电解池-金属的电化学腐蚀与防护

课时作业 二十 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 一 选择题 本题包括 12 小题 每小题 4 分 共 48 分 1 2013 陕西宝鸡质检 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 2 某同学为了使反应 2HCl 2Ag 2AgCl H2 能进行 设计了如图所示的四个实 验 你认为可行的方案是 3 金属铜是人们最早使用的金属之一 下列关于铜电极的叙述不正确的是 A 在铜锌原电池中是正极 B 用电解法精炼粗铜时 粗铜做阳极 C 在镀件上镀铜时 可用金属铜做阳极 D 电解水制 H2 O2时 铜做阳极 4 2013 河北石家庄质检 相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是 5 现将氯化铝溶液蒸干灼烧并熔融后用铂电极进行电解 下列有关电极产物的判断正 确的是 A 阴极产物是氢气 B 阳极产物是氧气 C 阴极产物是铝和氧气 D 阳极产物只有氯气 6 下列各装置中 在铜电极上不能产生气泡的是 7 2013 江苏东海质检 用下列装置能达到预期目的的是 A 甲图装置可用于电解精炼铝 B 乙图装置可得到持续 稳定的电流 C 丙图装置可达到保护钢闸门的目的 D 丁图装置可达到保护钢闸门的目的 8 如下图所示 X Y 分别是直流电源的两极 通电后发现 a 极板质量增加 b 极板 处有无色 无味气体放出 符合这一情况的是附表中的 a 极板b 极板X 电极Z 溶液 A锌石墨负极CuSO4 B石墨石墨正极NaOH C银铁正极AgNO3 D铜石墨负极CuCl2 9 某同学用下图所示装置进行铜的电解精炼实验 粗铜中有锌 铁 镍 银等杂质 部 分导线未画出 下列说法正确的是 A a 应与 c 相连接 b 应与 d 相连接 B 电解一段时间 b 与 d 两极析出物质的物质的量相等 C 电解一段时间 b 极附近溶液的 pH 降低 D 电解过程中 Y 装置中 Cu2 的浓度始终不变 10 2013 山东济南质检 关于如图所示各装置的叙述中 正确的是 A 装置 是原电池 总反应是 Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 B 装置 中 铁作负极 电极反应式为 Fe3 e Fe2 C 装置 通电一段时间后石墨 电极附近溶液红褐色加深 D 若用装置 精炼铜 则 d 极为粗铜 c 极为纯铜 电解质溶液为 CuSO4溶液 11 2013 河南开封质检 模拟铁的电化学防护的实验装置如右图所示 下列说法错误 的是 A 若 X 为碳棒 开关 K 置于 A 处可减缓铁的腐蚀 B 若 X 为锌棒 开关 K 置于 B 处时 铁电极上发生的反应为 2H 2e H2 C 若 X 为锌棒 开关 K 置于 A 处或 B 处均可减缓铁的腐蚀 D 若 X 为碳棒 开关 K 置于 A 处时 铁电极上发生的反应为 2H 2e H2 12 2013 江苏南京质检 甲图为一种新型污水处理装置 该装置可利用一种微生物将 有机废水的化学能直接转化为电能 乙图是一种家用环保型消毒液发生器 用惰性电极电 解饱和食盐水 下列说法中不正确的是 A 装置乙的 a 极要与装置甲的 X 极连接 B 装置乙中 b 极的电极反应式为 2Cl 2e Cl2 C 若有机废水中主要含有葡萄糖 则装置甲中 M 极发生的电极反应为 C6H12O6 6H2O 24e 6CO2 24H D N 电极发生还原反应 当 N 电极消耗 5 6 L 标况下 气体时 则有 2NA个 H 通过 离子交换膜 二 非选择题 本题包括 4 小题 共 52 分 13 9 分 从 H Cu2 Na SO Cl 五种离子中两两恰当地组成电解质 按下 2 4 列要求进行电解 1 以碳棒为电极 使电解质质量减少 水量不变进行电解 则采用的电解质是 2 以碳棒为电极 使电解质质量不变 水量减少进行电解 则采用的电解质是 3 以铂为电极 使电解质和水量都减少进行电解 则电解质是 14 12 分 1 某同学用碳棒 铜棒和稀硫酸为原材料 实现了在通常条件下不能发生 的反应 Cu H2SO4 稀 CuSO4 H2 请在下边方框内画出能够实现这一反应的实验 装置图 2 某同学在做铜与稀硫酸的上述反应实验时 看到碳棒和铜棒上都有气泡产生 但铜 棒却没有被腐蚀 请你分析其原因 此时的电池反应为 15 15 分 2013 安徽合肥质检 第三代混合动力车 可以用电动机 内燃机或二者结 合推动车辆 汽车上坡或加速时 电动机提供推动力 降低汽油的消耗 在刹车或下坡时 电池处于充电状态 1 混合动力车目前一般使用镍氢电池 该电池中镍的化合物为正极 储氢金属 以 M 表示 为负极 碱液 主要为 KOH 为电解质溶液 镍氢电池充放电原理示意如图 其总反应 式为 H2 2NiOOH2Ni OH 2 根据所给信息判断 混合动力车上坡或加速时 乙电 放电 充电 极周围溶液的 pH 填 增大 减小 或 不变 该电极的电极反应式为 2 Cu2O 是一种半导体材料 可通过如图所示的电解装置制取 电解总反应式为 2Cu H2OCu2O H2 阴极的电极反应式是 电解 用镍氢电池作为电源进行电解 当电池中有 1 mol H2被消耗时 Cu2O 的理论产量为 g 3 远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的 腐蚀 为防止这种腐 蚀 通常把船体与浸在海水里的 Zn 块相连 或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的 极 填 正 或 负 相连 16 16 分 钢铁工业是国家工业的基础 请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题 1 生产中可用盐酸来除铁锈 现将一生锈的铁片放入盐酸中 当铁锈被除尽后 溶液 中发生的化合反应的化学方程式为 2 下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀 3 在实际生产中 可在铁件的表面镀铜防止铁 被腐蚀 装置示意图如右图 A 电极对应的金属是 写元素名称 B 电极的电极反应式是 若电镀前 A B 两金属片质量相同 电镀完成后将它们取出洗净 烘干 称量 二 者质量差为 5 12 g 则电镀时电路中通过的电子为 mol 镀层破损后 镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀 请简要说明原因 课时作业 二十 1 C 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 2 C 3 D 在铜锌原电池中 Zn 活泼性大于铜 铜是正极 A 对 电解精炼铜时 粗铜 作电解池的阳极 B 对 电镀时 应用镀层金属作阳极 C 对 铜是活性电极 作阳极时 Cu 2e Cu2 溶液中阴离子无法放电 故电解水制 H2 O2时 应用惰性电极 4 C A D 均可由 Fe Cu 构成原电池而加速铁的腐蚀 在 B 中 食盐水提供电解 质溶液环境 炒锅和铁铲都是铁碳合金 符合原电池形成的条件 铁是活泼金属作负极 碳作正极 C 中铜镀层把铁完全覆盖 构不成原电池而不被腐蚀 5 B 将氯化铝溶液蒸干灼烧得到 Al2O3 电解熔融的 Al2O3 阳极为 O2 放电 阳极 产物为氧气 阴极为 Al3 放电 阴极产物为 Al 6 B 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 7 D AlCl3溶液中存在 Al3 H 通电时后者先得电子 故阴极得到的不是铝 而 是氢气 A 不能达到目的 B 中的这种原电池中 电流会迅速衰减 乙装置不能达到目的 丙装置是牺牲阳极的阴极保护法 其中阳极材料要为活泼的金属 故不能达到预期目的 8 A 由题意知 通电后 a 极板质量增加 说明有金属析出 由此可知 a 极为电解 池的阴极 则 X 为电源负极 B C 均不符合 又 b 极放出的是无色无味的气体 可淘汰 D 9 B a 为负极 应与纯铜即与 d 极相连 b 为正极 应与粗铜即与 c 极相连 A 错误 b 极析出 H2 而 d 极析出 Cu B 正确 b 极附近溶液的 pH 升高 C 错误 电解过程中 d 极析出 Cu c 极溶解的不仅有 Cu 还有各种金属杂质 因而 Y 装置中 Cu2 的浓度是减小 的 D 错误 10 C A 项 Fe 比 Cu 活泼 总反应为 Fe 2Fe3 3Fe2 B 项 Fe 为负极 发生的 电极反应为 Fe 2e Fe2 C 项电泳时 Fe OH 3胶粒带正电移向石墨 电极 D 项根 据电流方向 c 极为粗铜 d 极为纯铜 11 B 开关 K 置于 A 处时 铁棒接电源的负极 受到保护 可减缓铁的腐蚀 A 项 正确 开关 K 置于 B 处时 锌棒 铁棒和食盐水形成原电池 溶液呈中性 铁电极上的反 应式为 O2 4e 2H2O 4OH B 项错误 若 X 为锌棒 开关 K 置于 A 处时 铁棒接 电源的负极 受到保护 开关 K 置于 B 处时 锌的活泼性比铁的强 锌失去电子作负极 保护铁棒 C 项正确 若 X 为碳棒 开关 K 置于 A 处时 H 在阴极上得电子形成 H2 D 项正确 12 D 由图甲分析得出 M 或 X 为负极 N 或 Y 为正极 由图乙分析得出 a 为阴极 b 为阳极 乙的 a 极要与甲的 X 极相连接 A 项正确 乙的 b 极为阳极 氯离子放电 B 项正确 因图甲中传递的是质子 葡萄糖在 M 极放电 故电极反应式为 C6H12O6 6H2O 24e 6CO2 24H C 项正确 氧气在 N 电极得到电子 电极反应 式为 O2 4H 4e 2H2O 故消耗 5 6 L 氧气时 转移 1 mol 电子 即有 NA个 H 通过 离子交换膜 D 项错误 13 解析 1 电解电解质型 水不参与反应 可以是无氧酸或较不活泼金属的无氧 酸盐 如 HCl CuCl2 2 电解水型 电解质不参与反应 只起增强溶液导电性作用 可以是含氧酸 活泼金 属的含氧酸盐或强碱 如 H2SO4 Na2SO4 3 电解质和水均参与反应 可以是较不活泼金属的含氧酸盐或活泼金属的无氧酸盐 如 CuSO4 NaCl 答案 1 HCl CuCl2 2 H2SO4 Na2SO4 3 CuSO4 NaCl 14 解析 1 由于铜的活泼性弱于氢 故通常条件下反应 Cu H2SO4 稀 CuSO4 H2 不能发生 但若设计成电解池 Cu 作阳极 碳棒作阴极 则可实现上述 反应 2 若将上述装置的电源接反 亦即碳棒为阳极 铜棒作阴极 则实际为电解水 两极 均有气泡产生 答案 1 2 将上述装置中的电源接反 铜棒 阴极 4H 4e 2H2 碳棒 阳极 4OH 4e 2H2O O2 15 解析 1 混合动力车上坡或加速时需要动力 故反应为原电池放电反应 即乙 电极为正极 发生反应 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH 故乙电极周围溶液的 pH 增 大 2 电解池的阴极发生还原反应 即 2H 2e H2 当电池中有 1 mol H2被消耗时 有 2 mol 电子转移 根据电子守恒可知 Cu2O 的理论产量为 144 g 3 钢铁船体在海水中发生吸氧腐蚀 可利用牺牲阳极保护法或外加电源阴极保护法防 止其被腐蚀 答案 1 增大 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH 2 2H 2e H2 144 3 吸氧 负 16 解析 1 铁锈的主要成分为氧化铁的水合物 与盐酸反应后生成了三价铁离子 而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子 2 B 中锌比铁活动性强 为牺牲阳极的阴极保护法 D 为外加电流的阴极保护法 A C 均易使铁棒腐