高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第21讲电解池金属电化学腐蚀与防护能演练轻松闯关

电解池金属电化学腐蚀与防护
1．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K3[Fe(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[导学号32390256] 解析：选C。

A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。

2．下列图示中关于铜电极的连接错误的是( )
[导学号32390257] 解析：选C。

在镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件应作阴极，与电源负极相连。

3.(2015·高考上海卷)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。

下列有关说法错误的是( )
A．d为石墨，铁片腐蚀加快
B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．d为锌块，铁片不易被腐蚀
D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑
[导学号32390258] 解析：选D。

由图可知，若d为石墨，则活泼金属做负极，加快了铁片的腐蚀，A正确；d为石墨，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B正确；若d为锌块，则为负极，所以铁片不易被腐蚀，C正确，D错误。

故选D。

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( )
A B C D
a 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
[导学号32390259] 解析：选B 。

电子由电源的负极流出，故a 是阴极、d 是正极，溶液中阳离子移向阴极。

5．如图装置中X 和Y 均为石墨电极，电解液为500 mL 某蓝色溶液，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1.6 g(忽略电解质溶液体积变化)。

下列有关说法中不正确的是( )
A ．X 电极是阴极
B ．Y 电极产生气体的体积为0.28 L
C ．电解后溶液的pH ＝1
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CuCO 3
[导学号32390260] 解析：选B 。

根据X 电极上有Cu 析出，可以判断X 为阴极，Y 为阳极，电极反应式为
阴极X ：2Cu 2＋＋4e － === 2Cu
0.05 mol 0.025 mol
阳极Y ：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑
0.05 mol 0.054
mol C 项，c (H ＋)＝0.05 mol 0.5 L
＝0.1 mol·L －1，pH ＝1； B 项，在标准状况下产生O 2的体积应为
0.054
mol×22.4 L·mol －1＝0.28 L 。

6．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( )
A ．M 是电源的负极
B ．左侧气孔逸出的气体可能为副产物H 2
C ．电解槽中发生的总反应为MnSO 4＋2H 2O=====电解MnO 2＋H 2↑＋H 2SO 4
D ．若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，阳极可能得到MnO 2
[导学号32390261] 解析：选C 。

根据阴离子的移动方向，石墨为阳极，铂为阴极，M 为负
极，N 为正极。

电极反应式为阳极：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑或2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋，阴
极：Mn 2＋＋2e －===Mn 或2H ＋＋2e －===H 2↑，B 项正确； C 项应为2MnSO 4＋2H 2O 电解,2Mn ＋O 2↑
＋2H 2SO 4; D 项，若把阴离子交换膜改为阳离子交换膜，则Mn 2＋在阳极发生反应：Mn 2＋－2e
－＋2H 2O===MnO 2＋4H ＋。

7．(2016·河源一中检测)用惰性电极电解物质的量浓度为1∶3的CuSO 4和NaCl 的混合溶液，可能发生的反应有( )
①2Cu 2＋＋2H 2O=====电解2Cu ＋4H ＋＋O 2↑
②Cu 2＋＋2Cl －=====电解Cu ＋Cl 2↑
③2Cl －＋2H 2O=====电解2OH －＋H 2↑＋Cl 2↑
④2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑
A ．①②③
B ．①②④
C ．②③④
D ．②④
[导学号32390262] 解析：选C 。

用惰性电极电解CuSO 4和NaCl 的混合溶液时，在阳极放
电顺序：Cl －>OH －，在阴极放电顺序：Cu 2＋>H ＋。

然后根据n (Cu 2＋)∶n (Cl －)＝1∶3，分析可
能发生的反应。

8．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。

1 min 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2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋
C ．
D 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1 min 后从C 口处收集到的气体比B 口处收集到的气体多2.24 L ，则
有0.1N A 个SO 2－4通过阴离子膜
[导学号32390263] 解析：选D 。

根据题意，电极应为惰性电极，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，电极反应式为
阳极：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑或2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋；
阴极：4H ＋＋4e －===2H 2↑或4H 2O ＋4e －===2H 2↑＋4OH －；A 、B 均正确；C 项，右侧由于H ＋放电，产生KOH ，所以其浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大；D 项，设产生O 2为x mol ，则产生H 2为2x mol ，
2x －x ＝0.1 mol x ＝0.1 mol
消耗的OH －为0.4 mol ，则有0.2N A 个SO 2－4通过阴离子膜。

9．用惰性电极电解100 mL 4 mol·L －1的CuSO 4溶液，一定时间后在阳极收集到1.12 L 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Fe 2＋浓度为(设溶液的体积不
变，反应前后均为标准状况)( )
A ．2.7 mol·L －1
B ．3 mol·L －1
C ．4 mol·L －1
D ．1 mol·L －1
[导学号32390264] 解析：选C 。

惰性电极电解硫酸铜，生成物是氧气、硫酸和铜。

加入铁粉后发生氧化还原反应，生成硫酸亚铁，所以根据S 原子守恒可知，硫酸亚铁的物质的量浓
度与原硫酸铜的物质的量浓度应该是相等的，所以反应后溶液中Fe 2＋浓度为4 mol·L －1。

10．按下图所示装置进行实验，并回答下列问题：
(1)判断装置的名称：A池为________，B池为________。

(2)锌极为________极，电极反应式为________________________________________________________________________；
铜极为________极，电极反应式为________________________________________________________________________；
石墨棒C1为________极，电极反应式为________________________________________________________________________；
石墨棒C2附近的实验现象为________________________________________________________________________。

(3)当C2极析出224 mL气体(标准状况)时，锌的质量________(填“增加”或“减少”)________g，CuSO4溶液的质量________(填“增加”或“减少”)________g。

[导学号32390265] 解析：(1)A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中构成原电池，B池中两个电极均为石墨电极，在以A为电源的情况下构成电解池，即A原电池为B电解池的电源。

(2)A 池中Zn为负极，Cu为正极，B池中C1为阳极，C2为阴极，阴极区析出H2，周围OH－富集，酚酞变红。

(3)n(H2)＝0.224 L/ 22.4 L·mol－1＝0.01 mol，故电路中转移电子的物质的量为0.01 mol×2＝0.02 mol，根据得失电子守恒，锌极有0.01 mol Zn溶解，即Zn极质量减少0.01 mol×65 g·mol－1＝0.65 g，铜极上有0.01 mol Cu析出，即 CuSO4溶液增加了0.01 mol×65 g·mol－1－0.01 mol×64 g·mol－1＝0.01 g。

答案：(1)原电池电解池
(2)负Zn－2e－===Zn2＋正Cu2＋＋2e－===Cu 阳2Cl－－2e－===Cl2↑有无色气体产生，附近溶液出现红色(3)减少0.65 增加0.01
11．(1)(2015·高考上海卷节选)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。

下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

完成下列填空：
①离子交换膜的作用为________________、________________。

②精制饱和食盐水从图中________位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。

(选填“a”“b”“c”或“d”)
(2)(2014·高考四川卷节选)①MnO2可作超级电容器材料。

用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是____________________________。

②MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。

碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是________________________________________________________________________。

(3)(2014·高考江苏卷节选)
硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。

由硫化氢获得硫单质有多种方法。

将烧碱吸收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：
S2－－2e－===S (n－1)S＋S2－===S2－n
①写出电解时阴极的电极反应式：________________________________________________________________________。

②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：________________________________________________________________________。

[导学号32390266] 解析：(1)①这里的离子交换膜采用的是阳离子交换薄膜，目的是以防阴极产生的OH－到达阳极会与氯气反应，从而得不到NaOH和Cl2。

②因为在阳极处是Cl－失去电子生成Cl2，所以Cl－的量会减少，需要外加补充，所以应该从a处补充进去精制饱和食盐水，在阴极处水得到电子生成OH－和H2，而阳极的Na＋从阳极到达阴极与OH－结合生成NaOH，所以从d处收集到NaOH。

(2)①用惰性电极电解MnSO4溶液制取MnO2时，在阳极上Mn2＋失电子后生成MnO2，根据电荷守恒和原子守恒可得电极反应式Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋。

②碱性锌锰干电池在放电时，正极上MnO2得电子生成碱式氧化锰MnO(OH)，根据电荷守恒和原子守恒可得电极反应式MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－。

(3)①在阴极电解质溶液是NaOH，同时图中显示产生了H2，因此阴极发生的电极反应为2H2O ＋2e－===H2↑＋2OH－；②加入H2SO4后，H＋与S2－n反应生成S和H2S。

答案：(1)①能得到纯度较高的NaOH溶液避免Cl2与H2反应
②a d
(2)①Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋②MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－
(3)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－②S2－n＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑
12．(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。

目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。

①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。

则阳极产生ClO2的电极反应式为________________________________________________________________________。

②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。

通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2－。

电池工作时正极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

若以该电池为电源，用石墨作电极电解100 mL含有以下离子的溶液。

产物可能存在的溶解现象)，阳极上收集到氧气的物质的量为________ mol。

[导学号32390267] 解析：(1)①阳极失去电子发生氧化反应。

②水电离产生的H＋在阴极上放电产生氢气，转移电子的物质的量n(e－)＝2n(H2)＝2×(0.112 L÷22.4 L·mol－1)＝0.01 mol，则在内电路中移动的电荷为0.01 mol，每个Na＋带一个单位的正电荷，则通过的Na＋为0.01 mol。

(2)电池工作时，正极上O2得电子发生还原反应生成O2－。

结合离子浓度可知电解过程可分为三个阶段：先是电解CuCl2、然后电解HCl、最后电解水，由此可见阴极首先析出0.1 mol Cu(同时阳极析出0.1 mol Cl2)，然后析出氢气；阳极上先是析出 0.2 mol Cl2(此时阴极已析出0.1 mol H2)，再析出氧气，设阳极析出x mol O2时两极析出气体体积相等，由题意可得：0.2＋x＝0.1＋2x，解得x＝0.1。

答案：(1)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋
②0.01在阴极发生2H＋＋2e－===H 2↑，H＋浓度减小，使H2O H＋＋OH－的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大
(2)O2＋4e－===2O2－0.1
13．(2014·高考安徽卷)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)
(2)2
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0～t1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。

实验步骤和结论不要求写具体操作过程：
[导学号32390268] 解析：(1)本题采用“控制变量法”进行研究，即保持其他条件相同，只考虑其中一个因素对实验的影响。

探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时，应保证碳粉和铁粉的质量与参照实验相同，因此实验②中铁粉为2.0 g；对比实验①和③可知，铁粉的质量及醋酸的浓度相同，而碳粉的质量不同，显然探究的是碳粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响。

(2)当铁发生析氢腐蚀时，由于生成H2，容器的压强不断增大，而发生吸氧腐蚀时，由于消耗O2，容器的压强不断减小，t2时容器的压强明显小于起始压强，说明铁发生了吸氧腐蚀，此时Fe作负极，失去电子发生氧化反应；碳粉作正极，O2在其表面得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)。

(3)Fe发生电化学腐蚀时，放出热量，使体系的温度升高，压强变大。

(4)参照实验①中药品的用量及操作方法，更换多孔橡皮塞，增加进、出气导管，并通入稀有气体，排出空气，滴加醋酸溶液，同时测量瓶内压强的变化、温度的变化等，确定猜想一是否成立。

答案：(1)②2.0③碳粉含量的影响
(2)吸氧见下图还原O2＋2H2O＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)
(3)反应放热，温度升高
(4)①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)；
②通入氩气排净瓶内空气；
③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验Fe2＋等)。

如果瓶内压强增大，假设一成立。

否则假设一不成立。

(本题属于开放性试题，答案合理即可)。