1、1跟踪检测（十八）电解池 金属的电化学腐蚀与防护1下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )A钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是 O22H 2O4e =4OHB当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀解析：选 B 弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A 正确；当镀层破损时，Sn、Fe 可形成原电池，Fe 作负极，加快了 Fe 的腐蚀，B 错误；Fe、Zn、海水形成原电池，Zn 失去电子作负极，从而保护了 Fe，C 正确；采用外加电流的阴极保护法时，被保护
2、金属与直流电源的负极相连，D 正确。2如图两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是( )A装置在反应过程中只生成 NO2气体B装置开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀C装置在反应过程中能产生氢气D装置在反应结束时溶液中的金属阳离子只有 Cu2解析：选 C 装置中，铁被浓硝酸钝化，铜与浓硝酸反应，在这种条件下，铜作原电池的负极，铁作正极，反应生成红棕色的 NO2，随着反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，随后铁作负极 Cu 作正极，稀硝酸发生还原反应生成无色的 NO，金属过量，故反应结束时溶液中既有 Fe2 又有 Cu2 ，A、D 错误；因为装置中左边充满氧气，一开
3、始发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致左边液面上升，铁与稀硫酸反应产生氢气，发生析氢腐蚀，B 错误，C 正确。3.(2019广元诊断)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )A锌电极上发生还原反应B电池工作一段时间后，甲池的 c(SO )不变24C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量减少D阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析：选 B A 项，由装置图可知该原电池反应原理为 ZnCu 2 =Zn2 Cu，故 Zn电极为负极，失电子发生氧化反应，Cu 电极为正极，得电子发生还原反应，错误；B 项，2该装置中为阳离子交换膜，只允许
4、阳离子和水分子通过，故两池中 c(SO )不变，正确；24C 项，放电过程中溶液中 Zn2 由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中Cu2 2e =Cu，故乙池中的 Cu2 逐渐由 Zn2 替代，摩尔质量： M(Zn)M(Cu)，故乙池溶液的总质量增加，错误；D 项，该装置中为阳离子交换膜，只允许阳离子和水分子通过，放电过程中溶液中 Zn2 由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液中电荷平衡，阴离子并不通过交换膜，错误。4(2019安庆六校联考)下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )解析：选 C A 项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B 项，电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正
5、确；C 项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D 项，电解氯化铜溶液，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。5下列关于电化学知识的说法正确的是( )A电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠B电解精炼铜时，阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加C电解 AlCl3、FeCl 3、CuCl 2的混合溶液，在阴极上依次析出 Al、Fe、CuD电解 CuSO4溶液一段时间后(Cu 2 未反应完)，加入适量 Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态解析：选 B A 项，电解饱和食盐水在阳极 Cl 失电子得到 Cl2，阴极 H 得电子得到H2和 NaOH，错误；B 项，阳极除铜放电外，比铜活泼的金属
6、如 Zn、Fe 也放电，但阴极上只有 Cu2 放电，正确；C 项，根据金属活动性顺序可知，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 得电子生成 Fe2 ，不会析出 Fe 和Al，错误；D 项，电解 CuSO 4 溶液，阴极析出 Cu，阳极生成 O2，应加入 CuO。6下列有关电化学装置的说法正确的是( )3A利用图 a 装置处理银器表面的黑斑 Ag2S，银器表面发生的反应为Ag2S2e =2AgS 2B图 b 电解一段时间，铜电极溶解，石墨电极上有亮红色物质析出C图 c 中的 X 极若为负极，则该装置可实现粗铜的精炼D图 d 中若 M
7、是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀解析：选 A 形成原电池反应，Ag 2S 为正极被还原，正极反应式为Ag2S2e =2AgS 2 ，故 A 正确；铜为阴极，发生还原反应，不能溶解，石墨电极上生成氧气，故 B 错误；图 c 中的 X 极若为负极，粗铜为阴极，而电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，不能进行粗铜的精炼，故 C 错误；该装置有外接电源，属于“有外加电源的阴极保护法” ，故 D 错误。7.(2019建邺区模拟)H 2S 废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为 2H2S(g)O 2(g)=S2(s)2H 2O(l) H632 kJmol1 。如图
8、为质子膜 H2S 燃料电池的示意图。下列说法正确的是( )A电极 a 为电池的正极B电极 b 上发生的电极反应为 O22H 2O4e =4OHC电路中每流过 4 mol 电子，电池内部释放 632 kJ 热能D每 17 g H2S 参与反应，有 1 mol H 经质子膜进入正极区解析：选 D 由 2H2SO 2=S22H 2O 得出负极 H2S 失电子发生氧化反应，则 a 为电池的负极，故 A 错误；正极 O2得电子发生还原反应，所以电极 b 上发生的电极反应为O24H 4e =2H2O，故 B 错误；电路中每流过 4 mol 电子，则消耗 1 mol 氧气，但该装置将化学能转化为电能，所以电
9、池内部几乎不放出热能，故 C 错误；每 17 g 即0.5 molH2S 参与反应，则消耗 0.25 mol 氧气，则根据17 g34 gmol 14O24H 4e =2H2O 可知，有 1 mol H 经质子膜进入正极区，故 D 正确。8.按如图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确的是( )A铁腐蚀的速率由快到慢的顺序：只闭合 K3只闭合 K1都断开只闭合 K2B只闭合 K3，正极的电极反应式：2H2OO 24e =4OHC先只闭合 K1，一段时间后，漏斗内液面上升，然后只闭合 K2，漏斗内液面上升D只闭合 K2，U 形管左、右两端液面均下降解析：选 A 金属腐蚀速率：电解池的阳极原电池的
10、负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极，闭合 K3，是原电池，铁作负极；闭合 K2，是电解池，铁作阴极；闭合 K1，铁作阳极，因此腐蚀速率由快到慢的顺序：只闭合 K1只闭合 K3都断开只闭合 K2，故 A错误；只闭合 K3，构成原电池，铁棒发生吸氧腐蚀，正极反应式：O22H 2O4e =4OH ，故 B 正确；先只闭合 K1，铁作阳极，阳极反应式为Fe2e =Fe2 ，阴极反应式为 2H 2e =H2，U 形管中气体压强增大，因此漏斗中液面上升；然后只闭合 K2，铁作阴极，阴极反应式为 2H 2e =H2，阳极反应式为2Cl 2e =Cl2，U 形管中气体压强增大，漏斗中液面上升，故 C 正确；
11、根据选项 C 的分析，只闭合 K2，两极均有气体放出，气体压强增大，左、右两端液面均下降，故 D 正确。9(2019合肥模拟)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，乙池理论上最多产生 6.4 g 固体解析：选 B 由图知甲池是燃料电池，乙池是电解池，甲池的电解质溶液是 KOH 溶液，则负极不可能生成 H ，应为 N2H44e 4OH =N24H 2O
12、，A 错误；乙池的石墨电极是阳极，发生氧化反应，B 正确；甲池总反应中生成了水，则 KOH 溶液浓度变小，pH 减小，乙池生成 Cu、O 2、H 2SO4，溶液 pH 减小，C 错误；根据各个电极流过的电量相等知，N2H42Cu，甲池每消耗 0.1 mol N2H4，乙池理论上会析出 12.8 g 铜，D 错误。10如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中 X 为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是( )5A反应一段时间后，乙装置中在铁电极区生成氢氧化钠B乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为 Fe2e =Fe2C通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为 O2
13、4e 2H 2O=4OHD反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变解析：选 A 甲装置为甲醚燃料电池，充入氧气的一极发生还原反应，为电极的正极，充入甲醚的一极为电极的负极；乙装置为电解饱和氯化钠溶液的装置，根据串联电池中电子的转移，可知 Fe 电极为阴极，C 极为阳极；丙装置为电解精炼铜的装置，精铜为阴极，粗铜为阳极。乙装置中铁电极发生的反应为 2H 2e =H2，根据电荷守恒知 Na 移向阴极，在铁电极处生成氢氧化钠，A 正确，B 错误；正极发生还原反应，反应式为O24e 2H 2O=4OH ，C 错误；粗铜极除了铜发生氧化反应外，活动性在铜前面的杂质金属也会反应，但在精铜极，只有 C
14、u2 被还原，根据电荷守恒，硫酸铜溶液浓度减小，D错误。11四甲基氢氧化铵(CH 3)4NOH常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵(CH 3)4NCl为原料，采用电渗析法合成(CH 3)4NOH，其工作原理如图所示(a、b 为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)，下列说法不正确的是( )AN 为正极B标准状况下制备 0.75NA (CH3)4NOH，a、b 两极共产生 16.8 L 气体Cc、e 均为阳离子交换膜Db 极电极反应式：4OH 4e =O22H 2O解析：选 B 电解后左侧(CH 3)4NOH 溶液由稀变浓，说明 a 极发生还原反应，2H2O2e =H22OH ，据此判断 a 为阴极
15、，b 为阳极，所以 N 为正极，故 A 正确；b 极为 OH 放电生成 O2：4OH 4e =O22H 2O，标准状况下制备 0.75NA(CH3)4NOH，需要阴极提供 0.75 mol OH ，转移电子 0.75 mol，a、b 两极共产生 mol22.4 0.754 0.7526Lmol1 12.6 L 气体，故 B 错误，D 正确；(CH 3)4NOH 溶液由稀变浓，说明(CH 3)4N 穿过c 膜，c 膜是阳离子交换膜，NaCl 溶液由稀变浓，说明 Na 穿过 e 膜，e 膜是阳离子交换膜，故 C 正确。12如图 A 为碱性硼化钒(VB 2)空气电池示意图，两极用离子交换膜隔开，VB
16、 2放电时生成两种氧化物。若用该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图 B 所示。则下列说法错误的是( )A碱性硼化钒(VB 2)空气电池中使用阴离子交换膜B外电路中电子由 VB2电极流向 c 电极C电解过程中，b 电极表面产生的气体可以收集后充入 A 池中的电极循环利用DVB 2电极发生的电极反应为 2VB222e 11H 2O=V2O52B 2O322H 解析：选 D 硼化钒空气燃料电池中，VB 2在负极失电子，氧气在正极得电子，电池总反应为 4VB211O 2=4B2O32V 2O5，VB 2放电时生成两种氧化物，氧化物会和酸反应，所以电池中使用阴离子交换膜，故 A 正确；V
17、B 2极是负极，外电路中电子由 VB2电极流向阴极c 电极，故 B 正确；电解过程中，b 电极是阳极，该电极表面产生的气体是氧气，可以收集后充入 A 池中的电极循环利用，故 C 正确；负极上是 VB2失电子发生氧化反应，因在碱性环境中，VB 2极发生的电极反应为 2VB222OH 22e =V2O52B 2O311H 2O，故 D 错误。13.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图 1 所示为某实验小组设计的原电池装置，反应前电极质量相等，一段时间后两电极质量相差 12 g，导线中通过_mol 电子。(2)如图 1，其他条件不变，若将乙烧杯中的 CuCl2溶液换为 NH4C
18、l 溶液，则石墨电极的电极反应方程式为_。(3)如图 2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成 n 形，乙装置中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应方程式为_。.氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：7(4)与汽油等燃料相比，氢气作为燃料的两个明显的优点是_(写两点)。(5)化工生产的副产品也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的 Na2FeO4，同时获得氢气。总反应方程式为 Fe2H 2O2OH FeO 3H 2，工作原理如图 3= = = = =电 解 24所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的 FeO ，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶24液浓
19、度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na 2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解一段时间后， c(OH )降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_。 c(Na2FeO4)随初始 c(NaOH)的变化如图 4 所示，任选 M、 N 两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。解析：(1)图 1 为原电池反应，Fe 为负极，发生反应 Fe2e =Fe2 ，石墨为正极，发生反应 Cu2 2e =Cu，总反应式为 FeCu 2 =Fe2 Cu。一段时间后，两电极质量相差 12 g，则FeCu 2 =Fe2 Cu 质量
20、差 m 转移电子56 g 64 g (5664)g120 g 2 mol12 g n则 n0.2 mol。(2)若将 CuCl2溶液换为 NH4Cl 溶液，溶液呈酸性，NH 在正极放电， 4电极反应式为 2NH 2e =2NH3H 2。(3)若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成 n 形， 4甲装置发生铁的吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，则乙装置石墨为阳极，石墨()为阴极，乙为电解池装置，阳极反应式为 2Cl 2e =Cl2。(5)根据题意镍电极有气泡产生是H 放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的 OH 减少，因此电解一段时间后，c(OH )降低的区域在阳极室。氢气具有还原性，根据题意 Na2F
21、eO4只在强碱性条件下稳定，易被 H2还原，故电解过程中须将阴极产生的气体及时排出，防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低。根据题意 Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在 M 点， c(OH )低，Na 2FeO4稳定性差，且反应慢，在 N 点： c(OH )过高，铁电极上有 Fe(OH)3生成，使 Na2FeO4产率降低。答案：(1)0.2 (2)2NH 2e =2NH3H 2 48(3)2Cl 2e =Cl2(4)燃烧热值高、燃烧无污染、是可再生能源(任写两点)(5)阳极室 防止生成的 H2与高铁酸钠反应，使高铁酸钠的产率降低 M 点：氢氧根浓度偏低，高铁酸钠的稳定性差，且反应较慢(
22、或 N 点：氢氧根浓度较高，铁电极上容易生成氢氧化铁，使高铁酸钠的产率降低)14.用图 1 所示装置实验，U 形管中 a 为 25 mL CuSO4溶液，X、Y 为电极。(1)若 X 为铁，Y 为纯铜，则该装置所示意的是工业上常见的_池，阳极反应式为_。(2)若 X 为纯铜，Y 为含有 Zn、Ag、C 等杂质的粗铜，则该图所示意的是工业上常见的_装置。反应过程中，a 溶液的浓度_发生变化(填“会”或“不会”)。.现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分，以避免电解产物之间发生二次反应。图 2 为电解槽示意图。(3)阳离子交换膜，只允许溶液中的_通过(填标号)。H 2 Cl 2 H Cl
23、Na OH (4)写出阳极的电极反应式：_。(5)已知电解槽每小时加入 10%的氢氧化钠溶液 10 kg，每小时能收集到标准状况下氢气 896 L，而且两边的水不能自由流通。则理论上：电解后流出的氢氧化钠溶液中溶质的质量分数为_。通过导线的电量为_。(已知 NA 6.021023 mol1 ，电子电荷为1.601019 C)解析：(3)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，所以 H 、Na 可以通过。(5) m(NaOH)原10 kg10%1 kg。在阴极区，H 放出，但又有 Na 移来，引起阴极区增重，所以有2H2OH 22NaOH增重 2M(Na) M(H)转移 2e 22.4 L896 L 240 gm NaOH 生 成 222 gm 溶 液 增26.0210231.610 19 CQ解得 m(NaOH)生成 3 200 g3.2 kg， m(溶液) 增 1 760 g1.76 kg， Q7.7110 6 9C，故 w(NaOH) 100% 100%35.7%。m NaOH 原 m NaOH 生 成m 溶 液 原 m 溶 液 增 1 kg 3.2 kg10 kg 1.76 kg答案：(1)电镀 Cu2e =Cu2(2)铜的电解精炼 会 (3)(4)2Cl 2e =Cl2 (5)35.7% 7.7110 6 C
