（课标版）高考化学一轮复习 核心突破练案（19）电解池 金属的腐蚀与防护（含解析）新人教版-新人教版高三化学试题

第19讲电解池金属的腐蚀与防护A组基础必做题1．(2020·山东济南模拟)四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装着如下电解质溶液进行电解，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是(C)选项ABCD电解质溶液HClAgNO3KOHBaCl2pH变化减小增大增大不变[解析]电解盐酸溶质HCl的质量会减少，溶剂量不变，所以酸性减弱，pH增大，故A错误；电解AgNO3溶液生成HNO3、Ag和O2，溶液酸性增强，pH减小，故B错误；电解KOH的溶液是电解水，溶质的量不变，溶剂减少，碱性增强，pH增大，故C正确；电解BaCl2溶液得到的是Ba(OH)2、H2和Cl2，溶液碱性增强，pH增大；故D错误。2．(2017·课标Ⅱ理综，11,6分)用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4—H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(C)A．待加工铝质工件为阳极B．可选用不锈钢网作为阴极C．阴极的电极反应式为：Al3＋＋3e－＝AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动[解析]由信息可知，用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，则氧化膜为氧化铝，所以在电解过程中，铝失电子转化为氧化铝，所以待加工铝质工件为阳极，A正确；在电解池中，阴极的金属电极不放电，被保护，所以可选用不锈钢网作为阴极，B正确；在该电解池中，阴极为氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，C错误；在电解池中，阴离子向阳极移动，所以硫酸根离子在电解过程中向阳极移动，D正确。3．(2020·江西名校3月联考，11)利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图所示，下列说法正确的是(B)A．b电极反应式是O2＋4e－＋2H2O=4OH－B．电解后乙装置d电极附近溶液的pH不变C．c电极反应式为N2O4－2e－＋H2O=N2O5＋2H＋D．甲中每消耗1molSO2，乙装置中有1molH＋通过隔膜[解析]甲装置为原电池，其中a电极为负极、b电极为正极，正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，A项错误；乙装置是电解池，均采用了惰性电极，d电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，虽然消耗了H＋，但同时有等量的H＋从阳极区迁移过来，故溶液的pH不变，B项正确；c电极为阳极，发生氧化反应：N2O4－2e－＋2HNO3=2N2O5＋2H＋，C项错误；甲装置中消耗1molSO2转移2mol电子，乙装置中有2molH＋通过隔膜，D项错误。4．(2017·课标Ⅰ理综，11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(C)A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整[解析]由图可知，高硅铸铁与直流电源的正极相连，作电解池的阳极，钢管桩与直流电源的负极相连，作电解池的阴极，通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，钢管桩得到保护，A正确；通电后，外电路中电子由高硅铸铁经导线流向正极，再由电源的负极经导线流向钢管桩，故通电后外电路中电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩，B正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，只起到传递电流作用，不会被损耗，C错误；通入的保护电流要根据海水中电解质的浓度、温度等环境条件变化进行调整，从而有效保护钢管桩，D正确。5．(2020·广东惠州第一次调研)某同学设计如图装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是(B)A．石墨电极与直流电源的负极相连B．铜电极的电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na＋向石墨电极迁移D．用湿润的淀粉－KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色[解析]氯碱工业的反应原理为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，而Cu为活性电极，故应将Cu电极与电源的负极相连，石墨电极与电源的正极相连，A错误；Cu电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)，B正确；电解池中，电解质溶液中的阳离子向阴极移动，则Na＋向Cu电极迁移，在Cu电极上产生H2，石墨电极的反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，故用湿润的淀粉－KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸不变色，D错误。6．(2020·湖北孝感模拟)某同学用下图所示装置进行铜的电解精炼实验(粗铜中有锌、铁、镍、银等杂质，部分导线未画出)，下列说法正确的是(B)A．a应与c相连接，b应与d相连接B．电解一段时间，b与d两极析出物质的物质的量相等C．电解一段时间，b极附近溶液的pH降低D．电解过程中，Y池中Cu2＋的浓度始终不变[解析]X池中Zn为负极，接Y池的纯铜，X池中Cu为正极，接Y池的粗铜，故A错误；b极电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，d极电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，所以电解一段时间后，b、d两极析出物质的物质的量相同，故B正确；b极电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，电解后pH升高，故C错误；Y池中c极电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Cu－2e－=Cu2＋，d极电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，故D错误。7．(2020·山东普通高中学业水平等级考试模拟卷)工业上电解NaHSO4溶液制备Na2S2O8。电解时，阴极材料为Pb；阳极(铂电极)电极反应式为2HSOeq\o\al(－,4)－2e－=S2Oeq\o\al(2－,8)＋2H＋。下列说法正确的是(C)A．阴极电极反应式为Pb＋HSOeq\o\al(－,4)－2e－=PbSO4＋H＋B．阳极反应中S的化合价升高C．S2Oeq\o\al(2－,8)中既存在非极性键又存在极性键D．可以用铜电极作阳极[解析]Na2S2O8的结构为，由此结构可以判断出以下信息：S2Oeq\o\al(2－,8)中含硫氧极性键和氧氧非极性键；S的化合价仍为＋6价，中间的两个O均为－1价，其他的O均为－2价；电解时阳极的HSOeq\o\al(－,4)中O失去电子，S未变价；阴极电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；若用铜作阳极，则阳极反应为Cu－2e－=Cu2＋，综上所述，答案为C。8．(2020·山东滨州检测)如图所示，A、B、C、D均为石墨电极，E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素中的一种单质，且E能与NaOH溶液反应。按图示接通电路，反应一段时间。(1)甲池是电解池(填“原电池”或“电解池”)装置，电极A的名称是阳极。(2)C极为阳极(填“阴极”或“阳极”)，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。(3)烧杯中溶液会变蓝的是a(填“a”或“b”)(4)F极的名称是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－。(5)甲池中总反应的离子方程式为2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋4H＋。[解析]E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素中的一种单质，且E能与NaOH溶液反应，则E为Al，F为Mg。(1)Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池中，Al失去电子被氧化生成AlOeq\o\al(－,2)，则E(Al)电极为负极，F(Mg)电极为正极；甲池和中间U形管均形成电解池，根据电极的连接方式可知，电极A为阳极。(2)U形管是电解池装置，D极连接Al电极(负极)，作阴极，故电极C为阳极，Cl－在阳极上发生氧化反应生成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。(3)电极C上Cl－发生氧化反应生成Cl2，Cl2通过导管进入淀粉－KI溶液，发生反应：2KI＋Cl2=2KCl＋I2，反应生成的I2使淀粉溶液变蓝，故a烧杯中溶液会变蓝。(4)F电极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－。(5)甲池中A、B电极材料均为石墨，是惰性电极，电解CuSO4溶液时，阴极上Cu2＋放电生成Cu，阳极上OH－放电生成O2，故电池总反应为2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋4H＋。B组能力提升题9．(2020·北京海淀检测)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；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(B)A．a、d处：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．b处：2Cl－－2e－=Cl2↑C．c处发生了反应：Fe－2e－=Fe2＋D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜[解析]a、d处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成氢气，氢氧根离子剩余造成的，故A正确；b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氢氧根离子和氯离子同时放电，分别产生氧气和氯气，氢离子浓度增大，酸性增强，氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性，故B错误；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，故C正确；实验一中a、c形成电解池，d、b形成电解池，所以实验二中相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极)，m为电解池的阴极，另一球朝m的一面为阳极(n的背面)，相当于电镀，即m上有铜析出，故D项正确。10．(2020·试题调研)下列有关化学装置的说法正确的是(A)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溶液是海水，则该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”防止铁被腐蚀[解析]本题考查电化学知识，意在考查考生对电化学知识的应用能力及读图识图能力。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As2S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，铁作阴极被保护，应是“外加电流的阴极保护法”，D项错误。11．(2020·河南洛阳质检)如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是(C)A．放电时，负极反应为3NaBr－2e－=NaBr3＋2Na＋B．充电时，阳极反应为2Na2S2－2e－=Na2S4＋2Na＋C．放电时，Na＋经过离子交换膜由b池移向a池D．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24LH2时，b池生成17.40gNa2S4[解析]放电时，负极上Na2S2被氧化生成Na2S4，电极反应式为2Na2S2－2e－=Na2S4＋2Na＋，A错误；充电时，阳极上NaBr失电子被氧化生成NaBr3，电极反应式为3NaBr－2e－=NaBr3＋2Na＋，B错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；题目未指明2.24LH2是否处于标准状况下，无法计算b池中生成Na2S4的质量，D错误。12．(2020·云南昆明调研)某研究小组设计如图所示装置处理pH为5～6的污水，下列说法中正确的是(D)A．阳极的电极反应式为Fe－3e－=Fe3＋B．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．若阴极转移2mol电子，则负极消耗5.6LCH4D．污水中最终会产生Fe(OH)3，吸附污物而形成沉淀[解析]由图可知，乙池形成甲烷燃料电池，空气通入电极N，甲烷通入电极M，则电极M是负极，电极N是正极；C电极与电极M相连，Fe电极与电极N相连，则C电极是阴极，Fe电极为阳极，阳极电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，A错误；甲烷燃料电池中电解质为熔融碳酸盐，O2在正极发生还原反应，则电极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)，B错误；负极上CH4发生氧化反应生成CO2，C元素由－4价升高到＋4价，据得失电子守恒可知，阴极转移2mol电子，负极上消耗CH4的物质的量为0.25mol，在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L·mol－1＝5.6L，题目未指明5.6LCH4是否处于标准状况下，无法计算其物质的量，C错误；甲池中阳极上生成的Fe2＋易被氧化生成Fe3＋，阴极上产生H2，污水的酸性减弱，pH增大，Fe3＋转化生成的Fe(OH)3吸附污物而形成沉淀，D正确。13．(2019·黑龙江齐齐哈尔期末)如图所示装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入一块生铁块，放置一段时间。下列有关描述正确的是(C)A．生铁块中的碳是原电池的负极B．红墨水柱两边的液面变为左低右高C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－=Fe2＋D．a试管中发生了析氢腐蚀，b试管中发生了吸氧腐蚀[解析]生铁是铁、碳合金，发生腐蚀时形成原电池，碳是原电池的正极，A错误；a试管中盛有食盐水，生铁块发生吸氧腐蚀，正极发生的反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，反应中消耗O2，a试管内气体压强减小；b试管中盛有氯化铵溶液，由于NHeq\o\al(＋,4)发生水解反应而使溶液呈酸性，生铁块发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，反应中生成H2，b试管内气体压强增大，红墨水右侧压强大于左侧压强，故两边的液面出现左高右低，B错误；生铁块发生吸氧腐蚀或析氢腐蚀时，Fe均作负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，C正确；由B项分析可知，a试管中发生吸氧腐蚀，b试管中发生析氢腐蚀，D错误。14．(2020·山东青岛模拟)下列说法不正确的是(C)A．钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀B．钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀C．将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好D．钢闸门作为阴极而受到保护[解析]当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时，铁在负极放电，氧气在正极上放电，发生的是钢铁的吸氧腐蚀，A正确；当钢铁表面的水膜酸性较强时，铁在负极放电，水膜中的氢离子在正极放电生成氢气，发生的是析氢腐蚀，B正确；在原电池中，正极被保护，当将锌板换成铜板后，铜作正极被保护，钢闸门作负极被腐蚀，起不到对钢闸门的保护作用，C错误；在电解池中，阴极被保护，故要保护钢闸门，就要将钢闸门与电池负极相连接作电解池的阴极，D正确。15．(2020·海南检测)某同学做如下实验：装置现象电流计指针未发生偏转电流计指针发生偏转下列说法正确的是(C)A．“电流计指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未发生任何腐蚀B．铁片Ⅳ的电极反应式可能为Fe－3e－=Fe3＋C．用K3[Fe(CN)6]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断装置的正、负极D．铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同，所以二者的腐蚀速率相等[解析]铁片Ⅰ、Ⅱ均被腐蚀，“电流计指针未发生偏转”的原因是两溶液中c(NaCl)相等，腐蚀速率相等，则电流计指针未发生偏转，A错误；“电流计指针发生偏转”说明发生了电化学腐蚀，故铁片Ⅳ的电极反应式可能为Fe－2e－=Fe2＋，B错误；用K3[Fe(CN)6]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液中是否存在Fe2＋，进一步判断该电池的正、负极，C正确；铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同，但第二个装置中明显产生电流，故铁片Ⅲ的腐蚀速率比铁片Ⅰ的腐蚀速率快，D错误。16．(2020·山东潍坊检测)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。请回答下列问题：(1)B极是电源的负极，一段时间后，甲中溶液颜色逐渐变浅，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明氢氧化铁胶粒带正电荷，在电场作用下向Y极移动。(2)若甲、乙装置中的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1﹕2﹕2﹕2。(3)现用丙装置