高三化学一轮复习课时作业16：电解池 金属的电化学腐蚀与防护

第22讲电解池金属的电化学腐蚀与防护
1．下列关于电化学知识的说法正确的是()
A．电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠
B．电解精炼铜时，阳极质量的减少不等于阴极质量的增加
C．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Al、Fe、Cu
D．电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2＋未反应完)，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态
2．(2017·广东惠州调研)某同学设计下图装置探究氯碱工业原理，下列说法正确的是()
A．石墨电极与直流电源负极相连
B．铜电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na＋向石墨电极迁移
D．用湿润的KI-淀粉试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色
3．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()
A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小
C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D．图d中，Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的4．(2017·河南天一大联考)CO2是重要的温室气体，对地球温室效应的“贡献”最大，如何利用CO2是摆在科技工作者面前的重要课题。

如图所示电解装置可将CO2转化为乙稀，该装置的电解质溶液为强酸性水溶液，电极材料为惰性电极。

下列有关说法正确的是()
A．a为电池的正极
B．电解过程中H＋移向阳极
C．反应前后溶液的pH保持不变
D．阴极反应式：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
5．新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，KOH溶液为电解液。

某研究小组用甲烷燃料电池作为电源，进行粗铜的电解实验，实验装置如图所示：
下列说法不正确的是()
A．a极为粗铜，发生的反应为Cu－2e－===Cu2＋
B．b为阴极，发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．电池负极发生的反应为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
D．甲烷电池中，溶液的pH逐渐减小
6．用石墨作电极电解0.1 mol·L－1的NaCl溶液，通电一段时间后发现两极收集的气体体积
之比为4∶3(不考虑气体的溶解)，下列说法正确的是()
A．在电解后的溶液中注入一定量的盐酸可以使溶液恢复到原始状态
B．在电解质溶液中通入标准状况下4.48 L的氯化氢气体并注入0.1 mol的水可以使溶液恢复到原始状态
C．阴极产生的气体的物质的量是阳极产生气体的物质的量的0.75倍
D．阳极产生的气体的平均摩尔质量为58 g/mol
7.金属的腐蚀除化学腐蚀和普通的电化学腐蚀外，还有“氧浓差腐蚀”，如在管道或缝隙等处的不同部位氧的浓度不同，在氧浓度低的部位是原电池的负极。

下列说法正确的是()
A．纯铁的腐蚀属于电化学腐蚀
B．钢铁吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
C．海轮在浸水部位镶一些铜锭可起到抗腐蚀作用
D．在图示氧浓差腐蚀中，M极处发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
8.LiOH是制备锂离子电池的材料，可由电解法制备。

工业上利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。

下列说法中正确的是()
A ．
B 极区电解液为LiOH 溶液
B ．电极每产生22.4 L 气体，电路中转移2 mol e －
C ．电解过程中Li ＋移入B 电极区、OH －移入A 电极区
D ．电解池中总反应方程式为：2HCl=====电解2H 2↑＋Cl 2↑
9．现代工业生产中常用电解氯化亚铁溶液的方法制得氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。

工艺原理如图所示。

下列说法中不正确的是( )
A ．左槽中发生的反应为2Cl －－2e －
===Cl 2↑
B ．右槽中的反应式：2H ＋＋2e －===H 2↑
C ．H ＋从电解池左槽迁移到右槽
D ．FeCl 3溶液可以循环利用
10．(2017·山东威海模拟)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。

当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。

请回答下列问题：
(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为__________________________。

(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳级”)，总反应方程式为______________________________。

(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况下)，丙池中________极析出________g铜。

(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

11．如图装置甲是某可充电电池的示意图，该电池放电的化学方程式为2K2S2＋KI3===K2S4＋3KI，图中的离子交换膜只允许K＋通过，C、D、F均为石墨电极，E为铜电极。

工作一段时间后，断开K，此时C、D两电极产生的气体体积相同，E电极质量减少1.28 g。

(1)装置甲的A电极为电池的________极，电解质的K＋从离子交换膜的________(填“左侧”或“右侧”，下同)向离子交换膜的________迁移；B电极的电极反应式为_______________。

(2)装置乙D电极析出的气体是________，体积为________ mL(标准状况)。

(3)若将装置丙中的NaCl溶液改换成FeCl2和FeCl3的混合溶液。

从反应初始至反应结束，丙装置溶液中金属阳离子物质的量浓度与转移电子的物质的量的变化关系如图所示。

Ⅰ.图中②表示的是________(填金属离子符号)的变化曲线。

Ⅱ.反应结束后，若用0.5 mol·L－1 NaOH溶液沉淀丙装置溶液中的金属阳离子(设溶液体积为100 mL)，则至少需要0.5 mol·L－1 NaOH溶液________ mL。

——★参考答案★——
1．『答案』B
2．『答案』B
『解析』该装置为电解饱和食盐水，铜作阴极，与电源负极相连，A错误；电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B正确；氢氧化钠在铜电极附近产生，阳离子向铜电极移动，C错误；石墨作阳极，与电源正极相连，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，用湿润的KI-淀粉试纸在石墨电极附近检验气体，试纸变蓝色，D错误。

3．『答案』B
『解析』因液面处氧气的浓度大且与海水接触，故在液面处铁棒腐蚀最严重，A错误；接通开关后形成原电池，Zn的腐蚀速率增大，H＋在Pt电极上放电产生H2，C错误；干电池自放电腐蚀是NH4Cl产生的H＋的氧化作用引起的，D错误。

4．『答案』D
『解析』二氧化碳得电子生成乙烯，为阴极反应，所以a为电池的负极，A错误；由离子的定向移动可知电解过程中H＋移向阴极，B错误；阴极二氧化碳得电子生成乙烯，总反应为2CO2＋2H2O===C2H4＋3O2，消耗水，c(H＋)增大，pH减小，C错误；阴极的电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，D正确。

5．『答案』C
『解析』根据甲烷燃烧的化学方程式可知，甲烷作还原剂，在负极发生反应CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O，氧气在正极发生反应2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，C错误；根据正负极反应生成和消耗OH－量的关系得出反应过程中溶液的pH逐渐减小，D正确；电解精炼铜时，与电源正极相连的是粗铜，与电源负极相连的是纯铜，故a极是粗铜，发生的反应为Cu－2e－===Cu2＋，A正确；b极是纯铜，发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，B正确。

6．『答案』D
『解析』分析电解NaCl 溶液过程，阳极产生Cl 2，阴极产生H 2，而由得失电子守恒可知生成的Cl 2和H 2的体积应该相等，现两极收集的气体体积之比为4∶3 ，说明发生了过度电解，Cl －完全放电后OH －
放电生成O 2，假设电解过程中生成了a mol H 2、b mol O 2、c mol Cl 2，则a ∶(b ＋c )＝4∶3，再由得失电子守恒可知：2a ＝4b ＋2c ，解得：a ＝4b ＝2c ，则可认为电解消耗的n (HCl)∶n (H 2O)＝2∶1。

当n (HCl)∶n (H 2O)＝2∶1时，w (HCl)＝2×36.5
2×36.5＋1×18×100%≈80.2%，远大于浓盐酸的最大浓度，A 错误；只能知道HCl 与H 2O 对应的比值关系，但无法知道确定值，B 错误；阴极生成H 2，阳极生成Cl 2和O 2，阳极产生的气体的物质的量是阴极产生气体的物质的量的0.75倍，C 错误；由于n (Cl 2)∶n (O 2)＝c ∶b ＝2∶1，所以混合气体的平均摩尔质量M ＝
1×32＋2×712＋1
g/mol ＝58 g/mol ，D 正确。

7.『答案』D
『解析』纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能构成原电池，所以发生化学腐蚀，A 错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，负极的电极反应式为Fe －2e －===Fe 2＋，B 错误；铜不如铁活泼，铜、铁在海水中形成原电池，Fe 作负极，加快了海轮的腐蚀，C 错误；因氧浓度低的部位是原电池的负极，由图示可知，M 处O 2浓度高，该处O 2得到电子，其电极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －，D 正确。

8.『答案』A
『解析』电解制备LiOH ，两电极区电解液分别为LiOH 和LiCl 溶液。

由图可知，右侧生成H 2，则B 中H ＋放电，B 为阴极，在B 中制备LiOH ，B 极区电解液为LiOH 溶液，A 正确；A 中为LiCl 溶液，Cl －放电生成Cl 2，则阳极反应式为2Cl －－2e －===Cl 2↑，电极每产生标准状况下22.4 L 气体，电路中转移2 mol e －，B 错误；Li ＋向阴极移动，即由A 透过阳离子交换膜向B 移动，OH －向阳极移动，但是OH －不能透过阳离子交换膜，C 错误；电解池的阳
极上是Cl －失电子，阴极上是H ＋得电子，电解的总反应方程式为2H 2O ＋2LiCl=====电解H 2↑＋
Cl 2↑＋2LiOH ，D 错误。

9．『答案』A
『解析』根据装置图可知Fe 2＋在电解池的左槽中被氧化生成Fe 3＋，则左槽是电解池的阳极，右槽是电解池的阴极。

阳极(左槽)的电极反应式为Fe 2＋－e －===Fe 3＋，A 错误；阴极(右槽)的电极反应式为2H ＋＋2e －===H 2↑，B 正确；电解池中阳离子H ＋从电解池阳极(左槽)迁移到阴极(右槽)，C 正确；反应池中的反应为2FeCl 3＋H 2S===2FeCl 2＋2HCl ＋S↓，故FeCl 3溶液可以循环利用，D 正确。

10．『答案』(1)原电池 CH 3OH －6e －＋8OH －===CO 2－3＋6H 2O
(2)阳极 4AgNO 3＋2H 2O=====电解4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3
(3)280 D 1.60
(4)减小 增大
『解析』(1)甲池为原电池，通入CH 3OH 的电极为负极，电极反应式为CH 3OH －6e －＋8OH －===CO 2－
3＋6H 2O 。

(2)乙池中为用惰性电极电解AgNO 3溶液，其中A 作阳极，B 作阴极，总反应式为：4AgNO 3
＋2H 2O=====电解4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3。

(3)根据各电极上转移的电子相同，得n (Ag)＝4n (O 2)＝2n (Cu)，故V (O 2)＝⎝⎛⎭
⎫14×5.40108×22.4 L ＝0.28 L ＝280 mL ，m (Cu)＝⎝⎛⎭
⎫12×5.40108×64 g ＝1.60 g 。

(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl 溶液，根据丙中总反应2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH
＋H 2↑＋Cl 2↑，则溶液pH 增大，而甲中总反应为2CH 3OH ＋3O 2＋4KOH===2K 2CO 3＋6H 2O ，溶液pH 减小。

11．『答案』(1)负 左侧 右侧 I －3＋2e －===3I －
(2)H 2(或氢气) 224 (3)Ⅰ.Fe 2＋ Ⅱ.28
『解析』(1)由E 电极(铜)的质量减少可知E 为阳极，则F 为阴极，A 为负极，B 为正极，C 为阳极，D 为阴极。

原电池中阳离子从负极移向正极，即K ＋由左侧透过离子交换膜移向右侧。

根据电池放电的化学方程式知，I －3在正极得电子发生还原反应，生成I －。

(2)D 电极上首先发生反应Cu 2＋＋2e －===Cu ，当Cu 2＋消耗尽时，发生反应2H ＋＋2e －===H 2↑，
根据得失电子守恒，该电极析出的H 2的体积为： 1.28 g 64 g·mol －1×2－0.1 L×0.1 mol·L －1×22
×22400 mL·mol －1＝224 mL 。

(3)Ⅰ.若将装置丙中的NaCl 溶液改换成FeCl 2和FeCl 3的混合溶液，则电解时，阳极(E 电极)发生反应Cu －2e －===Cu 2＋，阴极(F 电极)发生反应Fe 3＋＋e －===Fe 2＋，故①、②、③分别表示Fe 3＋、Fe 2＋、Cu 2＋的变化曲线。

Ⅱ.由题图中曲线可以看出，反应后溶液中c (Cu 2＋)＝2×10－2 mol·L －1，c (Fe 2＋)＝5×10－2 mol·L －1，c (Fe 3＋) ＝0 mol·L －1，要使溶液中的金属阳离子完全
沉淀，需要n (NaOH)＝[n (Cu 2＋)＋n (Fe 2＋)]×2＝(0.02 mol·L －1＋0.05 mol·L －1)×0.1 L×2＝0.014
mol ，V (NaOH)＝0.014 mol 0.5 mol·L －1
＝0.028 L ，即28 mL 。