2019高考化学二轮复习小题狂做专练十八电解池金属的腐蚀与防护.pdf

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1、18 电解池金属的腐蚀与防护 主要考查电解池的工作原理、电解产物的判断及相关电极反应的书写、电解的规律及有关计算、电解原理 的应用。 1 【2018 北京卷】验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液） 。 在 Fe 表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确的是（） A对比，可以判定Zn保护了 Fe B对比，K3Fe(CN)6 可能将 Fe 氧化 C验证 Zn保护 Fe时不能用的方法 D将 Zn换成 Cu，用的方法可判断Fe 比 Cu活泼 2 【2017 新课标 2 卷】用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般

2、为 H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是（） A待加工铝质工件为阳极 B可选用不锈钢网作为阴极 C阴极的电极反应式为：A 3+3e-=Al D硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 3. 【2018 新课标 3卷、节选】 KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题： （1）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。 写出电解时阴极的电极反应式_。 电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。 与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_ 写出一 点） 。 4. 【2018 新课标 1 卷、节选】焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶

3、、印染、食品等方面应用广泛。回答 下列问题： （1）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO 3和 Na2SO3。 阳极的电极反应式为_ 。电解后， _室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液 进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。 5 【2017 江苏卷、节选】铝是应用广泛的金属。以铝土矿( 主要成分为Al2O3，含 SiO2和 Fe2O3等杂质 ) 为 原料制备铝的一种工艺流程如下: 注： SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。 （1）“电解”是电解熔融Al2O3， 电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是 _ 。 （2） “电解”是电解Na2CO

4、3溶液，原理如图所示。 阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质A的化学式为 _。 1. 【2018 哈尔滨中学一模】如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜精炼的 原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是（） A反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区 B乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe-2e -=Fe2+ C通入氧气的一极为负极，发生的电极反应为O2+4e -+2H 2O=4OH - D反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变 2 【2018 辽宁实验中学第三次月考】某实验小组设计如图实验装置探究电化学原理，装置中Zn 电极产 生 ZnO

5、，下列说法正确的是（） ACu电极质量增加 B装置将化学能转变为电能 C装置中OH -向多孔电极移动 D多孔电极的电极反应式为O2+4e -+2H 2O=4OH - 3. 【2018 衡水金卷高三大联考】某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如图所示，该装置能将H2O 和 CO2转化为糖类 (C6H12O6)和 O2，X、Y是特殊催化剂型电极，已知: 装置的电流效率等于生成产品所需的电子数与 电路中通过总电子数之比。下列说法错误的是（） A该装置中Y电极发生氧化反应 BX电极的电极反应式为6CO2+24H +24e-=C 6H12O6+6H2O C理论上，每生成22.4L( 标准状况下 )O2，

6、必有 4mol H +由 X极区向 Y极区迁移 D当电路中通过3mol e - 时，生成18g C6H12O6，则该装置的电流效率为80% 4. 【2018 湖北部分重点中学高三起点考试】在通电条件下，用如图所示装置由乙二醛(OHC CHO) 制备乙 二酸 (HOOC COOH) 。其制备反应为OHC CHO+2Cl2+2H2O HOOCCOOH+4HCl 。下列说法正确的是 A理论上，每消耗0.1mol 乙二醛在Pt(1) 极放出 2.24L 气体 ( 标准状况 ) BPt(1) 极的电极反应式为4OH - 4e-=2H 2O+O2 C理论上，每得到1mol 乙二酸将有2mol H +从右室

7、迁移到左室 D盐酸起提供Cl -和增强导电性的作用 5. 【2018 天津中学高三上学期二次月考】化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解NO - 3的原理 如图所示。下列说法不正确的是（） AA为电源的正极 B溶液中 H +从阳极向阴极迁移 CAg-Pt 电极的电极反应式为2NO - 3+12H +10e-=N 2+6H2O D电解过程中，每转移2mol 电子，则左侧电极就产生32g O2 6. 【2018 四川德阳三校联考】某化学课外活动小组拟用铅蓄电池为直流电源，进行电絮凝净水的实验探 究，设计的实验装置如图所示，下列叙述不正确的是（） AX为金属 Pb， Y为 PbO2 B电解池

8、阳极上被氧化的还原剂有Al 和 H2O C电解池的总反应为2Al+6H2O= 电解 2Al(OH)3+3H2 D每消耗 103.5g Pb ，理论上电解池阴极上有0.5mol H2生成 7. 【2018 辽宁五校协作体联合模拟】双隔膜电解池的结构示意简图如图所示，用该装置电解硫酸钠溶液， 下列有关电解原理的判断正确的是 Ac 隔膜为阳离子交换膜，d 隔膜为阴离子交换膜 BA溶液为 NaOH溶液， B溶液为硫酸 Ca 气体为氢气，b气体为氧气 D该电解反应的总方程式为2Na2SO4+6H2O= 电解 2H2SO4+4NaOH+O2+2H2 8. 【2018 郑州一中入学测试】电解尿素CO(NH2

9、)2 的碱性溶液可以制取氢气，其装置如图所示( 电解池中 隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极) 。下列有关说法中不正确的是（） A电解过程中b 极附近溶液碱性明显增强 B溶液中的OH -逐渐向 a 极区附近移动 C若在 b 极产生标准状况下224mL氢气，则消耗尿素2g Da 极的电极反应式为CO(NH2)2+8OH - -6e -=CO2 3+N2+6H2O 9. 【2018 河南南阳一中5 月考试】 FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，所以工业上常选用电浮选凝聚法处 理污水。其原理是保持污水的pH 在 5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。某课外兴趣小组用电浮选凝 聚法处

10、理污水，设计如图所示装置示意图。 （1）氯化铁能用作水处理剂的原因是 (用 离子方程式及必要的文字说明) 。 （2）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时， 应向污水中加入适量的 (填序号 ) 。 ABaSO4 B CH3CH2OH C Na2SO4 D NaOH （3）电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是: . ， . 。 （4）电极反应和的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是。 （5）该燃料电池以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。为了使该 燃料电池长时

11、间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参与循环( 见图 ) 。 A物质的化学式是。 10. 【2018 衡水中学周练】为实现废旧普通干电池中锌与MnO 2的同时回收， 某研究小组设计了如图1 的工 艺流程和如图2 的实验探究装置: 回答下列问题： (1) 普通锌锰干电池放电时被还原的物质是，用离子方程式解释其被称为“酸性”电池的原 因：。 （2）用稀硫酸酸浸时发生的化学反应方程式为；若滤液中c(ZnSO4) 略大于 c(MnSO4) ，据此判断粉碎的重要作用是。 （3）燃料电池的优点是，图 2 是将两个甲烷燃料电池串联后 作为电源，负极的电极反应为。 （4）闭合开关

12、K 后，铝电极上的产物是，一段时间后阳极附近溶液的pH (填“增大”“不 变”或“减小”)，电解ZnSO4、MnSO4的混合溶液的总反应方程式 为。 （5）假定燃料电池中每个负极消耗2.24L( 标准状况下 )CH4产生的能量均完全转化为电能，电解池中回收 制得 19.5g 单质 Zn，电解池的能量利用率为。 一、考点透视 1. 【答案】 D 【解析】 A项，对比，Fe 附近的溶液中加入K3Fe(CN)6 无明显变化，Fe 附近的溶液中不含Fe 2+， Fe 附近的溶液中加入K3Fe(CN)6 产生蓝色沉淀，Fe 附近的溶液中含Fe 2+，中 Fe 被保护， A 项正确； B 项，加入 K3F

13、e(CN)6 在 Fe 表面产生蓝色沉淀，Fe 表面产生了Fe 2+，对比的异同， 可能是 K3Fe(CN)6 将 Fe 氧化成 Fe 2+， B项正确； C项，对比， 加入 K 3Fe(CN)6 在 Fe 表面产生蓝色沉淀，也能检验出Fe 2+， 不能用的方法验证Zn 保护 Fe，C项正确； D 项，由实验可知K3Fe(CN)6 可能将 Fe 氧化成 Fe 2+，将 Zn 换成 Cu不能用的方法证明Fe 比 Cu活泼， D项错误；答案选D。 2. 【答案】 C 【解析】 A. 根据原理可知， Al 要形成氧化膜， 化合价升高失电子，因此铝为阳极， 故 A说法正确； B. 不 锈钢网接触面积大

14、，能增加电解效率，故B说法正确； C. 阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H + 放电，即2H +2e- =H2，故 C说法错误； D. 根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。 3. 【答案】（1） 2H2O+2e - =2OH -+H 2； K +；由 a 到 b；产生 Cl2易污染环境等 【解析】（3）由图示，阴极为氢氧化钾溶液，所以反应为水电离的氢离子得电子，反应为2H2O+2e - =2OH -+H 2。电解时，溶液中的阳离子应该向阴极迁移，明显是溶液中大量存在的钾离子迁移，方向为由 左向右，即由a 到 b。 KClO3氧化法的最大不足之处在于，生产中会产生污染环

15、境的氯气。 4. 【答案】（1）2H2O 4e =4H+O 2； a 【解析】（1）根据阳极氢氧根放电，阴极氢离子放电，结合阳离子交换膜的作用解答；阳极发生失去电 子的氧化反应，阳极区是稀硫酸，氢氧根放电，则电极反应式为2H2O 4e =4H+O 2。阳极区氢离子增大， 通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸钠。阴极是氢离子放电，氢氧根浓度增大，与亚硫酸氢 钠反应生成亚硫酸钠，所以电解后a 室中亚硫酸氢钠的浓度增大。 5. 【答案】（1）石墨电极被阳极上产生的氧气氧化 （2）4CO 2- 3+2H2O-4e - =4HCO - 3+O2； H2 【解析】 结合流程及题中信息可知，铝土

16、矿在碱溶时，其中的氧化铝和二氧化硅可溶于强碱溶液，过滤 后，滤液中偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，氢氧化铝经灼烧后分解为氧化铝，最后电解 熔融的氧化铝得到铝。碳酸钠溶液经电解后可以再生成碳酸氢钠和氢氧化钠进行循环利用。（3） 电解 I 过程中， 石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，在高温下， 氧气与石墨发生反应生成气体，所以， 石墨电极易消耗的原因是 被阳极上产生的氧气氧化。（4）由图中信息可知，生成氧气的为阳极室，溶液中水电离的OH -放电生成氧气， 破坏了水的电离平衡，碳酸根结合H +转化为 HCO - 3，所以电极反应式为4CO 2- 3+2H2O-4e -=4HCO- 3+O

17、2，阴极室氢 氧化钠溶液浓度变大，说明水电离的H +放电生成氢气而破坏水的电离平衡生成大，所以阴极产生的物质 A 为 答 案 与 解 析 H2。 二、考点突破 1. 【答案】 A 【解析】 甲装置为甲醚燃料电池，通入氧气的一极发生还原反应，为电池的正极，通入甲醚的一极为电 池的负极；乙装置为电解饱和氯化钠溶液的装置，根据串联电路中，电子的流动方向，可知Fe 电极为阴极， C 极 为 阳 极 ； 丙 装 置 为 电 解 精 炼 铜 的 装 置 ， 粗 铜 为 阳 极 ， 纯 铜 为 阴 极 。 乙 装 置 中Fe 极 发 生 反 应 ： 2H2O+2e - =H2+2OH -，所以反应一段时间后

18、，装置中生成的氢氧化钠在铁极区， A 项正确， B 项错误；通入氧 气的一极发生还原反应，为原电池的正极，发生的电极反应为O2+2H2O+4e -=4OH-，C项错误；丙装置中，粗铜 极除了铜发生氧化反应外，活动性在铜前面的金属也要发生氧化反应，但是在纯铜极， 除铜离子被还原外，没 有其他离子能被还原，根据得失电子数相等，可知硫酸铜溶液浓度减小，D项错误。 2. 【答案】 D 【 解 析 】 根 据 题 图 及 装 置 中Zn 电 极 产 生ZnO， 知 装 置 中Zn 电 极 上 发 生 氧 化 反 应 ： Zn-2e -+2OH- =ZnO+H 2O，装置为原电池，装置中的Zn 电极为负极

19、，多孔电极为正极，装置为电解池， Cu电极与装置中的多孔电极相连，则Cu电极为阳极， Cu电极上发生反应:Cu- 2e -=Cu2+，故 Cu电极质量减 小，A项错误；装置为电解池，将电能转变为化学能，B项错误；装置中OH -向负极 (Zn 电极 ) 移动， C项错 误；多孔电极为正极，正极上O2得电子，发生还原反应，电极反应式为O2+4e - +2H2O=4OH -，D项正确。 3. 【答案】 C 【解析】 根据装置图可知，X与电源的负极相连，为阴极，Y与电源的正极相连，为阳极，阳极上失去电 子，发生氧化反应，A正确；根据装置图可知二氧化碳在X电极上转化为C6H12O6，因此 X电极的电极反

20、应式为 6CO2+24H +24e-=C 6H12O6+6H2O，B 正确； H +由 Y 极区向X 极区迁移，C 错误；生成C6H12O6的物质的量是 18g180gmol -1 =0.1mol ，转移电子的物质的量是2.4mol ，因此当电路中通过3mol e - 时该装置的电流效率为 2.4mol3mol100%=80%，D正确。 4. 【答案】 D 【解析】 Pt(1) 极与电源负极相连，为阴极， 电极反应式为2H +2e- =H2，理论上每消耗0.1 mol 乙二醛， 电路中转移0.4mol 电子， Pt(1) 极放出 4.48L H2( 标准状况 ) ，A、B项错误；理论上每得到1

21、mol 乙二酸，外电 路中转移4mol 电子，则在内电路中有4mol H +从右室迁移到左室， C项错误；由题图装置可知，制备乙二酸的 反应为 4HCl= 电解 2H2+2Cl2、OHC CHO+2Cl2+2H2OHOOC COOH+4HCl ， 故盐酸起提供Cl -和增强导电性的作 用， D项正确。 5. 【答案】 D 【解析】根据题给电解装置图可知，Ag- Pt 电极上 NO 3转化为 N2， 发生还原反应： 2NO - 3+12H +10e-=N 2+6H2O， 则 Ag- Pt 电极作阴极， B为电源的负极，故A为电源的正极，A、C项正确；在电解池中阳离子向阴极移动，所 以溶液中H +

22、从阳极向阴极迁移， B项正确； 左侧电极为阳极， 电极反应式为2H2O-4e - =O2+4H +， 则每转移 2mol 电子，左侧电极产生16g O2，D项错误。 6. 【答案】 C 【解析】 铁电极上放氢生碱(2H2O+2e - =H2+2OH -) ，即铁电极上发生得电子的还原反应， 铁为电解池的阴 极，与阴极相连的X极是铅蓄电池的负极Pb，Y为铅蓄电池的正极PbO2，A项正确。与铅蓄电池正极相连的铝 电极为电解池阳极，通过题图可知铝电极上既有铝离子生成，又有氧气放出， 说明铝电极上发生的氧化反应有 两个 :Al - 3e - =Al 3+、2H 2O - 4e -=O 2+4H +，故

23、阳极上铝和水失去电子被氧化， B 项正确。由于该电解池阳极存 在两个竞争反应，故电解过程中电解池中实际上发生了两个反应:2Al+6H2O= 电解 2Al(OH)3+3H2、 2H2O= 电解 O2+2H2， C 项错误。 Pb 的相对原子质量为207，103.5g Pb的物质的量为0.5mol ，由铅蓄电池负极反应 Pb-2e -+SO2 4=PbSO4知 ， 0.5mol Pb 给 电 路 提 供1mol电 子 的 电 量 ， 再 由 电 解 池 的 阴 极 ( 铁 ) 反 应 2H2O+2e - =H2+2OH -，得出有 0.5mol H2生成， D项正确。 7. 【答案】 D 【解析】

24、 该电解池左边的电极为阳极，右边的电极为阴极，溶液中的阴离子通过c 隔膜向阳极移动，阳 离子通过d 隔膜向阴极移动，A项错误； 阳极由水电离产生的OH -发生氧化反应生成 O2，a 气体为氧气， 生成的 A溶液为硫酸，阴极由水电离产生的H +被还原为 H2，b 气体为氢气，生成的B溶液为氢氧化钠溶液，B、C项均 错误。 8. 【答案】 C 【解析】 由题图知， b 极为阴极， 发生反应 :6H2O+6e - =3H2+6OH -，故电解过程中 b 极附近溶液碱性增强， A项正确； a 极为阳极，电解池中阴离子向阳极移动，故溶液中的OH -逐渐向 a 极区附近移动， B项正确；若在 b 极 产

25、生 标 准 状 况 下224mL(0.01mol)氢 气 ， 则 转 移 电 子0.02mol ， a极 为 阳 极 ， 发 生 反 应 ： CO(NH2)2-6e -+8OH-=N 2+CO3 2-+6H 2O，转移0.02mol 电子时消耗尿素0.02mol 1/6 60gmol - 1=0.2g ，C 项错 误， D项正确。 9. 【答案】（1）Fe 3+3H 2OFe(OH)3( 胶体 )+3H +，Fe(OH) 3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质 （2）C （3）Fe- 2e -=Fe2+ 4OH - 4e-=2H 2O+O2 （4）4Fe 2+10H 2O+O2=4Fe(OH)3+8

26、H + （5）CO2 【解析】 （1）氯化铁中的Fe 3+水解形成氢氧化铁胶体： Fe 3+3H 2OFe(OH)3( 胶体 )+3H +，氢氧化铁胶体具 有吸附性，能使水中的悬浮物沉降下来。（2）硫酸钡难溶于水；乙醇虽然溶于水，但乙醇为非电解质；硫酸钠 为强电解质， 其水溶液导电能力强；NaOH 能与 Fe 3+反应生成沉淀， 故选 C。 （3）铁作阳极， 阳极发生氧化反应， 其中一个反应为Fe- 2e -=Fe2+，另一个反应生成一种无色气体， 则为 4OH -4e-=2H 2O+O2。 （ 4）反应物为Fe 2+、 O2、 H2O，生成物之一为Fe(OH)3，根据得失电子守恒、原子守恒和

27、电荷守恒可知反应的离子方程式为 4Fe 2+10H 2O+O2=4Fe(OH)3+8H +。 （5）燃料电池的正极上氧气得电子，先发生反应 O2+2H2O+4e -=4OH- ，要使 电池长时间运行，需使电池的电解质组成保持稳定，该燃料电池以熔融碳酸盐为电解质，欲使 OH -转变为 CO2 3， 需通入 CO2，所以 A物质为 CO2。 10. 【答案】（1） MnO2；NH 4+H2ONH3H2O+H + （2）Zn+MnO 2+2H2SO4=ZnSO4+MnSO4+2H2O、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2增大锌粉与二氧化锰粉末的接触面积 （3）能量转换效率高、环境友好( 答案合理即可

28、) CH4- 8e -+10OH-=CO2 3+7H2O （4）锌 ( 或 Zn) 减小； Zn 2+Mn2+2H 2O= 电解 Zn+MnO2+4H + （5）75% 【解析】（1）普通锌锰干电池的构造: 外壳为锌筒，中间为石墨棒，其周围是由MnO2和 NH4Cl 等组成的糊 状填充物，还原剂锌在负极失去电子被氧化、氧化剂MnO2在正极得到电子被还原，电解质氯化铵水解(NH 4 +H2ONH3H2O+H +) 使 电 解 质 溶 液 呈 酸 性 。（ 2 ） 用 稀 硫 酸 酸 浸 时 活 泼 金 属 锌 与 稀 硫 酸 反 应:Zn+H2SO4=ZnSO 4+H2，由滤液中的溶质有ZnSO

29、4和 MnSO4可推知， 在酸性溶液中强还原剂锌把强氧化剂MnO2 还原为 Mn 2+：Zn+MnO 2+2H2SO4=ZnSO4+MnSO4+2H2O ；由“滤液中c(ZnSO4) 略大于c(MnSO4) ”推断，粉碎的重要作 用是增大锌粉与MnO2粉末的接触面积，使上述两个反应中的第二个反应成为主要反应。（ 3）燃料电池的优点 是能量转换效率高和环境友好等。碱性燃料电池中，甲烷的氧化产物为CO 2 3；CH4- 8e -+10OH-=CO2 3+7H2O 。 （4） 铝电极与通甲烷的负极相连，铝电极为电解池的阴极，电解时溶液中的锌离子在阴极上得到电子被还原为单质 锌： Zn 2+2e- =Zn 。阳极上Mn 2+失去电子被氧化为 MnO2:Mn 2+- 2e-+2H 2O=MnO2+4H +，生成氢离子，阳极附近溶液 的pH 减 小 。 两 个 电 极 反 应 相 加 即 为 电 解 池 总 反 应 ： Zn 2+Mn2+2H 2O= 电解 Zn+MnO2+4H + 。 （ 5） 燃 料 电 池 中 :n(CH4)=0.1mol ， 由 负 极 反 应 知 消 耗0.1mol甲 烷 失 去0.8mol e - ； 电 解 池 中 ： n(Zn)=0.3mol ， 由阴极反应知生成0.3mol Zn得到 0.6mol e - ； 能量利用率为100%=75%。