课时跟踪检测(二十二)电解池金属的电化学腐蚀与防护

第1页共8页课时跟踪检测(二十二)电解池金属的电化学腐蚀与防护1．以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水，关于两个电解池反应的说法正确的是()A．阳极反应式相同B．电解结束后所得液体的pH相同C．阴极反应式相同D．通过相同电量时生成的气体总体积相等(同温同压)解析：选C以石墨为电极电解水阳极上4OH－－4e－==2H2O＋O2↑，以石墨为电极电解饱和食盐水阳极2Cl－－2e－==Cl2↑，二者电极反应式不同，故A错误；电解水溶液pH不变，电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠和氯气和氢气，pH变大，所以电解结束后所得液体的pH不相同，故B错误；以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水阴极都发生反应：2H＋＋2e－==H2↑，所以阴极电极反应式相同，故C正确；设转移电子数为4mol，则依据电解方程式2H2O=====通电2H2↑＋O2↑～4e－，电解水生成3mol气体；依据电解方程式2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋Cl2↑＋H2↑～2e－，电解食盐水生成4mol气体，故D错误。2．目前脱氧保鲜剂已广泛用于食品保鲜、粮食及药材防虫、防霉等领域，含铁脱氧剂应用铁易被氧化的性质来完全吸收包装内的氧，从而对包装内的物品起到防氧化作用。当脱氧剂变成红棕色时则失效。下表是一种含铁脱氧保鲜剂的配方。主要原料用量含碳4%的铁粉80g滑石粉40g食盐4g乙醇适量下列反应式中与铁脱氧原理无关的是()A．Fe－2e－==Fe2＋B．C＋O2=====点燃CO2C．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O==4Fe(OH)3D．2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O解析：选B铁脱氧原理的实质是铁发生吸氧腐蚀，负极：Fe－2e－==Fe2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O==4OH－，生成的Fe(OH)2经流程：Fe(OH)2――→O2Fe(OH)3―→Fe2O3，最后生成铁锈。3．四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装着如下电解质溶液进行电解，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是()第2页共8页选项ABCD电解质溶液HClAgNO3KOHBaCl2pH变化减小增大增大不变解析：选C电解盐酸，溶质HCl的量会减小，溶剂量不变，所以酸性减弱，pH增大，故A错误；电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强，pH减小，故B错误；电解氢氧化钾的实质是电解水，溶质的量不变，溶剂减小，碱性增强，pH增大，故C正确；电解氯化钡溶液得到的是氢氧化钡、氢气和氯气，溶液碱性增强，pH增大，故D错误。4．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋Ni2＋Cu2＋)()A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－==NiB．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt解析：选D阳极发生氧化反应，A项错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni溶解，阴极只有Ni析出，两电极质量的改变不等，B项错误；电解液中除Zn2＋、Fe2＋外，还有Ni2＋，C项错误。5．(2015·福建高考)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A．该装置将化学能转化为光能和电能B．该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移C．每生成1molO2，有44gCO2被还原D．a电极的反应为3CO2＋18H＋－18e－==C3H8O＋5H2O解析：选B结合装置图可知该装置为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A项错误；b极连接电源的正极，为阳极，在电解池中H＋向a极(阴极)区移动，B项正确；右侧H2O→O2发生的是氧化反应，每生成1molO2，转移4mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是－2,3CO2―→C3H8O，转移18mol电子，故生成1molO2消耗23molCO2，C项错误；a电极发生的是还原反应：3CO2＋18H＋＋18e－==C3H8O＋5H2O，D项错误。第3页共8页6．下列有关电化学装置的说法正确的是()A．利用图a装置处理银器表面的黑斑Ag2S，银器表面发生的反应为Ag2S＋2e－==2Ag＋S2－B．图b电解一段时间，铜电极溶解，石墨电极上有亮红色物质析出C．图c中的X极若为负极，则该装置可实现粗铜的精炼D．图d中若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A形成原电池反应，Al为负极，被氧化，Ag2S为正极被还原，正极方程式为Ag2S＋2e－==2Ag＋S2－，故A正确；铜为阴极，发生还原反应，不能溶解，石墨电极上生成氧气，故B错误；图c中的X极若为负极，粗铜为阴极，而电解精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，不能进行粗铜的精炼，故C错误；该装置有外接电源，属于“有外加电源的阴极保护法”，故D错误。7．在城市中地下常埋有纵横交错的管道和输电线路，有些地面上还铺有地铁或城铁的铁轨，当有电流泄漏入潮湿的土壤中，并与金属管道或铁轨形成回路时，就会引起后者的腐蚀。原理简化如图所示。则下列有关说法不正确的是()A．原理图可理解为两个串联电解装置B．溶液中铁丝被腐蚀时，左侧有无色气体产生，附近产生少量白色沉淀，随后变为灰绿色C．溶液中铁丝左端电极反应式为Fe－2e－==Fe2＋D．地下管线被腐蚀，不易发现，维修也不便，故应将埋在地下的金属管道表面涂绝缘膜(或油漆等)解析：选C原理图可理解为两个串联的电解装置，如图所示，A项正确。左侧铁棒为阳极，铁失电子生成亚铁离子，铁丝左侧为阴极，氢离子在阴极放电生成氢气，同时有OH－生成，亚铁离子与OH－结合，产生少量白色沉淀，随后被氧化为灰绿色，B项正确、C项错误。第4页共8页8．下图是CO2电催化还原为CH4的工作原理示意图。下列说法不正确的是()A．该过程是电能转化为化学能的过程B．铜电极的电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－==CH4＋2H2OC．一段时间后，①池中n(KHCO3)不变D．一段时间后，②池中溶液的pH一定减小解析：选C分析工作原理图可知此装置为电解池，铜电极通入CO2，还原为CH4，所以铜电极为阴极，发生还原反应CO2＋8H＋＋8e－==CH4＋2H2O，铂电极为阳极，OH－放电，被氧化，导致pH减小，同时盐桥中的K＋向①池中移动，①池中溶有CO2，故n(KHCO3)增大，C项错误。9．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2Cu＋H2O=====通电Cu2O＋H2↑。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2Cu＋2OH－－2e－==Cu2O＋H2O解析：选D钛极与电源负极相连是阴极发生氢离子得电子的还原反应，故A错误；根据总反应，则阳极反应为2Cu－2e－＋2OH－==Cu2O＋H2O，消耗氢氧根，pH值减小，故B错误；根据总反应，则阳极反应为2Cu－2e－＋2OH－==Cu2O＋H2O，所以离子交换膜应采用阴离子交换膜，故C错误；在电解池中，当阳极是活泼电极时，该电极本身发生失电子的还原反应，在碱性环境下，金属铜失去电子的电极反应为2Cu－2e－＋2OH－==Cu2O＋H2O，故D正确。10．电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，以下说法正确的是()第5页共8页A．a极与电源的负极相连B．产物丙为硫酸溶液C．离子交换膜d为阴离子交换膜D．a电极反应式：2H2O＋2e－==H2↑＋2OH－解析：选B由装置图分析可知是电解装置，电解硫酸钠溶液，实质是电解水，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，气体甲为氧气，气体乙为氢气，阳极生成氧气，电极反应为2H2O－4e－==4H＋＋O2↑，阴极生成氢气：4H2O＋4e－==4OH－＋2H2↑，气体体积比为1∶2，所以判断a电极是阳极，b电极是阴极，在阳极室得到硫酸，在阴极室得到氢氧化钠，则c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜。11．如图所示，E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸。A、B分别为铂片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极，在碱溶液中可视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，将开关K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。请回答下列问题：(1)R为________(填“正”或“负”)极。(2)A附近溶液的现象是_____________________________________________________，B附近发生的电极反应式为_________________________________________________。(3)滤纸上的紫色点向________(填“A”或“B”)方移动。(4)当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间后，C、D中的气体逐渐减少，C中的电极为__________(填“正”或“负”)极，电极反应式为________________________________________________________________________。第6页共8页解析：电解KOH溶液就是电解水，两极分别产生H2和O2，因为相同条件下产生H2的体积是O2体积的两倍，所以C管中收集到的是H2，D管中收集到的是O2。(1)H2是在阴极产生的，所以M是阴极，与之相连的R是电源的负极。(2)B是电解池的阳极，A是电解池的阴极。电解Na2SO4溶液也是电解水，电解时H＋移动到A极，得电子被还原为H2，破坏了A极附近水的电离平衡，导致A极附近的溶液显碱性，使酚酞溶液变红。B极上OH－被氧化生成O2。(3)KMnO4溶液中，紫红色的MnO－4向阳极移动。(4)当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，此时装置变为燃料电池。经过一段时间，C、D中的气体逐渐减少，H2和O2反应生成水，在碱性条件下，C中H2发生氧化反应。答案：(1)负(2)溶液变红4OH－－4e－==2H2O＋O2↑(3)B(4)负2H2＋4OH－－4e－==4H2O12．某蓄电池的反应为NiO2＋Fe＋2H2O放电充电Fe(OH)2＋Ni(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18g，则外电路中转移的电子数是________________。A．NiO2B．FeC．Fe(OH)2D．Ni(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，粗铜应与直流电源的________(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：电解液――→H2O2溶液A――――→调pH＝4――→过滤溶液B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_________________________________________