1、1跟踪检测（十七） 电解池 金属的腐蚀与防护1下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( )A常温下，断开 K 时，若 M 溶液为浓硫酸，则铁发生化学腐蚀B关闭 K，若 M 为氯化钠，则铁极的电极反应式为O24e 2H 2O=4OHC关闭 K，若 M 为硫酸铵，则石墨极的电极反应式为2H 2e =H2D关闭 K，若 M 溶液为海水，石墨换成铜或银，则叫外加电流的阴极保护法解析：选 C 常温下，断开 K 时，若 M 溶液为浓硫酸，金属铁发生钝化，铁受到保护，故 A 项错误；关闭 K 时，若 M 为氯化钠，则发生金属铁的吸氧腐蚀，金属铁是负极，电极反应式为 Fe2e =Fe2 ，故 B 项错误；关闭
2、K 时，若 M 为硫酸铵，则溶液呈酸性，发生金属铁的析氢腐蚀，金属铁是负极，石墨极的电极反应式为 2H 2e =H2，故 C 项正确；关闭 K 时，若 M 溶液为海水，石墨换成铜或银，此时金属铁是负极，会加快金属 Fe 的腐蚀，且装置中没有外加电流，故 D 项错误。2用指定材料作电极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液恢复为甲溶液原来的浓度，则合适的组合是( )选项 阳极 阴极 溶液甲 物质乙A Pt Pt NaOH NaOH 固体B Pt Pt H2SO4 H2OC C Fe NaCl 盐酸D Cu C CuSO4 Cu(OH)2解析：选 B A 项中相当于电解的是水，应加入水才能
3、恢复原来状态，错误；B 项中相当于电解的是水，加入水后可以恢复原来状态，正确；C 项中相当于电解的是 HCl，但加入盐酸的同时，也引入了水，不可能恢复原来状态，错误；D 项中阳极铜失电子，Cu 2 在阴极得电子，加入 Cu(OH)2不可能恢复原来状态，错误。3下列有关电化学装置的说法正确的是( )2A利用图 a 装置处理银器表面的黑斑 Ag2S，银器表面发生的反应为Ag2S2e =2AgS 2B图 b 电解一段时间，铜电极溶解，石墨电极上有亮红色物质析出C图 c 中的 X 极若为负极，则该装置可实现粗铜的精炼D图 d 中若 M 是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀解析：选
4、A 形成原电池反应，Al 为负极，被氧化，Ag 2S 为正极被还原，正极反应式为 Ag2S2e =2AgS 2 ，故 A 正确；铜为阴极，发生还原反应，不能溶解，石墨电极上生成氧气，故 B 错误；图 c 中的 X 极若为负极，粗铜为阴极，而电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，不能进行粗铜的精炼，故 C 错误；该装置有外接电源，属于“有外加电源的阴极保护法” ，故 D 错误。4利用如图所示装置，当 X、Y 选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是( )A氯碱工业中，X、Y 均为石墨，X 附近能得到 NaOHB铜的精炼中，X 是纯铜，Y 是粗铜，Z 是 CuSO4C电镀
5、工业中，X 是待镀金属，Y 是镀层金属D外加电流的阴极保护法中，Y 是待保护金属解析：选 D 电解饱和食盐水时，阴极区得到 H2和 NaOH，A 项错误；电解法精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，B 项错误；电镀时，应以镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，C项错误。5电解法处理酸性含铬废水(主要含有 Cr2O )时，以铁板作阴、阳极，处理过程中27存在反应 Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O，最后 Cr3 以 Cr(OH)3形式除去。27下列说法不正确的是( )A阳极反应为 Fe2e =Fe2B电解过程中溶液 pH 不会变化C过程中有 Fe(OH)3沉淀生成3D电路中每
6、转移 12 mol 电子，最多有 1 mol Cr2O 被还原27解析：选 B 金属铁作阳极，电极本身被氧化，发生反应为 Fe2e =Fe2 ，A 正确；阴极上，发生反应为 2H 2e =H2，产物为 H2和 OH ，溶液 pH 变大，B 错误；由题意知 Fe2 被氧化为 Fe3 ，阴极生成的 OH 会与 Fe3 结合生成 Fe(OH)3 ，C 正确；电路中每转移 12 mol 电子，生成 6 mol Fe2 ，则有 1 mol Cr2O 被还原，D 正确。276加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO 3)，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以 KI 溶液为电解液，在一定条件
7、下电解，反应的化学方程式为KI3H 2O KIO33H 2。下列有关说法中不正确的是( )= = = = =电 解 A电解时，石墨作阳极，不锈钢作阴极B电解时的阳极电极反应式：I 6e 3H 2O=IO 6H 3C当电解过程中转移 3 mol e 时，理论上可制得 KIO3 107 gD电解一段时间后，电解质溶液的 pH 变小解析：选 D 不锈钢不属于惰性电极，作阴极时不发生反应，A 项正确；由总反应方程式可知，B 项正确；生成 1 mol (214 g) KIO3转移 6 mol 电子，C 项正确；由电池反应方程式可知溶液 pH 不变，D 项错误。7(2019扬州模拟)用如图所示装置除去含
8、CN 、Cl 废水中的CN 时，控制溶液 pH 为 910，阳极产生的 ClO 将 CN 氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是( )A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式：Cl 2OH 2e =ClO H 2OC阴极的电极反应式：2H 2O2e =H22OH D除去 CN 的反应：2CN 5ClO 2H =N22CO 25Cl H 2O解析：选 D A 项，若铁作阳极，则铁失电子生成 Fe2 ，则 CN 无法除去，故铁只能作阴极，正确；B 项，阳极 Cl 放电生成 ClO ，Cl 的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，正确；C 项，阳离子在电解池的阴极得电子发生还原
9、反应，在碱性条件下，H 2O 提供阳离子(H )，正确；D 项，由于溶液是碱性条件，故除去 CN 发生的反应式应为 2CN 5ClO H 2O=N22CO 25Cl 2OH ，错误。8图中 X 为电源，Y 为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸，滤纸中央滴有一滴 KMnO4溶液，通电后 Y 中央的紫红色斑向 d 端扩散。下列判断正确的是( )A滤纸上 c 点附近会变红色BCu 电极质量减小，Pt 电极质量增大CZ 中溶液的 pH 先减小，后增大D溶液中的 SO 向 Cu 电极定向移动244解析：选 A 紫红色斑即 MnO 向 d 端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知 d 4端为阳极，即 b 为正
10、极，a 为负极，c 为阴极，NaCl 溶液中 H 不断放电，破坏了水的电离平衡， c(OH )不断增大，c 点附近会变红色，A 正确；电解 CuSO4溶液时，Pt 为阳极，溶液中的 OH 放电：4OH 4e =O22H 2O，Cu 为阴极，溶液中的 Cu2 得电子，生成铜，总反应式为 2CuSO42H 2O 2CuO 22H 2SO4，Pt 电极附近生成 H ，则 SO= = = = =电 解 向 Pt 电极移动，B、D 不正确；随着电解的进行，Z 中溶液变为 H2SO4溶液，继续电解24则为电解水，H 2SO4浓度增大，pH 减小，C 不正确。9下列叙述正确的是( )AK 与 M 连接时，X
11、 为硫酸，一段时间后溶液的 pH 增大BK 与 N 连接时，X 为氯化钠，石墨电极反应：2H 2e =H2CK 与 N 连接时，X 为硫酸，一段时间后溶液的 pH 增大DK 与 M 连接时，X 为氯化钠，石墨电极反应：4OH 4e =2H2OO 2解析：选 C K 与 M 连接时，X 为硫酸，该装置是电解硫酸装置，实质为电解水，硫酸浓度增大，pH 减小，A 错误；K 与 N 连接时，X 为氯化钠，该装置是原电池，铁作负极，石墨作正极，电极反应为 2H2OO 24e =4OH ，B 错误；K 与 N 连接时，X 为硫酸，该装置是原电池，石墨作正极，电极反应：2H 2e =H2，铁作负极，电极反应
12、：Fe2e =Fe2 ， c(H )降低， pH 增大，C 正确；K 与 M 连接时，X 为氯化钠，该装置是电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上电极反应式为 2Cl 2e =Cl2，D 错误。10某同学组装了如图所示的电化学装置。电极为 Al，其他电极均为 Cu，则( )A电流方向：电极电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶解D电极的电极反应：Cu 2 2e =Cu解析：选 A 首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池，产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解(相当于精炼铜)。电极为负极，电极为正极，所以电流方向：电极电极(电流方向与电子流动方向相反)，A 正确；电极上铝失电子发生氧化反应，B 错误；
13、电极上有铜析出，C 错误；电极的电极反应：Cu2e =Cu2 ，D 错误。11钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意5义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。(1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为_。(2)利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关 K 应置于_处。若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，该电化学防护法称为_。(3)图中若 X 为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关 K 置于 N 处，一段时间后，当铁件质量增加 3.
14、2 g 时，X 电极溶解的铜的质量_3.2 g(填“”或“”)。(4)图中若 X 为铜，容器中海水替换为 FeCl3溶液，开关 K 置于 M 处，铜电极发生的反应是_，若将开关 K 置于 N 处，发生的总反应是_。解析：(1)铁锈的成分为 Fe2O3，能和盐酸反应生成 FeCl3和水，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为 Fe2FeCl 3=3FeCl2。(2)若 X 为碳棒，由于 Fe 比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使 Fe 为电解池的阴极即连接电源的负极，故 K 连接 N 处。若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，Zn 为负极被腐蚀，Fe 为正极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极
15、保护法。(3)若 X 为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关 K 置于 N 处，一段时间后，当铁件质量增加 3.2 g 时，由于粗铜中有杂质参加反应，所以 X 电极溶解的铜的质量3.2 g。(4) 若 X 为铜，容器中海水替换为 FeCl3溶液，开关 K 置于 M 处，此时构成原电池装置，铜电极为正极，发生的反应是 2Fe3 2e =2Fe2 ；若将开关 K 置于 N 处，此时构成电解池装置，铜为阳极，铜本身被氧化而溶解，阴极铁离子被还原，发生的总反应式Cu2Fe 3 =2Fe2 Cu 2 。答案：(1)Fe2FeCl 3=3FeCl2(2)N 牺牲阳极的阴极保护法 (3)(4)2Fe3 2
16、e =2Fe2 Cu2Fe 3 =2Fe2 Cu 212(1)电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收 NOx的装置如图 1 所示(图中电极均为石墨电极)。若用 NO2气体进行模拟电解法吸收实验。写出电解时 NO2发生反应的电极反应式：_。若有标准状况下 2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的 H为_mol。6(2)电解硝酸工业的尾气 NO 可制备 NH4NO3，其工作原理如图 2。阴极的电极反应式为_。将电解生成的 HNO3全部转化为 NH4NO3，则通入的 NH3与实际参加反应的 NO 的物质的量之比至少为_。(3
17、)MnSO4是重要微量元素肥料。用惰性电极电解 MnSO4溶液可以制得更好活性的MnO2，电解时总反应的离子方程式为_，电解过程中阴极附近的pH_(填“增大” “减小”或“不变”)。解析：(1)由图 1 可知，电解时 NO2发生氧化反应可回收 HNO3，据电荷守恒和原子个数守恒，结合介质环境可得电极反应式 NO2e H 2O=NO 2H ，标准状况下 2.24 L NO2 3即 0.1 mol 参加反应，转移电子数为 0.1 mol，阴极生成 H2消耗 H 为 0.1 mol，则通过阳离子交换膜的 H 为 0.1 mol。(2)由图 2 可知，阴极 NO 转化成 NH ，且介质环境为酸性， 4
18、据电荷守恒和原子个数守恒可得 NO5e 6H =NH H 2O，同理可得阳极电极反应式为 4NO2H 2O3e =NO 4H ，总反应为 8NO7H 2O 3NH4NO32HNO 3,8 mol 3 = = = = =通 电 NO 生成 2HNO3，生成的 2 mol HNO3消耗 2 mol NH3，则通入的 NH3与实际参加反应的 NO 的物质的量之比至少为 14。(3)用惰性电极电解 MnSO4溶液可以制得更好活性的 MnO2，可知阳极电极反应式为 Mn2 2H 2O2e =MnO24H ，阴极电极反应式为2H2O2e =H22OH ，可得总反应 Mn2 2H 2O MnO2H 22H
19、，电= = = = =通 电 解过程中阴极附近的 pH 增大。答案：(1)NO 2e H 2O=NO 2H 0.1 3(2)NO5e 6H =NH H 2O 14 4(3)Mn2 2H 2O MnO2H 22H 增大= = = = =通 电 13如图装置所示，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B 为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。7请回答：(1)B 极是电源的_，一段时间后，甲中溶液颜色_，丁中 X 极附近的颜色逐渐变浅，Y 极附近的颜色逐渐变深，这表明_，在电场作用下向 Y 极移动。(2)若甲、乙装置中
20、的 C、D、E、F 电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为_。(3)现用丙装置给铜件镀银，则 H 应是_(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是_溶液。当乙中溶液的 pH 是 13 时(此时乙溶液体积为 500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为_，甲中溶液的 pH_(填“变大” “变小”或“不变”)。(4)若将 C 电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为_。解析：(1)由装置图知，直流电源与各电解池串联；由“F 极附近呈红色”知，F 极为阴极，则 E 极为阳极、D 极为阴极、C 极为阳极、G 极为阳极、H 极为阴极、X 极为阳极、Y极为阴极、A 极为正极、B 极
21、为负极。甲装置是用惰性电极电解 CuSO4溶液，由于 Cu2 放电，导致 c(Cu2 )降低，溶液颜色逐渐变浅；丁装置是胶体的电泳实验，由于 X 极附近的颜色逐渐变浅，Y 极附近的颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。(2)当甲、乙装置中的C、D、E、F 电极均只有一种单质生成时，C、D、E、F 电极的产物分别为O2、Cu、Cl 2、H 2，根据各电极转移电子数相同，则对应单质的物质的量之比为1222。(3)给铜件镀银，根据电镀原理，铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性银盐。当乙中溶液的 pH 是 13 时，则乙中 n(OH )0.1 molL1 0.5 L0.05 mol，即各电极转移电子物质的量为 0.05 mol，所以丙中析出银的质量为 0.05 mol108 gmol1 5.4 g；甲装置中由于电解产生 H ，导致溶液的酸性增强，pH 变小。(4)若将C 电极换为铁，则铁作阳极发生反应：Fe2e =Fe2 ，D 极发生反应：Cu 2 2e =Cu，则总反应的离子方程式为 FeCu 2 CuFe 2 。= = = = =电 解 答案：(1)负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶粒带正电荷(2)1222(3)镀件 AgNO 3(合理即可) 5.4 g 变小8(4)FeCu 2 CuFe 2= = = = =电 解
