第2讲电解池金属的电化学腐蚀与防护学生练习

1、第2讲电解池金属的电化学腐蚀与防护深度思考用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)1电解水型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2H2O2H2OO22H2增大减小加H2O强碱(如NaOH)增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)不变加H2O(1)电解水型电解一段时间后，其电解质的浓度一定增大吗？举例说明。 (2)用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液，一段时间后，析出wgNa2SO4·10H2O晶体，阴极上放出ag气体，则饱

2、和Na2SO4溶液的质量分数为_。2电解电解质型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原无氧酸(如HCl)，除HF外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2酸2HClH2Cl2减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=Cu盐CuCl2CuCl2加CuCl2固体3.放H2生碱型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2水和盐2Cl2H2O Cl2H22OH生成新电解质增大通入HCl气体4

3、.放O2生酸型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：2Cu24e=2Cu水和盐2Cu22H2O2CuO24H生成新电解质减小加CuO或CuCO3(1)电解过程中放H2生碱型和放O2生酸型的实质是什么？在放H2生碱型的电解中，若滴入酚酞试液，哪一极附近溶液变红？ (2)上表3中要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？上表4中要使电解后的CuSO4溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？题组一突破电极反应式、电解方程式的书写1按要求书写电极反应式和总方程式(1)用惰性电极电解AgNO3溶

4、液：阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(2)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(3)用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应化学方程式_。(4)用铁作电极电解NaOH溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(5)用铜作电极电解盐酸溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(6)用Al作电极电解NaOH溶液阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(7)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。(8)用Al单质作阳极，石墨作阴极，电解N

5、aHCO3溶液阳极反应式_；阴极反应式_。(9)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极反应式_；阴极反应式_；总反应离子方程式_。题组二电解原理和电解规律的考查2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附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象描述正确的是()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3用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则下列说法正确的是()A电解过

6、程中阴极没有气体生成 B电解过程中转移的电子的物质的量为0.4molC原CuSO4溶液的浓度为0.1mol·L1 D电解过程中阳极收集到的气体体积为1.12L(标况下)题组一电解原理的“常规”应用1利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是()A氯碱工业中，X电极上反应式是4OH4e=2H2OO2 B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变C在铁片上镀铜时，Y是纯铜 D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁2使用氯化钠作原料可以得到多种产品。(1)实验室用惰性电极电解100mL0.1mol·L1NaCl溶液，若阴阳两极均得到112mL气体(标准状况)，则所得溶液

7、的物质的量浓度是_(忽略反应前后溶液体积的变化)。(2)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。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是_(填字母序号)。Aa为正极，b为负极；NaClO和NaCl Ba为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaCl Da为阴极，b为阳极；HClO和NaCl(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变

8、色。该同学换上的电解材料是_(用元素符号表示)，总的反应式是_。题组二电解原理的“不寻常”应用 (一)电解原理在“环境治理”中的不寻常应用3工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是()已知：Ni2在弱酸性溶液中发生水解 氧化性：Ni2(高浓度)HNi2(低浓度)A碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少C为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变4用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生N

9、aOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。(1)图中a极要连接电源的_(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是_。(2)SO放电的电极反应式为_。(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因_。(二)电解原理在“物质制备”中的不寻常应用5根据2CrO2HCr2O7H2O设计图示装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，图中右侧电极连接电源的_极，其电极反应式为_。6电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢气的装置示意图如下：电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极。(1)A极为_，电极反应式为_。(2)B极为_，电极反应式为_。题

10、组一根据总反应式，建立等量关系进行计算1两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计)，电极上析出银的质量最大为()A27mg B54mg C106mg D216mg2将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为()A4×103mol·LB2×103mol·L1 C1×103mol·L1D1&#

11、215;107mol·L1题组二根据电子守恒，突破电解分阶段计算3500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6mol·L1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是()A原混合溶液中c(K)为0.2mol·L1 B上述电解过程中共转移0.2mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.05mol D电解后溶液中c(H)为0.2mol·L1题组三根据电极现象，利用电子守恒，突破电解池的“串联”计算4在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极质

12、量增加2.16g。试回答下列问题。(1)电源中X电极为直流电源的_极。(2)pH变化：A：_，B：_，C：_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(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200mL，电解后，溶液的pH为_(设电解前后溶液体积无变化)。考点四金属的腐蚀和防护1金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解

13、质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍3.金属的防护: (1)电化学防护:牺牲阳极的阴极保护法原电池原理a负极：比被保护金属活泼的金属； b正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法电解原理a阴极：被保护的金属设备； b阳极：惰性金属或石墨。(2)改变金属的

14、内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。题组一腐蚀快慢与防护方法的比较1如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为() AB CD2下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是() A图1中，铁钉易被腐蚀B图2中，滴加少量K3Fe(CN)6溶液，没有蓝色沉淀出现C图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极1判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>

15、化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。2两种保护方法的比较外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。题组二正确判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀3如图所示的钢铁腐蚀中，下列说法正确的是()A碳表面发生氧化反应 B钢铁被腐蚀的最终产物为FeOC生活中钢铁制品的腐蚀以图所示为主 D图中，正极反应式为O24e2H2O=4OH4利用图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好

16、，放置一段时间。下列说法不正确的是()Aa管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B一段时间后，a管液面高于b管液面Ca处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 Da、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2探究高考明确考向 全国卷、高考题调研12014·新课标全国卷，27(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为_；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为_，阴极上观察到的现象是_；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为_，这样做的主要缺点是_。22014·新课标

17、全国卷，27(4)H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：写出阳极的电极反应式_。分析产品室可得到H3PO2的原因_。早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有_杂质。该杂质产生的原因是_。各省市高考题调研1(2014·广东理综，11)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则()A电流方向：电极A电极 B电极发生还原反应C电极逐渐溶解 D电极的电极反应：Cu22e=C

18、u2(2014·海南，3)以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A阴极附近溶液呈红色 B阴极逸出气体 C阳极附近溶液呈蓝色D溶液的pH变小3(2014·上海，12)如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中，下列分析正确的是()AK1闭合，铁棒上发生的反应为2H2eH2 BK1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高CK2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法DK2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体4(2014高考试题组合)(1)2014·四川理综，11(4)MnO2可作超级电容

19、器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是_。 (2)2014·山东理综，30(1)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为_。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_。 (3)2014·北京理综，26(4)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_，说明理由：_。 (4)2014·江苏，20(1)将

20、烧碱吸收H2S后的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S22e=S(n1)SS2=S写出电解时阴极的电极反应式：_。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成_。(5)2014·重庆理综，11(4)一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)。导线中电子移动方向为_。(用A、D表示)生成目标产物的电极反应式为_。该储氢装置的电流效率_。(生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数×100%，计算结果保留小数点后1位)(6)2014·广东理综，32(5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完

21、成下图防腐示意图，并作相应标注。 (7)2014·福建理综，24(1)铁及其化合物与生产、生活关系密切。右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。该电化腐蚀称为_。图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是_(填字母)。5(2014·安徽理综，28)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%为以下实验作参照0.52.090.0醋酸浓度的影响0.

22、536.00.22.090.0(2)编号实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了_腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了_(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是_。(3)该小组对图2中0t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：_；(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。练出高分1有关金属的腐蚀与防护的叙述正确的是()A金属的化学腐蚀比电化学腐蚀普遍 B上图装置的原理是“牺牲阳

23、极的阴极保护法”C金属腐蚀的本质是Mne=Mn而被损耗 D用铝质铆钉来接铁板，铁板易被腐蚀2如图是用铁铆钉固定两个铜质零件的示意图，若该零件置于潮湿空气中，下列说法正确的是()A发生电化学腐蚀，铜为负极，铜极产生H2 B铜易被腐蚀，铜极上发生还原反应，吸收O2C铁易被腐蚀，铁发生氧化反应，Fe2e=Fe2 D发生化学腐蚀：FeCu2=CuFe23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4下列图示中关于铜电极的连接错误的是() 5如图装置中X和Y均为石墨电极，电解液为500mL某蓝

24、色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色的固态物质生成，Y电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6g。下列有关说法中不正确的是()AX电极是阴极 BY电极产生气体的体积为0.28LC电解后溶液的pH1 D要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的CuO或CuCO36制备单质锰的实验装置如图，阳极以稀硫酸为电解液，阴极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液，电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向。下列说法不正确的是()AM是电源的负极 B左侧气孔逸出的气体可能为副产物H2C电解槽中发生的总反应为MnSO42H2OMnO2H2H2SO4

25、D若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，阳极可能得到MnO27截至到2013年12月末，中国光伏发电新增装机容量达到10.66GW，光伏发电累计装机容量达到17.16GW，图为利用光伏并网发电装置电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。下列叙述中正确的是()AN型半导体为正极，P型半导体为负极 B制氢装置溶液中电子流向：从B极流向A极CX2为氧气 D工作时，A极的电极反应式为CO(NH2)28OH6e=CON26H2O8高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。

26、下列说法合理的是()A铁是阳极，电极反应为Fe2e2OH=Fe(OH)2 B电解一段时间后，镍电极附近溶液的pH减小C若隔膜为阴离子交换膜，则电解后左侧溶液中含有FeO D每制得1molNa2FeO4，理论上可以产生67.2L气体9用如图装置电解硫酸钾溶液制取氢气，氧气，硫酸和氢氧化钾。从开始通电时，收集B和C逸出的气体。1min后测得B口的气体体积为C口处的一半，下列说法不正确的是()A电源左侧为正极 B电解槽左侧的电极反应方程式为2H2O4e=O24HCD口导出的溶液为KOH溶液，且浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大D在标准状况下，若1min后从C口处收集到的气体比B口处收集到的气体多2.2

27、4L，则有0.1NA个SO通过阴离子膜10用惰性电极电解100mL4mol·L1的CuSO4溶液，一定时间后在阳极收集到1.12L气体，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中的Fe2浓度为(设溶液的体积不变，反应前后均为标准状况)()A2.7mol·L1B3mol·L1 C4mol·L1 D1mol·L111“神舟七号”成功登天标志着我国的航天事业进入了新的篇章。(1)某空间站局部能量转化系统如下图所示，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液，燃料电池放电时的负极反应式为_。如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6L(已折算成标况)气体，则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为_mol。向日面时背日面时(2)在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离出CO2，还要求提供充足的O2。某种电化学装置可实现转化2CO2=2COO2，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应式为4OH4e=O22H2O，则阴极反应式为_。12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，则：电解池中X极上的电极反应式是_，在X极附近观察到的现象是_。