高考化学一轮复习精练第五章专题五第三单元电解池金属的腐蚀与防护Word下载.docx

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江苏，8A）

解析　A项，镀层是铜，当镀层破坏时，易形成电化学腐蚀而使相对活泼金属被腐蚀，即铁的腐蚀会加剧；

B项，在海轮外壳上应装上比铁活泼的锌，不能用铜，否则加快铁的腐蚀，错误；

C项，铅蓄电池放电时的负极反应、充电时的阳极反应均失电子发生氧化反应，错误；

D项，铅蓄电池负极反应为：

Pb－2e－＋SO42－===PbSO4，PbSO4不溶于水，负极质量增加，错误。

答案　A

2．（2012·

自贡四诊）下列电极反应式与出现的环境相匹配的是（　　）。

电极反应式

出现的环境

A

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

碱性环境下氢氧燃料电池的负极反应

B

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

弱酸性环境下钢铁的吸氧腐蚀

C

2H＋＋2e－===H2↑

用铜做电极电解NaOH溶液的阴极反应

D

H2－2e－===2H＋

用惰性电极电解H2SO4溶液的阳极反应

解析　燃料电池，氧气在正极反应，A错误；

吸氧腐蚀为氧气参与反应，B错误；

C项，阴极阳离子（H＋）放电，正确；

D项，阳极阴离子OH－放电，错误。

答案　C

3．（2013·

甘肃五市模拟）关于如图所示①、②两个装置的叙述评价正确的是（　　）。

选择

叙述

评价

装置名称：

①是电解池，②是原电池

错误

硫酸浓度变化：

①增大，②减小

正确

电极反应式：

①中阳极：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

②中正极：

Zn－2e－===Zn2＋

离子移动方向：

①中H＋向阴极方向移动

②中H＋向正极方向移动

解析　A项，叙述正确，评价错误；

B项，前者电解H2O，后者消耗H2SO4，叙述正确，评价正确；

C项，①中阳极反应正确，②中正极为H＋放电，错误；

D项，叙述正确，评价错误。

答案　B

4．镍锌电池具有绿色环保、大电流、性能好等优点，是电动玩具和数码产品的理想电源，如图是其工作原理示意图。

下列说法正确的是（　　）。

A．a为电池负极，电池放电时发生还原反应

B．电池放电时，负极附近区域pH升高

C．电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2－2e－＋2OH－===2NiOOH＋2H2O

D．电池充电时，总反应为Zn＋2NiOOH＋H2O===ZnO＋2Ni（OH）2

解析　电解质溶液为强碱溶液，放电时电池负极反应应为：

Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，锌被氧化，负极附近溶液pH降低；

正极反应为2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni（OH）2＋2OH－。

电池充电时，阳极反应为正极的逆反应，阴极反应为负极的逆反应；

D项反应为电池的放电总反应。

二、选择题（本题包括3个小题，共18分，每小题有1～2个选项符合题意）

5．（2010·

北京，6）下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是（　　）。

A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护

B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀

C．钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀

D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋

解析　在外加电流保护时，被保护的金属要与电源的负极相连，A项错。

铁与铜接触易构成原电池，铁作负极，铁更易被腐蚀，C项错。

铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－2e－===Fe2＋。

6．（2013·

盐城模拟）用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成。

则电解一段时间后，下列有关该溶液（与电解前同温度）的说法中，正确的有

（　　）。

①该溶液的pH可能增大　②该溶液的pH可能减小③该溶液的pH可能不变　④该溶液的浓度可能增大　⑤该溶液的浓度可能不变　⑥该溶液的浓度可能减小

A．三种B．四种C．五种D．六种

解析　若电解的是不饱和的强碱（如NaOH）溶液，则电解后溶液的pH增大，浓度增大；

若电解的是不饱和的非还原性的含氧酸（如H2SO4），则对应溶液的pH将降低，浓度增大；

若电解的是活泼金属的含氧酸盐（如Na2SO4）的饱和溶液，则溶液pH保持不变，浓度不变。

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（　　）。

A．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不断减小

D．溶液中的SO42－向Cu电极定向移动

解析　紫红色斑即MnO4－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端为阴极，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

2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO42－向Pt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，再电解则为电解水，硫酸浓度不断增大，pH不断减小，C正确。

答案　AC

三、非选择题（本题共4个小题，共58分）

8．（14分）下列四种装置中，①盛200mL0.005mol·

L－1硫酸铜溶液　②盛200mL0.01mol·

L－1硫酸　③盛200mL氯化锌溶液　④盛200mL氯化钾溶液。

（1）上述四种装置中，为电解池的是________（用编号回答），装置①中两电极的电极反应式分别是____________________________________（注明电极名称）；

（2）用离子方程式回答：

通电时装置④中的总反应是____________________，溶液中可能发生的副反应是____________________________；

（3）工作一段时间后，测得导线上均通过0.002mol电子，则上述四种装置中溶液pH最小的是________（用编号回答，溶液体积变化忽略不计）；

（4）若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是________________________，C极上发生的反应是________________。

解析　

（1）电解池的标志是有外加电源，①③④中都有直流电源，①③④是电解池。

（2）装置④中就是惰性电极电解氯化钾溶液，生成氢气、氯气、KOH，其中Cl2与KOH会发生氧化还原反应。

（3）工作一段时间后，①②③溶液呈现酸性，④中呈碱性，通过0.002mol电子时，①中生成H＋为0.002mol，H＋浓度为0.01mol·

L－1；

②中消耗H＋为0.002mol，剩余H＋为0.01mol·

L－1×

2×

200×

10－3L－0.002mol＝0.002mol，同时溶液中的硫酸锌也会水解；

③中为氯化锌溶液，其酸性是由Zn2＋水解所得，酸性较弱，所以②中酸性最强，pH最小。

（4）若将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，因为氯化钾溶液是中性溶液，所以装置④就成了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。

答案　

（1）①③④　阴极：

2Cu2＋＋4e－===2Cu阳极：

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　

（2）2Cl－＋2H2O

H2↑＋Cl2↑＋2OH－　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O　（3）②　（4）2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－

9．（16分）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的电极的电极反应式为______________________________________________

_________________________________________________________________。

（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5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL（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的电极发生氧化反应，为负极，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO32－＋6H2O。

（2）乙池为用惰性电极电解AgNO3溶液，总电极反应式为

4AgNO3＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4HNO3。

（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）＝

×

22.4L·

mol－1＝0.28L＝280mL，m（Cu）＝

64g·

mol－1＝1.60g。

（4）若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据总反应式2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，可知电解一段时间后，溶液的pH将增大，而甲池中总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，电解一段时间后，溶液pH将减小。

答案　

（1）原电池　CH3OH－6e－＋8OH－===CO32－＋6H2O　

（2）阳极　4AgNO3＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4HNO3　（3）280　D　1.60　（4）减小　增大

10．（14分）（2013·

无锡模拟）钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金。

请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。

（1）钢铁的电化学腐蚀原理如图所示。

①写出石墨电极的电极反应式：

____________________________________________________。

②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图中虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向。

③写出修改后石墨电极的电极反应式：

________________________________

（2）生产中可用盐酸来除铁锈。

现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为__________________________。

（3）防止钢铁腐蚀可以延长钢铁制品的使用寿命。

在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀，电镀的装置如图所示：

①电镀装置图的“直流电源”中，________（填“a”或“b”）是正极。

Fe电极反应式为______________________________________________________________

②接通电源前，装置图中的铜、铁两个电极质量相等，电镀完成后，将两个电极取出，用蒸馏水小心冲洗干净、烘干，然后称量，二者质量之差为5.12g，由此计算电镀过程中电路中通过电子的物质的量为________。

③上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀。

请简要说明镀铜铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀的原因：

________________________________，由此可推知镀________（填一种金属）铁镀件在破损时铁不易被腐蚀。

解析　

（1）在中性溶液中发生吸氧腐蚀，将虚线中改为直流电源，这属于外加电流的阴极保护法，外加电源后石墨电极为阳极，氯离子失电子生成氯气。

（2）铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了三价铁离子，而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子。

（3）铁上镀铜，则铜为阳极，铁为阴极，故a为正极；

Fe极上电极反应式为

Cu2＋＋2e－===Cu；

阳极溶解的铜等于阴极上析出的铜，故阳极溶解的铜为2.56g，即0.04mol，故电镀过程中电路中通过电子的物质的量为0.08mol；

镀件破损时，镀层金属与镀件金属在周围环境中形成原电池，活泼性强的金属更容易被腐蚀。

答案　

（1）①O2＋4e－＋2H2O===4OH－

②如图所示

③2Cl－－2e－===Cl2↑

（2）2FeCl3＋Fe===3FeCl2

（3）①a　Cu2＋＋2e－===Cu　②0.08mol　③铁比铜活泼，铁与铜构成原电池的两个电极，铁作负极，更易被腐蚀　锌

11．（14分）（2013·

苏北四市联考）电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：

保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe（OH）3沉淀。

Fe（OH）3沉淀有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。

阴极产生的气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去浮渣层，即起到了浮选净化的作用。

某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示：

（1）实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，则无法使悬浮物形成浮渣。

此时，应向污水中加入适量的________（填序号）。

a．H2SO4　b．BaSO4　c．Na2SO4　d．NaOH　e．CH3CH2OH

（2）电解池阳极的电极反应式分别是①____________________；

②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。

（3）电极反应①和②的生成物反应得到Fe（OH）3沉淀的离子方程式是________________________________________________________________。

（4）熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。

已知负极的电极反应式：

CH4＋4CO32－－8e－===5CO2＋2H2O。

①正极的电极反应式为____________________________________________。

②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。

为此电池工作时必须有部分A物质参加循环，则A物质的化学式是______________________________________________________________。

（5）实验过程中，若在阴极产生了44.8L（标准状况）气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4________L（标准状况）。

解析　

（1）通过电解生成Fe（OH）3沉淀，不能加酸，a项不符合；

BaSO4难溶于水，b项不符合；

Na2SO4对电解产物没有影响，可以增强导电能力，故c项符合；

保持污水的pH在5.0～6.0之间，NaOH显然不符合；

CH3CH2OH为非电解质，导电能力差，e项不符合。

（2）燃料电池中，通入CH4的一极为负极，通入空气的一极为正极，故烧杯中铁为阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。

（3）电极反应①和②的生成物反应得到Fe（OH）3沉淀的离子方程式是4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe（OH）3↓＋8H＋。

（4）①已知负极的电极反应式为CH4＋

4CO32－－8e－===5CO2＋2H2O，而总的反应化学方程式为CH4＋2O2===CO2＋2H2O，用总反应化学方程式减去负极的电极反应式得正极的电极反应式，为O2＋2CO2＋4e－===2CO32－。

②根据电极反应式知，A物质的化学式应是CO2。

（5）阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，产生44.8L（标准状况）气体，转移

4mol电子；

根据CH4＋4CO32－－8e－===5CO2＋2H2O知，熔融盐燃料电池消耗CH411.2L（标准状况）。

答案　

（1）c　

（2）Fe－2e－===Fe2＋　（3）4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe（OH）3↓＋

8H＋　（4）①O2＋2CO2＋4e－===2CO32－（2O2＋4CO2＋8e－===4CO32－）

②CO2　（5）11.2

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