1、1跟踪检测（三十二）化学能与电能（4）电化学原理的综合应用 （过综合）1下列现象与电化学腐蚀无关的是( )A炒菜的铁锅未及时洗干净(残液中含 NaCl)而生锈B黄铜(含 Zn、Cu 和 1%的 Sn)不易产生铜绿C银质物品久置表面变暗D钢铁在潮湿的露天环境中容易生锈解析：选 C 铁中含有碳、铁，易形成原电池，发生电化学腐蚀，A、D 与电化学腐蚀有关；铜锌合金构成的原电池中，锌是负极，易被腐蚀，铜是正极，被保护，黄铜不易产生铜绿，B 与电化学腐蚀有关；金属银在空气中会被氧化而变暗，发生的是化学腐蚀，C 与电化学腐蚀无关。2.如图所示装置中，小试管内为红墨水，U 形管中盛有 pH4 的雨水和生铁片
2、。经观察，装置中有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于 U 形管中的液面。以下有关解释不正确的是( )A生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成 Fe2B开始时雨水酸性较强，生铁片发生析氢腐蚀C墨水液面回升时，正极反应式为 O22H 2O4e =4OHD如果将铁片换成铜片，也会出现开始小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升的现象解析：选 D A 项，生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成 Fe2 ，正确；B项，雨水酸性较强，开始时生铁片发生析氢腐蚀，一段时间后发生吸氧腐蚀，正确；C 项，墨水液面回升时，说明 U 形管内压强
3、降低，则生铁片发生吸氧腐蚀，正极反应式为O22H 2O4e =4OH ，正确； D 项，如果将铁片换成铜片，铜的金属性较弱，铜只能发生吸氧腐蚀，错误。3.如图所示实验装置，下列说法不正确的是( )A装置为铁的吸氧腐蚀实验B一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入 NaOH 溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀C向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊溶液，可观察到石墨附近的溶液变红D若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置为析氢腐蚀解析：选 C A 项，食盐水显中性，装置为铁的吸氧腐蚀实验，正确；B 项，一段时间后，有 Fe2 产生，向插入铁钉的玻璃筒内滴入 NaOH 溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有2沉淀，正
4、确；C 项，插入石墨棒的玻璃筒是正极，氧气得到电子转化为 OH ，滴入石蕊溶液，可观察到石墨附近的溶液变蓝，错误；D 项，若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置为析氢腐蚀，正确。4现代工业生产中常用电解氯化亚铁的方法制得氯化铁溶液以吸收有毒的 H2S 气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是( )AH 从电解池左槽迁移到右槽B左槽中发生的反应为 2Cl 2e =Cl2C右槽的电极反应式为 2H 2e =H2DFeCl 3溶液可以循环利用解析：选 B 由图可知，右槽产生 H2，则右侧惰性电极为阴极，阳离子向阴极移动，则 H 从电解池左槽迁移到右槽，A 正确；左槽惰性电极为阳极，由于还原性：Fe
5、 2 Cl ，则电极反应式为 2Fe2 2e =2Fe3 ，B 错误；右槽惰性电极为阴极，电极产物为 H2，则电极反应式为 2H 2e =H2或 2H2O2e =H22OH ，C 正确；由图可知，左槽电解产生的 FeCl3参与反应吸收 H2S，同时被还原为 FeCl2，再通入左槽重新电解生成 FeCl3，故 FeCl3溶液可以循环利用，D 正确。B 项符合题意。5.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法正确的是( )Ad 为石墨，铁片腐蚀减慢Bd 为石墨，石墨上电极反应式为 O22H 2O4e =4OHCd 为锌块，铁片易被腐蚀Dd 为锌块，铁片上电极反应式为 2H 2e =H2解析
6、：选 B 电极 d 为石墨，腐蚀时形成原电池，铁片作负极，则铁片腐蚀加快，A 错误；d 为石墨，形成原电池，铁片作负极，海水呈弱碱性，发生铁的吸氧腐蚀，则石墨上电极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，B 正确；d 为锌块，形成原电池时，锌块作负极，铁片作正极而受到保护，C 错误；d 为锌块，形成原电池，铁片作正极，海水呈弱碱性，发生吸氧腐蚀，则铁片上电极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，D 错误。6.如图所示装置中，a、b 都是惰性电极，通电一段时间后，b 极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是( )Ax 是正极，y 是负极Ba 极产生氢气，b 极生成 I2Ca 极和 Pt 电极
7、都有气泡产生3DU 形管中溶液的碱性增强解析：选 A 淀粉遇碘变蓝b 极生成 I2，即确定 b 极发生反应 2I 2e =I2，则 b极是阳极，x 是负极，y 是正极，a 极 H 放电，发生反应 2H 2e =H2，产生氢气，U形管中总反应式为 2KI2H 2O 2KOHH 2I 2，溶液的碱性增强，故 A 错= = = = =电 解 误，B、D 正确；铂为阳极，电极反应式为 2H2O4e =O24H ，C 正确。7.埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行保护。下列说法正确的是( )A该方法利用了电解池原理B该方法称为“外加电流的阴极保护法”C在此装置中钢管道作正极D镁块上发生的电极反应为 O
8、22H 2O4e =4OH解析：选 C 由图可知，钢管道防腐采取的措施是将钢管道与镁块相连，则该方法称为牺牲阳极的阴极保护法，是利用原电池原理，A、B 均错误；Mg 的活泼性强于 Fe，该装置中钢管作正极，潮湿的土壤呈碱性，则电极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，C 正确；镁块作负极，失电子被氧化生成 Mg2 ，电极反应式为 Mg2OH 2e =Mg(OH)2，D 错误。8.城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护” 。下列有关说法不正
9、确的是( )A该装置能够将电能转化为化学能B管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe2e =Fe2C如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀D钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜解析：选 B A 项，该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，正确；B 项，左端是阳极，腐蚀得更快，错误；C 项，如果没有外加电源，潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，正确；D 项，根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，正确。9.钴酸锂电池是目前用量最大的锂离子电池，用它作电源按如图装置进行电
10、解。通电后，a 电极上一直有气泡产生；d 电极附近先出现白色沉淀(CuCl)，后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)。下列有关叙述正确的是( )A已知钴酸锂电池放电时总反应为4Li1 xCoO2Li xC6=LiCoO26C，则 Li1 xCoO2作负极，失电子B当外电路中转移 0.2 mol 电子时，电极 b 处有 2.24 L Cl2生成C电极 d 为阴极，电解开始时的电极反应式为CuCl e =CuClD随着电解的进行，U 形管中发生了如下转化CuClOH =CuOHCl 解析：选 D A 项，Li xC6中 C 为负价，根据电池总反应，Li xC6作负极，则 Li1 xCoO2作正
11、极，得电子，故 A 错误；B 项，没有说明是否是标准状况，因此无法直接计算生成氯气的体积，故 B 错误；C 项，d 电极发生的变化 CuCuCl 是氧化反应，故 d 极为阳极，d极反应式为 CuCl e =CuCl，故 C 错误；D 项，d 电极先产生白色沉淀(CuCl)，白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)，发生的反应是 CuClOH =CuOHCl ，故 D 正确。10甲、乙两个电解池均以 Pt 为电极且互相串联。甲池盛有 AgNO3溶液，乙池盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池阴极质量增加 2.16 g，乙池电极析出 0.24 g 金属，则乙池中溶质可能是( )ACuSO
12、4 BMgSO 4CAl(NO 3)3 DNa 2SO4解析：选 A Pt 为惰性电极，电解各种盐溶液时，阳离子在阴极放电，阳离子的放电顺序为 Cu2 H Al3 Mg2 Na ，乙池中的溶质若为 MgSO4、Al(NO 3)3或 Na2SO4，电解过程中阴极不会析出金属，故乙池中的溶质只能为 CuSO4。甲、乙两个电解池串联，通过各个电极的电子数相等。甲、乙两池的阴极分别发生的反应为2Ag 2e =2Ag、Cu 2 2e =Cu，则存在关系式：2Ag 2e Cu， n(Cu) n(Ag)12 0.01 mol，故乙池中析出金属 Cu 的质量为 m(Cu)0.01 mol64 12 2.16
13、g108 gmol 1gmol1 0.64 g，但实际上仅析出 0.24 g Cu，这说明 CuSO4的量不足，还发生反应：2H 2e =H2。11深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关说法错误的是( )A正极反应为 SO 5H 2O8e =HS 9OH 24B输送暖气的管道不易发生此类腐蚀5C这种情况下，Fe 腐蚀的最终产物为 Fe2O3xH2OD管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀解析：选 C 原电池的正极发生还原反应，由题图可知，发生的电极反应为SO 5H 2O8e =HS 9OH ，故 A 正确；硫酸盐还原菌是蛋白质，在
14、高温下易变性，24失去催化作用，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，故 B 正确；由题图可知，Fe 腐蚀的最终产物为 FeO，故 C 错误；管道上刷富锌油漆，形成 ZnFe 原电池，Fe 为正极被保护，可以延缓管道的腐蚀，故 D 正确。12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。其反应原理如下：电池：Pb(s)PbO 2(s)2H 2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H 2O(l)；电解池：2Al3H 2OAl2O33H 2。电解过程中，以下判断正确的是( )= = = = =电 解 选项 电池 电解池A H 移向 Pb 电极
15、 H 移向 Pb 电极B 每消耗 3 mol Pb 生成 2 mol Al2O3C正极：PbO24H 2e =Pb2 2H 2O阳极：2Al3H 2O6e =Al2O36H D解析：选 D 电池中，溶液中 H 向正极二氧化铅电极移动，A 项错误；根据电子守恒，每消耗 3 mol Pb，转移 6 mol 电子，同时生成 1 mol Al2O3，B 项错误；原电池中正极上二氧化铅得电子生成硫酸铅，电极反应式为 PbO24H SO 2e =PbSO42H 2O；在电解24池的阳极上，铝单质失电子生成氧化铝，阳极反应式为 2Al3H 2O6e =Al2O36H ，C项错误；原电池中铅作负极，在该电极上
16、，铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅，质量增加；电解池中，铅为阴极，氢离子在该电极上得电子生成氢气，铅电极质量不变，D 项正确。13如图所示装置中，a、b、c、d、e、f 均为惰性电极，电解质溶液均足量。接通电源后，d 极附近显红色。下列说法正确的是( )6A电源 B 端是正极Bf 极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电C欲用丁装置给铜镀银，N 应为 Ag，电解质溶液为 AgNO3溶液Da、c 电极均有单质生成，它们的物质的量之比为 21解析：选 B a、b、c、d、e、f 均为惰性电极，电解质溶液均足量。接通电源后，d极附近显红色，有碱生成，该电极反应式为 2H2O2e =2OH
17、H 2，发生还原反应，则d 电极为阴极、c 电极为阳极，故 A 为电源正极、B 为电源负极，则甲中 a 为阳极、b 为阴极，丙中 e 为阳极、f 为阴极，丁中 M 为阳极、N 为阴极。由上述分析可知，B 为电源负极，故 A 错误；f 极附近变红，说明氢氧化铁胶粒向 f 极移动，由于 f 为阴极，说明氢氧化铁胶粒带正电荷，故 B 正确；丁装置给铜镀银，M 应为 Ag，N 为 Cu，电解液为 AgNO3溶液，故 C 错误；a 极为阳极，电极反应式为 2H2O4e =O24H ，生成氧气，c 极为阳极，电极反应式为 2Cl 2e =Cl2，生成氯气，根据电子转移守恒可知，氧气与氯气的物质的量之比为
18、12，故 D 错误。14将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是( )A液滴中的 Cl 由 a 区向 b 区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O22H 2O4e =4OHC液滴下的 Fe 因发生还原反应而被腐蚀，生成的 Fe2 由 a 区向 b 区迁移，与 b 区的OH 形成 Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液，则负极发生的电极反应为 Cu2e =Cu2
19、解析：选 B NaCl 溶液滴到一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后在液滴覆盖的圆周中心区(a)被腐蚀变暗，实际上是发生了吸氧腐蚀，这时，负极电极反应为7Fe2e =Fe2 (发生氧化反应)，正极电极反应为 O22H 2O4e =4OH (发生还原反应)，在液滴外沿，由于 Fe2 2OH =Fe(OH)2,4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3 形成了棕色铁锈环(b)，若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液，由于 Fe 的金属活动性比 Cu 强，Fe 仍为负极，负极发生的电极反应为 Fe2e =Fe2 。又根据在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极的规律，
20、Cl 应由 b 区向 a 区迁移。所以A、C、D 选项均错误，B 选项正确。15电解 100 mL 含 c(H ) 0.30 molL1 的下列溶液，当电路中通过 0.04 mol 电子时，理论上析出金属质量最大的是( )A0.10 molL 1 Ag B0.20 molL 1 Zn2C0.20 molL 1 Cu2 D0.20 molL 1 Pb2解析：选 C 在电解液中除金属离子外都含有 H (酸电离)，电解时阴极是先析出金属还是先放出 H2，这与金属的活动性顺序有关。题中 Cu 和 Ag 的活动性顺序在 H 的后面，它们的离子与 H 共存时，首先被还原的是 Cu2 和 Ag ；而 Pb
21、和 Zn 的活动性顺序在 H 的前面，它们的离子与 H 共存时，首先被还原的是 H 。所以电解含有 Zn2 、Pb 2 的溶液时，H 先得电子生成 H2， n(e ) n(H )0.30 molL1 0.1 L0.03 mol，故 Zn2 、Pb 2得到的电子为 0.04 mol0.03 mol0.01 mol，生成的金属 Zn、Pb 的物质的量均为 0.005 mol，其质量分别为 0.325 g、1.035 g；电解含有 Ag 的溶液，可得 Ag 的质量为 0.1 molL1 0.1 L108 gmol1 1.08 g；电解含有 Cu2 的溶液，可得铜的质量为 0.2 molL1 0.1
22、L64 gmol1 1.28 g，C 项符合题意。16用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含 Cr2O 的酸性废水，利用生成的27Fe2 可将 Cr2O 转化成 Cr(OH)3沉淀而除去，装置如图。下列说法正确的是( )27A由 b 口加入物质为 O2B燃料电池负极的电极反应式为 CH3OH8OH 6e =CO 6H 2O23C电解过程中，Fe()质量减少，Fe()上有气体产生D电路中每转移 6 mol 电子，最多有 1 mol Cr2O 被还原27解析：选 C 由图中质子的迁移方向可知，M 为负极、N 为正极，所以 b 口进入的是甲醇、c 口进入的是氧气，Fe()是阳极、Fe()是阴极。由
23、b 口加入物质为甲醇，A 不正确；燃料电池负极的电极反应式为 CH3OH6e H 2O=CO26H ，B 不正确；电解过程中，Fe()是阳极，其质量减少，Fe()是阴极，氢离子放电产生氢气，C 正确；电路中每转8移 6 mol 电子，可以生成 3 mol Fe2 ，所以最多有 0.5 mol Cr2O 被还原，D 不正确。2717.已知铅蓄电池的工作原理为PbPbO 22H 2SO4 2PbSO42H 2O，现用如图装置进行电解(电解 放 电 充 电质溶液足量)，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，Cu 电极是_
24、极。(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：(1)当铅蓄电池中转移 0.4 mol 电子时铁电极的质量减小 11.2 g，说明铁作阳极，银作阴极，阴极连接原电池负极，所以 A 是负极，B 是正极，Cu 是阳极，Zn 是阴极。(2)银作阴极，电解稀硫酸时，阴极上 H 放电生成 H2，电极反应式为 2H 2
25、e =H2，生成氢气的质量 mol2 gmol1 0.4 g。(3)Cu 电极的电极反应式是0.42Cu2e =Cu2 ，Zn 电极上的反应式是 Cu2 2e =Cu，Cu 电极溶解的铜和 Zn 电极析出的铜相等，CuSO 4溶液的浓度不变。(4)a.右边 U 形管不析出气体，左边 U 形管析出气体，故错误；b.当转移相等电子时，溶解金属的物质的量相等，铜的摩尔质量大于铁，所以右边 U 形管阳极减少的质量大于左边 U 形管阳极减少的质量，故正确；c.当转移相等电子时，析出物质的物质的量相等，但左边 U 形管析出氢气，阴极质量不变，故错误。答案：(1)负 阳 (2)2H 2e =H2 0.4(3
26、)Cu2e =Cu2 不变 (4)b18在如图所示的装置中，若通直流电 5 min 时，铜电极质量增加 2.16 g，试回答下列问题。9(1)电源中 X 电极为直流电源的_极。(2)pH 变化：A_，B_，C_。(填“增大” “减小”或“不变”)(3)通电 5 min 时，B 中共收集 224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为 200 mL，则通电前 CuSO4溶液的物质的量浓度为_molL 1 (假设电解前后溶液体积无变化)。(4)若 A 中 KCl 足量且溶液的体积也是 200 mL，电解后，溶液的 pH 为_(假设电解前后溶液体积无变化)。解析：(1)由铜电极的质量增加可知发生 Ag
27、e =Ag，则 Cu 电极为阴极，Ag 为阳极，Y 为正极，可知 X 为电源的负极。(2)A 中电解 KCl 溶液得到 KOH 溶液，pH 增大，B 中电解 CuSO4溶液生成硫酸，溶液中氢离子浓度增大，pH 减小，C 中阴极反应为Ag e =Ag，阳极反应为 Age =Ag ，溶液浓度不变，则 pH 不变。(3)C 中阴极反应为 Ag e =Ag， n(Ag)2.16 g108 gmol1 0.02 mol，则转移的电子为 0.02 mol，B 中阳极反应为 2H2O4e =4H O 2，则转移 0.02 mol 电子生成氧气为 0.005 mol，其体积为 0.005 mol22.4 Lm
28、ol1 0.112 L112 mL，则在阴极也生成 112 mL气体，由 2H 2e =H2知，氢气的物质的量为 0.005 mol，该反应转移的电子为 0.01 mol，则 Cu2 2e =Cu 中转移 0.01 mol 电子，所以 Cu2 的物质的量为 0.005 mol，通电前 c(CuSO4)0.005 mol0.2 L0.025 molL1 。(4)A 中发生反应 2KCl2H 2O2KOHH 2Cl 22e ，由电子守恒可知，转移 0.02 mol 电子时生成= = = = =电 解 0.02 mol KOH，忽略溶液体积的变化，则 c(OH )0.02 mol0.2 L0.1 molL1 ，溶液 pH13。答案：(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 (4)1310
