电解池的原理及应用、金属腐蚀与防护突破训练(三)

1、电解池的原理及应用、金属腐蚀与防护突破训练（三）1. 四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装着如下电解质溶液进行电解，电解一段时间后，测定其pH变化,所记录的结果正确的是（）选项ABCD电解质溶液HCIAgNOKOHBaCLpH变化减小增大增大不变【解析】 电解盐酸,溶质HCI的量减小,溶剂量不变,所以酸性减弱，pH增大,A 错误；电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强,pH减小,B错误; 电解氢氧化钾溶液的实质是电解水 ，溶质的量不变，溶剂减小，碱性增强,pH增 大,C正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和氯气,溶液碱性增强,pH增大,D 错误。2. 观察图中的装置示意图，有关

2、叙述正确的是（）氐籾uCI,游液装岚 甲wit电池示竜由ffl報也荊f高护乐换膜|!帀2情少 临口济濃JTNbOH）喜了交1ft戯弦宅解股舛示意图 丁A. 装置甲中阳极上析出红色固体B. 装置乙中铜片应与电源负极相连C. 装置丙中外电路电流方向:b极a极D. 装置丁中阴极反应：2CI-2e-CbTa施和食盐水图 K24-2【解析】A项，阳极上生成Cl2；B项，铜片应作阳极,与电源正极相连；D项,阴极反应为 2H+2e-H43. 某小组设计如图K24-2装置研究电化学原理，下列说法中错误的是（）A. 若开始时开关K与a连接,其反应与铁的吸氧腐蚀类似B. 若开始时开关K与b连接，则标准状况下B极产

3、生2.24 L气体，转移0.2 mol 电子C. 若开始时开关K与b连接,则该装置是化学能转变为电能D. 若开始时开关K与b连接,其原理类似于钢铁防护中外加电流的阴极保护法【解析】若开始时开关K与a连接,构成原电池，其中的饱和食盐水呈中性，所以 是钢铁的吸氧腐蚀,A正确;若开始时开关K与b连接,是电解池,B极与电源负极 相连，作阴极,电极反应式为2H+2e-Hd ,则标准状况下B极产生2.24 L气体。 物质的量为0.1 mol,所以转移0.2 mol电子,B正确；若开始时开关K与b连接， 是电解池，电能转化为化学能,C错误;金属的电化学防护措施有原电池原理的牺 牲阳极的阴极保护法和电解原理的

4、外加电流的阴极保护法，所以开关K与b连接,属于外加电流的阴极保护法，D正确。4. 某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中, 下列有关分析完全正确的是（）e rWSi屯源H 电1n极电选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子【解析】选B电子从电源的负极流出，故 a是阴极，d是正极，溶液中阳离子 Q移向阴极a。5. NaBH燃料电池具有电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精 炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是（）A. 离子交换膜应为阳离子交换膜，Na*由左极室向右极室迁移B. 该燃料电池的负极反应式为 BH

5、+ 80H 8e=BO+ 6HHOC电解池中的电解质溶液可以选择 CuS O溶液D.每消耗2.24 L 0 2（标准状况）时，A电极的质量减轻12.8 g【解析】选D通入02发生反应Q+4e+ 2HO=4OH通入02的一极为正极。Na+通过交换膜进入右边得到浓 NaOH溶液，故离子交换膜允许Ns+通过，是阳离 子交换膜，选项A正确；根据图示，负极BH转化为BO，反应式为BT + 8OH 8e =BO+ 6HO,选项B正确；该电解池用于电解精炼铜，电解质溶液可以 选择CuSO容液，选项C正确；A极连接原电池的正极，作阳极，每消耗 2.24 L Q（标准状况）时，转移电子0.4 mol，但阳极上（

6、A极）为粗铜，不只有Cu参与放 电，还有比Cu活泼的金属放电，故减少质量不一定为 12.8 g，选项D不正确。6. 现用Pt电极电解1 L浓度均为0.1 mol L1的HCI、CuSO的混合溶液，装置如图，下列说法正确的是（）A. 电解开始时阴极有H2放出B. 电解开始时阳极上发生：Cu + 2=CuC. 当电路中通过电子的量超过 0.1 mol时，此时阴极 I.! :放电的离子发生了变化D. 整个电解过程中，SO不参与电极反应【解析】选D依据放电顺序阴极先放电的是 Cu+，故阴极开始析出的是Cu,阳 极先放电的是Cl 一，故阳极开始产生的是C12，故A、B错误；由阴极反应Cli + + 2e

7、-=Cy n(Cu2+) = 0.1 mol，当电路中通过电子的量达到 0.2 mol时，此时Cif 飞肖耗完毕，阴极放电离子变为 ，故C错误；阳极先是c放电，当c消耗 完毕，此时H2O电离产生的OH开始在阳极放电，SO_不参与电极反应，故D正 确。7. 取一张用饱和NaCI溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极， 接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个 双色同心圆，内圆为白色，外圆呈浅红色。下列说法错误的是( )A. b电极是阴极B. a电极与电源的正极相连接C. 电解过程中，水是氧化剂D. b电极附近溶液的pH变小【解析】选D a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白

8、色，外圆呈 浅红色，说明a极附近产生了 CI2,所以a极与电源的正极相连，即a为阳极， 电极反应式为2C一2e_=CbT，b为阴极，电极反应式为2H2O+ 2e_=HT + 2OH，所以水作氧化剂，b极附近溶液的pH增大。8. 如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和 NaCI溶液的U形管中。怎二 下列分析正确的是()Jr?书二A. K1闭合，铁棒上发生的反应为2H+ + 2e=HT4RB. K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐降低- = | 'C. Ki闭合，铁棒不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法D. Ki闭合，电路中通过0.4 2个电子时，两极共产生4.48 L气体【解析】选C Ki闭合

9、构成原电池，铁棒是负极，失去电子，铁棒上发生的反应 为Fe 2=F，A项错误；Ki闭合，构成原电池，石墨棒是正极，正极发生 的反应为Q+4e + 2FbO=4OH石墨棒周围溶液pH逐渐增大，B项错误；&闭合，构成电解池，铁棒作阴极，铁棒不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，C项正确；&闭合，构成电解池，电解 NaCI溶液，两极分别生成 H、CI2,电路中通过0.4 M个电子时，两极共产生8.96 L(标准状况)气体，D项错误。9 某同学进行下列实验:操作现象取一块打磨过的生铁片，在其表面滴 1 滴含酚酞和冏Fe(CN)6的食盐水 舎时陆和K/F试UN)的贷盐水JOB空霰片放置一

10、段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为监色，在两色环交界处出现铁锈虹色"下列说法不合理的是()A. 生铁片发生吸氧腐蚀B. 中心区： Fe 2e =FeC. 边缘处：Q+ 2H?O+ 4e_=4OHD. 交界处：4Fe2+ + Q+ 10HO=4Fe(OH+8H+【解析】选D生铁片边缘处为红色，说明生成了 OH, Q+ 2HO+ 4e_=4OH, 生铁片发生吸氧腐蚀，故 A、C合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生 成了亚铁离子，Fe 2=F+，故B合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为 生成的Fe(OH).被氧气氧化生成了 Fe(OH)3，故D不合理。

11、10. 如图所示装置可间接氧化工业废水中含氮离子(N)。下列说法不正确的是( )Nat'lO 战性匚业废水 泊液(會NaCI)甲LA. 乙是电能转变为化学能的装置B. 含氮离子氧化时的离子方程式为3Cb+ 2NH =N+ 6C+ 8H+C. 若生成H和N的物质的量之比为3 : 1，则处理后废水的pH减小D. 电池工作时，甲池中的Na+移向Mg电极【解析】选D甲中活泼金属镁作原电池的负极，石墨为正极形成原电池，乙是 连接原电池的电解池，电解酸性工业废水，电解池是将电能转变为化学能的装置， A正确；酸性条件下含氮离子氧化时转化为氮气，反应的离子方程式为3C12 + 2Nh+ =N+ 6C+

12、 8H+，B正确；若生成hb和2的物质的量之比为3 : 1，根据电极反 应 6H+ + 6e=3HT、3Clb + 2NhJ =12+ 6C+ 8H+，则处理后废水的 H浓度增 大，pH减小，C正确；电池工作时，甲池是原电池，原电池中阳离子Na"移向正极石墨电极，D不正确。11. 以惰性电极电解CuSO和NaCl的混合溶液，两电极上产生 的气体（标准状况下测定）体积如图所示，下列有关说法正确 的是（）A.原溶液中CuSO和NaCl物质的量之比为1 : 1B. a表示阴极上产生的气体，t1前产生的为Cl2C若t1时溶液的体积为1 L,此时溶液的pH为13D.若原溶液体积为1 L ,贝U

13、原溶液中的物质的量浓度为0.2 mol L【解析】选A以惰性电极电解CuSO和NaCl的混合溶液，阳极依次发生 2Cl-2e- =C2f、4OH 4e_=2HC+ Q T;阴极依次发生 Cif+ + 2e- =Cu 2H+ +2e=HT。根据题图可知，生成的氯气是 112 mL，物质的量是0.005 mol，转 移电子是0.01 mol，则氯化钠物质的量是0.01 mol; t2时铜离子恰好放电完毕，此时生成氧气是168 mL 112 mL= 56 mL，物质的量是0.002 5 mol ，则转移电 子是0.01 mol，所以根据电子得失守恒可知，析出铜是0.01 mol，因此硫酸铜物质的量是

14、0.01 mol ;根据以上分析，原溶液中 CuSQ和NaCl物质的量之比为 0.01 mol : 0.01 mol = 1 : 1，故A正确；a表示阳极上产生的气体，5前产生的 为Cl2，故B错误；0t1时刻，阳极生成氯气、阴极生成铜单质，溶液中的溶质 为硫酸钠、硫酸铜，此时溶液呈酸性，故C错误；若原溶液体积为1 L,则原溶液中 sQ的浓度为 0.01 mol - 1 L = 0.01 mol L1, 故 D错误。A.装置B中PbO上发生的电极反应式为PbO+ 4H+ + S6_ + 2e_=PbSGP 2HOB装置A中总反应的离子方程式为+电解2+Cu+ 2H =Cu + H2 TC. 若

15、在装置D中生成0.2 mol Fe(OH) 3,则消耗水的物质的量共为 0.5 molD. 若装置E的目的是在Cu材料上镀银，则极板M的材料为Ag【解析】选D装置B和C之间通过盐桥连接，形成原电池，PbO作正极，发生 还原反应，电极反应式为 PbO+ 4H+ + SO+ 2e=PbS(+ 2HO, A正确；装置A 为电解池，Cu电极为阳极，电极反应式为 Cu-2e_=cU+，Pt电极为阴极，电+、+ 电解 2+极反应式为2H + 2e =HT，故装置 A中总反应为Cu+ 2H =Cu + H2 T，B 正确；装置D中石墨为阴极，电极反应式为2HO+ 2e- =2OH+ Hd, Fe电极为 阳极

16、，电极反应式为 Fe+ 2OH -2e-=Fe(OH24，随后被氧化生成 Fe(OH)a： 4Fe(OH)2+ Q + 2HO=4Fe(OH)故装置 D 中生成 0.2 mol Fe(OH)时，消耗水的 物质的量为0.4 mol + 0.1 mol = 0.5 mol ，C正确；装置E中极板M为阴极，在 Cu材料上镀银，应将Cu材料作阴极，Ag材料作阳极，AgNO溶液作电解质溶液， 故极板M的材料应为Cu, D错误。13 .如图所示，A B、C、D均为石墨电极，E、F分别为短周期相邻两种活泼金 属元素的单质，且E能与NaOH溶液反应。按图示接通电路，反应一段时间。(1)甲池是A的名称是C极为(

17、填“阴极”或“阳极”)，电极反应式为。烧杯中溶液会变蓝的是 (填“a”或“ b”)。 甲池中总反应 的离子方程式为0【解析】E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素的单质，且E能与NaOH溶液反应，则E为Al，F为Mg (1)AI、Mg NaOH溶液组成的原电池中，Al失去电 子被氧化生成AlOr，则E(AI)电极为负极，F(Mg)电极为正极；甲池和中间U形 管均形成电解池，根据电极的连接方式可知，电极A为阳极。(2)U形管是电解池装置，D极连接AI电极(负极)，作阴极，故电极C为阳极，C在阳极上发生 氧化反应生成CI2，电极反应式为2C 2e_ =C2T。(3)电极C上C发生氧 化反应生成CI

18、2, CI2通过导管进入淀粉-KI溶液，发生反应：2KI + Cl2=2KCI + 12，反应生成的丨2使淀粉溶液变蓝，故a烧杯中溶液会变蓝。(4)甲池中A、B 电极材料均为石墨，是惰性电极，电解 CuSO溶液时，阴极上Cu2+放电生成Cu, 电解阳极上0H放电生成Q,故电池总反应为2CiT + 2HO=2Cu+ QT+ 4H+0答案：(1)电解池阳极(2)阳极 2CI 2e=C2Ta电解(4)2Cu2+ + 2HO=2Cu+ O T+ 4H+14. 在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答下列问题PlHJ>1三!KC1WAPtPLC(2)pH 变化

19、： A，B，C。(填“增大”“减小”或“不变” )(3)通电5 min时，B中共收集224 mL标准状况下)气体，溶液体积为200 mL, 则通电前CuSO溶液的物质的量浓度为molLY假设电解前后溶液体积无变化)。 若A中KCl足量且溶液的体积也是 200 mL，电解后，溶液的 pH为 (假设电解前后溶液体积无变化 )。【解析】(1)由铜电极的质量增加可知发生 Ag+ + e_ =Ag则Cu电极为阴极， Ag为阳极，Y为正极，可知X为电源的负极。(2)A中电解KCI溶液得到KOH容 液，pH增大，B中电解CuSO溶液生成硫酸，溶液中氢离子浓度增大，pH减小， C中阴极反应为Ag+ + e_

20、=Ag阳极反应为Ag e_ =Ag，溶液浓度不变，则 pH不变。(3)C 中阴极反应为 Ag+ + e=Ag n(Ag) = 2.16 g十 108 g mo= 0.02 mol，则转移的电子为0.02 mol，B中阳极反应为2HO 4e=4H + QT,则转 移0.02 mol电子生成氧气为 0.005 mol，其体积为0.005 mol x 22.4 L - mol1 =0.112 L = 112 mL，则在阴极也生成 112 mL气体，由2H+ 2e =HT知，氢 气的物质的量为0.005 mol，该反应转移的电子为0.01 mol，贝U Cij + + 2e =Cu 中转移0.01 m

21、ol电子，所以Cif+的物质的量为0.005 mol，通电前c(CuSO)=电解0.005 mol - 0.2 L = 0.025 mol - L10 (4)A 中发生反应 2KCl+ 2HO=2KO!+ Hd + Cl2 T2e，由电子守恒可知，转移 0.02 mol电子时生成0.02 mol KOH， 忽略溶液体积的变化，则 c(OH)= 0.02 mol - 0.2 L = 0.1 mol - L1，溶液pH= 130答案：(1) 负 (2) 增大 减小 不变 (3)0.025(4)1315. 如图装置所示，C、D E、F、X、丫都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓 度都相同 (假设通电

22、前后溶液体积不变 ) ， A、 B 为外接直流电源的两极0将直流 电源接通后，F极附近呈红色。AYFefOH'胶体 T滴有朋猷的饱 和NaCl溶液乙丙C诒溶液 甲CDEFr-rrifWfc-W-iSS-三壬三rwi7请回答下列问题：(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(3) 给铜件镀银，根据电镀原理，铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性 银盐。当乙中溶液的pH是13时，则乙中n(0H_) = 0.1 mol _" x 0.5 L= 0.05 mol, 即各电极转移电子0.05 mol，所以丙中析出银0.05

23、 mol ;甲装置中由于电解产 生导致溶液的酸性增强，pH变小。 若将C电极换为铁，则铁作阳极发生反应：Fe 2e=Fe+，D极发生：rc电解cCiT + 2e =Cu则总反应的离子方程式为 Fe+ CiT =Cu+ Fe2*。答案(1)负极逐渐变浅氢氧化铁胶粒带正电荷1 : 2 : 2 : 2镀件 AgNO合理即可）5.4 g 变小2+电解2 +Fe + Cu =Cu+ Fe钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失16. 钢铁工业是国家工业的基础，大量资金。请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题:Fe乙(1) 钢铁的电化学腐蚀原理：在酸性环境中发生析氢腐蚀，在中性或碱性环境中发生吸氧腐蚀。 分

24、别写出图甲中铁电极和石墨电极的电极反应式: 将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图甲虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向。 写出修改后石墨电极的电极反应式： 。(2) 工业上常用盐酸除去铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，溶液中可能发生的化学反应的化学方程式有。(3) 在实际生产中，可在铁制品的表面镀铜防止铁被腐蚀。 装置示意如图乙: A电极对应的金属是 (写出元素名称)，B电极的电极反应式是 若电镀前铁、铜两片金属质量相同，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，贝皿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

25、腐蚀，请简要说明原因：【解析】 图甲为原电池，Fe作负极，电极反应式为Fe 2e_ =Fg，石墨 作正极，电极反应式为 Q + 4e+ 2HO=40H利用外加电流的阴极保护法，在虚线框内添加外接电源，使铁作阴极，电子流动方向与电流方向相 反。修改后石墨为阳极，氯离子放电：2Cl 2e=C2 to(2) 铁锈成分为 Fe2Q,可与盐酸反应：FqQ+ 6HCI=2FeQ+ 3H2Q, FeCb 与 Fe 反应：2FeCl3+ Fe=3FeC2，铁与盐酸反应：Fe+ 2HCI=FeC2+ H21。(3) 铁制品表面镀铜，则铁作阴极，铜作阳极，A电极是阳极，应为铜，B电极上Cij +得电子被还原为Cu。二者质量差