高考化学 必修考点专题研究精讲精练 第三节 电解池 金属的电化学腐蚀和防护（教师用）.doc

第三节 电解池 金属的电化学腐蚀和防护一、选择题(每小题4分，共48分)1下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀的速率最快的是 ()a镀铝塑料 b食品罐头盒(镀锡)c白铁水桶(镀锌) d镀银铜质奖章解析：关键是看镀层损坏后，暴露出的金属与镀层能否形成原电池，形成原电池时金属是否是负极。a项塑料不会被腐蚀；b项fe为原电池负极，锡为原电池的正极，加速了fe的腐蚀；c项zn为原电池的负极，铁为原电池的正极，铁被保护起来；d项cu为原电池的负极，ag为原电池的正极，cu被腐蚀，但fe比cu活泼。答案：b2(2011湖南湘潭诊断)下列过程需要通电才能进行的是 ()电离电解电镀电泳电化学腐蚀a b c d全部解析：电离是电解质在水溶液中或熔融状态下离解成阴、阳离子的过程，不需要通电；电化学腐蚀属于原电池反应，是化学能转变为电能的过程，故c项正确。答案：c3下列各装置中，在铜电极上不能产生气泡的是 ()解析：装置a和c中无外接电源，且符合构成原电池的条件，是原电池装置，铜作正极，放出h2。装置b是电解池装置，铜作阳极，失去电子逐渐溶解，无气体生成。装置d也是电解池装置，铜作阴极，阴极h得到电子生成h2。答案：b4(2011原创)下列各装置中都盛有0.1 moll1的nacl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速率由快到慢的正确顺序是 ()a b c d解析：金属腐蚀速率一般为：作电解池的阳极作原电池的负极化学腐蚀作原电池的正极作电解池的阴极，所以最快，因为zn作阳极；最慢，因为zn作阴极。答案：d5用惰性电极电解1价汞的硝酸盐溶液时，阴极上得到的产物是单质汞。当阴极消耗2 mol该盐的阳离子时，阳极可得到1 mol的气体产物，以下叙述正确的是 ()a阳极上产生氢气b电解时要消耗oh，故溶液的ph减小c阴极的电极反应式：o22h2o4e=4ohd阳极的电极反应式：hge=hg解析：电解硝酸汞的溶液时，阳极反应式为4oh4e=2h2oo2，当生成1 mol o2时，转移4 mol电子。而阴极上：hg2e=2hg，消耗2 mol硝酸汞，即硝酸汞的化学式为hg2(no3)2。电解时消耗oh，溶液的ph减小。答案：b6右图为直流电源电解稀na2so4水溶液的装置。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ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色解析：以石墨为电极电解na2so4溶液时，阳极(b极)：4oh4e2h2oo2，阴极(a极)：4h4e2h2，则a极附近溶液显碱性，b极附近溶液显酸性，滴加石蕊试液后，a极附近呈蓝色，b极附近呈红色。答案：d7(2011湖南长郡月考)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 ()a电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液ph不变b电解稀氢氧化钠溶液，要消耗oh，故溶液ph减小c电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12d电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为11解析：电解稀h2so4，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减小，浓度增大，故溶液ph减小，a不正确；电解稀naoh溶液，阳极消耗oh，阴极消耗h，实质也是电解水，naoh溶液浓度增大，故溶液的ph增大，b不正确；电解na2so4溶液时，在阳极发生反应：4oh4eh2oo2，在阴极发生反应：4h4e2h2，由于两电极通过的电量相等，故析出h2与o2的物质的量之比为21，c不正确；电解cucl2溶液时，阴极反应为cu22ecu，阳极反应为2cl2ecl2，两极通过电量相等时，cu和cl2的物质的量之比为11，d正确。答案：d8(2011盐城模拟)用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有h2和o2生成。则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中，正确的有 ()(1)该溶液的ph值可能增大；(2)该溶液的ph值可能减小；(3)该溶液的ph值可能不变；(4)该溶液的浓度可能增大；(5)该溶液的浓度可能不变；(6)该溶液的浓度可能减小 。a三种 b四种 c五种 d六种解析：若电解的是不饱和的强碱(如naoh)溶液，则电解后溶液的ph增大，浓度增大；若电解的是不饱和的非还原性的含氧酸(如h2so4)，则对应溶液的ph将降低，浓度增大；若电解的是活泼金属的含氧酸盐(如na2so4)的饱和溶液，则溶液ph保持不变，浓度不变。答案：c9(2011西安八校联考)常温下，某溶液中含有两种溶质nacl和h2so4，它们的物质的量之比为52，用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电解产物，可分为三个阶段。下列叙述不正确的是 ()a溶液ph不断增大，最后为7b阳极先析出cl2，后析出o2c阴极始终只析出h2d电解最后阶段为电解水解析：由题意知溶质为nacl和h2so4且物质的量之比为52，即clh54。阳极(阴离子放电)：4cl4e2cl2，4oh4eo22h2o；阴极(阳离子放电)：4h4e2h2。所以，阴极产物始终为h2；阳极先产生cl2，后析出o2；电解的最后阶段为电解水；因clh54，h2so4电离出的h反应完后，再放电的h来自水的电离，最终ph大于7。答案：a10(2011聊城模拟)下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2na2s2nabr3na2s43nabr。闭合开关k时，b极附近先变红色。下列说法正确的是 ()a负极反应为4na4e4nab当有0.01 mol na通过离子交换膜时，b电极上析出标准状况下的气体112 mlc闭合k后，b电极附近的ph变小d闭合k后，a电极上有气体产生解析：本题信息新颖，多数同学对所给的电池反应很不熟悉，习惯写出电极式的同学会因为写不出电极反应式而做不出来。电源的正极：br2e3br；电源的负极：2s2es，内电路为na移动导电。由题意可知b极(阴极)：2h2o2eh22oh，a极(阳极)：cu2ecu2，所以c、d均错误；对于b项当有0.01 mol na通过离子交换膜时，说明有内电路通过了0.01 mol的电荷，外电路转移的电子也就为0.01 mol。结合b极反应，产生的气体就为0.005 mol，体积为112 ml。只有b正确。答案：b11某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()aa为正极，b为负极；naclo和naclba为负极，b为正极；naclo和naclca为阳极，b为阴极；hclo和naclda为阴极，b为阳极；hclo和nacl解析：有关反应2nacl2h2o2naohh2cl2，cl22naoh=naclnacloh2o，因阳极生成cl2，阴极生成naoh，为使二者充分作用，cl2应在下端产生，从而推知电源b为正极，a为负极，消毒液主要成分是nacl、naclo。答案：b12(2011山东威海质检)用铂电极电解cuso4和kno3的混合溶液500 ml，经过一段时间后，两极均得到标准状况下11.2 l的气体，则原混合溶液中cuso4的物质的量浓度为()a0.5 mol/l b0.8 mol/l c1.0 mol/l d1.5 mol/l解析：阳极电极反应4oh4e2h2oo2，失去电子的物质的量n(o2)442 mol；阴极电极反应：首先发生的是cu22ecu，其次发生的是2h2eh2，阴极被还原物质得到电子的总量n(cu2)2n(h2)2n(cu2)22，两电极物质得失电子数相等，即2 moln(cu2)22。解得n(cu2)0.5 moln(cuso4)n(cu2)0.5 mol，所以其物质的量浓度1.0 mol/l。答案：c二、非选择题(本题包括4个大题，共52分)13(13分)(2011长治质检)如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：(1)若试管内液面上升，则原溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应：负极：_；正极：_。(2)若试管内液面下降，则原溶液呈_性，发生_腐蚀。电极反应：负极：_；正极：_。解析：铁的电化学腐蚀有两种：吸氧腐蚀和析氢腐蚀。当电解质溶液为中性、碱性或弱酸性时，发生吸氧腐蚀，电极反应为：负极2fe4e=2fe2。正极，o24e2h2o=4oh，正极上要消耗o2，试管中液面上升。当电解质溶液为较强酸性时，发生析氢腐蚀，电极反应为：负极fe2e=fe2，正极，2h2e=h2，正极上放h2，试管内液面将下降。答案：(1)中性、碱性或弱酸吸氧2fe4e2fe2o24e2h2o4oh(2)较强酸析氢fe2efe22h2eh214(13分)(2011广东韶关模拟)在右图中，甲烧杯中盛有100 ml 0.50 moll1 agno3溶液，乙烧杯中盛有100 ml 0.25 moll1 cucl2溶液，a、b、c、d均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现a极比c极重1.9 g，则(1)电源e为_极，f为_极。(2)a极的电极反应式为_，析出物质_mol。(3)b极的电极反应式为_，析出气体_ ml(标准状况)。(4)c极的电极反应式为_，析出物质_mol。(5)d极的电极反应式为_，析出气体_ml(标准状况)。(6)甲烧杯中滴入石蕊试液，_附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到_溶液。解析：本题是以电解知识为依托的综合性较强的题目。由于有外接直流电源，所以装置甲、乙均为电解池，两个电解池的关系为串联。电解一段时间后，a极比c极重。故a极上必有ag析出，由于ag在a极上获得电子发生了还原反应，故a极为电解池的阴极，在电解池中阴极与外接直流电源的负极相连，故e极为负极，f为正极。根据电解池甲、乙的串联关系，可进一步得出a、b、c、d依次为阴极、阳极、阴极、阳极。电极反应依次为：a极：4ag4e4ag，b极：4oh4e2h2oo2，c极：2cu24e2cu，d极：4cl4e2cl2，由于串联时各电极上流过的电量是相同的，假设电路中均通过4 mol电子，则a极上生成4 mol ag，b极上生成1 mol o2，c极上生成2 mol cu，d极上生成2 mol cl2，这样便可得出一个关系式：4e4ago22cu2cl2，a极比c极重4 mol108 gmol12 mol64 gmol1304 g，根据a极比c极重1.9 g，可列出比例式求出反应生成的ag和cu的物质的量：n(ag)4 mol0.025 mol，n (cu)0.012 5 mol，n(o2)0.006 25 mol，n(cl2)0.012 5 mol。电解时甲池随着b极附近水电离产生的oh的不断消耗，h的物质的量逐渐增大，所以滴入石蕊试液后b极附近变红，而a极上ag不断得到电子析出ag，故在甲烧杯中最终得到hno3溶液。答案：(1)负正(2)ageag0.025(3)4oh4e2h2oo2140(4)cu22ecu0.012 5(5)2cl2ecl2280(6)bhno3阳离子na、k、cu2阴离子so、oh15(13分)(2010山东青岛模拟)a、b、c三种强电解质，它们在水中电离出的离子如右表所示：如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的a溶液、足量的b溶液、足量的c溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的ph与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题：(1)m为直流电源的_极，b电极上发生的电极反应为_。(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为_。(3)写出乙烧杯中的总反应方程式：_。(4)如果电解过程中b溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？_。(5)要使丙烧杯中的c溶液恢复到原来的状态，需要进行的操作是_。解析：测得乙中c电极质量增加了16 g，只有cu2能放电析出金属，其他的都不可能，而cu2只能和so结合，可以确定b为硫酸铜；由常温下各烧杯中溶液的ph与电解时间t的关系图，可以确定a为koh或naoh，c为na2so4或k2so4。c电极上发生的反应为：cu22ecu，即c电极为阴极，由此可推出b为阳极，a为阴极，m为负极，n为正极。甲中为koh或naoh溶液，相当于电解h2o，b电极(阳极)为oh放电，即4oh4e2h2oo2。当乙中有16 g cu析出时，转移的电子为0.5 mol。整个电路是串联的，故每个电极上转移的电子数是相等的。丙中为na2so4或k2so4溶液，相当于电解水，由方程式2h2o2h2o2可知，当整个反应中转移0.5 mol电子时，e电极上生成的h2为0.25 mol，标准状况下的体积为0.25 mol22.4 l/mol5.6 l。此时丙烧杯中消耗水0.25 mol，若要恢复到原来的状态，需要向烧杯中加4.5 g水。答案：(1)负4oh4e2h2oo2(2)5.6 l(3)2cuso42h2o2cuo22h2so4(4)能，因为cuso4溶液已转变为h2so4溶液，反应变为电解水的反应(5)向丙烧杯中加4.5 g水16(13分)(2011北京质量检测)如图装置中，a、b中电极为多孔的惰性电极；c、d为夹在湿的na2so4滤纸条上的铂夹，a、b为电源两极。在a、b中充满koh溶液后使其倒立于盛有koh溶液的水槽中。切断k1，闭合k2、k3，通直流电，电解一段时间后a、b中均有气体产生，如图所示。(1)电源的a极为_(填“正极”或“负极”)。(2)在湿的na2so4滤纸条中心滴kmno4溶液，现象是_