电解池的原理及应用、金属腐蚀与防护突破训练四【解析版】

1、电解池的原理及应用、金属腐蚀与防护突破训练（四）N;jC1蒂戕钢铁肯道1. 城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线 路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属 管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管 道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。下列有关说 法不正确的是（）A. 该装置能够将电能转化为化学能B. 管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe 2e_ =FgC如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀D.钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜【解析】选B A项，该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，正确；

2、B 项，左端是阳极，腐蚀得更快，错误；C项，如果没有外加电源，潮湿的土壤（接 近中性）中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，正确；D项，根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致 密的保护膜，正确。俊盐水 n2. 钻酸锂电池是目前用量最大的锂离子电池， 用它作电源 按如图装置进行电解。通电后，a电极上一直有气泡产生； d电极附近先出现白色沉淀（CuCI），后白色沉淀逐渐转变 成橙黄色沉淀（CuOH下列有关叙述正确的是（）A.已知钻酸锂电池放电时总反应为 Lii-xCoO + Li xG=LiCoO+ 6C,则Li 1- xCoO作负极，失电子B. 当外电

3、路中转移0.2 mol电子时，电极b处有2.24 L CI 2生成C. 电极d为阴极，电解开始时的电极反应式为Cu+ Cl e =CuCID. 随着电解的进行，U形管U中发生了如下转化CuCl+ OH =CuO+Cl【解析】选D A项，Li xC6中C为负价，根据电池总反应，LixC6作负极，贝U Li 1 -xCoO作正极，得电子，故 A错误；B项，没有说明是否是标准状况，因此无法 直接计算生成氯气的体积，故B错误；C项，d电极发生的变化CuCuCl是氧化 反应，故d极为阳极，d极反应式为Cu+ Cl一e_ =CuCJ故C错误；D项，d 电极先产生白色沉淀(CuCl)，白色沉淀逐渐转变成橙黄

4、色沉淀(CuOH),发生的反 应是 CuCI+ OH =CuOHCl，故 D正确。3甲、乙两个电解池均以 Pt为电极且互相串联。甲池盛有 AgNO溶液，乙池盛 有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池阴极质量增加2.16 g，乙池电极析出0.24 g金属，则乙池中溶质可能是()A. CuSOB. MgSOC. AI(NO3)3D. NqSQ【解析】选A Pt为惰性电极，电解各种盐溶液时，阳离子在阴极放电，阳离子 的放电顺序为 Cij +>H+ >AI3+>M&+ >Na，乙池中的溶质若为 MgSO AI(NO3)3或 NaSQ，电解过程中阴极不会析出金属，故

5、乙池中的溶质只能为CuSQ甲、乙两个电解池串联，通过各个电极的电子数相等。甲、乙两池的阴极分别发生的反应 为 2Ag+ + 2e=2Ag Cu + + 2e=Cu 则存在关系式：2Ag2eCu, n(Cu)=1 12.16 g-n(Ag)-i = 0.01 mol，故乙池中析出金属 Cu的质量为m(Cu)=2 2 108 g mol0.01 mol x 64 g mo= 0.64 g，但实际上仅析出 0.24 g Cu，这说明 CuSO的 量不足，还发生反应：2H+ + 2e =Hf。4.深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根离子腐蚀，其 电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原

6、理有关说法错误的是()A. 正极反应为 S : +5HO+8e HS+9OHB. 输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C. 这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为FqQ xHOD. 管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀图 K24-3电源离子交换膜图 K24-4【解析】 原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为S 4 +5HO+8e HS+90HA正确;硫酸盐还原菌是蛋白质,在高温下易变性,失去 催化活性，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀,B正确；由图示可知,Fe腐蚀生 成Fe2+,C错误;管道上刷富锌油漆,形成Zn-Fe原电池,Fe变为正极,可以延缓管 道的腐蚀，D正确。5. 用电解乙二醛制备乙

7、二酸（HOO COOH的装置如图K24-4所示,通电后,b电极上产生的氯气将乙二醛氧化为乙二酸，下列说法正确的是 （）A. b接电源的负极，发生还原反应B. a极上的电极反应为2HO-4eQ T +4HC. 盐酸的作用是提供Cl-和增强导电性D. 电路上每转移1 mol电子产生45 g乙二酸【解析】b接电源的正极，乙二醛发生氧化反应,A错误;a极上的电极反应为 2H+2e- f T ,B错误；盐酸的作用是提供 Cl-和增强导电性,C正确；OHC CHO+22O -HOOCOOH+2H,产生90 g乙二酸转移4 mol电子,故电路上每转 移1 mol电子产生22.5 g乙二酸,D错误。6. Na

8、CIO是重要的消毒剂和漂白剂，可用如图K24-5所示装置制备。下列说法正确的是（）爭扎惰性电极D直流啊阳离子交换膜图 K24-5A. 电极b为负极B. 阳极区溶液的pH增大0；C.电极D的反应式为CIO2+eCl -D.电极E上生成标准状况下22.4 L气体时,理论上阴极区溶液质量增加135 g【解析】D极区通入的CIO2发生还原反应生成CI ,则D极区为阴极区,a为电源 的负极，则b为电源正极,A错误；阳极区为溶液中的CI-失电子被氧化生成氯气,Na+向阴极区移动，阳极区溶液的pH不变,B错误；电极D上发生还原反应的电 极反应式为CIO2+eCI ,C正确；电极E上生成标准状况下22.4 L

9、氯气时,转 移2 moI电子,阴极发生还原反应的CIO2的物质的量为2 mol,阴极区溶液质量增 加135 g,但由于阳极区的N6会向阴极区移动，故理论上阴极区质量增加应大于 135 g,D 错误。7 深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关说法错误的是（）A.正极反应为 SO_ + 5143 8e_ =HS+ 9OHB. 输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C. 这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为FbO xHOD. 管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀【解析】选C原电池的正极发生还原反应，由题图可知，发生的电极反应为SO+ 5H2O+

10、8e =HS+ 9OH，故A正确；硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变 性，失去催化作用，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，故B正确；由题图可知，Fe腐蚀的最终产物为FeQ故C错误；管道上刷富锌油漆，形成 Zn- Fe原 电池，Fe为正极被保护，可以延缓管道的腐蚀，故 D正确。8如图所示，其中甲池的总反应式为2CHOF+ 3Q+ 4KOH=2KO+ 6HQ 下列说法正确的是()ch3oh电根-电扱KOH辭潼甲池乙池MgCla幣菽 丙池A. 甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置B. 甲池通入CHOH的电极反应式为CHOH- 6e_ + 2H2O=C3O+ 8H+C反应一段

11、时间后，向乙池中加入一定量 Cu(OH)固体能使CuSO溶液恢复 到原浓度D.甲池中消耗280 mL(标准状况下)。2,此时丙池中理论上最多产生 1.45 g 固体【解析】选D甲池是燃料电池，是化学能转化为电能的装置，乙、丙池是电解 池，是将电能转化为化学能的装置，A项错误；在燃料电池中，在负极甲醇发生 失电子的氧化反应，在碱性电解质下的电极反应式为 CHOH- 6e_ + 8OH=C& + 6HO, B项错误；电解池乙池中，电解后生成 H2SQ、Cu和Q,要想复原，应加入 CuO C项错误；甲池中根据电极反应：Q+ 2H2O+ 4e-=4OH,消耗280 mLQ(标 准状况下0.01

12、2 5 mol)，则转移电子0.05 mol,丙装置中，电池总反应式为MgC2 由解+ 2H2O=Mg(OH)； + CI2 T + Hd,理论上最多产生 Mg(OH)的质量为 0.025 moix 58 g mol = 1.45 g , D项正确。9.用石墨电极完成下列电解实验实验一实验二装置H缸址钠構渔润覆的Ml域紙1_* m nJL J现象a、d处试纸变监；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生下列对实验现象的解释或推测不合理的是（）A. a、d 处：2F2O+ 2e_ =HT+ 20HB. b 处：2C 2e_=CbTC. c 处发生了反应：Fe

13、2e=FeD. 根据实验一的原理，实验二中 m处能析出铜【解析】选B根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发 生的电极反应为2H0+ 2e=HT + 20H, A选项正确；b处变红，局部褪色， 说明b为电解池的阳极，2Cl 2e=C2 T，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸： C12+ H20=HC+HClO, HCI溶液显酸性，HCIO具有漂白性，B选项不正确；c处 为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe 2e_=Fg，C选项正确；实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也形成电解池， 铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m n是铜珠的右端，为电

14、解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子移到 m处，m处铜离子得到电子生成 单质铜，故D选项正确。10. 现代工业生产中常用电解氯化亚铁的方法制得氯化铁溶液以吸收有毒的气体。工艺原理如图所示。下列说法中不正确的是（）FeClj粽液 血+聞寓了-交换膜i IZLrj应 他悔 也 电1J L溶液勺1电解池沉淀K惰 .性 电A. J从电解池左槽迁移到右槽B. 左槽中发生的反应为2CI 2e=CbTC. 右槽的电极反应式为2H+ + 2e=HTD. FeCb溶液可以循环利用【解析】选B由图可知，右槽产生"，则右侧惰性电极为阴极，阳离子向阴极 移动，则HT从电解池左槽迁移到右槽，A正确；左槽惰性

15、电极为阳极，由于还原 性：FC，则电极反应式为2Fe2+ - 2e=2Fe+，B错误；右槽惰性电极为 阴极，电极产物为H2，则电极反应式为2H+ + 2e-=HT或2H2O+ 2e-=HT + 2OH -，C正确；由图可知，左槽电解产生的 FeCl3参与反应吸收HS,同时被还原为 FeCb,再通入左槽重新电解生成 FeCb,故FeCb溶液可以循环利用，D正确。B 项符合题意。乙11. 如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素 （H2NCONH的化学能直接转化为电 能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜， 下列说法 中正确的是（）微生物质子交换膜A.乙装置中溶液颜色会变浅B铁电

16、极应与丫相连接C. M电极反应式：HNCON+HC- 6e- =C2t + Nd+ 6H+D. 当N电极消耗0.25 mol气体时，铜电极质量减少16 g【解析】乙装置为电镀装置，电镀液的浓度不变，因此溶液颜色不变，A项错误；电镀时，待镀金属作阴极，与电源负极相连，而 N电极上O转化为HO发生 还原反应，N电极为正极，B项错误；M电极为负极，发生氧化反应： "NCONH + HC- 6e-=Cd + N T+ 6H+，C 项正确；根据 N 电极反应式：Q+4H+ 4e- =2HO铜电极反应式：Cu 2e-=cU+，由各电极上转移电子数相等，可得关 系式：Q2Cu,贝U N电极消耗0.

17、25 mol O 2时，铜电极质量减少0.25 mol X 2X 64 g mol-1 = 32 g，D项错误。12利用如图所示装置电解硝酸银溶液和饱和硫酸钠溶液 (甲中盛有AgNO溶液, 乙中盛有饱和NaSQ溶液)。淀粉-KI试纸C D电源(1)通电一段时间，观察到湿润的淀粉一KI试纸的（填 “C'或“ D”）端变蓝(2) 装置甲中阳极为 ，阴极的电极反应式为 。(3) 装置乙中观察到的现象是 。 电解一段时间后，装置甲、乙中共收集到气体0.168 L(标准状况下),而且该时间段内装置乙中析出硫酸钠晶体(NazSQ 10H2Q)w g，测得装置甲中溶液的体积为1 L,则装置甲中溶液的

18、pH为。电解前饱和NqSQ溶液的质量分数的计算式为计算时忽略电解过程中的其他副反应)。【解析】(1)由于D连接电源负极，作阴极，则 C极作阳极，发生氧化反应生成12, 故淀粉KI试纸的C端变蓝。 装置甲中Pt电极作阳极，而Fe极发生还 原反应，作阴极。(3)装置乙中Cu为阳极，发生氧化反应生成 CiT, Cu极附近 溶液中有Cij +的颜色，石墨电极上水得电子，发生还原反应，生成氢气，溶液的 pH增大，故生成氢氧化铜沉淀。 相同时间内，装置甲、乙通过的电子的物质 的量相等，装置甲中生成1 mol Q2时，装置乙中生成2 mol H 2,故0.168 L气 体中有1/3是氧气，即氧气为0.056

19、 L,且装置甲中存在关系式：4H*Q,故装 置甲中c(H +) = 0.01 mol/L，即装置甲中溶液的pH= 2。对于装置乙，阳极反应 式为Cu 2e=CiT，阴极反应式为电解2H+ + 2e =HT，电解的总反应式为 Cu+ 2HQ=Cu(QHJ + HT。当阴极析 出0.005 mol H 2时，耗水0.01 mol，析出的晶体中NaSQ的质量除以晶体质量和电解时消耗水的质量之和即为饱和溶液的质量分数答案C(2) PtAg+ + =Ag(3) 石墨极有气泡产生，Cu极周围变蓝，溶液中出现蓝色沉淀(4)2142w322 w+ 0.18x 100%13某课外活动小组用如图装置进行实验，试回

20、答下列问题:a饱和食盐水若开始时开关K与a连接，则B极的电极反应式为(2) 若开始时开关K与b连接，则B极的电极反应式为 ，总反应的离子方程式为 。有关上述实验，下列说法正确的是 (填序号)0 溶液中Na向a极移动 从A极处逸出的气体能使湿润的KI淀粉试纸变蓝 反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度 若标准状况下B极产生2.24 L气体，则溶液中转移0.2 mol电子(3) 该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可 以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。K2SO4（含少量H2SO4）（含少量KOH） 该电解槽的阳极反应式为 此时通过阴

21、离子交换膜的离子数（填“大于” “小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。 制得的氢氧化钾溶液从出口 （填“A” “B” “C'或“D”）导出。 通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因 若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为【解析】（1）开关K与a相连，装置构成原电池，Fe失去电子为原电池负极。 开关K与b相连，装置构成电解NaCl溶液的电解池，B为电解池的阴极， 溶液中的H在B极放电生成H。电解过程中Nsf应该向阴极B移动；A极产生的电解气体为Cl2,Cl2能将氧化为丨2,丨2遇淀粉变蓝；根据电解反应：2NaCI+ 2"0

22、= 2NaOH-HJ+ CI2T,电解一段时间后若加入盐酸会增加 HO的质量，应通入HCI 气体使其恢复到电解前电解质的浓度；若标准状况下B极产生2.24 L气体，即0.1 mol H 2,则有0.2 mol电子发生转移，但在溶液中转移的不是电子，而是离 子。（3）溶液中的OH在阳极失电子产生Q: 4OH 4e_ =2H+ QT,所以在 B 口放出O,从A 口导出HS0。溶液中的H+在阴极得到电子产生Hh 2H+ 2e =HT,则从C 口放出从D 口导出KOH容液。因SO所带电荷数大于 “所 带电荷数，SO_通过阴离子交换膜，K通过阳离子交换膜，所以通过阳离子交换膜的离子数大于通过阴离子交换膜

23、的离子数。Q、H2、KOH§液构成燃料电池时,Q在电池正极放电：Q+4e+ 2FtO=4OH答案 (1)Fe 2e=F+(2)2H + + 2e=HT2Cl + 2HO=2OH+ H T+ CI2T (3)40H 4e_=2HO+ 02 T 小于 DJ在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使c(OH)>c(H +) Q+ 2H2O+ 4e =40H14. 电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图所示为一电解池装 置，U形管内装有电解液c, A、B是两块电极板，通过导线与直流电 源相连。(1) 若A B都是惰性电极，电解质溶液c是饱和NaCI溶液，实验开始时， 同时在U形管两边

24、各滴入几滴酚酞试剂，试判断： a电极是极(填“正”或“负” )，B电极是极(填“阴”或“阳”)； A电极上的电极反应式为 ，B电极上的电极反应式为7 检 验 A 电 极 上 产 物 的 方 法 是 若图示装置为用惰性电极电解 CuSO溶液的装置，其中阴极上析出 Cu的 质量为3.2 g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为 常温下，若将电解后的溶液稀释至1 L ,则溶液的pH约为。【解析】(1)根据电流的方向可知，a电极为电源的正极，b电极为电源的负极。 A电极为阳极，发生氧化反应2Cl 2e =C2T, B电极为阴极，发生还原反应 2HO+ 2e =HT+ 20H。氯气可用湿润的淀粉碘化钾

25、试纸检验。 用惰性电极电解CuSO溶液时，阳极反应式为2HHO-4e_=OT+ 4H*，阴极反应式为Cu + +113.2 g2e =Cu 根据电子守恒可知，n(O2)二石n(Cu)= 0.025 mol ,22 64 g mol即标准状况下 V(O2) = 0.025 mol X 22.4 L mol-1= 0.56 L ;根据反应 2CuS(4+ 20=解=21+ O T+ 2HbSQ可知，电解后溶液中 n(H+) = 4n(O2)= 0.1 mol，所以 c(H+) = 0.1 mol L-1, pH= 1。答案:(1)正 阴 2Cl-2e-=C2 T 2H0+ 2e- =Hf+ 2OH 把 湿润的淀粉碘化钾试纸放在 A电极附近，试纸变蓝，则证明A电极上的产物为氯 气(2)0.56 L 115. 能源是现代物质文明的原动力，与每个人息息相关。(1)镁基储氢合金是最有潜力的储氢材料之一，近年来已引起世界各国的广 泛关注。MgNi储氢材料具有储氢容量高、吸放氢平台好等优点。已知： Mg(s) + H(g)=MgH(s) 74.5 kJ/mol MgNi(s) + 2Hb(g)=MgNiH4(s) H