高考化学（人教）一轮复习全程构想（检测）-第六章　化学反应与能量 课时作业22 Word版含解析

课时作业22　电解池、金属的腐蚀与防护

授课提示：对应学生用书第335页]

基础题组]

1．(2017·济南二中月考)下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　)

A．地下钢管连接镁块

B．金属护拦表面涂漆

C．汽车底盘喷涂高分子膜

D．水中的钢闸门连接电源的负极

解析：镁的活泼性大于铁，用牺牲镁块的方法来保护地下钢管而防止被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法，A错误；对金属护栏涂油漆使金属和空气、水等物质隔离而防止生锈，属于外加保护层的保护法，B错误；汽车底盘喷涂高分子膜阻止了铁与空气、水的接触，从而防止金属被腐蚀，属于外加保护层的保护法，C错误；水中的钢闸门连接电源负极，钢闸门作为阴极聚集大量电子而被保护，属于使用外加电流的阴极保护法，D正确。

答案：D

2．(2017·大连月考)下列有关电化学装置的说法正确的是(　　)

A．用图1装置处理银器表面的黑斑(Ag2S)，银器表面发生的反应为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－

B．用图2装置电解一段时间后，铜电极部分溶解，溶液中铜离子的浓度基本不变

C．图3装置中若直流电源的X极为负极，则该装置可实现粗铜的电解精炼

D．图4装置中若M是铜，则该装置能防止铁被腐蚀

解析：题图1装置中，银器、铝与食盐水构成原电池，银器是正极，银器上的Ag2S发生还原反应生成银，A项正确；题图2装置中，铜电极是阴极，铜不参与电极反应，B项错误；题图3装置中若X极为负极，则粗铜是阴极，电解精炼铜时粗铜应作阳极，C项错误；题图4装置中，铁作负极，铁被腐蚀，D项错误。

答案：A

3．(2017·锦州一模)某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是(　　)

A．铜电极附近观察到黄绿色气体

B．石墨电极附近溶液呈红色

C．溶液中的Na＋向石墨电极移动

D．铜电极上发生还原反应

解析：根据电解饱和食盐水的装置，如果通电两极均有气泡产生，则金属铜一定是阴极，该极上的反应为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，石墨为阳极，发生的电极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，故石墨电极附近观察到黄绿色气体，铜电极附近溶液呈红色，A、B错误；选项C，Na＋应向阴极也就是铜电极移动，故C项错误；选项D，铜电极为阴极，发生还原反应，故D正确。

答案：D

4．(2017·烟台期末)常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液，电解一段时间后，下列有关电解质溶液变化的说法正确的是(　　)

A．电解质溶液的浓度增大，pH减小

B．电解质溶液的浓度增大，pH增大

C．电解质溶液的浓度减小，pH减小

D．电解质溶液的浓度不变，pH不变

解析：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液呈酸性，常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液实质是电解水，因此NaHSO4溶液的浓度增大，c(H＋)增大，pH减小，故A项正确。

答案：A

5．(2017·长春质检)将等物质的量浓度的Cu(NO3)2和KCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法错误的是(　　)

A．AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu

B．BC段表示在阴极上是H＋放电产生了H2

C．CD段相当于电解水

D．阳极先析出Cl2，后析出O2，阴极先产生Cu，后逸出H2

解析：设CuSO4和KCl的物质的量各为n mol，AB段：阳极发生2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极发生Cu2＋＋2e－===Cu，n mol氯离子失n mol电子，阴极上n mol铜离子得n mol电子，由于铜离子水解使溶液呈酸性，铜离子浓度逐渐减小，则溶液pH逐渐增大；BC段：阳极发生2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极发生Cu2＋＋2e－===Cu，阴极上n mol铜离子再得n mol电子，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH迅速减小；CD段：阳极发生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极发生2H＋＋2e－===H2↑，实质是电解水，溶液中氢离子浓度逐渐增大，pH减小。由上述分析可知，AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生Cu，A正确；BC段表示在阴极上电极反应式为：Cu2＋＋2e－===Cu，B错误；CD段阴阳两极分别发生2H＋＋2e－===H2↑和4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，即CD段被电解的物质是水，C正确；由上述分析可知，阳极先逸出Cl2，后逸出O2，阴极先产生Cu，后逸出H2，D正确。

答案：B

6．(2017·兰州模拟)如图所示(1)当k与b相连时，石墨是________极，铜极上的电极反应式为________。

(2)若停止通入氧气，当k与a相连时，该装置开始时发生反应的化学方程式为________________。

(3)当k与a相连时，若要实现电解精炼铜的目的，对上图要作如下改变；________________。电解结束后原电解质溶液浓度将________(填“变大”、“变小”或“不变”)，其原因是________________。

解析：(1)当k与b相连时，构成原电池，石墨作正极，Cu作负极，铜发生吸氧腐蚀。(2)当k与a相连时，构成电解池，铜作阳极失去电子而溶解，正极石墨上H＋得到电子生成H2，从而写出反应的化学方程式。(3)当k与a相连时，若要构成电解精炼铜的装置，需将石墨电极换为精铜，铜电极换为粗铜，稀硫酸换为CuSO4溶液；阳极粗铜中含有比铜活泼的锌、铁、镍等失去电子，而阴极只有Cu2＋得电子析出，因此电解结束后溶液中Cu2＋浓度减小，从而使CuSO4溶液的浓度减小。

答案：(1)正　Cu－2e－===Cu2＋

(2)Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑

(3)停止充氧气，将石墨电极换成精铜、铜电极换成粗铜、硫酸溶液换成硫酸铜溶液　变小　溶液中增加了锌离子、亚铁离子等，而硫酸根离子不变，铜离子浓度减小或阳极溶解的铜少于阴极析出的铜，从而使溶液中硫酸铜的浓度降低(其他合理答案也可)

7．(2017·保定质检)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。当闭合该装置的开关时，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一极的电极反应式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，乙池中发生反应的总电极反应式为________________。

(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)，丙池中________(填“C”或“D”)极析出________ g铜。

(4)若丙池中电极不变，将其中溶液换成NaCl溶液，开关闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)；丙池中溶液的pH将________。

解析：(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极发生氧化反应，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。

(2)乙池为用惰性电极电解AgNO3溶液，总电极反应式为4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。

(3)根据各电极上转移电子的数目相同得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，V(O2)＝××22.4 L·mol－1＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝××64 g·mol－1＝1.60 g。

(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据总反应式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，可知电解一段时间后，溶液的pH将增大，而甲池中总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，电解一段时间后，溶液pH将减小。

答案：(1)原电池　CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O

(2)阳极　4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3

(3)280　D　1.60

(4)减小　增大

能力题组]

1．(2017·丹东测试)在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多金属腐蚀现象。现通过如图所示装置进行实验探究。下列说法正确的是(　　)

A．用图Ⅰ所示装置进行实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可用酒精灯加热具支试管

B．图Ⅱ是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ所示装置的正极材料是铁

C．铝制品表面出现白斑的原理可以通过图Ⅲ所示装置进行探究，Cl－由活性炭向铝箔表面迁移，并发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑

D．图Ⅲ所示装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑

解析：A项，加热使具支试管中气体体积增大，部分气体逸出，冷却后，气体体积缩小，导管中形成液柱，并不能证明金属发生吸氧腐蚀，错误；B项，负极材料应为铁，错误；C项，铝箔为负极，活性炭为正极，正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，负极反应为Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3，错误；D项，将正极反应式和负极反应式相加可得图Ⅲ所示装置的总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，正确。

答案：D

2．(2017·包头质检)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

解析：图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触较少，腐蚀程度较轻，A错误；图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金作正极，腐蚀速率减小，B正确；图c中，接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，C错误；图d中，Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的还原性引起的，D错误。

答案：B

3．(2017·大同测试)关于下图所示各装置的叙述中，正确的是(　　)

A．装置①为原电池，总反应是：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋

B．装置①中，铁做负极，电极反应式为：Fe3＋＋e－===Fe2＋

C．装置②通电一段时间后石墨Ⅱ电极附近溶液红褐色加深

D．若用装置③精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液

解析：装置①为原电池，铁作负极，铜作正极，负极上铁失电子生成亚铁离子，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋，正极上铁离子得电子生成亚铁离子，电极反应式为：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电池总反应为：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，A、B错误；氢氧化铁胶粒带正电荷，该装置是电解池，电解池工作时，带正电荷的氢氧化铁胶粒向阴极Ⅱ移动，所以石墨Ⅱ电极附近溶液红褐色加深，C正确；根据电流方向知，a是正极，b是负极，则c是阳极，d是阴极，电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，D错误。

答案：C

4．(2017·长春测试)

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，则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＋迁移入B电极区、OH－迁移入A电极区

D．电解池中总反应方程式为：2HClH2↑＋Cl2↑

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，右侧生成氢气，则B中氢离子放电，可知B为阴极，A为阳极，在B中生成LiOH，则B极区电解液为LiOH溶液，A正确；A极区电解液为LiCl溶液，氯离子放电生成氯气，则阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，电极每产生标况下22.4 L气体，电路中转移的电子才是2 mol，B错误；Li＋向阴极移动，即由A经过阳离子交换膜向B移动，OH－向阳极移动，但是阳离子交换膜不允许氢氧根离子通过进入A电极区，C错误；电解池的阳极上是氯离子失电子，阴极上是氢离子得电子，电解的总反应方程式为：2H2O＋2LiClH2↑＋Cl2↑＋2LiOH，D错误。

答案：A

5．(2017·日照实验月考)纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是(　　)

A．钛电极发生氧化反应

B．阳极附近溶液的pH逐渐增大

C．离子交换膜应采用阳离子交换膜

D．阳极反应式是：2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O

解析：钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误，D项正确；由阴极区迁移过来的OH－在阳极全部参与反应；阳极附近溶液的pH不变，B项错误。

答案：D

6．(2017·烟台质检)等物质的量的BaCl2、K2SO4和AgNO3溶于水形成混合溶液，用石墨电极电解此溶液，经过一段时间后，阴、阳两极收集到的气体体积之比为3：2。下列说法正确的是(　　)

A．阴极反应为：Ag＋＋e－===Ag

B．阳极始终发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑

C．两极共生成三种气体

D．向电解后溶液中通入适量的HCl可使溶液恢复到电解前的状态

解析：三种物质溶于水后，发生反应Ba2＋＋SO===BaSO4↓、Ag＋＋Cl－===AgCl↓，则混合溶液的溶质为KCl和KNO3。由题意，阴、阳两极收集到的气体体积之比为3：2，所以阴极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑和4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴、阳两极共生成氢气、氯气和氧气三种气体，要使电解质溶液复原，需要通入适量的HCl，还需要加入适量的水。

答案：C

7．(2017·西安质检)某蓄电池的反应为NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2

(1)该蓄电池充电时，发生还原反应的物质是________(填选项字母)。放电时生成Fe(OH)2的质量为18 g，则外电路中转移的电子数是________。

A．NiO2　　B．Fe

C．Fe(OH)2  D．Ni(OH)2

(2)为防止远洋轮船的钢铁船体在海水中发生电化学腐蚀，通常在船体上镶嵌Zn块，或与该蓄电池的________(填“正”或“负”)极相连。

(3)以该蓄电池作电源，用如图所示的装置在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是________________(用相关的电极反应式和离子方程式表示)。

(4)精炼铜时，粗铜应与直接电源的________(填“正”或“负”)极相连。精炼过程中，电解质溶液中的c(Fe2＋)、c(Zn2＋)会逐渐增大而影响进一步电解。甲同学设计如下除杂方案：

已知：

则加入H2O2的目的是________________。乙同学认为应将方案中的pH调节到8，你认为此观点________(填“正确”或“不正确”)，理由是________________。

解析：(1)该蓄电池充电时反应逆向进行，发生还原反应的电极为阴极，电极反应式为Fe(OH)2－2e－===Fe＋2OH－。放电时Fe→Fe(OH)2，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，每生成1 mol Fe(OH)2，转移2 mol电子，18 g Fe(OH)2的物质的量为0.2 mol，故转移0.4 mol电子。

(2)外接电源的阴极保护法中，船体应与蓄电池的负极相连。

(3)铝制品发生钝化时，在铝表面形成致密的氧化膜，也会有Al3＋进入溶液中与HCO发生反应Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑，使溶液变浑浊。

(4)精炼铜时，粗铜应与电源的正极相连。处理电解质溶液时加入H2O2将Fe2＋转化为Fe3＋，然后调节溶液的pH为4，可以使Fe3＋以Fe(OH)3的形式除去。若将溶液的pH调节到8，Cu2＋也沉淀完全。

答案：(1)C　0.4NA或2.408×1023

(2)负

(3)Al－3e－===Al3＋，Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑

(4)正　将Fe2＋氧化为Fe3＋　不正确　同时会使Cu2＋生成沉淀而除去