基础课时5 电解池、金属的腐蚀与防护
(时间：45分钟)
1．(2013·贵阳检测)化学与生活、生产有着密切关系，下列叙述中正确的是 ( )。
A．钢铁发生析氢腐蚀时，H＋得电子释放出H2，钢铁被腐蚀
B．钢铁发生吸氧腐蚀时，OH－失电子释放出O2，钢铁被腐蚀
C．船底镶嵌锌块，锌发生还原反应而被消耗，以保护船体
D．外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上，可保护闸门
解析 发生吸氧腐蚀时正极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，整个过程是吸收O2而不是释放出O2，B错误；选项C中是牺牲阳极的阴极保护法，金属锌发生氧化反应，C错；选项D中是外加电流的阴极保护法，钢铁闸门应与外加电源的负极相连，D错。
答案 A
2．下列关于电解原理的叙述正确的是 ( )。
A．为防止轮船腐蚀，将轮船的外壳与外电源的负极相连
B．在锌片上镀铜，用氯化锌溶液作电镀液
C．电解氯化钠溶液制备氢气和氯气时，用铁作阳极
D．用电解法精炼铜时，在阴极上可析出铁
解析 B项，应该用氯化铜或硫酸铜溶液作电镀液，不正确；C项，电解氯化钠溶液制备氢气和氯气时，应该用惰性电极作阳极，不能用铁作阳极，不正确；D项，电解精炼铜时，在阴极只析出铜，不会析出铁，不正确。
答案 A
3．下列图示中关于铜电极的连接错误的是 ( )。
解析 在镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件应作阴极，与电源负极相连。
答案 C
4．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是 ( )。
|
| A | B | C | D |
| a电极 | 阳极 | 阴极 | 阳极 | 阴极 |
| d电极 | 正极 | 正极 | 负极 | 负极 |
| Q离子 | 阳离子 | 阳离子 | 阴离子 | 阴离子 |
解析 电子由电源的负极流出，故a是阴极、d是正极，溶液中阳离子移向阴极。
答案 B
5．近日，中美联合研究小组通过共同努力，采用廉价的钠离子，同时使用纳米氧化锰和锂材料作电极制造出了钠离子充电电池，其工作原理示意图如图所示。关于该电池的说法中正确的是 ( )。
A．放电时A极作正极
B．放电时Na＋ 向负极移动
C．充电时是将化学能转化为电能
D．充电时B极为阳极，发生氧化反应
解析 电池放电时，化学能转变为电能，A极是电子流出的一极，发生氧化反应，作负极，A错；在原电池中，阳离子向正极移动，B错；充电时是将电能转化为化学能的过程，B极为阳极，发生氧化反应，C错，D对。
答案 D
6．(2014·苏北四市二调)研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融的CaF2－CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中，正确的是 ( )。
A．由TiO2制得1mol金属Ti，理论上外电路通过2mol电子
B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑
C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少
D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接Pb电极
解析 A选项，由TiO2制得1mol金属Ti，Ti由＋4价变到0价，理论上外电路通过4 mol电子，A错误；B选项，阳极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，B正确；C选项，制备钛时，发生反应：2CaO＋C2Ca＋CO2↑，2Ca＋TiO2Ti＋2CaO，由此可知，CaO的量不变，C错误；D选项，若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接PbO2电极，D错误。
答案 B
7．(2014·青岛一中摸底)用惰性电极电解物质的量浓度为
1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有 ( )。
①2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑
②Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑
③2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
④2H2O2H2↑＋O2↑
A．①②③ B．①②④
C．②③④ D．②④
解析 用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合溶液时，在阳极放电顺序：Cl－>OH－，在阴极放电顺序：Cu2＋>H＋。然后根据n(Cu2＋)∶n(Cl－)＝1∶3，分析可能发生的反应。
答案 C
8．(2014·潍坊模拟)下列对如图所示实验装置的判断中错误的是 ( )。
A．若X 为碳棒，开关 K 置于A 处可减缓铁的腐蚀
B．若X 为锌棒，开关 K 置于A 或 B 处均可减缓铁的腐蚀
C．若X 为锌棒，开关 K 置于B 处时，为牺牲阳极的阴极保护法
D．若X 为碳棒，开关 K 置于B处时，铁电极上发生的反应为2H＋ ＋
2e－===H2↑
解析 若 X 为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀，这是外加电流的阴极保护法，A选项正确；若X为锌棒，开关 K 置于A处时形成电解池，Fe 作阴极被保护，置于B处时形成原电池，这是牺牲阳极的阴极保护法，B、C选项正确；若 X 为碳棒，开关K 置于B处时，铁电极上发生的反应Fe－2e－===Fe2＋，D选项错误。
答案 D
9．用惰性电极电解下列溶液，在阴、阳两极生成气体的体积比为1∶1的是 ( )。
A．NaCl溶液 B．CuCl2溶液
C．CuSO4溶液 D．KOH溶液
解析 A项电解方程式为2NaCl＋2H2OCl2↑(阳极)＋H2↑(阴极)＋2NaOH，且阴、阳两极生成气体的体积比为1∶1，正确；B项电解方程式为CuCl2Cu(阴极)＋Cl2↑(阳极)，阴极没有气体生成，不正确；C项电解方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu(阴极)＋O2↑(阳极)＋2H2SO4，阴极没有气体生成，不正确；D项电解方程式为2H2O2H2↑(阴极)＋O2↑(阳极)，阴、阳两极生成气体的体积比为2∶1，不正确。
答案 A
10．(2014·金华十校联考)工业上采用的一种污水处理方法如下：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3。Fe(OH)3具有吸附性，可吸附污物而沉积下来，有净化水的作用。某科研小组用该原理处理污水，设计的装置如图所示。下列说法正确的是 ( )。
A．为了增加污水的导电能力，应向污水中加入适量的H2SO4溶液
B．甲装置中Fe电极的反应为Fe－3e－===Fe3＋
C．为了使燃料电池乙长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时，循环的物质A为CO2
D．当乙装置中有1.6g CH4参加反应时，C电极理论上生成气体的体积在标准状况下为4.48L
解析 A选项加入硫酸，不利于Fe(OH)3的生成，错误；B选项，Fe电极的反应为Fe－2e－===Fe2＋，错误；D选项1.6 g CH4参加反应，转移0.8mol电子，则C电极理论上生成0.4 mol H2，在标准状况下体积为8.96L，错误。
答案 C
11．(高考题组合)(1)[2014·四川，11(4)（5）]①MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
②MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是_________________________________________________________。
(2)[(2014·江苏，20(1)]硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。
由硫化氢获得硫单质有多种方法。 将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如上图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：
S2－－2e－===S
(n－1)S＋S2－===S
①写出电解时阴极的电极反应式：___________________________________。
②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________________________________________________________________。
(3)[2014·重庆，11(4)]一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。
①导线中电子移动方向为________。(用A、D表示)
②生成目标产物的电极反应式为________。
③该储氢装置的电流效率η＝________(η＝×100%，计算结果保留小数点后1位)
解析 (1)①根据Mn的化合价，从＋2价→＋4价，失电子发生氧化反应，则阳极电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋。②碱性锌锰干电池中，MnO2作为正极，发生还原反应，其电极反应式MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－。
(2)①电解时，阴极溶液中的阳离子放电，即水溶液中的H＋放电生成H2和
OH－。②由题给反应可知，阳极区生成了S，S可以理解为(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S单质同时还有H2S气体。
(3)①由于从到发生了得电子的还原反应，故D为阴极，E为阳极，A为负极，B为正极，导线中电子移动方向为A→D。②由①知D电极生成目标产物的电极反应式为＋6H＋＋6e－===。③由①知，E电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则生成2.8 mol O2转移的电子为2.8mol×4＝11.2 mol，电解过程中通过阴、阳极的电子数目相等，即阴极得到电子也为11.2 mol，阴极上发生的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12,2H＋＋2e－===H2↑，设参加反应的苯的物质的量为x，其转移电子的物质的量为6x，生成的H2为 mol，依题意得×100%＝10%，x＝1.2。生成目标产物消耗的电子为1.2 mol×6＝7.2 mol，电流效率η＝×100%≈64.3%。
答案 (1)①Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋
②MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－
(2)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
②S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑
(3)①A→D ②C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12 ③64.3%
12．某课外活动小组设计了如图所示装置，调节滑动变阻器，在电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验(此时，打开止水夹a，关闭止水夹b)。由于粗心，实验并未达到预期目的，但也看到了令人高兴的现象。请帮助他们分析并回答下列问题(图中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过)：
(1)写出B装置中的电极反应式：
Pt极_________________________________________________________；
Fe极____________________________________________________________。
(2)写出观察到的A装置中的现象：
①_________________________________________________________；
②__________________________________________________________；
③___________________________________________________________。
(3)当观察到A装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b，再观察C装置。若无现象，说明理由；若有现象，请写出有关反应方程式________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(4)若想达到电解NaCl溶液的目的，应如何改进装置，请提出你的意见________________________________________________________________。
解析 (2)打开止水夹a、关闭止水夹b时，生成的氢气进入烧瓶，压强增大，将氨气压出，氨气将导管内空气排出后，与烧杯中水接触而开始溶解，引起A装置烧杯中的H2O倒吸进烧瓶并产生红色喷泉；但由于氢气不溶于水，故烧瓶中液面上升到高于左侧导管口一定程度后又逐渐下落至与导管口相平；最终烧杯中溶液呈红色，导管口有气泡(氢气)逸出。(3)关闭止水夹a、打开止水夹b，Pt极产生的氢气，会将电解质溶液压入烧杯C中，发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3[或4Fe2＋＋8OH－＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓]。(4)若想达到电解NaCl溶液的目的，应把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中两电极调换位置等。
答案 (1)2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑) Fe－2e－===
Fe2＋
(2)①A装置烧杯中的H2O倒吸进烧瓶并产生红色喷泉 ②烧瓶中液面上升到高于左侧导管口一定程度后又逐渐下落至与导管口相平 ③最终烧杯中溶液呈红色，导管口有气泡逸出
(3)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3[或4Fe2＋＋8OH－＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓]
(4)把Fe电极换成C、Pt等惰性电极(或将装置中两电极调换位置等)
13．(2014·浙江名校联考)某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。
Ⅰ.利用如图所示装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。
(1)写出负极的电极反应________
________________________________________________________________。
(2)某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物作出假设。
假设1 ：铁参与反应，被氧化生成Fe2＋；
假设2 ：铁参与反应，被氧化生成Fe3＋；
假设3 ：________________________________________________________。
(3)为了探究假设1、2，他采取如下操作：
①取0.01mol·L－1 FeCl3溶液2 mL于试管中，加入过量铁粉；
②取操作①试管的上层清液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③取少量正极附近溶液加入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，未见蓝色沉淀生成；
④取少量正极附近溶液加入2滴KSCN 溶液，未见溶液变红。
据②、③、④现象得出的结论是_______________________________________________________。
(4)该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再举一例防护钢铁腐蚀的措施：_________________________________________________________________。
Ⅱ.利用如图所示装置做电解50 mL 0.5 mol·L－1的CuCl2 溶液实验。
实验记录：
A．阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的淀粉-碘化钾试纸先变蓝后褪色(提示：Cl2的氧化性强于IO)；
B．电解一段时间以后，阴极表面除吸附有铜外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体。
(1)分析实验记录A 中试纸颜色的变化，用离子方程式解释：①________________②______________。
(2)分析实验记录B 中浅蓝色固体可能是_____________________________
(写化学式)，试分析生成该物质的原因：________________________________
________________________________________________________________。
解析 Ⅰ. (3)从②分析得出①的试管中含有Fe2＋；③现象说明不含Fe2＋；④现象说明不含Fe3＋；故可得出的结论是正极附近溶液不含Fe2＋和Fe3＋。(4)防护钢铁腐蚀的措施有油漆、电化学保护法等。Ⅱ. (1) 阳极上有氯气产生，由于2I－ ＋ Cl2===I2 ＋ 2CI－，该气体使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝；当氯气过量时，会发生反应 5Cl2 ＋ I2＋ 6H2O===10Cl－ ＋ 2IO ＋ 12H＋，颜色褪去。
答案 Ⅰ.(1)Zn－2e－===Zn2＋ (2)铁参与反应，被氧化生成Fe2＋和Fe3＋
(3)正极附近溶液不含Fe2＋和Fe3＋ (4)油漆(其他合理答案均可)
Ⅱ.(1)2I－ ＋Cl2===I2＋2Cl－ 5Cl2＋I2＋6H2O===10Cl－＋2IO＋12H＋
(2)Cu(OH)2 电解一段时间后，Cu2＋浓度下降，H＋开始放电，溶液pH 增大，Cu2＋转化为Cu(OH)2
联系客服
