04第28讲电解池金属的腐蚀与防护【答案】作业手册

第28讲电解池金属的腐蚀与防护1.C[解析]等物质的量的Na2SO4、AgNO3、KCl混合液中Cl-与Ag+等物质的量反应生成AgCl沉淀,溶液变为Na2SO4、KNO3混合溶液,则电解时相当于电解水,阴极和阳极析出的物质分别为H2、O2,C项正确。2.A[解析]通电后发现a极质量增加,金属阳离子在a极上得电子,a极是阴极,溶液中金属元素在金属活动性顺序中处于铝元素后边;b极是阳极,b极处有无色无味气体放出,即溶液中氢氧根离子或水放电生成氧气,电极必须是惰性电极,电解质溶液中的阴离子必须是OH-或含氧酸根离子,A符合题意。3.(1)①2H2O+2e-2OH-+H2↑产生气泡,溶液变红②2Cl--2e-Cl2↑将湿润的淀粉-KI试纸接近Y极出气口,试纸变蓝(2)①纯铜Cu2++2e-Cu②粗铜Cu-2e-Cu2+[解析](1)若X、Y是惰性电极,a是饱和NaCl溶液。①X极与电源负极相连,则X极是阴极,发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑,由于生成H2和OH-,X极附近溶液呈碱性,观察到X极产生气泡,溶液变成红色。②Y极与电源的正极相连,则Y极是阳极,Cl-在阳极上发生氧化反应生成Cl2,电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑;利用湿润的淀粉-KI试纸检验生成的Cl2,试纸变成蓝色。(2)电解精炼粗铜时,纯铜作阴极,粗铜作阳极。①X极是纯铜,Cu2+在该电极上发生还原反应生成Cu,电极反应式为Cu2++2e-Cu。②Y极是粗铜,失电子发生氧化反应,则主要电极反应式为Cu-2e-Cu2+。4.D[解析]用惰性电极电解制备LiOH的实验装置如题图,a口导入LiCl溶液,溶液中氯离子失电子发生反应:2Cl--2e-Cl2↑,故左电极为阳极,m为电源的正极;b口导入LiOH溶液,水得电子发生反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,右电极为阴极;锂离子通过阳离子交换膜移向阴极,和阴极区域附近氢氧根离子产生LiOH。m极为正极,A错误;在阴极附近产生的是氢气,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B错误;根据分析可知左区为阳极区,右区为阴极区,内电路中阳离子移向阴极,外电路中通过1mol电子时,会有1mol的Li+从左区移到右区,C错误;锂离子移向阴极,在阴极区域附近与OH-结合产生LiOH,LiOH浓溶液从d口导出,D正确。5.D[解析]左侧阳极电极附近氢氧根离子放电生成氧气,溶液中氢离子浓度增大,与碳酸钠反应生成碳酸氢钠,右侧阴极电极附近水放电生成氢气,溶液中氢氧根离子浓度增大,与阳极迁移过来的钠离子结合生成氢氧化钠,阳离子交换膜允许阳离子通过,阴离子不能通过。阴极产生的物质A是H2,A正确;阳离子交换膜允许阳离子通过,电解过程中溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移,B正确;阳极OH-放电,水电离平衡正向进行,溶液中H+浓度增大,氢离子和CO32-反应转化为HCO3-,C正确;水为弱电解质,导电能力弱,加入物质B,增强溶液导电性,若B是NaCl会引入Cl-,6.B[解析]根据图中信息可知,左侧a电极反应为Mn2+-e-Mn3+,电极a是阳极,与电源正极相连,电极b为阴极,A错误;阳极得到的Mn3+进入“氧化池”将甲苯氧化为苯甲醛,发生的反应为+4Mn3++H2O+4Mn2++4H+,B正确;电解过程中阴极即电极b发生反应2H++2e-H2↑,同时阳极溶液中有等量的H+通过质子交换膜进入阴极区,从而电解池阴极区溶液的pH几乎不变(忽略溶液体积变化),C错误;苯甲醛有强还原性,容易在电解池阳极上放电,用有机溶剂分离出苯甲醛,避免其在电解池中放电发生副反应引起干扰,D错误。7.D[解析]由苯生成环己烷可知,加氢还原,则M极为阴极,N极为阳极,则b为电源的正极,A正确;阳极电解水生成O2,H+移向M极,消耗水,体积减小,HClO4浓度增大,c(H+)增大,B正确;M极发生还原反应,其电极反应式为+6H++6e-,C正确;N极产生的是O2,产生2.24L(标准状况)O2,转移0.4mol电子,D错误。8.D[解析]该装置实现了电能和光能转化为化学能,A正确;四丁基溴化铵中含有四个丁基,利于有机物的溶解,故与溴化铵相比,四丁基溴化铵更能促进有机物的溶解,B正确;溴离子在阳极失去电子发生氧化反应生成BrO-,BrO-再与反应生成,总反应为-2e-+H2O+2H+,C正确;阴极反应为2H++2e-H2↑,理论上每产生2gH2即1mol,转移电子为2mol,根据电子守恒可知,同时可生成1mol,其质量为120g,D错误。9.D[解析]该电解池中,左侧石墨电极上,Mn元素化合价从+2价升高至+3价,发生氧化反应,则左侧石墨电极为阳极,阳极与外接电源的正极相连,a为电源的正极,A正确;阴极发生还原反应:2H++2e-H2↑,B正确;由反应FeS2+15Mn3++8H2OFe3++15Mn2++2SO42-+16H+和阳极反应可知,电解处理120gFeS2即物质的量为1mol,则电路中转移15mol电子,C正确;混合液中发生反应:FeS2+15Mn3++8H2OFe3++15Mn2++2SO42-+16H+,由电子守恒,阴极电解消耗的H+比混合液中生成的H+少,故电解过程中,混合溶液中H+的物质的量浓度将增大,混合溶液pH降低10.C[解析]Fe3+→Fe2+,O2→H2O2,发生还原反应,HMC-3为电解池的阴极,接电源的负极,A错误;Fe3+转化为Fe2+,Fe2+和过氧化氢生成·OH和Fe3+,Fe3+在反应前后没有改变,是该电芬顿工艺的催化剂,Fe2+为中间产物,B错误;由图可知,阴极发生反应Fe3++e-Fe2+、O2+2H++2e-H2O2,C正确;由反应C6H6O+28·OH6CO2↑+17H2O,H++Fe2++H2O2H2O+·OH+Fe3+和O2+2H++2e-H2O2、Fe3++e-Fe2+可知,消耗1mol苯酚,电路中转移84mole-,D错误。11.C[解析]M极是阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,N极是阴极,电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动,氯离子透过a膜进入Ⅰ室,与双极膜迁移过来的氢离子结合得到盐酸,铵根离子透过b膜进入Ⅱ室,与双极膜迁移过来的氢氧根离子结合得到氨水,a膜是阴离子交换膜、b膜是阳离子交换膜,A、B错误;生成0.1molHCl,Ⅰ室处双极膜有0.1molH2O解离、Ⅱ室处双极膜有0.1molH2O解离,故双极膜处共有0.2molH2O解离,C正确;与平面结构的双极膜相比,“卯榫”结构增大双极膜面积,可提高产品生成速率,电子不能通过双极膜,D错误。12.D[解析]阴极发生还原反应,亚硫酸氢根离子得电子生成S2O42-,a是直流电源的负极,A正确;阴极发生还原反应,电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+S2O42-+2H2O,阴极得到2mol电子时,通过阳离子交换膜的H+为2mol,B正确;S2O42-与一氧化氮发生氧化还原反应生成氮气和HSO3-,离子方程式为2NO+2S2O42-+2H13.A[解析]根据题目所给图示,b电极上:NR→NRH2,得氢发生还原反应,则b电极作阴极,a电极作阳极,b电极的电极反应式为NR+2e-+2H2ONRH2+2OH-,则a电极的电极反应式为NRH2-2e-+HCO3-NR+H++CO2↑+H2O。若用铅酸蓄电池进行电解,Pb极是负极,PbO2极是正极,故a电极应连接正极,即PbO2极,A错误;b电极上发生还原反应,其电极反应式为NR+2e-+2H2ONRH2+2OH-,B正确;由b电极的电极反应式可知,氢氧根离子浓度增大,要保持溶液中电荷守恒,故需要将a电极产生的氢离子转移到b极区,则装置中离子交换膜为阳离子交换膜,C正确;由a电极的电极反应式可知,反应物需要碳酸氢根离子和NRH2,阴极产生的NRH2进入左储液罐,还需要产生碳酸氢根离子,捕获空气中的CO2,则左储液罐发生反应的离子方程式为CO2+OH-HCO3-,D正确。14.B[解析]腐蚀过程中,由于电极活动性:Fe>C,则负极是Fe,发生电极反应:Fe-2e-Fe2+,A错误;在钢铁表面的电解质溶液为NaCl的中性溶液,该过程为金属的吸氧腐蚀,B正确;在正极C上,O2得到电子发生还原反应,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,C、D错误。15.A[解析]铁钉在强酸性环境下发生析氢腐蚀,生成氢气,装置压强增大;在弱酸性、中性或碱性环境下发生吸氧腐蚀,消耗氧气,装置内压强下降。①发生析氢腐蚀,负极反应:Fe-2e-Fe2+,A错误;③发生吸氧腐蚀,正极氧气放电,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,B正确;相比于中性和强酸性环境,②的压强变化介于两者之间,故可能同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀,C正确;据表可知,金属的电化学腐蚀以哪种类型为主与溶液的pH有关,D正确。16.D[解析]两个培养皿中金属均发生吸氧腐蚀,ⅰ中锌为负极,铁为正极,ⅱ中铁为负极,铜为正极,因此ⅱ中铁钉腐蚀速率快,A错误;随着反应的进行,培养皿ⅰ中铁受到了保护,锌为负极,铁为正极,不会