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1、电解池、金属的腐蚀与防护 基础题组1(2017济南二中月考)下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()A地下钢管连接镁块B金属护拦表面涂漆C汽车底盘喷涂高分子膜D水中的钢闸门连接电源的负极解析：镁的活泼性大于铁，用牺牲镁块的方法来保护地下钢管而防止被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法，A错误；对金属护栏涂油漆使金属和空气、水等物质隔离而防止生锈，属于外加保护层的保护法，B错误；汽车底盘喷涂高分子膜阻止了铁与空气、水的接触，从而防止金属被腐蚀，属于外加保护层的保护法，C错误；水中的钢闸门连接电源负极，钢闸门作为阴极聚集大量电子而被保护，属于使用外加电流的阴极保护法，D正确。答案：D2(2
2、017大连月考)下列有关电化学装置的说法正确的是()A用图1装置处理银器表面的黑斑(Ag2S)，银器表面发生的反应为Ag2S2e=2AgS2B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装置中若M是铜，则该装置能防止铁被腐蚀解析：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、答案：A3(2017锦州一模)某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是()A铜电极附近观察到黄绿色气体B石墨电极附近溶液呈红色C溶液中的Na向石墨电极移动D铜电极上发生还原反应解析：根据电解饱和食盐水的装置，如果通电两极均有气泡产生，则金属铜一定是阴极，该极上的反应为：2H2O2e=H22OH，石墨为阳极，发生的电极反应为：2Cl2e=Cl2，故石墨电极附近观察到黄绿色气体，铜电极附近溶液呈红色，A、B错误；选项C，Na应向阴极也就是铜电极移动，故C项错误；选项D，铜电极为阴极，发生还原反应，故D正确。答案：D4(2017烟台期末)常温下用惰性电极电解NaH
4、SO4溶液，电解一段时间后，下列有关电解质溶液变化的说法正确的是()A电解质溶液的浓度增大，pH减小B电解质溶液的浓度增大，pH增大C电解质溶液的浓度减小，pH减小D电解质溶液的浓度不变，pH不变解析：NaHSO4=NaHSO，溶液呈酸性，常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液实质是电解水，因此NaHSO4溶液的浓度增大，c(H)增大，pH减小，故A项正确。答案：A5(2017长春质检)将等物质的量浓度的Cu(NO3)2和KCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法错误的是()AAB段阳极只产生Cl2，阴极只产生CuBBC段表示在阴极上是H放
5、电产生了H2CCD段相当于电解水D阳极先析出Cl2，后析出O2，阴极先产生Cu，后逸出H2解析：设CuSO4和KCl的物质的量各为n mol，AB段：阳极发生2Cl2e=Cl2，阴极发生Cu22e=Cu，n mol氯离子失n mol电子，阴极上n mol铜离子得n mol电子，由于铜离子水解使溶液呈酸性，铜离子浓度逐渐减小，则溶液pH逐渐增大；BC段：阳极发生2H2O4e=4HO2，阴极发生Cu22e=Cu，阴极上n mol铜离子再得n mol电子，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH迅速减小；CD段：阳极发生4OH4e=2H2OO2，阴极发生2H2e=H2，实质是电解水，溶液中氢离子浓度逐渐增大
6、，pH减小。由上述分析可知，AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu，A正确；BC段表示在阴极上电极反应式为：Cu22e=Cu，B错误；CD段阴阳两极分别发生2H2e=H2和4OH4e=2H2OO2，即CD段被电解的物质是水，C正确；由上述分析可知，阳极先逸出Cl2，后逸出O2，阴极先产生Cu，后逸出H2，D正确。答案：B6(2017兰州模拟)如图所示(1)当k与b相连时，石墨是_极，铜极上的电极反应式为_。(2)若停止通入氧气，当k与a相连时，该装置开始时发生反应的化学方程式为_。(3)当k与a相连时，若要实现电解精炼铜的目的，对上图要作如下改变；_。电解结束后原电解质溶液浓度将_(填“变大”
7、、“变小”或“不变”)，其原因是_。解析：(1)当k与b相连时，构成原电池，石墨作正极，Cu作负极，铜发生吸氧腐蚀。(2)当k与a相连时，构成电解池，铜作阳极失去电子而溶解，正极石墨上H得到电子生成H2，从而写出反应的化学方程式。(3)当k与a相连时，若要构成电解精炼铜的装置，需将石墨电极换为精铜，铜电极换为粗铜，稀硫酸换为CuSO4溶液；阳极粗铜中含有比铜活泼的锌、铁、镍等失去电子，而阴极只有Cu2得电子析出，因此电解结束后溶液中Cu2浓度减小，从而使CuSO4溶液的浓度减小。答案：(1)正Cu2e=Cu2(2)CuH2SO4CuSO4H2(3)停止充氧气，将石墨电极换成精铜、铜电极换成粗铜
8、、硫酸溶液换成硫酸铜溶液变小溶液中增加了锌离子、亚铁离子等，而硫酸根离子不变，铜离子浓度减小或阳极溶解的铜少于阴极析出的铜，从而使溶液中硫酸铜的浓度降低(其他合理答案也可)7(2017保定质检)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的开关时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_(填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH一极的电极反应式为_。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，乙池中发生反应的总电极反应式为_。(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_ mL
9、(标准状况)，丙池中_(填“C”或“D”)极析出_ g铜。(4)若丙池中电极不变，将其中溶液换成NaCl溶液，开关闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)；丙池中溶液的pH将_。解析：(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极发生氧化反应，电极反应式为CH3OH6e8OH=CO6H2O。(2)乙池为用惰性电极电解AgNO3溶液，总电极反应式为4AgNO32H2O4AgO24HNO3。(3)根据各电极上转移电子的数目相同得n(Ag)4n(O2)2n(Cu)，V(O2)22.4 Lmol10.28 L280 mL，m(Cu)64 gmol11.60 g。(4
10、)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据总反应式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，可知电解一段时间后，溶液的pH将增大，而甲池中总反应为2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O，电解一段时间后，溶液pH将减小。答案：(1)原电池CH3OH6e8OH=CO6H2O(2)阳极4AgNO32H2O4AgO24HNO3(3)280D1.60(4)减小增大能力题组1(2017丹东测试)在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是()A用图所示装置进行实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可用酒精灯加热
11、具支试管B图是图所示装置的原理示意图，图所示装置的正极材料是铁C铝制品表面出现白斑的原理可以通过图所示装置进行探究，Cl由活性炭向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl2e=Cl2D图所示装置的总反应为4Al3O26H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑解析：A项，加热使具支试管中气体体积增大，部分气体逸出，冷却后，气体体积缩小，导管中形成液柱，并不能证明金属发生吸氧腐蚀，错误；B项，负极材料应为铁，错误；C项，铝箔为负极，活性炭为正极，正极反应为O24e2H2O=4OH，负极反应为Al3e3OH=Al(OH)3，错误；D项，将正极反应式和负极反应式相加可得图所示装置的
12、总反应为4Al3O26H2O=4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，正确。答案：D2(2017包头质检)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的解析：图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触较少，腐蚀程度较轻，A错误；图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金作正极，腐蚀速率减小，B正确；图c中，接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但
13、氢气在Pt极上放出，C错误；图d中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的还原性引起的，D错误。答案：B3(2017大同测试)关于下图所示各装置的叙述中，正确的是()A装置为原电池，总反应是：Cu2Fe3=Cu22Fe2B装置中，铁做负极，电极反应式为：Fe3e=Fe2C装置通电一段时间后石墨电极附近溶液红褐色加深D若用装置精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液解析：装置为原电池，铁作负极，铜作正极，负极上铁失电子生成亚铁离子，电极反应式为：Fe2e=Fe2，正极上铁离子得电子生成亚铁离子，电极反应式为：2Fe32e=2Fe2，电池总反应为：Fe2Fe3=3Fe2，A
14、、B错误；氢氧化铁胶粒带正电荷，该装置是电解池，电解池工作时，带正电荷的氢氧化铁胶粒向阴极移动，所以石墨电极附近溶液红褐色加深，C正确；根据电流方向知，a是正极，b是负极，则c是阳极，d是阴极，电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，D错误。答案：C4(2017长春测试)LiOH是制备锂离子电池的材料，可由电解法制备。工业上利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，则下列说法中正确的是()AB极区电解液为LiOH溶液B电极每产生22.4 L气体，电路中转移2 mol eC电解过程中Li迁移入B电极区、OH迁移入A电极区D电解池中总反应方程式为：2HClH2Cl2解
15、析：电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，由图可知，右侧生成氢气，则B中氢离子放电，可知B为阴极，A为阳极，在B中生成LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液，A正确；A极区电解液为LiCl溶液，氯离子放电生成氯气，则阳极反应式为2Cl2e=Cl2，电极每产生标况下22.4 L气体，电路中转移的电子才是2 mol，B错误；Li向阴极移动，即由A经过阳离子交换膜向B移动，OH向阳极移动，但是阳离子交换膜不允许氢氧根离子通过进入A电极区，C错误；电解池的阳极上是氯离子失电子，阴极上是氢离子得电子，电解的总反应方程式为：2H2O2LiClH2Cl22LiOH，D错误。答案：A5
16、(2017日照实验月考)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为：2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是()A钛电极发生氧化反应B阳极附近溶液的pH逐渐增大C离子交换膜应采用阳离子交换膜D阳极反应式是：2Cu2OH2e=Cu2OH2O解析：钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应式为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，OH由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误，D项正确；由阴极区迁移过来的OH在阳极全部参与反应；阳极附近溶液的pH
17、不变，B项错误。答案：D6(2017烟台质检)等物质的量的BaCl2、K2SO4和AgNO3溶于水形成混合溶液，用石墨电极电解此溶液，经过一段时间后，阴、阳两极收集到的气体体积之比为3：2。下列说法正确的是()A阴极反应为：Age=AgB阳极始终发生反应：2Cl2e=Cl2C两极共生成三种气体D向电解后溶液中通入适量的HCl可使溶液恢复到电解前的状态解析：三种物质溶于水后，发生反应Ba2SO=BaSO4、AgCl=AgCl，则混合溶液的溶质为KCl和KNO3。由题意，阴、阳两极收集到的气体体积之比为3：2，所以阴极反应为：2H2e=H2，阳极反应为：2Cl2e=Cl2和4OH4e=O22H2O
18、，阴、阳两极共生成氢气、氯气和氧气三种气体，要使电解质溶液复原，需要通入适量的HCl，还需要加入适量的水。答案：C7(2017西安质检)某蓄电池的反应为NiO2Fe2H2OFe(OH)2Ni(OH)2(1)该蓄电池充电时，发生还原反应的物质是_(填选项字母)。放电时生成Fe(OH)2的质量为18 g，则外电路中转移的电子数是_。ANiO2BFeCFe(OH)2 DNi(OH)2(2)为防止远洋轮船的钢铁船体在海水中发生电化学腐蚀，通常在船体上镶嵌Zn块，或与该蓄电池的_(填“正”或“负”)极相连。(3)以该蓄电池作电源，用如图所示的装置在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变
19、浑浊，原因是_(用相关的电极反应式和离子方程式表示)。(4)精炼铜时，粗铜应与直接电源的_(填“正”或“负”)极相连。精炼过程中，电解质溶液中的c(Fe2)、c(Zn2)会逐渐增大而影响进一步电解。甲同学设计如下除杂方案：已知：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Zn(OH)2开始沉淀时的pH2.37.55.66.2完全沉淀时的 pH3.99.76.48.0则加入H2O2的目的是_。乙同学认为应将方案中的pH调节到8，你认为此观点_(填“正确”或“不正确”)，理由是_。解析：(1)该蓄电池充电时反应逆向进行，发生还原反应的电极为阴极，电极反应式为Fe(OH)22e=Fe2OH。放电
20、时FeFe(OH)2，电极反应式为Fe2e2OH=Fe(OH)2，每生成1 mol Fe(OH)2，转移2 mol电子，18 g Fe(OH)2的物质的量为0.2 mol，故转移0.4 mol电子。(2)外接电源的阴极保护法中，船体应与蓄电池的负极相连。(3)铝制品发生钝化时，在铝表面形成致密的氧化膜，也会有Al3进入溶液中与HCO发生反应Al33HCO=Al(OH)33CO2，使溶液变浑浊。(4)精炼铜时，粗铜应与电源的正极相连。处理电解质溶液时加入H2O2将Fe2转化为Fe3，然后调节溶液的pH为4，可以使Fe3以Fe(OH)3的形式除去。若将溶液的pH调节到8，Cu2也沉淀完全。答案：(1)C0.4NA或2.4081023(2)负(3)Al3e=Al3，Al33HCO=Al(OH)33CO2(4)正将Fe2氧化为Fe3不正确同时会使Cu2生成沉淀而除去