1、1跟踪检测（三十七） 化学能与电能 （4）电化学原理的综合应用（过综合）1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地下钢管连接镁块解析：选 A 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。2电解 100 mL 含 c(H )0.30 molL1 的下列溶液，当电路中通过 0.
2、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 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 )
3、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 L64 gmol1 1.28 g，C 项符合题意。3.(2019黄山八校联考)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B
4、d 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：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，2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。4.如图所示装置中，a、b 都是惰性电极，
5、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 电极都有气泡产生DU 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。5.埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进
6、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 O22H 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。6.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
7、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3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
8、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。7.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Li1 xCoO2Li xC6=LiCoO2 6C，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
9、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。8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
10、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 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
11、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 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。9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( )4A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C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：
12、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。10如图所示，其中甲池的总反应式为 2CH3OH3O 24KOH= =2K2CO36H 2O。下列说法正确的是( )A甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置B甲池通入 CH3OH 的电极反应式为CH3O
13、H6e 2H 2O=CO 8H 23C反应一段时间后，向乙池中加入一定量 Cu(OH)2固体能使 CuSO4溶液恢复到原浓度D甲池中消耗 280 mL(标准状况下)O 2，此时丙池中理论上最多产生 1.45 g 固体解析：选 D 甲池是燃料电池，是化学能转化为电能的装置，乙、丙池是电解池，是将电能转化为化学能的装置，A 项错误；在燃料电池中，在负极甲醇发生失电子的氧化反应，在碱性电解质下的电极反应式为 CH3OH6e 8OH =CO 6H 2O，B 项错误；电解23池乙池中，电解后生成 H2SO4、Cu 和 O2，要想复原，应加入 CuO，C 项错误；甲池中根据电极反应：O 22H 2O4e
14、=4OH ，消耗 280 mL O2(标准状况下 0.012 5 mol)，则转移电子0.05 mol，丙装置中，电池总反应式为 MgCl22H 2O Mg(OH)= = = = =电 解 2Cl 2H 2，理论上最多产生 Mg(OH)2 的质量为 0.025 mol58 gmol1 1.45 g，D 项正确。511某同学进行下列实验：操作 现象取一块打磨过的生铁片，在其表面滴 1 滴含酚酞和 K3Fe(CN)6的食盐水放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕” 。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈下列说法不合理的是( )A生铁片发生吸氧腐蚀B中心区：Fe2e =Fe2C
15、边缘处：O 22H 2O4e =4OHD交界处：4Fe 2 O 210H 2O=4Fe(OH)38H 解析：选 D 生铁片边缘处为红色，说明生成了 OH ，O 22H 2O4e =4OH ，生铁片发生吸氧腐蚀，故 A、C 合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了亚铁离子，Fe2e =Fe2 ，故 B 合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的 Fe(OH)2被氧气氧化生成了 Fe(OH)3，故 D 不合理。12如图所示装置可间接氧化工业废水中含氮离子(NH )。下列说法不正确的是( ) 4A乙是电能转变为化学能的装置B含氮离子氧化时的离子方程式为3Cl22NH =N26Cl 8H 4C若
16、生成 H2和 N2的物质的量之比为 31，则处理后废水的 pH 减小D电池工作时，甲池中的 Na 移向 Mg 电极解析：选 D 甲中活泼金属镁作原电池的负极，石墨为正极形成原电池，乙是连接原电池的电解池，电解酸性工业废水，电解池是将电能转变为化学能的装置，A 正确；酸性条件下含氮离子氧化时转化为氮气，反应的离子方程式为3Cl22NH =N26Cl 8H ，B 正确；若生成 H2和 N2的物质的量之比为 31，根据电 4极反应 6H 6e =3H2、 3Cl22NH =N26Cl 8H ，则处理后废水的 H 浓度增大， 4pH 减小，C 正确；电池工作时，甲池是原电池，原电池中阳离子 Na 移向
17、正极石墨电极，6D 不正确。13.以惰性电极电解 CuSO4和 NaCl 的混合溶液，两电极上产生的气体(标准状况下测定)体积如图所示，下列有关说法正确的是( )A原溶液中 CuSO4和 NaCl 物质的量之比为 11Ba 表示阴极上产生的气体， t1前产生的为 Cl2C若 t1时溶液的体积为 1 L，此时溶液的 pH 为 13D若原溶液体积为 1 L，则原溶液中 SO 的物质的量浓度为 0.2 molL124解析：选 A 以惰性电极电解 CuSO4和 NaCl 的混合溶液，阳极依次发生2Cl 2e =Cl2、4OH 4e =2H2OO 2；阴极依次发生Cu2 2e =Cu、2H 2e =H2
18、。根据题图可知，生成的氯气是 112 mL，物质的量是0.005 mol，转移电子是 0.01 mol，则氯化钠物质的量是 0.01 mol； t2时铜离子恰好放电完毕，此时生成氧气是 168 mL112 mL56 mL，物质的量是 0.002 5 mol，则转移电子是0.01 mol，所以根据电子得失守恒可知，析出铜是 0.01 mol，因此硫酸铜物质的量是 0.01 mol；根据以上分析，原溶液中 CuSO4和 NaCl 物质的量之比为 0.01 mol0.01 mol11，故 A 正确；a 表示阳极上产生的气体， t1前产生的为 Cl2，故 B 错误；0 t1时刻，阳极生成氯气、阴极生成
19、铜单质，溶液中的溶质为硫酸钠、硫酸铜，此时溶液呈酸性，故 C 错误；若原溶液体积为 1 L，则原溶液中 SO 的浓度为 0.01 mol1 L0.01 24molL1 ，故 D 错误。14认真观察下列装置，下列说法错误的是( )A装置 B 中 PbO2上发生的电极反应式为PbO24H SO 2e =PbSO42H 2O24B装置 A 中总反应的离子方程式为Cu2H Cu2 H 2= = = = =电 解 C若在装置 D 中生成 0.2 mol Fe(OH)3，则消耗水的物质的量共为 0.5 molD若装置 E 的目的是在 Cu 材料上镀银，则极板 M 的材料为 Ag解析：选 D 装置 B 和
20、C 之间通过盐桥连接，形成原电池，PbO 2作正极，发生还原反应，电极反应式为 PbO24H SO 2e =PbSO42H 2O，A 正确；装置 A 为电解池，Cu247电极为阳极，电极反应式为 Cu2e =Cu2 ，Pt 电极为阴极，电极反应式为 2H 2e =H2，故装置 A 中总反应为 Cu2H Cu2 H 2，B 正确；装置 D= = = = =电 解 中石墨为阴极，电极反应式为 2H2O2e =2OH H 2，Fe 电极为阳极，电极反应式为Fe2OH 2e =Fe(OH)2，随后被氧化生成 Fe(OH)3：4Fe(OH) 2O 22H 2O=4Fe(OH)3，故装置 D 中生成 0.
21、2 mol Fe(OH)3时，消耗水的物质的量为 0.4 mol0.1 mol0.5 mol，C 正确；装置 E 中极板 M 为阴极，在 Cu 材料上镀银，应将 Cu 材料作阴极，Ag 材料作阳极，AgNO 3溶液作电解质溶液，故极板 M 的材料应为 Cu，D 错误。15如图所示，A、B、C、D 均为石墨电极，E、F 分别为短周期相邻两种活泼金属元素的单质，且 E 能与 NaOH 溶液反应。按图示接通电路，反应一段时间。(1)甲池是_(填“原电池”或“电解池”)装置，电极 A 的名称是_。(2)C 极为_(填“阴极”或“阳极”)，电极反应式为_。(3)烧杯中溶液会变蓝的是_(填“a”或“b”)
22、。(4)甲池中总反应的离子方程式为_。解析：E、F 分别为短周期相邻两种活泼金属元素的单质，且 E 能与 NaOH 溶液反应，则 E 为 Al，F 为 Mg。(1)Al、Mg、NaOH 溶液组成的原电池中，Al 失去电子被氧化生成 AlO，则 E(Al)电极为负极，F(Mg)电极为正极；甲池和中间 U 形管均形成电解池，根据电极 2的连接方式可知，电极 A 为阳极。(2)U 形管是电解池装置，D 极连接 Al 电极(负极)，作阴极，故电极 C 为阳极，Cl 在阳极上发生氧化反应生成 Cl2，电极反应式为2Cl 2e =Cl2。(3)电极 C 上 Cl 发生氧化反应生成 Cl2，Cl 2通过导管
23、进入淀粉KI溶液，发生反应：2KICl 2=2KClI 2，反应生成的 I2使淀粉溶液变蓝，故 a 烧杯中溶液会变蓝。(4)甲池中 A、B 电极材料均为石墨，是惰性电极，电解 CuSO4溶液时，阴极上Cu2 放电生成 Cu，阳极上 OH 放电生成 O2，故电池总反应为2Cu2 2H 2O 2CuO 24H 。= = = = =电 解 答案：(1)电解池 阳极(2)阳极 2Cl 2e =Cl2(3)a(4)2Cu2 2H 2O 2CuO 24H = = = = =电 解 816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。(1)电源中 X 电极为直
24、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 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 Cu
25、SO4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 Lmol1 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 2O 2KOHH 2Cl 22e ，由电子守恒可知，转移 0.02 mol= = = = =电 解 电子时生成 0.02 mol KOH，忽略溶液体积的变化，则c(OH )0.02 mol0.2 L0.1 molL 1 ，溶液 pH13。答案：(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 (4)139
