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1、课时梯级作业十九电解池金属的电化学腐蚀与防护 （45分钟100分） 一、选择题（本题包括7小题，每题6分，共42分） 1. （2018?赤峰模拟）下列描述中，不符合生产实际的是（） A.一元硬币材料为钢芯镀银，硬币制作时，钢芯应作阴极 B.合金的熔点都低于它的成分金属, 合金的耐腐蚀性也不一定比其成分金属强 C.电解饱和食盐水制烧碱 , 用涂線碳钢网作阴极 D.铜板上的铁钏钉处在潮湿的空气中直接发生反应:Fe-3e =Ee 3 继而形成铁锈 【解析】选De钢芯镀镰硬币制作时， 银作阳极，钢芯应作阴极 ,A正确；合金的熔点都低于它的成分金属，合 金 的耐腐蚀性也不一定比其成分金属强,B正确；电解
2、饱和食盐水用涂镰碳钢网作阴极,C正确; 铜板上的铁钏钉处 在潮湿的空气屮发生电化学腐蚀:Fe-2e-=Fe 2+, D 错误。 2. （2018?吕梁模拟）关于图中装置说法正确的是（） A.装置小电子移动的途径：负极一Fc-M溶液一石墨一正极 B.若M为NaCl溶液，通电一段时间后 , 溶液中可能有NaClO C.若M为FeCL溶液, 可以实现石墨上镀铁 D.若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀 【解析】选B。装置中电子移动的途径: 负极一Fe电极，石墨一正极， 溶液中通过离子导电而不是电子,A错 误; 若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生012,溶液小的NaO
3、H与阳极产生的CL发生反应生成NaCl 和NaClO, 所以溶液屮可能有NaClO, B正确; 若M为F0CI2溶液, 在阳极，溶液屮的西 +失去电子变为 p3 + F e , 所以不可能实现石墨上镀铁,C错误; 若M是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法 使铁不被腐蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”，D错误。 【加固训练】 A.用图1装置处理银器表面的黑斑(Ag,S),银器表面发生的反应为Ag,S+2e-=2Ag+S 2- B.用图2装置电解一段时间后，铜电极部分溶解，溶液中铜离子的浓度基本不变 C.图3装置中若直流电源的X极为负极，则该装置可实现粗铜的电解精炼 D.图4装置中
4、若M是铜，则该装置能防止铁被腐蚀 【解析】选A。题图1装置中，银器、铝与食盐水构成原电池，银器是正极，银器上的Ag2S发生还原反应生 成 银,A项正确 ; 题图2装置中，铜电极是阴极 , 铜不参与电极反应 ,B项错误 ; 题图3装置中若X极为负极，则 粗铜是 阴极，电解精炼铜时粗铜应作阳极,C项错误 ; 题图4装置中，铁作负极，铁被腐蚀,D项错误。 3.深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀, 其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关的说法错误的是() 0 A.正极反应为S 4 +5H 20+8e=HS+90H B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀 C.这种情况下 ,F
5、e腐蚀的最终产物为陀2。3?AII 20 D.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀 o 2 ? 【解析】选C。A.原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为S 4 +5H2O+8J IIS-+90H ； 故A正 确;B.硫酸盐还原菌是蛋白质， 在高温下易变性 , 失去催化效率，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀, 故B正确;C. 由图示可知 ,Fe腐蚀的最终产物为FeO,故C错误;D.管道上刷富锌油漆， 形成Zn-Fe原电池 ,Fe 变为正极 , 可以延缓 管道的腐蚀，故D正确。 - j - 食也水 石墨铜 食盐水 硫酸铜溶液 图2 土 壤 4. （2018 ?娄底模拟）利用如图所示装置
6、进行实验，甲、乙两池均为1 mol - I/ 1 的AgNOs溶液,A、B均为Ag 电 极。实验开始先闭合K t,断开血 , 一段吋 I可后，断开K.,闭合心形成浓差电池，电流计指针偏转（Ag浓度越 大， 氧化性越强）。下列说法不正确的是（） A.闭合K b断开?后, A极质量增大 B.闭合K,断开B 0 项，阳极金属银被氧化 ,c（Ag ）增大,N 3 向阳极移动，乙池溶液浓度增大，正确;C项，断开K b闭合 K?后, 形 0 成浓差电池，由上述分析可知B为正极 ,A为负极 ,N 3 向负极移动 , 错误;D项,A为负极，发生氧化反应，正 确。 5.在微生物作用下电解有机废水（含CH 00H
7、 ） ,可获得清洁能源出。其原理如图所示。不正确的是 （） 离子交换膜 （仅允许NOT通过） AB A.通电后，川通过质子交换膜向右移动, 最终右侧溶液pH减小 B.电源B极为负极 C.与电源A极相连的惰性电极上发生的反应为 CH 3C00U-8e +2H2O 2C0? t +8H D.通电后，若有0 .1 mol H2生成 , 则转移0.2 mol电子 【解析】选A。在阴极上氢离子得电子生成氢气，但是阳离子氢离子会经过交换膜进入阴极室，阴极室的pH 几 乎保持不变 ,A错误; 右侧产生氢气，说明是阴极，右侧B电极是电源的负极 ,B正确；在阳极上CHsCOOH失电 子生成二氧化碳，电极反应式为
8、CH ：,C00H-8e+2出0_2C0 2 t +8H , C 正确; 在阴极上氢离子得电子生成氢气, 即 2H +2e 氏t , 因此若有0. 1 mol H2生成, 则转移0. 2 mol电子,D正确。 6. （2018 ?宝鸡模拟）铁路氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为 放电 Fe 3+Cr24 d 处:2H 20+2e =出 f+20H B. b 处:2Cl-2e _Cl 2 t C. c处发生了反应 :Ee-2e =Fe 24 D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 【解析】选B。a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的蛍离子得到电子生成氢
9、气，蛍氧根离子剩余造 成的，故A正确;b处变红，局部褪色，说明是溶液中的C1失去电子生成Cb, Cb溶于水生成HC1和HC1O, 使溶液 呈酸性 ,pH试纸变红,HC1O具有漂白性，使试纸局部褪色，因此b处发生的反应有:2Cl=2e-= Cl 2 t , CI2+H2O HC1O+H+C1 , 故B错谋;c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子， 故C正确；实验一小a、c 形成电解池 ,d、 b形成电解池，所以实验二中相当于形成三个电解池（一个球两面为不同的两极）为电解池的阴极，另一球 朝m的一面为阳极（n的背面），相当于电镀，即m上有铜析出，故D项正确。 【易错提醒】 （1）由实验一的现象，推理可
10、知a、b、c、d分别为阴极、阳极、阳极、阴极。 （2）通过实验一、二的现象可以分析出这是多个“串联电路的电解池”，实验一的图可以表示如下： - ! - a H c J d nb 铁丝 NaCl溶液 二、非选择题（本题包括4小题，共58分） 8. （12分）以比、02、熔融盐NMCh组成燃料电池，采用电解法制备FC（0H ）2,装置如图所示，其P端通入CO2。 （1） _ 石墨I电极上的电极反应式为O （2）通电一段时间后 , 右侧玻璃管屮产生大量的白色沉淀，且较K时间不变色，则下列说法中正确的是 石墨I H2 V CC)2、 = 熔 融 盐 X Y 2 8 p （填序号）。 A. X、Y两端都
11、必须用铁作电极 B.可以用NaOH溶液作电解液 C.阴极发生的反应是2H*+2e : =出t D.白色沉淀只能在阳极上产生 (3)若将所得Fe(0II)2沉淀暴露在空气中，则其颜色变化为_ , 该反应的化学方程式为 0 ; 【解析】(1)石墨I电极为负极 ,H2发生氧化反应，且C 3 向负极移动参与反应。 电解法制备Fe(OII)2,阳极(Y)必须用Fe作电极，阴极(X)可以不用Fe作电极，八错误；电解质溶液可以为碱 溶液,B正确；阴极上发生还原反应,C正确；白色沉淀不一定在阳极区生成,D错误。 (3)Fe(OH)2暴露在空气屮，会被空气屮的氧气氧化为Fe(OH)现象为白色沉淀迅速变为灰绿色，
12、最终变为红褐 色。 o 2? 答案:(l)H 2-2e _+C 3 _CCkHbO B、C (3)白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 4Fe (OH) 2+0寸2乩0 =4Fe (OH) 3 9. (15分)(2018?景德镇模拟)(1)用间接电化学法除去NO的过程，如图所示： 已知电解池的阴极室中溶液的pH在4?7之间，写出阴极的电极反应式: 一 用离子方程式表示吸收池屮除去NO的原理 : _ 目前已开发出电解法制取C10?的新工艺。 精制饱和f阳离子出0(含少NaCl溶液交换膜量NaOH) 极 pb 皿 电 解 池 用石墨作电极 , 在一定条件下电解饱和食盐水制収C102 （如图所示）
13、，写出阳极产牛CIO?的电极反应 式: _ O _ 电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 n ）L（标准状况）时，停止电解，通过阳离 子交换膜的阳离子的物质的量为mol;用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原 因: _ C o 2 - 【解析】（1）阴极发生还原反应，是亚硫酸氢根离子得电子生成S2 4，电极反应式为 n - n 2 - n2 - 2HS 3+2j+2一S? 4 +2 氏0; S2 4 与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气和亚硫酸氢根, 离子反 o 2 ?o ? 应方程式为2N0+2S2 4 +2 出0=N 2+4HS 3。 （2）由题意可知，氯离子放电生成C10 2, 由元
14、素守恒可知 , 有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为 Cl -5e +2比0=CIO2 t +4。在阴极发生2H +2e 氏t,氢气的物质的量为0. 005 mol,通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，通过阳离子交换膜的阳离子的物 质的量为0. 005 mol X2=0. 01 mol,电解时阴极IT浓度减小，使得出00H+F的平衡向右移动，溶液的pH 增大。 0 ?O 2 答案:（1）2HS 3 +2“+2 氏=S 2 4 +2H.0 0 2 0 ? 2N0+2S2 4 +2H2O N 2+4HS 3 d -5e _+2H 20C102 t +4 0. 01在阴极发生2+2e 山t
15、, I门农度减小，使得H 20OH +1 的平衡向右移动 ,0H浓度增尢pH增大 O 2? 10. （15分）利用电化学原理，将NO?、02和熔融KW制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含C “ 7废水, o 2 - 如图所示；电解过程中溶液发生反应:CF2 7 +6F/+14H， ! =2Cr 3+6Fe3+7H 20o 甲池工作时 , 池转变成绿色硝化剂Y, Y是N0,可循环使用。则石墨II是电池的极; 石墨I附近发 生 的电极反应式为 O (2)工作时，甲池内的N 3 向 _ 极移动 ( 填 石墨I ”或 石墨II ” )；在相同条件下，消耗的。2和0 2 的体积比为 _ o 乙池中Fe(
16、 I )棒上发生的电极反应为_ o o 2 - (4)若溶液屮减少了0.01 mol Cr 2 7，则电路中至少转移了 _ mol电子。 向完全还原为CT的乙池工业废水中滴加NaOH溶液，可将铭以Cr(OH)3沉淀的形式除去，已知Cr (0H)3# 在以下 溶解平衡 :Cr (0H)3(s) Or 3*(aq) +30H (aq), 常温下Cr (OH)3的溶度积心 =。(2 ) ? d(OH )=1. OX 10 32, 要使c(Cr 3 ) 降至 10 5 mol ? 溶液的pH应调至 _ o 【解析】根据图示知甲池为燃料电池，电池工作时，石墨I附近沏2转变成NO,发生氧化反应，电极反应
17、0； 式为NO.+N 3 -e“=NA; 石墨II是电池的正极 ,0?得电子发生还原反应，电极反应式为 O 02+4e +2N2O5 - 4N 3。 电池工作时，电解质溶液中的阴离了移向负极，即甲池内的N 3向石墨I极移动 ; 根据两极的电极反应 0；O 式NO 2+N 3 -e NO 、02+4e +2N2O3 4N 3 , 根据得失电子守恒知，在相同条件下，消耗 Ch和N0 2的体积 比为 1 : 4。 乙池为电解池 ,Fe( I ) 棒为电解池的阳极，发生的电极反应为Fe-2e =Fe 2 o2?o 2 (4)根据反应C “ 7 +6F/+14F2Cr 3+6Fe3+7II 20 知,
18、若溶液中减少了0. 01 mol Cr 2 7，则参加反应 的F/为0. 06 mol, 根据电极反应 :Fe-2e F/知电路中至少转移了0. 12 mol电子。 (5)常温下Cr (0H) 3 的溶度积XP=c(Cr 3+) ? ?(0H_)=l. OX IO32, c(Cr3+)=10-5 mol ? L _1, 则c 3(OH)=1.0X 1027, c(0H ) = l. 0X10 -9 mol ? L _1, c(H+)=10-5 mol ? L _1, 溶液的pH 应调至5。 O 答案：正NO 2+N 3 -e =N 205 石墨I 1 ： 4 Fe-2e =F/ (4)0. 1
19、2 (5)5 11. (16分)( 能力挑战题 ) 铅蓄电池在日常生活中应用广泛。回答下列问题： 却铅蓄电池洋 稀硫酸CuSO4溶液 (1)铅蓄电池放电时的工作原理为Pb+PbO 2+2II2SO1=2PbSOi+2II2O,现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： A是铅蓄电池的 _ 极, 铅蓄电池正极反应式为 _ 。 Ag电极的电极反应式是_ , 该电极的电极产物共 _ go Cu电极的电极反应式是_ , CuSOi溶液的浓度 _ ( 填“减小”“增大”或 “不变” ) 0 (2)铅蓄电池的PbO2
20、可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得, 反应的离子方程式为_ ; PbO2也 可以石墨为电极 ,Pb(N0?2和CuO)2的混合溶液为电解液制取。阳极发生的电极反应式 为 _ , 阴极上观察到的现象是 _ ; 若电解液屮不加入Cu(NO ：0 2, 阴极发生的电极反应式为_ , 这样做的主要缺点是 _ o 将NazS溶液加入如图所示的电解池的阳极区, 用铅蓄电池进行电解，电解过程中阳极区发生如下反 S 2 应:S 2-2e : =S,(/ 厂1)S+S?= n o 阳离子交换膜 电解时阴极的电极反应式: _ 。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方 程式可写成 【解析】因电解过程中铁电
21、极质量减少，判断A是电源负极 ,B是电源正极，铅蓄电池正极反应式为 o 2 ? PbO 2+4H ， +S 4 +2e PbS0i+2H 20o 电解时Ag极作阴极，发生2H*+2e : =H 21 , 转移0. 4 mol电子时，析出氢气0. 4 go 右侧U形管相当于电镀装置 ,Zn电极作阴极，电极反应式为Cu 2+2e =Cu, 铜电极作阳极，电极反应式为 Cu-2e =Cu 2； 电镀过程中CuS0. ;溶液的浓度保持不变。 根据电子得失守恒可得Pb0+C10用电解法制PbO ：b Pb 价态升高 ,PbO 应为阳极产物，即 Pb 2+2H 20-2e _=Pb0 2 I +4H +;
22、 阴极C屮放电 , 在石墨极上析出铜 ; 若不加Cu (N0：) 2, 则阴极为放电，损失Pb“,不能有 效利用Pb 2 2 - -2- 阴极只有H?得电子生成出; 反应物为 n、 H；产物有S,所以 n 中S的化合价既升高也降低有H2S 生成，配平 即可。 Q 2? 答案：(1)负PbO ，+4H*+S 4 +2“=PbSO,+2HvO 2H 4+2e_=H 2 t 0. 4 Cu-2e =Cu2 不变 (2) Pb0+C10=Pbo 2+cr Pb 2t +2H 20-2e Pb02 丨+4 石墨上析出金属 P+2e=Pb I 不能有效利用Pb (3) 2H*+2e=H 2 t S 2 n +2H* = (rrl)S I +H2S t