63电解池金属的电化学腐蚀与防护练习解析版

1第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护1．下列关于电解的叙述中，正确的是()①电解是把电能转变成化学能②电解是把化学能转变成电能③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化④某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现⑤任何水溶液电解时，必将导致氧化还原反应A．②③④B．①②③④C．①②④D．①③④⑤【答案】D【解析】把化学能转变成电能的装置是原电池；只要电解，必将发生氧化还原反应，即一定发生化学变化；一些不能自发进行的氧化还原反应，可以借助电解来实现，故选D项。2．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2【答案】C【解析】电解时只生成氧气和氢气，则电解质应是强碱、含氧酸或活泼金属的含氧酸盐，C项符合。3．如图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发生a极板质量增加，b极板处有无色、无味气体放出，符合这一情况的是()【答案】A【解析】通电后a极板增重，表明溶液中金属阳离子在a极板上放电，发生还原反应，析出了金属单质，因此可确定a极板是电解池的阴极，与它相连接的直流电源的x极是负极。选项C中x极为正极，故C不正确。A中电解液为CuSO4溶液，阴极a板上析出Cu而增重，阳极b板上由于OH－离子放电而放出无色、无味的O2，故A正确。B中电解液为NaOH溶液，通电后阴极a上应放出H2，a极板不会增重，故B不正确。D中电解液为CuCl2溶液，阴极a板上因析出Cu而增重，但阳极b板上因Cl－离子放电，放出黄绿色有刺激性气味的Cl2，故D不正确。4．下列有关电化学装置完全正确的是()ABCDa极板b极板x电极溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl22铜的精炼铁上镀银防止Fe被腐蚀构成铜锌原电池【答案】C【解析】电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，纯铜作阴极，A错误；铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，B错误；C是外加电流的阴极保护法，正确；铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中，故D错误。5．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极，通直流电一段时间后，溶液的pH＞a，则该电解质可能是()A．NaOHB．H2SO4C．AgNO3D．Na2SO4【答案】A【解析】由阴、阳离子的放电顺序，可知电解NaOH、H2SO4、Na2SO4溶液的实质都是电解水，电解质溶液的浓度都增大，故NaOH溶液的pH升高，H2SO4溶液的pH减小，Na2SO4溶液的pH不变；AgNO3的电解方程式为4AgNO3＋2H2O=====通电4Ag＋O2↑＋4HNO3，故溶液的pH减小。6．如图是模拟电化学反应装置图。下列说法正确的是()A．开关K置于N处，则铁电极的电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋B．开关K置于N处，可以减缓铁的腐蚀C．开关K置于M处，则铁电极的电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑D．开关K置于M处，电子从碳棒经开关K流向铁棒【答案】B【解析】开关K置于N处，构成电解池，铁电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，铁的腐蚀减缓；开关K置于M处，构成原电池，铁电极为负极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋，电子从铁棒经开关K流向碳棒。7．图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是()3A．滤纸上c点附近会变红色B．Cu电极质量减小，Pt电极质量增大C．Z中溶液的pH先减小，后增大D．溶液中的SO2－4向Cu电极定向移动【答案】A【解析】紫红色斑即MnO－4向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色，A正确；电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO2－4向Pt电极移动，B、D不正确。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确。8.下列关于各图的说法，正确的是()A．①中阴极处能产生使湿润淀粉_KI试纸变蓝的气体B．②中待镀铁制品应与电源正极相连C．③中电子由b极流向a极D．④中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应【答案】D【解析】①中阴极处为Cu2＋放电，析出Cu，A错；②中待镀铁制品应与电源负极相连，B错；③中a极为负极，b极为正极，电子由a极经外电路流向b极，C错；④中的离子交换膜只允许阳离子通过，NaOH在4阴极，可以避免阳极生成的Cl2与NaOH溶液反应，D对。9．1L某溶液中含有的离子如下表：离子Cu2＋Al3＋NO－3Cl－物质的量浓度(mol/L)11a1用惰性电极电解该溶液，当电路中有3mole－通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是()A．电解后溶液呈酸性B．a＝3C．阳极生成1.5molCl2D．阴极析出的金属是铜与铝【答案】A【解析】1molCu2＋放电的过程中，另一极Cl－和OH－各放电1mol，故溶液显酸性，A正确；根据电荷守恒可推知a＝4，B不正确；Cl－的物质的量为1mol，阳极不会产生1.5molCl2，C不正确；铝较活泼，在溶液中Al3＋不会放电，D不正确。10．用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后，恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移的电子的物质的量为()A．0.4molB．0.5molC．0.6molD．0.8mol【答案】C【解析】用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，如果硫酸铜没有消耗完或恰好消耗完，这时向电解液中加入氧化铜或碳酸铜就可以恢复到电解前的浓度和pH，而题中加入的是Cu2(OH)2CO3，说明CuSO4消耗完，并且又电解了一部分水。则电解的硫酸铜的物质的量为0.2mol，电解的水的物质的量为0.1mol，转移的电子的物质的量为0.2mol×2＋0.1mol×2＝0.6mol。11.某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则()A．电流方向：电极Ⅳ→○→电极ⅠB．电极Ⅰ发生还原反应C．电极Ⅱ逐渐溶解D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu【答案】A【解析】当多个池串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A项，电子移动方向：电极Ⅰ→○→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向5相反，A正确。B项，原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，B错误。C项，原电池正极为得电子极，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，C错误。D项，电解池中阳极为非惰性电极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D错误。12．已知：锂离子电池的总反应为：LixC＋Li1－xCoO2放电充电C＋LiCoO2，锂硫电池的总反应为：2Li＋S放电充电Li2S。有关上述两种电池说法正确的是()A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C．理论上两种电池的比能量相同D．右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电【答案】B【解析】锂离子电池放电时，为原电池，阳离子Li＋向正极移动，A错误。锂硫电池充电时，为电解池，锂电极发生还原反应生成Li，B正确。电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的多少，两种电池材料不同，显然其比能量不同，C错误。由图可知，锂离子电池的电极材料为C和LiCoO2，应为该电池放电完全所得产物，而锂硫电池的电极材料为Li和S，应为充电完全所得产物，故此时不是锂离子电池给锂硫电池充电的过程，D错误。13．烧杯A中盛放0.1mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1mol/L的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，组成的装置如图所示。下列说法不正确的是()A．A为原电池，B为电解池B．A为电解池，B为原电池C．当A烧杯中产生0.1mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1molD．经过一段时间，B烧杯中溶液的pH增大【答案】B【解析】构成A装置的是活泼性不同的两电极，两电极均浸在电解质溶液中，两极形成了闭合回路，所以A装置为原电池装置，且A装置为B装置提供电能。A装置中的电极反应式：正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。B装置中的电极反应式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。装置B6是电解氯化铜溶液，铜离子浓度减小，水解程度减小，溶液的pH增大。14．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．水中的钢闸门连接电源的负极B．金属护栏表面涂漆C．汽车底盘喷涂高分子膜D．地下钢管连接镁块【答案】A【解析】水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，A项正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B项错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，C项错误；地下钢管连接镁块，形成了原电池，属于牺牲阳极的阴极保护法，D项错误。15．如图所示，将两烧杯中电极用导线相连，四个电极分别为Mg、Al、Pt、C。当闭合开关S后，以下表述正确的是()A．电流表指针不发生偏转B．Al、Pt两极有H2产生C．甲池pH减小，乙池pH不变D．Mg、C两极生成的气体在一定条件下可以恰好完全反应【答案】D【解析】甲池Al能与NaOH溶液反应，所以为原电池，乙池Pt、C均不与NaOH溶液反应，故乙池为电解池，电流表指针偏转。甲池中Mg为正极，产生H2，Al为负极溶解，Pt作阴极产生H2，C作阳极产生O2，甲池消耗NaOH，pH减小，乙池消耗水，pH增大。根据电子转移数目相等，则Mg、C两极产生的O2、H2体积比为1∶2，在一定条件下可以完全反应。16．铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。研读下图，下列判断不正确的是()A.K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4B.当电路中转移0.2mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2molC.K闭合时，Ⅱ中SO2－4向c电极迁移7D.K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极【答案】C【解析】选项A，K闭合时Ⅰ为原电池，Ⅱ为电解池，Ⅱ中发生充电反应，d电极为阳极发生氧化反应，其反应式为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4正确。选项B，在上述总反应式中，得失电子总数为2e－，当电路中转移0.2mol电子时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为0.2mol，正确。选项C，K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，错误。选项D，K闭合一段时间，也就是充电一段时间后Ⅱ可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电时做电源的负极，d表面生成PbO2，做电源的正极，所以D项正确。17．下图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b＜d。符合上述实验结果的盐溶液是()选项XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3【答案】D【解析】题意表明b、d没有气体逸出，所电解的盐溶液中金属元素，应该在金属活动顺序表中(H)以后，只有D符合题意。18．用铅蓄电池电解AgNO3、Na2SO3的溶液，a、b、c、d电极材料均为石墨。已知铅蓄电池的总反应为：P