1、课时跟踪检测二十 电解池 金属的电化学腐蚀与防护(时间：45 分钟 满分：100 分)一、选择题(每小题 6 分，共 60 分)1(2017 届北京海淀区期末练习 )关于下列装置的说法正确的是 ( )A装置中盐桥内的 K 移向 CuSO4 溶液B装置将电能转变为化学能C若装置用于铁棒镀铜，则 N 极为铁棒D若装置用于电解精炼铜，则溶液中的 Cu2 浓度保持不变解析：装置为原电池，Zn 为负极， Cu 为正极，盐桥中 K 向正极区移动，即移向CuSO4溶液， A 项正确；装置 将化学能转化为电能， B 项错误；若装置用于铁棒镀铜，M为铁棒，N 为铜棒，C 项错误；若装置用于电解精炼铜，溶液中 C
2、u2 浓度减小，D 项错误。答案：A2(2017 届南京高二检测)下列事实不能用电化学原理解释的是 ( )A铝片不需要特殊的保护方法B炒过菜的铁锅未清洗易生锈C轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌D镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀解析：铝在表面能生成一层氧化铝保护膜，与 电化学知识 无关。炒 过菜的铁锅未清洗易生锈，是因为铁和内部的碳与未清洗的菜汁形成了原 电池，铁被腐蚀而生锈。轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌，是因 为形成了原电池后， 锌比 铁活泼，作负极被腐蚀，船体被保护。 镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀 ，是因 为镀锌铁与潮湿的空气形成了原 电池后，锌比铁活泼，锌被腐蚀，铁被保护。镀锡铁与潮湿的空气形成了
3、原电池后，铁比锡活泼，铁作负极被腐蚀。 答案：A3(2017 届湖南永州月考)关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是 ( )AFe 电极作阳极，发生氧化反应BCl 向石墨极定向移动C石墨电极反应：Fe 3 3e =FeD电解池发生总反应：2Cl 2Fe 3 =Cl22Fe 2解析：由电子转移方向可知石墨为阴极， 铁为阳极。 电子流出的一极是 电源的负极，故Fe 连接电源的正极，铁作阳极，发生氧化反应，A 项正确； 电解质溶液中，阴离子向阳极移动，Fe 为阳极，Cl 向 Fe 极作定向移动，B 项错误；石墨是电解池的阴极，发生还原反应， 电极反应为 Fe3 e =Fe2 ，C 项错误；Fe 为阳
4、极，是活性 电极，Fe 发生氧化反应生成 Fe2 ，石墨是电解池的阴极，发生还原反 应， Fe3 放电生成 Fe2 ，故电解池发生总反应：Fe2Fe 33Fe2 ，D 项错误。= = = = =电 解 答案：A4用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含 Cl 、Br 、Na 、Mg 2 )的装置如图所示(a、b为石墨电极)。下列说法正确的是 ( )A电池工作时，正极反应式为 O22H 2O4e =4OHB电解时，a 电极周围首先放电的是 ClC电解时，电子流动路径是负极 外电路 阴极 溶液 阳极 正极D忽略能量损耗，当电池中消耗 0.02 g H2 时，b 极周围会产生 0.02 g H2解析：燃料电
5、池为酸性电解质，电池工作时，正极反 应式为O24e 4H =2H2O，A 项错误；苦卤水中 Br 还原性强于 Cl ，电解时， a 电极周围首先放电的是 Br ，B 项错误；电子不能进入电解质溶液，C 项错误；根据转移电子数相等，可知D 项正确。答案：D5(2017 届兰州第一中学月考 )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 Fe3e =Fe3C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
6、极处发生的电极反应为 O22H 2O4e =4OH解析：纯铁发生腐蚀时，没有正极材料，不能构成原电池纯铁发生的是化学腐蚀，A 项错误；钢铁发生吸氧腐蚀时，负 极的电极反应式为 Fe2e =Fe2 ，B 项错误；铜不如铁活泼， 铜、铁在海水中形成原电池， 铁作负极，加快了海轮的腐蚀，C 项错误；因氧浓度低的部位是原电池的负极，由图示可知，M 处 O2浓度高， 该处 O2得到电子，其 电极反应式为O22H 2O4e =4OH ，D 项正确。答案：D6(2017 届河南南阳二中模拟 )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电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为
7、 2Cl 2e =Cl2B氢氧燃料电池的负极反应式：O 22H 2O4e =4OHC粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为 Cu2e =Cu2D钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式： Fe3e =Fe3解析：电解饱和食盐水时，阳极上 氯离子放电生成氯气， 电 极反应式为2Cl 2e =Cl2，A 项正确；氢氧燃料的正极上氧气得 电子发生还原反应， 电池反应式：O22H 2O4e =4OH ，B 项错误；粗铜精炼时，粗 铜连 接电源正极， 纯铜连接电源负极，阳极上电极反应式为 Cu2e =Cu2 ，C 项错误；钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式：Fe2e =Fe2 ，D 项错误。答案：A7在 1
8、 L K2SO4、CuSO 4 的混合溶液中，c(SO )2 molL1 ，用石墨作电极电解此24溶液，当通电一段时间后(电解完全 )，两极均收集到 22.4 L 气体(标准状况) ，原溶液中c(K )为( )A0.5 molL 1 B1 molL 1C1.5 molL 1 D2 molL 1解析：n(O 2) 1 mol，n(H2) 1 mol，生成 1 mol O2转22.4 L22.4 Lmol 1 22.4 L22.4 Lmol 1移 4 mol 电子，生成 1 mol H2转移 2 mol 电子，说明 Cu2 2e =Cu 转移 2 mol 电子，n(Cu2 )1 mol，c(Cu2
9、 )1 molL1 ，由电荷守恒得 2c(Cu2 )c(K )2c(SO )，代入24c(SO )、c(Cu2 )可得 c(K )2 molL 1 ，故 D 项正确。24答案：D8(2017 届浙江浦江县模拟)如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和 NaCl 溶液的 U形管中，下列分析正确的是( )AK 1、 K2 闭合时，Na 均移向铁棒BK 1 闭合，石墨棒周围溶液 pH 逐渐升高CK 2 闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法DK 2 闭合，电路中通过 0.4NA 个电子时，两极共产生标况下 4.48 L 气体解析：K 1闭合时，形成原电池， 铁作负极，石墨棒作正极，Na 移向石墨
10、棒，A 项错误；K1闭合，形成原电池，石墨棒作正极，正极反应式为 O2 4e 2H 2O=4OH ，石墨棒附近pH 逐渐升高，B 项正确；K 2闭合， 铁与外接电源负极相连 ，铁作阴极，不被腐蚀，是外加电流的阴极保护法，C 项错误；K 2闭合时， 为电解池，铁棒作阴极，电极反应式为2H 2e =H2，当电路中通过 0.4NA个电子时，阴极 产 生 0.2 mol 气体，标准状况下体积为 4.48 L，石墨棒作阳极，电极反 应式为 2Cl 2e =Cl2，当电路中通过 0.4NA个电子时，阳极产生 0.2 mol 气体，标准状况下的体积为 4.48 L，两极共产生标准状况下 8.96 L 气体，
11、 D项错误。答案：B9高铁酸盐在能源、环境保护等方面有着广泛的用途，可以用电解法制高铁酸盐(已知高铁酸盐在酸性条件下不稳定)，总反应式为 Fe2H 2O2OH 3H2FeO= = = = =电 解 。下列说法正确的是( )24A铁为阳极，发生还原反应B铁为阴极，浓 NaOH 为电解液C阳极发生的电极反应为 Fe8OH 3e =4H2OFeO 24D标准状况下，铁失去 3 mol 电子可以在阴极得到 33.6 L 氢气解析：由总反应知，铁为阳极，发生氧化反应，电解质溶液应为浓 NaOH 溶液，A、B 项错误；Fe 在反应中失去 6 个电子， C 项错误；根据总反应式可知，铁失去 3 mol 电子
12、在阴极得到 1.5 mol H2，标准状况下体积为 33.6 L，D 项正确。答案：D10(2017 届河北省高阳中学月考 )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 H2O Cu2OH 2。下列说法正确的是 ( )= = = = =通 电 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 2Cu2OH 2e =Cu2OH 2O解析：钛电极为阴极，发生还 原反应， A 项错误；由阴极区迁移过来的 OH 在阳极全部参与反应，阳极附近的 pH
13、 不变， B 项错误；铜作阳极，在阳极铜失电子，发生氧化反应，阳极反应式为 2Cu2OH 2e =Cu2OH 2O，OH 由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜为阴离子交换膜，C 项错误，D 项正确。答案：D二、非选择题(共 40 分)11(14 分)(2017 届宿迁摸底 )铁在地壳中的含量约占 5%左右。铁矿石的种类很多，重要的有磁铁矿石(主要成分是 Fe3O4)、赤铁矿石( 主要成分是 Fe2O3)等。(1)红热的铁能跟水蒸气反应，一种产物与磁铁矿的主要成分相同，另一种产物是可燃性气体，则其反应的化学方程式为_。该可燃气体在酸性条件下，可制成燃料电池，写出该气体发生的电极反应式_。(2
14、)在常温下，铁跟水不起反应。但在潮湿的空气中，铁很容易生锈( 铁锈的主要成分是Fe2O3)而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。铁生锈的化学原理如下，请你用离子方程式和化学方程式补充完整。原电池反应：负极：2Fe4e =2Fe2 ，正极：_。氢氧化物的形成：Fe 2 2OH =Fe(OH)2、_。氢氧化物的分解：2Fe(OH) 3=Fe2O33H 2O。(3)为了防止铁生锈，可在铁制品表面镀上一层铜( 如下图装置)，a 为_(填“正极”或“负极”)，铁制品表面发生的电极反应式为 _。解析：(1)红热的铁高温下与水蒸气反应生成 Fe3O4和 H2，反应方程式为 3Fe4H
15、2O(g)Fe3O44H 2。在燃料 电池中 H2在负极通入，酸性条件下电极反应为= = = = =高 温 H22e =2H 。(2)在潮湿环 境中铁发生电化学腐蚀，主要是吸氧腐蚀， 负极反应为2Fe4e =2Fe2 ，正极反应为 O24e 2H 2O=4OH 。Fe(OH)2易被空气中 O2氧化，反应方程式为 4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3。(3)在铁 制品表面镀铜时， 纯铜作阳极与电源正极相连，铁制品作阴极与 电源负极相连， 铁制品表面发 生的电极反应式为Cu2 2e =Cu。答案：(1)3Fe4H 2O(g) Fe3O44H 2 H 22e =2H= = = = =高
16、 温 (2)O 24e 2H 2O=4OH 4Fe(OH) 2O 22H 2O=4Fe(OH)3(3)正极 Cu 2 2e =Cu12(14 分)(2017 届长春外国语学校模拟 )新型高效的甲醇燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入 CH3OH 和 O2，电解质为 KOH 溶液。某研究小组将两个甲醇燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问题：(1)甲醇燃料电池正极、负极的电极反应分别为_、_。(2)闭合开关 K 后，a 、b 电极上均有气体产生，其中 a 电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_。(3)若每个电池甲醇用量为 3.2 g，且反应完全
17、，则理论上通过电解池的电量为_(法拉第常数 F9.6510 4 Cmol1 列式计算 )，最多能产生的氯气体积为_L(标准状况) 。(4)若用该装置中的电解池精炼铜，在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_(填“a” 或“b”)；在电极 b 上发生的电极反应式为_。解析：(1)碱性条件下甲醇燃料电池的总反应为2CH3OH3O 24OH =2CO 6H 2O，正极反 应式为 3O212e 6H 2O=12OH ，负23极反应式由总反应式减正极反应式得到：2CH 3OH12e 16OH =2CO 12H 2O。(2)23由题知两个甲醇燃料电池作电源，其中甲醇 为还原剂，通甲醇的电极为负极，通 O2
18、的电极为正极，则 a 为电 解池阳极，在该极 2Cl 2e =Cl2，故 a 极上得到 Cl2。电解氯化钠溶液的总反应为 2NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2。(3)1 mol 甲醇氧化失去 6 mol= = = = =电 解 电子，电量为 69.65104 C。题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个燃料电池的甲醇量计算，可得 69.65104 Cmol1 5.7910 4 C。电路中通过电子的物质3.2 g32 g/mol的量为 60.6 mol，由 2Cl 2e =Cl2，可得 n(Cl2) 0.3 mol，标准3.2 g32 g/mol 0.6 mol2状况下 Cl2的体
19、 积为 0.3 mol22.4 Lmol1 6.72 L。(4)若用该装置电解精炼铜，粗铜应作阳极，纯铜作阴极，故粗铜极应为图中电极 a，b 电极为精 铜， 电极反应式为Cu2 2e =Cu。答案：(1)3O 212e 6H 2O=12OH2CH3OH12e 16OH =2CO 12H 2O23(2)Cl2 2NaCl 2H 2O 2NaOHH 2Cl 2= = = = =电 解 (3) 69.65104 Cmol1 5.7910 4 C 6.72 (4)a Cu 2 2e =Cu3.2 g32 g/mol13(12 分)A 、 B、C 三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：阳离子
20、Na 、K 、Cu 2阴离子 SO 、OH 24如图 1 所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的 A 溶液、足量的 B 溶液、足量的 C 溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中 c 电极质量增加了 16 g。常温下各烧杯中溶液的 pH 与电解时间 t 的关系如图 2 所示。请回答下列问题：(1)M 为直流电源的_ 极，b 电极上发生的电极反应为 _。(2)计算 e 电极上生成的气体在标准状况下的体积为_。(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式：_ 。(4)要使丙烧杯中的 C 溶液恢复到原来的状态，需要进行的操作是(写出要加入的物质和质量)_。解析：(1)由题中信息
21、c 电极质量增加，则 c 为阴极，d 为阳极，M 为负极，N 为正极，乙中溶液为 CuSO4溶液，根据图 2 电解后甲中 pH 增大， 则判断甲 烧杯中为 NaOH(或 KOH)，丙中电解后 pH 不变，则推出丙烧杯为 K2SO4(或 Na2SO4)。b 为阳极，电极反应式为4OH 4e =2H2OO 2。 (2)n(Cu) 0.25 mol，电路中通过的电子为 0.25 16 g64 g/molmol20.5 mol，e 电极产生 H2，根据反应 2H2O 2H2O 2，转移 0.5 mol 电= = = = =电 解 子产生 H2的物质的量为 0.25 mol，标准状况下 H2的体 积为 V(H2)0.25 mol22.4 L/mol5.6 L。(4)要使丙烧杯中的溶液恢复到原来的状态 ，应加入 的 H2O，H2O 的质0.5 mol2量为 0.25 mol18 g/mol4.5 g。答案：(1)负 4OH 4e =2H2OO 2(2)5.6 L (3)2Cu 2 2H 2O 2Cu4H O 2= = = = =电 解 (4)向丙烧杯中加 4.5 g 水
