【创新设计】（四川专用）2014高考化学一轮复习 第6章 第3讲 电解池 金属的电化学腐蚀与保护

1 第三讲第三讲 电解池电解池 金属的电化学腐蚀与保护金属的电化学腐蚀与保护 时间 45 分钟 满分 100 分 考 点题 号 电解原理分析及计算4 5 6 7 8 金属的腐蚀与防护2 9 电解原理的综合应用1 3 10 11 一 选择题 本题共 7 个小题 每题 6 分 共 42 分 每个小题只有一个选项符合题意 1 2013 广元联考 化学用语是学习化学的重要工具 下列用来表示物质变化的化学用语 中 正确的是 A 用惰性电极电解饱和食盐水时 阳极的电极反应式为 2Cl 2e Cl2 B 氢氧燃料电池的负极反应式 O2 2H2O 4e 4OH C 粗铜精炼时 与电源正极相连的是纯铜 阳极反应式为 Cu 2e Cu2 D 钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式 Fe 2e Fe2 解析 电池的负极发生的是氧化反应 B 不对 粗铜精炼时 纯铜应该连接电源的负极 C 错 钢铁发生电化学腐蚀时 铁为负极 D 错 答案 A 2 2010 北京 6 下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 A 钢管与电源正极连接 钢管可被保护 B 铁遇冷浓硝酸表面钝化 可保护内部不被腐蚀 C 钢管与铜管露天堆放在一起 钢管不易被腐蚀 D 钢铁发生析氢腐蚀时 负极反应是 Fe 3e Fe3 解析 在外加电流保护时 被保护的金属要与电源的负极相连 A 项错 铁与铜接触易 构成原电池 铁作负极 铁更易被腐蚀 C 项错 铁发生析氢腐蚀时 负极反应是 Fe 2e Fe2 答案 B 3 铝及铝合金经过阳极氧化 铝表面能生成几十微米厚的氧化 铝膜 某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化 处理 分别以铅片 铝片为电极 以硫酸溶液为电解液 2 按照如图所示装置连接电解池装置 电解 40 min 后取出铝片 用水冲洗 放在水蒸气 中封闭处理 20 30 min 即可得到更加致密的氧化膜 下列有关说法正确的是 A 电解时电子从电源负极 导线 铝极 铅极 导线 电源正级 B 在电解过程中 H 向阳极移动 SO向阴极移动 2 4 C 电解过程阳极周围溶液的 pH 下降 D 电解的总反应为 2Al 6H 2Al3 3H2 解析 根据装置示意图分析 铝片为阳极 铅片为阴极 所以电解时电子的流向为从电 源负极 导线 铅极 铝极 导线 电源正极 A 项错误 电解过程中 阳离子向阴极 移动 阴离子则向阳极移动 B 项不正确 根据题意 电解的总反应为 2Al 3H2O Al2O3 3H2 阳极的电极反应为 2Al 3H2O 6e Al2O3 6H 电解 阳极周围的 pH 下降 C 项正确 而 D 项错误 答案 C 4 2013 天津模拟 臭氧是常见的强氧化剂 广泛用于水处理系统 制取臭氧的方法很多 其中高压放电法和电解纯水法原理如下图所示 下列有关说法不正确的是 A 高压放电法 反应的原理为 3O22O3 放电 B 高压放电出来的空气中 除含臭氧外还含有氮的氧化物 C 电解时 电极 b 周围发生的电极反应有 3H2O 6e O3 6H 和 2H2O 4e O2 4H 3 D 电解时 H 由电极 a 经聚合固体电解质膜流向电极 b 解析 高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似 其反应的原理为 3O2 2O3 因空气中还含有氮气 放电条件下 氮气也能与氧气反应 故有 放电 氮氧化物生成 A B 两项均正确 观察上图电解法制臭氧 可发现有氢气放出 必由 水还原生成 发生还原反应 故 a 为阴极 同理 由水生成氧气和臭氧 发生氧化反应 C 项正确 因 b 为阳极 电解质中的阳离子移向阴极 故 D 项错误 答案 D 5 2013 大连调研 如图 a b 是石墨电极 通电一段时 间后 b 极附近溶液显红色 下列说法正确的是 A X 极是电源负极 Y 极是电源正极 B a 极的电极反应是 2Cl 2e Cl2 C 电解过程中 CuSO4溶液的 pH 逐渐增大 D Pt 极上有 6 4 g Cu 析出时 b 极产生 2 24 L 标准 状况 气体 解析 由题意知 b 极为阴极 a 极为阳极 a 极发生的电极反应为 2Cl 2e Cl2 Y 为负极 X 为正极 故 A 项错误 B 项正确 Pt 极上的反应为 2H2O 4e O2 4H 溶液的酸性增强 pH 减小 Pt 极上产生 O2 Cu 极上有 Cu 析 出 C D 项均错误 答案 B 6 2013 长沙调研 如图所示甲 乙两个装置 所盛溶液体积和浓度均相同且足量 当两 装置电路中通过的电子都是 1 mol 时 下列说法不正确的是 A 溶液的质量变化 甲减小乙增大 B 溶液 pH 变化 甲减小乙增大 C 相同条件下产生气体的体积 V甲 V乙 D 电极反应式 甲中阴极为 Cu2 2e Cu 乙中负极为 Mg 2e Mg2 解析 甲中总反应为 2CuSO4 2H2O2Cu 2H2SO4 O2 乙中总反应为 通电 4 Mg 2HCl MgCl2 H2 故甲溶液质量减小 乙溶液质量增大 A 对 甲中生成 H2SO4 pH 减小 乙中消耗盐酸 pH 增大 B 对 当两装置电路中通过的电子都是 1 mol 时 甲中产生 0 25 mol O2 乙中产生 0 5 mol H2 故相同条件下 甲乙中产生气 体的体积比为 1 2 C 错 甲中阴极为 Cu2 放电 电极反应为 Cu2 2e Cu 乙中 负极为 Mg 放电 电极反应为 Mg 2e Mg2 D 对 答案 C 7 2013 成都二模 500 mL KNO3和 Cu NO3 2的混合溶液中c NO 0 6 mol L 1 用 3 石墨作电极电解此溶液 当通电一段时间后 两极均收集到 2 24 L 气体 标准状况下 假定电解后溶液体积仍为 500 mL 下列说法正确的是 A 原混合溶液中c K 为 0 2 mol L 1 B 上述电解过程中共转移 0 2 mol 电子 C 电解得到的 Cu 的物质的量为 0 05 mol D 电解后溶液中c H 为 0 2 mol L 1 解析 石墨作电极电解 KNO3和 Cu NO3 2的混合溶液 阳极反应式为 4OH 4e 2H2O O2 阴极先后发生两个反应 Cu2 2e Cu 2H 2e H2 阳极收集到 O2为 2 24 L 这个事实可推知上述电解 过程中共转移 0 4 mol 电子 阴极生成 2 24 L H2的过程中转移 0 2 mol 电子 所以 Cu2 共得到 0 4 mol 0 2 mol 0 2 mol 电子 电解前 Cu2 的物质的量和电解得到的 Cu 的物质的量都为 0 1 mol 电解前后分别有以下守恒关系 c K 2c Cu2 c NO c K c H c NO 不难算出 电解前c K 0 2 mol L 1 电解后 3 3 c H 0 4 mol L 1 答案 A 二 非选择题 本题共 4 个小题 共 58 分 8 14 分 2012 绵阳模拟 电解原理在化学工业中有广泛应用 如图表示一个电解池 装有电解液 a X Y 是两块电极板 通 过导线与直流电源相连 请回答以下问题 1 若 X Y 都是惰性电极 a 是饱和 NaCl 溶液 实验开始时 同时在两边各滴入几滴酚酞溶液 则 电解池中 X 电极上的电极反应式为 在 X 电极附近 观察到的现象是 Y 电极上的电极反应式为 检验该电极反应产物的方法是 5 2 如用电解方法精炼粗铜 电解液 a 选用 CuSO4溶液 则 X 电极的材料是 电极反应式为 Y 电极的材料是 电极反应式为 说明 杂质发生的电极反应不必 写出 答案 1 2H 2e H2 放出气体 溶液变红 2Cl 2e Cl2 把湿润的淀粉 碘化钾试纸放在 Y 电极附近 试纸变蓝色 2 纯铜 Cu2 2e Cu 粗铜 Cu 2e Cu2 9 15 分 对金属制品进行抗腐蚀处理 可延长其使用寿命 1 以下为铝材表面处理的一种方法 碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜 碱洗时常有气泡冒出 原因是 用离子方程式表示 为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收 最好向槽液中加入下列试 剂中的 a NH3 b CO2 c NaOH d HNO3 以铝材为阳极 在 H2SO4溶液中电解 铝材表面形成氧化膜 阳极电极反应式为 取少量废电解液 加入 NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀 产生沉淀的原 因是 2 镀铜可防止铁制品腐蚀 电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 3 利用右图装置 可以模拟铁的电化学防护 若 X 为碳棒 为减缓铁的腐蚀 开关 K 应置于 处 若 X 为锌 开关 K 置于 M 处 该电化学防护法称为 解析 1 题中指出在碱洗时有气泡产生 则只有金属铝与碱反应才符合条件 故碱 洗过程中发生反应的离子方程式为 Al2O3 2OH H2O 2AlO 2Al 2OH 4H2O 2AlO 3H2 碱洗后溶液中含有 2 2 6 大量 AlO 故最好通入 CO2气体使 AlO转化为 Al OH 3沉淀以回收铝 活泼金属 2 2 作阳极 阳极材料本身失电子被氧化 其氧化产物为 Al2O3 由此可得阳极反应式为 2Al 3H2O 6e Al2O3 6H 加入 NaHCO3溶液后 Al3 与 HCO发生相互促进的水 3 解反应 离子方程式可表示为 Al3 3HCO Al OH 3 3CO2 2 电镀时若用石 3 墨作阳极 则电解过程中电解液中 Cu2 浓度不断减小 导致铁表面不能镀上均匀的铜 3 若 X 为碳棒 则只能用外加电源的阴极保护法 此时开关 K 应置于 N 处 若 X 为 Zn K 置于 M 处 其保护原理为牺牲阳极的阴极保护法 答案 1 2Al 2OH 2H2O 2AlO 3H2 b 2Al 3H2O 6e Al2O3 6H 2 HCO与 Al3 发生水解相互促进反应 产生 Al OH 3沉淀 2 补充溶液中消耗的 3 Cu2 保持溶液中 Cu2 浓度恒定 3 N 牺牲阳极的阴极保护法 10 14 分 2013 山西六校联考 硒是制光电池的一种原料 人体缺少硒就会得 克山病 从电解精炼铜的阳极泥中提取硒的流程如下 请回答下列问题 1 实验室中电解精炼铜的简易装置如图所示 请在图中标出电极材料和电解液的名称 2 阳极泥中硒以 Se Ag2Se Cu2Se 等形式存在 Se 与浓硫酸反应的化学方程式为 3 SeO2溶于水得 H2SeO3 Ka1 3 5 10 3 Ka2 5 0 10 8 亚硒酸溶液与 SO2反应制 硒的离子方程式为 电解亚硒酸溶液可制得强酸 H2SeO4 则电解时的阳极反应式为 4 上述硒的提取过程中存在的主要问题是 7 解析 1 电解精炼铜时粗铜作阳极 精铜作阴极 CuSO4溶液作电解液 2 根据流程 图可知硒的氧化产物为 SeO2 浓硫酸的还原产物为 SO2 由此可得出化学方程式 3 根据题中提示 H2SeO3是弱酸 在离子方程式中应写化学式 电解亚硒酸溶液时 阳极 发生氧化反应生成硒酸 答案 1 左侧 粗铜 右侧 精铜 电解液 硫酸铜溶液 2 Se 2H2SO4 浓 SeO2 2SO2 2H2O 3 H2SeO3 2SO2 H2O Se 2SO 4H 2 4 H2SeO3 2e H2O SeO 4H 2 4 4 浓硫酸的腐蚀性强 焙烧过程中产生大量有毒气体 SO2 污染环境 其他合理答案亦 可 11 15 分 2013 资阳模拟 如下图装置所示 C D E F X Y 都是惰性电极 甲 乙中溶液的体积和浓度都相同 假设通电前后溶液体积不变 A B 为外接直流电源的 两极 将直流电源接通后 F 极附近呈红色 请回答 1 B 极是电源的 一段时间后 甲中溶液颜色 丁中 X 极附近的颜 色逐渐变浅 Y 极附近的颜色逐渐变深 这表明 在电场作用下 向 Y 极移动 2 若甲 乙装置中的 C D E F 电极均只有一种单质生成时 对应单质的物质的量之 比为 3 现用丙装置给铜件镀银 则 H 应该是 填 镀层金属 或 镀件 电镀 液是 溶液 当乙中溶液的 pH 是 13 时 此时乙溶液体积为 500 mL 丙中镀件 上析出银的质量为 甲中溶液的 pH 填 变大 变小 或 不变 4 若将 C 电极换为铁 其他装置都不变 则甲中发生总反应的离子方程式是 8 解析 1 F 极附近呈红色 说明 F 是阴极 E 是阳极 则 A 为正极 B 为负极 甲中因 Cu2 放电使溶液颜色变浅 丁中 Y 极附近颜色变深 说明 Fe OH 3胶粒向阴极移动 即 Fe OH 3胶粒带正电荷 2 C D E F 的电极产物分别为 O2 Cu Cl2 H2 由于电路 中通过的电量