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为_________________________________。

(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀________。

(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置如图：

①A电极对应的金属是______(写元素名称)，B电极的电极反应式是__________________________________________________。

②若电镀前A、B两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为________mol。

③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因_____________ _________________________________________________________________________。

【解析】 (1)铁锈主要成分为Fe2O3·H2O，与HCl反应生成Fe3，Fe3具有强氧化性，

＋

＋

能够氧化铁：2Fe3＋Fe===3Fe2。

＋

＋

(2)根据原电池和电解原理可知，A项铁作负极，加速了铁的腐蚀；B项铁作正极被保护；C项为铁的自然腐蚀；D项铁作阴极，被保护。

(3)①镀铜时阳极材料应选铜。

5.12 g＋②阳极溶解铜，阴极沉出铜，故在阴极析出铜的质量为：＝2.56 g。根据Cu2＋

22e===Cu可知转移电子数为0.08 mol。

③镀铜铁破损，构成原电池，铁为负极被腐蚀，而镀锌铁破损，铁作正极被保护。 【答案】 (1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2 (2)BD

(3)①铜 Cu2＋2e===Cu ②0.08

＋

－

－

③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(叙述合理即可)

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放电

12．(13分)已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4

充电

用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。

2PbSO4＋2H2O，现

(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________(填字母)。

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＋SO24＋2e===PbSO4＋2H2O 减小

＋

－

－

(2)2H＋2e===H2↑ 0.4 (3)Cu－2e===Cu2 不变

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＋

＋－

(4)b

13．(13分)某课外小组分别用图中所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。

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图1 图2

请回答：

Ⅰ.用图1所示装置进行第一组实验。

(1)在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu做电极的是________(填字母序号)。 A．铝 C．银

B．石墨 D．铂

(2)N极发生反应的电极反应式为______________________。

(3)实验过程中，SO2“从右向左”或“不”)移动；滤纸上4________(填“从左向右”、

－

能观察到的现象有_________________________

__________________________________________________。

Ⅱ.用图2所示装置进行第二组实验。实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根(FeO24)

－

在溶液中呈紫红色。

(4)电解过程中，X极区溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (5)电解过程中，Y极发生的电极反应为Fe－6e＋8OH===FeO24＋4H2O和4OH－4e

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－

－

－

－

===2H2O＋O2↑，若在X极收集到1 344 mL气体，在Y极收集到168 mL气体(均已折算

为标准状况时气体体积)，则Y电极(铁电极)质量减少________g。

【解析】 Ⅰ.(1)由图1可知，左边装置是原电池，要保证电极反应不变，代替铜电极的只能比锌不活泼才可以，铝较锌活泼，故A不可以。

(2)N极连接原电池的负极锌，则N极为电解池的阴极，其电解的是NaOH溶液(实质是电解水)，电极反应为2H＋2e===H2↑(或2H2O＋2e===H2↑＋2OH)。

(3)原电池中，阴离子向负极移动，故SO24从右向左移动。铁做电解池的阳极，失电子

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＋

－

－

－

生成Fe2，Fe2与OH结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成红褐色沉淀，

＋

＋

－

因此滤纸上会有红褐色斑点产生。

Ⅱ.(4)图2装置是电解池，X极为阴极区，电极反应为：2H＋2e===H2↑(或2H2O＋2e===H2↑＋2OH)，故pH增大。

(5)根据电子转移守恒可得关系式：1 344/22 400×2＝168/22 400×4＋n(Fe)×6，解之得n(Fe)＝0.015 mol，m(Fe)＝0.84 g。

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【答案】 (1)A

(2)2H＋2e===H2↑(或2H2O＋2e===H2↑＋2OH)

(3)从右向左 滤纸上有红褐色斑点产生(答出“红褐色斑点”或“红褐色沉淀”即可给分)

(4)增大 (5)0.84

14．(12分)某课外活动小组用如图装置进行实验，试回答下列问题。

＋

－

－

－

(1)若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为_________________________。 (2)若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为__________________________， 总反应的离子方程式为__________________________________________________。 有关上述实验，下列说法正确的是(填序号)________。

①溶液中Na向A极移动 ②从A极处逸出的气体能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝 ③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 ④若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子

【解析】 (1)开关K与a相连，装置构成原电池，Fe失去电子为原电池负极。(2)开关K与b相连，装置构成电解NaCl溶液的电解池，B为电解池的阴极，溶液中的H在B极放电生成H2。电解过程中Na应该向阴极B移动；A极产生的气体为Cl2，Cl2能将I氧化为I2，I2遇淀粉变蓝；根据电解反应：2NaCl＋2H2O===2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，电解一段时间后若加入盐酸会增加H2O的质量，应通入HCl气体使其恢复到电解前电解质的浓度；若标准状况下B极产生2.24 L气体，即0.1 mol H2，则有0.2 mol电子发生转移，但在溶液中转移的不是电子，而是离子。

【答案】 (1)Fe－2e===Fe2

－

＋

＋

－＋

＋

(2)2H＋2e===H2↑

电解－－

2Cl＋2H2O=====2OH＋H2↑＋Cl2↑ ②

＋－

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