高考化学一轮复习能力拔高 《电解池金属的腐蚀与防护》

回夺市安然阳光实验学校第六章第3节电解池金属的腐蚀与防护
(课时活页卷)
一、单项选择题
1．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是( )
A．用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl－－2e－
===Cl2↑
B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，正极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
【答案】A
【解析】电池的负极发生的是氧化反应，B不对；粗铜精炼时，纯铜应该连接电源的负极；钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极。

2．（2013.广东阳春一中月考）21世纪是钛的世纪。

在800～1 000 ℃时电解熔融TiO2可制得钛，装置如图所示。

下列叙述正确的是( ) A．a为电源的正极
B．石墨电极上发生还原反应
C．阴极发生的反应为：TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
D．每生成0.1 mol钛，转移电子0.2 mol
【答案】C
【解析】由O2－移动方向可知b为电源正极，A项错误；b为电源正极，石墨电极上发生氧化反应，B项错误；D项每生成0.1 mol钛，转移电子0.4 mol，错误。

3．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。

下列说法不正确的是( ) A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率
C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料
D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
【答案】D
【解析】电解MgCl2溶液，溶液中H＋放电能力比Mg2＋强，得不到金属镁。

（2013.广东连州中学月考）下面两套实验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。

请同学们仔细观察，完成4～5题。

4．下列叙述正确的是( )
A．装置Ⅰ在反应过程中自始至终只生成红棕色气体
B．装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀
C．装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气
D．装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2＋
【答案】C
【解析】装置Ⅰ形成原电池，硝酸发生氧化还原反应铜作负极、铁作正极，反应的实质是铜与浓硝酸发生氧化还原反应，开始生成二氧化氮，硝酸变稀后生成一氧化氮；浓硝酸变稀后，铁和铜两个电极转换，溶液中会有亚铁离子生成；装置Ⅱ开始发生的是化学腐蚀不是电化学腐蚀，铁、氧气和水反应生成铁锈，氧气消耗后压强变小左边液面上升，接触后发生析氢腐蚀，有氢气放出。

5．下列与反应原理相关的叙述不正确的是( )
A．装置Ⅰ中不可能发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
B．装置Ⅱ在反应结束时溶液中存在Fe2＋
C．装置Ⅰ的溶液若换为稀硝酸，则腐蚀过程与原装置不同
D．装置Ⅱ中的铁丝能发生电化学腐蚀
【答案】A
【解析】浓硝酸变稀，稀硝酸与钝化生成的氧化物反应有铁离子生成，铁单质与铁离子发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，溶液中最终只含有Fe2＋；稀硝酸存在时，铁作负极，铜作正极，铁被腐蚀；装置Ⅱ开始发生的是化学腐蚀不是电化学腐蚀，铁、氧气和水反应生成铁锈，氧气消耗后压强变小液面左移，接触后发生析氢腐蚀。

6.关于如图装置所示的两个实验，说法正确的是( )
A．①②中均发生了化学变化，均是化学能转变为电能的装置
B．②中电流方向是从Zn经导线流入Cu
C．反应开始阶段，①②中均有氢气产生
D．电极反应式：①中阳极2Cl－－2e－===Cl2↑②中正极2H＋＋2e－===H2↑【答案】D
【解析】A项①装置为电解池，将电能转化为化学能；B项电流方向为从Cu流向Zn；C项①中产生的气体是Cl2。

二、双项选择题
7．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( )
A．电解时以精铜作阳极
B．电解时阴极发生还原反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu===Cu2＋＋2e－
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
【答案】BD
【解析】电解精炼铜时，粗铜作阳极，精铜作阴极，故A、C错；电解池中阴极发生还原反应，故B正确；比铜活泼性差的金属形成阳极泥，故D正确。

[
8．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变黑
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
【答案】AC
【解析】B项，铁比锡活泼，镀层破损后加速铁的腐蚀；D项，钢管与直流电源正极相连，加速铁的腐蚀。

三、非选择题
9．如图所示，甲、乙是电化学实验装置，请回答下列问题：
(1)若甲、乙两个烧杯中均盛放饱和NaCl溶液。

①甲中石墨棒上的电极反应式是
②将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯的上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为电解生成的某种气体A氧化I－生成了I2。

若A气体和I2按物质的量之比为5∶1反应，且生成两种酸，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________ ________
________________________________________________________________ ________。

③如果不考虑气体产物与烧杯中溶液之间的反应，当乙中有0.01 mol电子转移后停止实验，烧杯中溶液的体积为100 mL，则溶液混匀后的pH＝________。

(2)若甲、乙两烧杯中均盛放CuSO4溶液。

①甲中铁棒上的电极反应式为
________________________________________________________________ ________。

②乙中总反应的离子方程式为[]
________________________________________________________________ ________。

③如果起始时乙中盛放100 mL pH＝5的CuSO4溶液(25 ℃)，一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始时的浓度(忽略溶液体积的变化)，可向溶液中加入________(填写物质的化学式)________g。

【答案】(1)①O2＋4e－＋2H2O===4OH－
②5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3
③13
(2)①Fe－2e－===Fe2＋
②2Cu 2＋
＋2H 2O=====通电
2Cu ＋4H ＋
＋O 2↑
③CuO(或CuCO 3) 0.4(或0.62)
【解析】 (1)①甲为原电池，铁作负极，石墨作正极，石墨棒上电极反应是O 2＋4e －
＋2H 2O===4OH －。

②根据题意，A 气体是氯气，结合氯气和I 2的物质的
量之比为5∶1，根据质量守恒规律，可得5Cl 2＋I 2＋6H 2O===10HCl ＋2HIO 3。

③
乙为电解池，根据氯化钠溶液电解的化学反应方程式：2NaCl ＋2H 2O=====通电
2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，n (e －
)＝0.01 mol ，n (OH －
)＝n (NaOH)＝n (e －
)＝0.01 mol ，c (OH
－
)＝0.01 mol 0.1 L
＝0.1 mol/L ，pH ＝13。

(2)①甲为原电池，铁作负极其电极反应为Fe －2e －
===Fe 2＋。

②乙为电解池，
其总反应为2Cu 2＋
＋2H 2O=====通电
2Cu ＋4H ＋
＋O 2↑。

③电解一段时间后铜析出且有
氧气放出，所以只需要补充CuO 或者CuCO 3，根据pH ＝1，得c (H ＋
)＝0.1 mol/L ，
n (H ＋
)＝0.1 mol/L×0.1 L＝0.01 mol ，结合2Cu 2＋
＋2H 2O=====通电
2Cu ＋4H ＋＋O 2↑，计算得出需加入0.4克CuO 或者0.62克CuCO 3。

10．钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。

(1)生产中可用盐酸来除铁锈。

现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除
尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为
________________________________________________________________
________
________________________________________________________________
________。

(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀
________________________________________________________________________。

(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。

装置如图：
①
A 电极对应的金属是________(写元素名称)，
B 电极的电极反应式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________
________。

②若电镀前A 、B 两金属片质量相同，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 ，则电镀时电路中通过的电子为________mol 。

③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

【答案】 (1)2FeCl 3＋Fe===3FeCl 2 (2)B 、D
(3)①铜 Cu 2＋
＋2e －
===Cu ②0.08
③铁比铜活泼，镀层破损后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(叙述合理即可
【解析】 (1)铁锈主要成分为Fe 2O 3·H 2O ，与HCl 反应生成Fe 3＋
，Fe 3＋
具有强氧化性，能够氧化铁：2Fe 3＋
＋Fe===3Fe 2＋。

(2)根据原电池和电解原理可知，A 项铁作负极，加速了铁的腐蚀；B 项铁作正极被保护；C 项为铁的自然腐蚀；D 项铁作阴极，被保护。

(3)①镀铜时阳极材料应选铜。

②阳极溶解铜，阴极析出铜，故在阴极析出铜的质量为：5.12 g 2
＝2.56 g 。

根据Cu 2＋＋2e －
===Cu 可知转移电子数为0.08 mol 。

③镀铜铁破损，构成原电池，铁为负极，而镀锌铁破损后铁作正极，被保
护。

11．如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜
的精炼原理，其中乙装置中X 为阳离子交换膜。

根据要求回答相关问题：
(1) 通入氧气的电极为________(填“正极”或“负极”)，写出负极的电极
反应式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(2) 铁电极为________(填“阳极”或“阴极”)，石墨电极(C)的电极反应式
为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________
________。

(3) 反应一段时间后，乙装置中生成氢氧化钠主要在________(填“铁极”或
“石墨极”)区，简述理由是
_________________________________________________________________
_______
________________________________________________________________
________。

(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中阳极上电极反应式为
_________________________________________________________________ _______
________________________________________________________________ ________，
反应一段时间后，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(5)若在状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数为________；丙装置中阴极析出铜的质量为________。

【答案】(1)正极CH3OCH3－12e－＋16OH－===2CO32－＋11H2O
(2)阴极2Cl－－2e－===Cl2↑
(3)铁极石墨(C)极为阳极，氯离子发生氧化反应，铁极为阴极，H＋反应生成H2，OH－过量，由于阳离子交换膜只允许钠离子向阴极区移动，故氢氧化钠主要在阴极区生成
(4)Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋减小
(5)0.2×6.02×102312.8 g
【解析】甲装置中甲醚(CH3OCH3)与氧气反应，甲醚被氧化，氧气被还原，故在正极通入氧气，在负极通入甲醚。

甲醚在碱溶液中最终生成CO32－和H2O。

乙装置中铁极与负极相连，铁极为阴极，石墨(C)极为阳极；丙装置中粗铜为阳极，与甲的正极相连，精铜为阴极。

由于粗铜中含有锌等比铜活泼的金属，Zn2
＋得电子能力比Cu2＋弱，根据电子守恒，阳极铜、锌失去电子总数等于阴极上析出的铜得电子总数，故硫酸铜溶液浓度会降低。

n(O2)＝0.1 mol，O2＋4e－＋
2H2O===4OH－，n(e－)＝0.4 mol，乙装置中，铁极为阴极，电极反应为2H＋＋2e
－===H
2↑，根据电子守恒知，
n(H2)＝0.2 mol，丙装置中阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，由电子守恒知，m(Cu)＝0.2 mol×64 g/mol＝12.8 g。

12．课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法。

某研究性学习小组将下列装置如图连接，D、F、X、Y 都是铂电极、C、E是铁电极。

将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。

试回答下列问题：
(1)电源B 极的名称是________。

(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是：
________________________________________________________________ ________
________________________________________________________________ ________。

(3)设电解质溶液过量，则同一时间内C、D电极上参加反应的单质和生成的单质的物质的量之比是________。

(4)欲用丙装置将粗铜(含少量铁、锌等杂质)精炼，G极材料应该是
________(填“粗铜”或“精铜”)，电解液中原电解质的物质的量浓度将
________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(5)装置丁中的现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(6)设甲池中溶液的体积在电解前后都是500 mL ，当乙池所产生气体的体积为4.48 L(状况)时，甲池中所生成物质的物质的量浓度为________mol/L 。

【答案】 (1)负极
(2)CuSO 4＋Fe=====通电
Cu ＋FeSO 4 (3)1∶1 (4)粗铜 变小[
(5)Y 极附近红褐色变深 (6)0.4
【解析】 (1)电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F 极附近显红色，说明是氢离子放电，溶液呈碱性，F 极为阴极，则说明B 为负极。

(2)铁为阳极失电子，溶液中的铜离子得电子，则总反应为：CuSO 4＋Fe=====通电
Cu ＋FeSO 4。

(3)由(2)可知铁、铜的物质的量相同。

(4)粗铜的精炼，阳极G 应该为粗铜，由于其中一些杂质金属放电，导致溶液中的铜离子浓度减小。

(5)考查胶体的电泳现象，Fe(OH)3胶体胶粒带正电，应向负极移动。

(6)由关系式Cl 2～FeSO 4可知甲池中所生成的FeSO 4的物质的量浓度为0.4 mol/L 。