1、1课时作业 19 电解池 金属的电化学腐蚀与防护一、选择题1下列有关电化学原理的说法错误的是( )A氯化铝的熔点比氧化铝低，因此工业上最好采用电解熔融氯化铝来制备单质铝B电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极C冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法D对大型船舶的外壳进行的“牺牲阳极的阴极保护法” ，是应用了原电池原理解析：氯化铝是共价化合物，工业上采用电解熔融氧化铝来制备单质铝，A 错误；电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，B 正确；钠、钙、镁、铝是活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法，C 正确；对大型船舶的外壳连接更活泼的金属，进行
2、的“牺牲阳极的阴极保护法” ，是应用了原电池原理，D 正确。答案：A2下列关于电化学知识说法正确的是( )A电解 AlCl3、FeCl 3、CuCl 2的混合溶液，在阴极上依次析出 Al、Fe、CuB电解 CuSO4溶液，加入适量 Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态C铅蓄电池在充电时，连接电源正极的电极发生的电极反应为 PbSO42e =PbSO24D将钢闸门与直流电源的负极相连，可防止钢闸门腐蚀解析：根据金属活动性顺序表可知，阴极上离子的放电顺序是Fe3 Cu2 H Fe2 Al3 ，Fe 2 和 Al3 不放电，Fe 3 得电子成为 Fe2 ，不会析出铁，所以铁和 Al 不会析出，A 错
3、误；电解 CuSO4溶液，阴极析出 Cu，阳极生成氧气，应加入 CuO使溶液恢复至原状态，故 B 错误；C.铅蓄电池充电时，与正极相连的电极是阳极，发生氧化反应，电极反应为 PbSO42H 2O2e =PbO2SO 4H ，C 错误；将钢闸门与直流电24源的负极相连，作阴极，属于外加电源的阴极保护法，D 正确。答案：D23下列叙述正确的是( )AK 与 M 连接时，X 为硫酸，一段时间后溶液的 pH 增大BK 与 N 连接时，X 为氯化钠，石墨电极反应：2H 2e =H2CK 与 N 连接时，X 为硫酸，一段时间后溶液的 pH 增大DK 与 M 连接时，X 为氯化钠，石墨电极反应：4OH 4e
4、 =2H2OO 2解析：K 与 M 连接时，X 为硫酸，该装置是电解池，铁作阴极，氢离子放电生成氢气，石墨作阳极，氢氧根离子放电生成氧气，电解一段时间后溶液的浓度增大，pH 减小，A 错误；K 与 N 连接时，X 为氯化钠，该装置是原电池，铁作负极，石墨作正极，石墨上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为 2H2OO 24e =4OH ，B 错误；K 与 N 连接时，X 为硫酸，该装置是原电池，石墨作正极，正极上氢离子放电生成氢气，铁作负极，铁失电子生成2 价铁，溶液的浓度降低，溶液的 pH 增大，C 正确；K 与 M 连接时，X 为氯化钠，该装置是电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上氯离子放电
5、，所以阳极上的电极反应式为2Cl 2e =Cl2，D 错误。答案：C4.3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BCu 电极质量减小，Pt 电极质量增大CZ 中溶液的 pH 先减小，后增大D溶液中的 SO 向 Cu 电极定向移动24解析：紫红色斑即 MnO 向 d 端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知 d 端为阳 4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，
6、Pt 为阳极，溶液中的 OH 放电：4OH 4e =O22H 2O，Cu 为阴极，溶液中的 Cu2 得电子，生成铜，总反应式为2CuSO42H 2O 2CuO 22H 2SO4，Pt 电极附近生成 H ，则 SO 向 Pt 电= = = = =电 解 24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。答案：A5.4铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是( )A阳极电极方程式为 Al3e 6OH =Al2O3H
7、 2OB随着电解的进行，溶液的 pH 逐渐增大C当阴极生成气体 3.36 L(标准状况)时，阳极增重 2.4 gD电解过程中 H 移向铝电极解析：电解质为硫酸溶液，OH 不可能参加反应，A 错误；根据原电池装置和题目信息可知电解总反应方程式为 2Al3H 2O Al2O33H 2，H 2O 减少，溶液的 pH= = = = =通 电 逐渐减小，B 错误；阴极反应为 2H 2e =H2，H 2的物质的量为 3.36 L22.4 Lmol1 0.15 mol，则转移电子为 20.15 mol0.3 mol，阳极反应为Al3e =Al3 。根据差量法进行计算：设阳极增重的质量为 x。2Al3H 2O
8、=Al2O33H 26e m6 mol 48 g0.3 mol x ，解得 x2.4 g，即阳极增重 2.4 g，C 正确；根据电流的方向可知，6 mol0.3 mol 48 gx阳离子移向阴极，所以 H 移向石墨电极，D 错误。答案：C6假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。为各装置中的电极编号。下列说法错误的是( )A当 K 闭合时，A 装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源B当 K 断开时，B 装置锌片溶解，有氢气产生C当 K 闭合后，整个电路中电子的流动方向为；D当 K 闭合后，A、B 装置中 pH 变大，C、D 装置中 pH 不变解析：当 K 闭合时，B 装
9、置构成原电池，在电路中作电源，整个电路中电子的流动方向为；B 装置中消耗 H ，pH 变大，A 装置中相当于电解5饱和食盐水，pH 变大；C 装置中相当于在银上镀铜，pH 不变；D 装置中相当于铜的电解精炼，pH 不变。答案：A7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 CO28H 8e =CH42H 2OC一段时间后，池中 n(KHCO3)不变D一段时间后，池中溶液的 pH 一定减小解析：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 CO28H 8
10、e =CH42H 2O，铂电极为阳极，OH 放电，被氧化，导致 pH 减小，同时盐桥中的 K 向池中移动，池中溶有 CO2，故 n(KHCO3)增大，C 项错误。答案：C8把物质的量均为 0.1 mol 的 CuCl2和 H2SO4溶于水制成 100 mL 的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是( )A电路中共转移 0.6NA个电子B阳极得到的气体中 O2的物质的量为 0.2 molC阴极质量增加 3.2 gD电解后剩余溶液中硫酸的浓度为 1 molL1解析：阳极开始产生 Cl2，后产生 O2，阴极开始产生
11、Cu，后产生 H2，根据题意两极收集到的气体在相同条件下体积相同，则阴极产生 0.2 mol H2，阳极产生 0.1 mol Cl2和0.1 mol O2，则转移电子数为 0.6NA，A 正确、B 错误；阴极析出铜 0.1 mol，即 6.4 g，C错；电解后溶液的体积未知，故不能计算浓度，D 错误。6答案：A9工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质 Ni 的原理如图所示。下列说法不正确的是( )已知：Ni 2 在弱酸性溶液中发生水解氧化性：Ni 2 (高浓度)H Ni2 (低浓度)A碳棒上发生的电极反应：4OH 4e =O22H 2OB电解过程中，B 中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断
12、减少C为了提高 Ni 的产率，电解过程中需要控制废水 pHD若将图中阳离子膜去掉，将 A、B 两室合并，则电解反应总方程式发生改变解析：电极反应式为阳极：4OH 4e =2H2OO 2阴极：Ni 2 2e =Ni2H 2e =H2A 项正确；B 项，由于 C 中 Ni2 、H 不断减少，Cl 通过阴离子膜从 C 移向 B，A 中OH 不断减少，Na 通过阳离子膜从 A 移向 B，所以 B 中 NaCl 溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C 项，由于 H 的氧化性大于 Ni2 (低浓度)的氧化性，所以为了提高 Ni 的产率，电解过程需要控制废水的 pH；D 项，若去掉阳离子膜，在阳极 Cl 放电
13、生成 Cl2，反应总方程式发生改变，正确。答案：B10下列关于电化学的叙述正确的是( )7A图两极均有气泡产生，滴加酚酞溶液时石墨一极变红B图装置可以验证牺牲阳极的阴极保护法C图可以模拟钢铁的吸氧腐蚀，碳棒一极的电极反应式：O 22H 2O4e =4OHD上述 4 个装置中，图、中 Fe 腐蚀速率较快，图中 Fe 腐蚀速率较慢解析：图阳极为惰性电极石墨，电解时阳极产生 Cl2，阴极产生 H2，两极均有气泡产生，滴加酚酞溶液时 Fe 电极附近溶液变红，A 错误。牺牲阳极的阴极保护法利用的原电池原理，将受保护的金属作原电池的正极，而图为电解池，可验证外加电源的阴极保护法，B 错误。NaCl 溶液呈
14、中性，钢铁发生吸氧腐蚀，碳棒作正极，电极反应式为O22H 2O4e =4OH ，C 正确。图中 Fe 作负极，腐蚀速率最快；图和中 Fe 作阴极，图中铁作正极，均受到保护，不易被腐蚀，D 错误。答案：C11如图所示，甲池的总反应式为 N2H4O 2=N22H 2O。下列说法正确的是( )A甲池中负极上的电极反应式为 N2H44e =N24H B乙池中石墨电极上发生的反应为 4OH 4e =2H2OO 2C甲池溶液 pH 增大，乙池溶液 pH 减小D甲池中每消耗 0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出 6.4 g 固体解析：分析图知甲是燃料电池，则乙是电解池，甲的电解质溶液是 KOH，则负极
15、不可能生成 H ，应该是 N2H44e 4OH =N24H 2O，A 错误；乙的石墨极是阳极，发生氧化反应，B 正确；根据甲池总反应生成了水，则 KOH 溶液浓度变小，pH 减小，乙的阴极析出8铜，结合 B 项则乙池的溶液 pH 减小，C 错误；根据各个电极流过的电量相等知N2H42Cu，消耗 0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出 12.8 g 铜，D 错误。答案：B12如图所示装置是一种可充电电池，装置为电解池。离子交换膜只允许 Na 通过，充放电的化学方程式为 2Na2S2NaBr 3 Na2S43NaBr。闭合开关 K 时，b 极附 放 电 充 电近先变红色。下列说法正确的是( )
16、A负极反应为 4Na4e =4NaB闭合 K 后，b 电极附近的 pH 变小C当有 0.01 mol Na 通过离子交换膜时， b 电极上析出气体在标准状况体积为 112 mLD闭合 K 后，a 电极上产生的气体具有漂白性解析：当闭合开关 K 时，b 附近溶液先变红，即 b 附近有 OH 生成，在 b 极析出氢气，b 极是阴极，a 极是阳极，与阴极连接的是原电池的负极，所以 B 极是负极，A 极是正极。闭合 K 时，负极发生氧化反应，电极反应为 2Na2S22e =2Na Na 2S4，A 错误；闭合开关 K 时，b 极附近先变红色，该极上生成 H2和 OH ，pH 增大，B 错误；闭合 K
17、时，有 0.01 mol Na 通过离子交换膜，说明有 0.01 mol 电子转移，阴极上生成 0.005 mol H2，标准状况下体积为 0.005 mol22.4 Lmol1 0.112 L112 mL，C 正确；闭合开关 K 时，a 极是阳极，该极上金属铜被氧化，电极反应为 Cu2e =Cu2 ，没有气体产生，D 错误。答案：C二、非选择题13在如图所示均用石墨作电极的电解池中，甲池中为 500 mL 含某一溶质的蓝色溶液，乙池中为 500 mL 稀硫酸，闭合 K1，断开 K2进行电解，观察到 A 电极表面有红色的固态物9质生成，B 电极有无色气体生成；当溶液中的原有溶质完全电解后，立即
18、停止电解，取出A 电极，洗涤、干燥、称量，电极质量增重 1.6 g。请回答下列问题：(1)电解过程中，乙池 C 电极发生反应的电极反应式为_。(2)甲池电解时反应的离子方程式为_。(3)甲池电解后溶液的 pH_，要使电解后的溶液恢复到电解前的状态，则需加入_，其质量为_g。(假设电解前后溶液的体积不变)(4)电解后若再将 K1断开，闭合 K2，电流计指针发生偏转，则 D 电极发生反应的电极反应式为_。解析：(1)甲池为 CuSO4溶液，闭合 K1，观察到 A 电极表面有红色的固态物质生成，说明 A 电极为阴极，发生反应：Cu 2 2e =Cu；B 为阳极，发生反应：2H2O4e =4H O 2
19、；B 电极有无色气体 O2生成；则 p 为负极，q 为正极，C 为阴极，D 为阳极。在乙池 C 电极发生还原反应，电极反应式是 2H 2e =H2；在 D 电极发生反应 2H2O4e =4H O 2。(2)根据(1)分析及电极反应式可知，甲池电解的总反应方程式是 2Cu2 2H 2O2CuO 24H 。= = = = =电 解 (3)当溶液中的原有溶质完全电解后，立即停止电解，取出 A 电极，洗涤、干燥、称量，电极质量增重 1.6 g。 n(Cu)1.6 g64 g/mol0.025 mol， n(H )2 n(Cu)0.025 mol20.05 mol，所以 c(H )0.05 mol0.5
20、 L0.1 mol/L，因此 pH1；由于从两个电极分别产生了 Cu、O 2，所以要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入 CuO； n(CuO)0.025 mol，则 m(CuO)0.025 mol80 g/mol2 g。(4)电解后若再将 K1断开，闭合 K2，乙池形成的是氢氧燃料电池，电流计指针发生偏转，则 D 电极是原电池的正极，发生反应的电极反应式是 O24e 4H =2H2O。C 电极发生的反应是 H22e =2H 。答案：(1)2H 2e =H210(2)2Cu2 2H 2O 2CuO 24H = = = = =电 解 (3)1 CuO 2(4)O24e 4H =2H2O14已知
21、铅蓄电池的工作原理为 PbPbO 22H 2SO4 2PbSO42H 2O，现用如图装 放 电 充 电置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移 0.4 mol 电子时铁电极的质量减少 11.2 g。请回答下列问题：(1)A 是铅蓄电池的_极，铅蓄电池正极反应式为_，放电过程中电解液的密度_(填“减小” “增大”或“不变”)。(2)Ag 电极的电极反应式是_，该电极的电极产物共_g。(3)Cu 电极的电极反应式是_，CuSO 4溶液的浓度_(填“减小” “增大”或“不变”)。(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标 x)随时间的变化曲线，则 x 表示_。a各 U 形管中产生的气体的体积b
22、各 U 形管中阳极质量的减少量c各 U 形管中阴极质量的增加量解析：根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断 A 是电源的负极，B 是电源的正极，11电解时 Ag 极作阴极，电极反应式为 2H 2e =H2，Fe 作阳极，电极反应式为Fe2e =Fe2 ，左侧 U 形管中总反应式为 Fe2H =Fe2 H 2。右侧 U 形管相当于电镀装置，Zn 电极作阴极，电极反应式为 Cu2 2e =Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu2e =Cu2 ，电镀过程中 CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。答案：(1)负 PbO 24H SO 2e =PbSO42H 2O 减小24(2)2H 2e
23、=H2 0.4(3)Cu2e =Cu2 不变 (4)b15如下图装置所示，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B 为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F 极附近呈红色。请回答：(1)B 极是电源的_，一段时间后，甲中溶液颜色_，丁中 X 极附近的颜色逐渐变浅，Y 极附近的颜色逐渐变深，这表明_，在电场作用下向 Y 极移动。(2)若甲、乙装置中的 C、D、E、F 电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为_。(3)现用丙装置给铜件镀银，则 H 应是_(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是_溶液。当乙中溶液的 pH 是
24、13 时(此时乙溶液体积为 500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为_，甲中溶液的 pH_(填“变大” “变小”或“不变”)。(4)若将 C 电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为_。解析：(1)由装置图知，直流电源与各电解池串联；由“F 极附近呈红色”知，F 极为阴极，则 E 极为阳极、D 极为阴极、C 极为阳极、G 极为阳极、H 极为阴极、X 极为阳极、Y12极为阴极、A 极为正极、B 极为负极。甲装置是用惰性电极电解 CuSO4溶液，由于 Cu2 放电，导致 c(Cu2 )降低，溶液颜色逐渐变浅；丁装置是胶体的电泳实验，由于 X 极附近的颜色逐渐变浅，Y 极附近的颜
25、色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。(2)当甲、乙装置中的 C、D、E、F 电极均只有一种单质生成时，C、D、E、F 电极的产物分别为 O2、Cu、Cl 2、H 2，根据各电极转移电子数相同，则对应单质的物质的量之比为1222。(3)给铜件镀银，根据电镀原理，铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性银盐。当乙中溶液的 pH 是 13 时，则乙中 n(OH )0.1 molL1 0.5 L0.05 mol，即各电极转移电子 0.05 mol，所以丙中析出银 0.05 mol；甲装置中由于电解产生 H ，导致溶液的酸性增强，pH 变小。(4)若将 C 电极换为铁，则铁作阳极发生反应：Fe2e =Fe2 ，D 极发生：Cu2 2e =Cu，则总反应的离子方程式为 FeCu 2 CuFe 2 。= = = = =电 解 答案：(1)负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶粒带正电荷(2)1222(3)镀件 AgNO 3(合理即可) 5.4 g 变小(4)FeCu 2 CuFe 2= = = = =电 解
