2024版新教材高考化学全程一轮总复习课时作业20电解池金属的腐蚀与防护

课时作业20 电解池金属的腐蚀与防护
一、选择题（每小题只有1个选项符合题意）
1．考古发掘出的古代青铜器（含铜、锡等金属）表面经常出现小孔腐蚀，这是一种电化学腐蚀现象。

小孔腐蚀的过程及铜腐蚀产物（铜锈）的成分如图所示。

已知：2CuCl＋H2O⇌Cu2O＋2HCl。

下列分析不正确的是（）
A．氧气是正极反应物
B．铜锈的成分与氧气浓度、pH有关
C．图乙中，Cl－从小孔内向小孔外移动
D．青铜中的锡也会发生电化学腐蚀
2．工业上采用电解的方法来制备活泼金属铝，原理如图所示。

下列说法正确的是（）
A．电解过程中阳极反应式为Al3＋＋3e－===Al
B.电解过程中每产生6.4gO2，反应所转移电子的物质的量为0.6mole－
C．若生产9g铝时，阳极损失3.6g石墨，则石墨被氧化为CO、CO2物质的量之比为1∶2
D.加入冰晶石（Na3AlF6）的目的是增强电解液的导电性
3．以铅酸蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO4溶液，装置如图所示。

若一段时间后Y 电极上有6.4g红色物质析出，停止电解。

下列说法正确的是（）
A．a为铅酸蓄电池的负极
B．电解过程中SO2－
向右侧移动
4
C．电解结束时，左侧溶液质量增加8g
D．铅酸蓄电池工作时，正极电极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－
4
4．钛被誉为第三金属，广泛用于航天航空等领域。

硼化钒（VB2）—空气电池的放电反
应为4VB 2＋11O 2===4B 2O 3＋2V 2O 5，以该电池为电源电解制备钛的装置如图所示。

下列说法不正确的是（ ）
A ．电解过程中，OH －由左侧经阴离子交换膜向右侧迁移
B ．Pt 极反应式为2VB 2＋22OH －－22e －===V 2O 5＋2B 2O 3＋11H 2O
C ．石墨电极可能发生反应：2Cl －－2e －===Cl 2↑、2O 2－－4e －===O 2↑
D ．若石墨极只收集到4.48LCl 2，则理论上可制备4.8gTi
5．在N­羟基邻苯二甲酰亚胺（NHPI ）介质中，可实现醇向醛的转化，原理如图。

下列说法错误的是（ ）
A ．理论上NHPI 的总量在反应前后不变
B ．海绵Ni 电极作阳极
C ．总反应为
D ．每消耗1mmol 苯甲醇，产生22.4mL 氢气
6．电解高浓度RCOONa （羧酸钠）的NaOH 溶液，在阳极RCOO －放电可得到R —R （烷烃）。

下列说法不正确的是（ ）
A ．电解总反应方程式：2RCOONa ＋2H 2O=====通电R —R ＋2CO 2↑＋H 2↑＋2NaOH
B ．RCOO －
在阳极放电，发生氧化反应
C ．阴极的电极反应：2H 2O ＋2e －===2OH －＋H 2↑
D ．电解CH 3COONa 、CH 3CH 2COONa 和NaOH 混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷
7．高铁酸钠（Na 2FeO 4）是一种新型绿色水处理剂。

工业上可用电解浓NaOH 溶液制备Na 2FeO 4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。

下列说法错误的是（ ）
A ．阳极反应式：Fe －6e －＋8OH －===FeO 2－
4 ＋4H 2O
B ．甲溶液可循环利用
C ．离子交换膜a 是阳离子交换膜
D ．当电路中通过2mol 电子的电量时，Fe 电极会有1molH 2生成
8．中科院功能纳米结构设计与组装重点实验室科研团队以“铆合”了纳米金属Ni 催化剂的SrTiO 3基陶瓷为电极，以固体氧化物为电解质，通过电解CO 2制备CO ，其原理如图所示。

下列说法错误的是（ ）
A ．a 接电源的负极
B ．陶瓷电极A 的电极反应式为CO 2＋2e －===CO ＋O 2－
C ．该电解池工作时，固体电解质中O 2－向电极B 移动
D ．可以用Fe 作电极B ，电极反应式为2O 2－－4e －===O 2↑
9．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。

下列说法错误的是（ ）
A ．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B ．通电时，阴极上的电极反应为2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －
C ．断电时，锌环上的电极反应为Zn 2＋＋2e －===Zn
D ．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
二、选择题（每小题有1个或2个选项符合题意）
10．某同学进行下列实验：
操作 现象
取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含
酚酞和K 3[Fe （CN ）6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈
下列说法不合理的是（ ）
A.生铁片发生吸氧腐蚀
B.中心区的电极反应式为Fe －2e －===Fe 2＋
C.边缘处的电极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －
D.交界处发生的反应为4Fe 2＋＋O 2＋10H 2O===4Fe （OH ）3＋8H ＋
11．实验室以某燃料电池为电源模拟工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染的装置如图所示，电解过程中Fe 电极附近有N 2产生。

下列说法不正确的是（ ）
A.电解过程中，装置甲中Fe电极附近溶液颜色变化为无色→黄色→浅绿色
＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O
B.b电极的电极反应式：2NO－
3
C.装置乙的中间室中的Na＋移向右室，Cl－移向左室
D.1mol甲醇参加反应时，整个装置能产生0.6molN2
12．国内某动力电池研究院运用FFC剑桥工艺实现熔盐电解SiO2制备硅材料，装置如图所示。

下列说法中错误的是（）
A.阳极反应为C＋2O2－－4e－===CO2↑
B.SiO2电极质量减少32g时，生成CO2体积为22.4L
C.电解过程，熔盐中Ca2＋移向石墨电极的方向
D.若用其他惰性电极代替石墨，可能会生成O2、Cl2
三、非选择题
13．下图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色（指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色）。

回答下列问题：
（1）下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是（填序号）。

①A极溶液由红变黄
②B极溶液由红变黄
③A极溶液不变色
④B极溶液不变色
（2）写出A极的电极反应式：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

（3）写出B 极的电极反应式：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

（4）检验a 管中气体的方法是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

（5）检验b 管中气体的方法是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

（6）电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

14．电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。

请回答下列问题：
（1）以铜为阳极，石墨为阴极，用NaCl 溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu 2O 和一种清洁能源，则阳极反应式为 ，阴极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

（2）某同学设计如图1所示的装置探究金属的腐蚀情况。

下列判断合理的是 （填字母）。

a ．②区铜片上有气泡产生
b ．③区铁片的电极反应式为2Cl －－2e －===Cl 2↑
c ．最先观察到变成红色的区域是②区
d ．②区和④区中铜片的质量均不发生变化
（3）最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH 3CHO
＋H 2O=====电解CH 3CH 2OH ＋CH 3COOH ，实验室中，以一定浓度的乙醛—Na 2SO 4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图2所示。

①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b 极应通入 （填化学式），
电极反应式为_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量（填“增大”“减小”或“不变”）。

②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。

若在两极区分别注入1m3乙醛含量为3000mg·L－1的废水，可得到乙醇kg（计算结果保留小数点后一位）。

课时作业20 电解池金属的腐蚀与防护
1．解析：青铜器中含铜、锡等金属，也含有其他金属及非金属杂质，由于物质金属性不同，周围存在电解质溶液，形成了原电池，由于电解质溶液显中性，发生吸氧腐蚀，正极上氧气发生得电子的还原反应生成OH－，因此氧气是正极反应物，A正确；根据图乙可知，在锈蚀小孔外铜锈成分为Cu2（OH）2CO3、Cu2（OH）3Cl，Cu元素化合价为＋2价，在小孔附近铜锈是Cu2O，小孔内壁铜锈成分是CuCl，Cu元素化合价为＋1价，小孔外氧气浓度大，Cu元素价态高，小孔内氧气浓度小，Cu元素价态低，铜锈成分与氧气浓度有关，在溶液酸性较强时可逆反应2CuCl＋H2O⇌Cu2O＋2HCl的平衡逆向移动，铜锈成分主要是CuCl，若溶液酸性弱，平衡正向移动，铜锈成分主要是Cu2O，可见铜锈成分也与溶液的pH有关，B正确；由CuCl是在小孔内壁生成，可知Cl－会从小孔外向小孔内移动，C错误；由于Sn的金属性比Cu强，与Cu构成原电池时，Sn作负极，被氧化而发生电化学腐蚀，D正确。

答案：C
2．答案：C
3．答案：C
4．解析：由硼化钒—空气电池放电总反应结合题图推知，Cu电极是正极，Pt电极是负极，故OH－由左侧经阴离子交换膜向右侧迁移，A正确；Pt电极上VB2发生氧化反应，电极反应式为2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O，B正确；石墨电极是电解池的阳极，电解质中阴离子（Cl－、O2－）发生氧化反应，C正确；题目未指明4.48LCl2是否处于标准状况，不能据此计算制备Ti的质量，D错误。

答案：D
5．解析：根据题意可知，NHPI在阳极区参与反应，又在阴极区为生成物，因此理论上NHPI的总量在反应前后不发生改变，A正确；Ni2＋在海绵Ni电极失去电子得到Ni3＋，发生氧化反应，则海绵Ni为阳极，B正确；阳极反应式为Ni2＋－e－===Ni3＋，阳极区同时还发生反应：Ni3＋＋NHPI―→Ni2＋＋PINO，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2，阴极区同时还发生反应：
＋NHPI，因此总反应为
＋H2↑，C正确；未指明标准状况，不能用V m＝22.4L·mol －1进行计算，D错误。

答案：D
6．解析：CO2可与NaOH反应，故电解后不能得到CO2，A项错误；阳极发生失电子的氧化反应，B项正确；阴极得电子，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，C项正确；根据电解RCOONa的NaOH溶液生成R—R可知，电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH的混合溶液，
CH3—、CH3CH2—可结合成乙烷、丙烷、丁烷，D项正确。

答案：A
7．解析：A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe－6e－＋8OH－===FeO2－
4
＋4H2O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，正确；D项，Fe为阳极，发生氧化反应，不会产生H2，错误。

答案：D
8．解析：CO2转化为CO发生了还原反应，故陶瓷电极A为阴极，a应当与电源的负极相连，A正确。

阴极上的电极反应式为CO2＋2e－===CO＋O2－，B正确。

该电解池工作时，固体电解质中O2－向阳极移动，电极B为阳极，所以O2－向电极B移动，C正确。

Fe为活泼金属，而电极B为阳极且该电极上应该生成O2，故不能用Fe作阳极，D错误。

答案：D
9．解析：通电时，锌环与电源正极相连，锌环作阳极，锌失电子发生氧化反应，故A 正确；铁帽为阴极，阴极上H＋得到电子生成氢气，阴极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH －，故B正确；断电时，锌铁形成原电池，锌失电子生成Zn2＋，锌环上的电极反应为Zn－2e －===Zn2＋，Fe作正极被保护，仍能防止铁帽被腐蚀，故C错误、D正确。

答案：C
10．解析：生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C选项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋（Fe2＋遇K3[Fe（CN）6]变蓝），Fe－2e－===Fe2＋，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，故D项不合理。

答案：D
11．解析：根据题意，装置甲是电解池，装置乙是原电池。

装置乙中b电极上NO－
3
得电子转化为N2，b极为正极，则a电极为负极，进而推知装置甲中Fe电极是阳极。

A项，电
解过程中，装置甲中Fe电极发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，然后Fe2＋和NO－
2发生反应2NO－
2
＋8H＋＋6Fe2＋===N2↑＋6Fe3＋＋4H2O，Fe电极附近溶液颜色变化为无色→浅绿色→黄色，错
误；B项，b电极为正极，正极上NO－
3得电子生成N2，电极反应式为2NO－
3
＋10e－＋12H＋===N2↑
＋6H2O，正确；C项，根据原电池中离子移动方向判断，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，正确；D项，a电极的电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋，1molCH3OH参加反应时，装置乙中能产生0.6molN2，电路中通过电子6mol，装置甲中能产生0.5molN2，整个装置共产生1.1molN2，错误。

答案：AD
12．答案：BC
13．答案：（1）①④
（2）2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑、Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓[或2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg（OH）2↓]
（3）2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
（4）用拇指按住管口，取出试管a，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰
（5）用拇指按住管口，取出试管b，放开拇指，将带火星的木条伸入试管内，木条复
燃
（6）溶液呈红色，白色沉淀溶解
14．解析：（1）由于阳极材料为铜，所以铜自身失电子被氧化，由题可知，氧化产物为Cu2O，可得阳极反应式为2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋，阴极上阳离子放电，即溶液中H＋被还原成清洁能源H2。

（2）左半区是原电池装置，发生的是铁的吸氧腐蚀，电极反应式为负极（Fe）：Fe－2e－===Fe2＋，正极（Cu）：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，右半区是电解池装置，电极反应式为阳极（Fe）：Fe－2e－===Fe2＋，阴极（Cu）：2H＋＋2e－===H2↑。

由于电解引起腐蚀的速率远大于吸氧腐蚀的速率，因此最先观察到变成红色的区域是④区，故a、b、c三项均错误。

（3）①根据电解液中阳离子的迁移方向可知直流电源上a为正极，通入O2，b为负极，
通入CH4，在碱性条件下CH4的氧化产物为CO2－
3。

在电解过程中，由于SO2－
4
没能参与放电，
且阳离子交换膜不允许阴离子自由通过，因此根据质量守恒可得阴极区Na2SO4的物质的量不变。

②阴极区发生还原反应，即CH3CHO转化成CH3CH2OH，设生成的乙醇为x kg，根据碳原子守恒可得关系式：
CH3CHO ～CH3CH2OH
44 46
3000×103
106
×60%x
解得x≈1.9。

答案：（1）2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋
2H＋＋2e－===H2↑（2）d
（3）①CH4CH4－8e－＋10OH－===CO2－
3
＋7H2O 不变②1.9。