优化探究高考化学一轮复习 53 电能转化为化学能 电解 金属的腐蚀与防护课时演练 苏教版.docx
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优化探究高考化学一轮复习53电能转化为化学能电解金属的腐蚀与防护课时演练苏教版
【优化探究】2015届高考化学一轮复习5-3电能转化为化学能电解金属的腐蚀与防护课时演练苏教版
[随堂演练]
1．（2012年高考山东卷）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：
A项：
插入海水中的铁棒靠近液面的位置与氧气接触，易发生吸氧腐蚀；B项：
开关由M改置于N时，Zn作负极，CuZn合金作正极，合金受到保护；C项：
接通开关形成原电池，Zn作负极，Zn的腐蚀速率增大，但气体是在Pt电极上生成；D项：
ZnMnO2中自放电腐蚀主要是Zn发生氧化反应而自放电。
答案：
B
2．（2013年高考北京卷）用石墨电极电解CuCl2溶液（见右图）。
下列分析正确的是（ ）
A．a端是直流电源的负极
B．通电使CuCl2发生电离
C．阳极上发生的反应：
Cu2＋＋2e－===Cu
D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体
解析：
电解过程中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，阴极与直流电源的负极相连，阳极与直流电源的正极相连，A项正确；电解质在溶液中的电离是因为水分子的作用，与通电无关，B项错误；电解过程中阳极上发生的反应为氧化反应，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，在阳极附近可观察到黄绿色气体，C、D项错误。
答案：
A
3．用如图装置（X、Y是直流电源的两极）分别进行下列各组实验，则表中所列各项对应关系均正确的一组是（ ）
选项
电源
X极
实验前U形
管中液体
通电后现象及结论
A
正极
Na2SO4溶液
U形管两端滴入酚酞试液后，a管中呈红色
B
正极
AgNO3溶液
b管中电极反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C
负极
KCl和CuCl2
混合溶液
相同条件下，a、b两管中产生的气体总体积可能相等
D
负极
Fe（OH）3
胶体和导电液
b管中液体颜色加深
解析：
X为正极，电解Na2SO4溶液时，实质是电解水，a管中电极为阳极，OH－放电，a管中c（H＋）>c（OH－），滴加酚酞试液不变色，A错；X为正极，电解AgNO3溶液时，b管中电极为阴极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，B错；Fe（OH）3胶体粒子带有正电荷，X为负极时，Fe（OH）3胶体粒子向a管移动，a管中液体颜色加深，D错。
C项电解过程可分成三个阶段，第一阶段电解CuCl2溶液，阳极产生Cl2，阴极无气体；第二阶段电解KCl溶液，阳极产生Cl2，阴极产生H2，且此阶段两极产生气体体积相等；第三阶段电解H2O，阳极产生O2，阴极产生H2，阴极气体体积大于阳极。
由电解方程式可知第三阶段电解H2O的物质的量为第一阶段电解CuCl2的物质的量的2倍时，两极产生的气体体积相等。
答案：
C
4.如图甲池和乙池中的四个电极都是惰性材料，请根据图示判断下列说法正确的是（ ）
A．两个装置之间没有盐桥，故不能形成电流
B．a电极的电极反应式：
C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO
＋11H2O
C．一段时间后，乙池d电极周围的溶液呈现棕褐色
D．乙池在反应前后溶液的pH不变
解析：
图示是原电池与电解池的联合装置，不需要盐桥就能形成电流，选项A错；乙醇作还原剂，失电子，发生氧化反应，选项B正确；乙池中，阳极反应式：
2I－－2e－===I2，c电极为阳极，生成单质碘，故c电极周围的溶液呈棕褐色，选项C错；d电极作阴极，阴极反应式：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故乙池溶液的pH增大，选项D错。
答案：
B
5．Ⅰ.
（1）以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________________________________________________________________________。
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是________________________________________________________________________。
Ⅱ.用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q。
写出阳极生成R的电极反应式：
______________________________________。
解析：
Ⅰ.
（1）依据信息阳极形成的氧化膜一定为Al2O3，Al失电子生成Al2O3，Al2O3中的氧是由水提供的，溶液显酸性，所以有H＋生成；Ⅱ.Al作阳极，失电子，生成Al3＋，
Al3＋水解显酸性，溶液中的HCO
水解显碱性，两者互相促进，生成Al（OH）3。
答案：
Ⅰ.
（1）2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
（2）镀铜时，铜单质作阳极，铜发生氧化反应生成Cu2＋，使溶液中的Cu2＋保持一定的浓度
Ⅱ.Al＋3HCO
－3e－===Al（OH）3↓＋3CO2↑
[课时作业]
一、选择题
1．（2012年高考海南卷）下列叙述错误的是（ ）
A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱
B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈
C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐溶液为电镀液
D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀
解析：
生铁中含有铁和碳，易构成原电池，故生铁易腐蚀，A正确；锡铁易构成原电池，铁作负极，易生锈，B正确；C项镀件应作阴极，错；D项为牺牲阳极的阴极保护法，正确。
答案：
C
2.右图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。
通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。
下列实验现象中正确的是（ ）
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
解析：
电解Na2SO4溶液时发生的反应为：
a为阴极：
4H＋＋4e－===2H2↑
b为阳极：
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
A、B不正确；a极周围由于H＋放电溶液呈碱性，石蕊显蓝色，b极周围由于OH－放电溶液呈酸性，石蕊显红色，C不正确、D正确。
答案：
D
3．用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前的浓度的是（ ）
A．AgNO3 B．Na2SO4
C．CuCl2D．HCl
解析：
既然电解一段时间后，向剩余溶液中加水，就能使溶液恢复到电解前的浓度，这说明电解过程中消耗的是水，那么，在两个电极上放电的离子分别是H＋和OH－，即溶液中阳离子的放电能力只能小于H＋；溶液中阴离子的放电能力也只能小于OH－。
常见的这样的物质有强碱、含氧酸和强碱对应的最高价含氧酸盐。
答案：
B
4．（2013年高考新课标全国Ⅰ卷）银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故。
根据电化学原理可进行如下处理：
在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。
下列说法正确的是（ ）
A．处理过程中银器一直保持恒重
B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银
C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3
D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
解析：
根据电化学原理可知，Al为负极，电极反应为：
2Al－6e－===2Al3＋，银器为正极，电极反应为：
3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－，溶液中反应为：
2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al（OH）3↓＋3H2S↑，三反应相加可知该过程的总反应为：
2Al＋3Ag2S＋6H2O===2Al（OH）3↓＋6Ag＋3H2S↑，故B正确，C、D错误；银器表面黑色的Ag2S变成了Ag，质量必然减小，A错误。
答案：
B
5．工业上常用Fe作电极电解处理含Cr2O
的酸性废水，最终使铬元素以Cr（OH）3沉淀的形式除去。
某科研小组用该原理处理污水（含Cr2O
）的酸性废水，设计装置如图所示。
下列说法不正确的是（ ）
A．燃料电池中若有1.6gCH4参加反应，则甲中C电极理论上生成气体体积为8.96L
B．实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，可加入适量的Na2SO4
C．该燃料电池正极的电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO
D．甲中阳极附近溶液中的离子反应方程式是Cr2O
＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
解析：
根据乙中原电池工作示意图，判断出燃料电池通入甲烷的一极为负极，得出甲中C电极为阴极，阳极附近溶液中的离子反应方程式是Cr2O
＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋
6Fe3＋＋7H2O。
燃料电池正极的电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO
，总反应为CH4＋2O2===CO2＋2H2O。
根据电子守恒，燃料电池中若有1.6gCH4参加反应，则有0.8mol电子发生转移，甲中C电极理论上生成0.4molH2，在标准状况下的体积为8.96L。
答案：
A
6．用惰性电极电解M（NO3）x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bL氧气（标准状况），则可知M的相对质量为（ ）
A.
B.
C.
D.
解析：
阴极增重ag，说明析出金属M是ag，阳极的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，则产生bLO2转移的电子数目为
×4＝
mol，则阴极agM得到的电子为
mol，
＝
，则M＝
，选C。
答案：
C
7．以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ）
A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程
B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系
C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率
D．镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用
解析：
A项，未通电时是原电池，但电镀过程并不是原电池的充电过程，故A错误；B项，消耗锌时转移的电子与通过的电量有确定的关系，故锌的析出量与通过的电量有确定关系，故B错误；C项，电镀时保持电流恒定，有利于保证电镀的质量，温度不影响电解的速率，故C正确；D项，镀锌层破损后与铁构成了原电池，锌作负极被腐蚀，保护了铁，故D错误。
答案：
C
8.
如图所示装置中，X是铁，Y是石墨电极，a是硫酸钠溶液，实验开始前，在U形管的两边同时各滴入几滴酚酞试液，下列叙述正确的是（ ）
A．闭合K1，断开K2，X极放出H2
B．闭合K1，断开K2，Y极为阳极
C．闭合K2，断开K1，Y极的电极反应式为：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．闭合K2，断开K1，工作一段时间后，X电极附近显红色
解析：
闭合K1，断开K2，形成原电池，X极为负极，铁失去电子，不会放出H2，Y极为正极，故A、B错误；闭合K2，断开K1，形成电解池，Y极的电极反应式为：
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，X电极H＋放电，X极附近OH－浓度增加，故C错误，D正确。
答案：
D
9．（2013年高考天津卷）为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。
反应原理如下：
电池：
Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）===2PbSO4（s）＋2H2O（l）
电解池：
2Al＋3H2O
Al2O3＋3H2↑
电解过程中，以下判断正确的是（ ）
电池
电解池
A
H＋移向Pb电极
H＋移向Pb电极
B
每消耗3molPb
生成2molAl2O3
C
正极：
PbO2＋4H＋＋2e－
===Pb2＋＋2H2O
阳极：
2Al＋3H2O－6e－
===Al2O3＋6H＋
D
解析：
原电池内部H＋向正极迁移（即向PbO2电极迁移），A项错误；当有3molPb被消耗时，转移6mole－，则生成1molAl2O3，B项错误；电池正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO
===PbSO4＋2H2O，C项错误；原电池中Pb―→PbSO4，质量增大，电解池中Pb作阴极，Pb本身不参与反应，故质量不变，D项正确。
答案：
D
二、非选择题
10．（2014年兰州测试）电解原理应用于工业生产促进了经济的发展，其技术随时代发展不断更新、日臻完善。
回答下列有关电解的问题：
（1）用阳离子膜电解槽（碳钢做阴极、钛网做阳极）电解饱和NaCl溶液。
①阳离子膜电解槽电解饱和NaCl溶液的核心技术是用阳离子膜将电解槽隔成阳极室和阴极室，其优点是____________________，____________________；
②检验阳极产生的气体的方法是______________________________________________；
③若阴极产生112mL气体（标准状况），所得溶液体积为100mL，则溶液的pH为________。
（2）用惰性电极电解100mL1mol·L－1CuSO4溶液：
①电解时阳极的电极反应式为________________________________________________；
②电解一段时间后，在电解池的阳极上收集到224mL气体（标准状况），若要使电解质溶液恢复到100mL1mol·L－1CuSO4溶液，则应向电解后的溶液中加入的一种物质名称为________，其质量为________g（忽略反应前后溶液的体积变化及气体溶于水的影响）。
解析：
（1）②阳极产生的气体为Cl2，检验Cl2可通过湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的现象确定；③阴极产生的气体是H2，产生0.005molH2，则生成0.01molNaOH，故c（NaOH）＝
＝0.1（mol·L－1），故pH＝13。
（2）①2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；②阳极产生的气体为
0.01molO2，根据电解总反应知，生成0.02molCu，故需加入0.02molCuO，即1.6g。
答案：
（1）①防止氢气、氯气混合爆炸 防止氯气与烧碱反应影响烧碱的纯度
②将粘有润湿的淀粉碘化钾试纸的玻璃棒放到排气口，试管变蓝（或用玻璃棒蘸氨水靠近排气口，产生白烟）
③13
（2）①4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ②氧化铜 1.6
11．用惰性电极电解NaCl与NaHCO3混合溶液，测得溶液pH变化如图所示。
（1）在O→t1时间内，两个电极上的电极反应式为：
阳极：
____________________________________________________；
阴极：
_____________________________________________________。
（2）用离子方程式表示O→t1时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因：
________________________________________________________________________。
（3）将等物质的量的KI和CuCl2溶于水，用惰性电极电解，该电解反应可分为________个阶段（填表不一定填满）。
阶段
相当于电解液
离子方程式
①
②
③
④
⑤
画出过程中溶液pH值随时间变化的曲线（假定生成的Cl2全部逸出）。
解析：
（1）由于HCO
、Na＋均不易放电，故阳极反应式为：
2Cl－－2e－===Cl2↑；
阴极反应式为：
2H＋＋2e－===H2↑
（2）随着反应的进行c（OH－）增大，HCO
＋OH－===CO
＋H2O，故而开始pH变化缓慢，当HCO
完全反应后，pH增幅加大。
（3）开始电解时阳极是I－失电子，阴极是Cu2＋得电子；当I－完全反应时，Cu2＋有1/2被还原，此时阳极变成Cl－失电子，相当于电解CuCl2溶液；当Cu2＋完全反应时，Cl－有1/2被氧化；以后阴极是H2O电离的H＋得电子，此段相当于电解KCl溶液；当Cl－完全反应后，最后相当于电解KOH溶液。
答案：
（1）2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑
（2）HCO
＋OH－===CO
＋H2O
（3）4 ①CuI2 Cu2＋＋2I－
Cu＋I2
②CuCl2 Cu2＋＋2Cl－
Cu＋Cl2↑
③KCl 2Cl－＋2H2O
Cl2↑＋H2↑＋2OH－
④KOH 2H2O
2H2↑＋O2↑
12．（能力题）O3可由臭氧发生器（见下图）电解稀硫酸制得。
（1）图中阴极为________（填“A”或“B”），其电极反应为______________________________________________。
（2）若C处通入O2，则A极的电极反应为________。
（3）若C处不通入O2，D、E处分别收集到xL和yL气体（标准状况），则E处收集的气体中O3所占的体积分数为________。
（忽略O3的分解）
Ⅱ.全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如下图所示。
（1）当左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，其电极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由________色变为________色。
（3）放电过程中氢离子的作用是_____________________________________________和______________________________；充电时若转移的电子数为3.01×1023个，左槽溶液中n（H＋）的变化量为________。
解析：
Ⅰ.
（1）E口产生O2、O3，是因为OH－失电子，发生了氧化反应，则B为阳极与电源正极相连；A为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；
（2）因O2参与反应，电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O；（3）D处为H2，E处为O2、O3，设生成O3的体积为n1，则O2为（y－n1），依据得失电子相等：
2x＝6n1＋4（y－n1），则2x－4y＝2n1，解得：
n1＝x－2y，则O3所占的体积分数为
。
Ⅱ.左槽溶液由黄变蓝说明VO
转化为VO2＋，则电极反应式为VO
＋2H＋＋e－===
VO2＋＋H2O；充电过程右槽是阴极，发生还原反应（V3＋→V2＋），故溶液颜色由绿色变为紫色。
放电时，氢离子从负极移动到正极，参与正极反应，且通过离子定向移动构成闭合回路。
若充电时转移电子3.01×1023个，即0.5mol，则左槽中增加H＋0.5mol。
答案：
Ⅰ.
（1）A 2H＋＋2e－===H2↑
（2）O2＋4H＋＋4e－===2H2O （3）
Ⅱ.
（1）VO
＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
（2）绿 紫 （3）参与正极反应 通过交换膜定向移动构成回路 0.5mol
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