1、1第三单元 电解池 金属的腐蚀与防护1.很多银纪念币材料为铜芯镀银,依据所掌握的电化学原理知识判断,下列说法正确的是( )A.制作这种银纪念币时,纯银作阳极B.银纪念币制作过程中保持电流恒定,升高温度会加快电镀的速率C.电解精炼铜时,电解质溶液中 c(Cu2+)保持不变D.锌、铜、稀硫酸组成的原电池中,放电一段时间后,铜片质量减小答案 A 铜芯上镀银时,应用铜器作阴极、纯银作阳极,A 正确;电镀的速率只与电路中通过电子的速率有关,所以保持电流恒定,升高温度,电镀的速率不变,B 错误;电解精炼铜时,粗铜作阳极,粗铜中的Zn、Fe 等杂质也失电子产生 Zn2+、Fe 2+等,阴极上只析出铜,故溶液
2、中 c(Cu2+)减小,C 错误;铜锌原电池中,铜作正极,其质量不变,D 错误。2.(2017课标,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( )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答案 C 本题考查金属的腐蚀和防护。C 项,高硅铸铁为惰性辅助阳极,不可能损耗,错误。3.四个电解装置都以 Pt作电极,它们分别盛有如下电解质溶液进行电解,电解一段时间后
3、,测定其 pH变化,所记录的结果正确的是( )选项 A B C D电解质溶液 HCl溶液 AgNO3溶液 KOH溶液 BaCl2溶液pH变化 减小 增大 增大 不变答案 C 电解盐酸,溶质 HCl的量会减少,溶剂的量不变,所以酸性减弱,pH 增大,故 A错误;电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气,溶液酸性增强,pH 减小,故 B错误;电解氢氧化钾溶液的实质是电解水,溶质的量不变,溶剂的量减少,碱性增强,pH 增大,故 C正确;电解氯化钡溶液得到的是氢氧化钡、氢气和氯气,溶液碱性增强,pH 增大,故 D错误。24.埋在地下的钢管常用如图所示方法加以保护,使其免受腐蚀。关于此方法,下列说法正确的是
4、( )A.金属棒 X的材料可能为铜B.金属棒 X的材料可能为碳C.钢管附近土壤的 pH可能会上升D.这种方法称为外加电流的阴极保护法答案 C X 必须是比 Fe活泼的金属,A、B 错误;钢管是原电池的正极,所以电极反应为 2H2O+O2+4e- 4OH-,C正确;这种方法没有外加电流,D 错误。5.关于下列各装置图的叙述中,不正确的是( ) A.用装置精炼铜,则 a极为粗铜,电解质溶液为 CuSO4溶液B.装置的总反应是:Cu+2Fe 3+ Cu2+2Fe2+C.装置中钢闸门应与外接电源的负极相连D.装置中的铁钉几乎没被腐蚀答案 B 根据装置中电流的方向可知 a为电解池的阳极,则用来精炼铜时,
5、a 极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液,故 A正确;铁比铜活泼,为原电池的负极,发生的总反应为 Fe+2Fe3+ 3Fe2+,故 B错误;装置为外加电流的阴极保护法,钢闸门应与外接电源的负极相连,故 C正确;浓硫酸具有吸水性,在干燥的环境中铁难以被腐蚀,故 D正确。6.在常温下用惰性电极电解 1 L pH=6的硝酸银溶液,装置如图所示。关于该电解池,下列叙述中不正确的是( )3A.在电解过程中烧杯中溶液的 pH逐渐减小B.电极增重 216 g,则电极上生成 11.2 L气体C.要使电解后的溶液恢复原状可以加入 Ag2O固体D.溶液中离子的流向为:Ag + 电极,N 电极O-3答案 B 用惰性
6、电极电解硝酸银溶液,总反应为 4AgNO3+2H2O 4Ag+O2+4HNO 3,由于 HNO3的生成,电解过程中溶液的 pH减小,A 正确;根据装置图中电子的流向可知电极作阴极,电极反应为 Ag+e- Ag,电极作阳极,电极反应为 2H2O-4e- 4H+O2,根据得失电子守恒可知 ,n(e-)=n(Ag)= =2 216 g108 g/molmol,n(O2)=0.5 mol,在标准状况下的体积是 11.2 L,B项未指明标准状况下;电解硝酸银溶液过程中析出Ag,放出 O2,故加入 Ag2O固体可使电解后的溶液恢复原状(2Ag 2O+4HNO3 4AgNO3+2H2O),C正确;电解池工作
7、时,溶液中阳离子移向阴极,阴离子移向阳极,D 正确。7.氢氧化锂是制取锂和锂的化合物的原料,用电解法制备氢氧化锂的工作原理如下图所示:下列叙述不正确的是( )A.b极附近溶液的 pH增大B.a极发生的反应为 2H2O-4e- O2+4H +C.该法制备 LiOH还可得到硫酸和氢气等产品D.当电路中通过 1 mol电子时,可得到 2 mol LiOH答案 D 根据离子的移动方向可推出石墨 a是阳极,石墨 b是阴极;a 极发生氧化反应,即 2H2O-4e- O2+4H +,H+结合 S 得硫酸;b 极 H+得电子放出氢气,c(OH -)增大,溶液的 pH增大,OH -结合 Li+生成O2-4LiO
8、H;由得失电子守恒知,电路中通过 1 mol电子时,得到 1 mol LiOH。8.利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护,下列说法不正确的是( )4A.若 X为锌棒,开关 K置于 M处,可减缓铁的腐蚀B.若 X为锌棒,开关 K置于 M处,铁电极发生的反应为:Fe-2e - Fe2+C.若 X为碳棒,开关 K置于 N处,可减缓铁的腐蚀D.若 X为碳棒,开关 K置于 N处,铁电极的反应:2H +2e- H2答案 B 若 X为锌棒,开关 K置于 M处,形成原电池,此时金属锌为负极,金属铁为正极,氧气在铁电极上发生还原反应,金属铁被保护,可减缓铁的腐蚀,故 A正确、B 错误;若 X为碳棒,开关 K置
9、于 N处,形成电解池,此时金属铁为阴极,H +在铁电极上发生还原反应,铁被保护,可减缓铁的腐蚀,故 C、D 正确。9.电解 NO制备 NH4NO3的工作原理如图所示,X、Y 均为 Pt电极,为使电解产物全部转化为 NH4NO3,需补充物质 A。下列说法正确的是( )A.物质 A为 NH3B.X电极为电解池的阳极C.Y电极上发生了还原反应D.Y电极反应式为 NO-3e-+4OH- N +2H2OO-3答案 A 结合题中电解 NO制备 NH4NO3的装置图可知,阳极反应为 NO-3e-+2H2O N +4H+,阴极反应O-3为 NO+5e-+6H+ N +H2O,由两电极反应可知,总反应方程式为
10、8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3,因此若要H+4使电解产物全部转化为 NH4NO3,则需补充 NH3,A项正确;由于 X电极上生成 N ,故 X电极为阴极,Y 电极H+4为阳极,Y 电极发生氧化反应,Y 电极的反应式为 NO-3e-+2H2O N +4H+,B、C、D 项错误。O-310.用图甲装置电解一定量的 CuSO4溶液,M、N 为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示,横轴表示电解过程中转移电子的物质的量,纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是( )5A.A点所得溶液只需加入一定量的 CuO固体就可恢复到起始状态B.电解过程中 N电极表面先有红色物质生成,后有气
11、泡产生C.Q点时 M、N 两电极上产生的气体在相同条件下总体积相同D.若 M电极材料换成 Cu,则电解过程中 CuSO4溶液的浓度不变答案 A 惰性材料作电极,阳极的电极反应式为 2H2O-4e- O2+4H +,阴极上 Cu2+先放电,即 P点前阴极的电极反应式为 Cu2+2e- Cu,P点后,阴极的电极反应式为 2H+2e- H2,即 A点是电解完 CuSO4后,又电解了一部分水,只加入 CuO不能恢复到原来的状态,故 A说法错误;N 极接电源的负极,N 极上先有红色固体铜析出,然后有气泡产生,故 B说法正确;Q 点的气体来自两个阶段,第一阶段:阳极电极反应式为 2H2O-4e- 4H+O
12、2,阴极电极反应式为 Cu2+2e- Cu,第二阶段:阳极电极反应式为 2H2O-4e-4H+O2,阴极反应式为 2H+2e- H2,P 点产生的气体为氧气,其体积为 b L,从 P点到 Q点为第二阶段,阴极产生的气体体积为 2b L,阳极产生的气体体积为 b L,阳极气体总体积为(b+b)L=2b L,故 C说法正确;若 M电极换成 Cu,则阳极上发生反应 Cu-2e- Cu2+,阴极反应式为 Cu2+2e- Cu,因此电解过程中 CuSO4溶液的浓度不变,故 D说法正确。11.电化学在日常生活中用途广泛,图甲是镁次氯酸钠燃料电池,电池总反应为:Mg+ClO -+H2O Cl-+Mg(OH)
13、2,图乙是含 Cr2 的工业废水的处理。下列说法正确的是( )O2-7A.图甲中发生的氧化反应是 Mg2+ClO-+H2O+2e- Cl-+Mg(OH)2B.图乙中惰性电极上有 O2放出C.图乙中 Cr2 向惰性电极移动,与该极附近的 OH-结合转化成 Cr(OH)3而被除去O2-7D.若图甲中 3.6 g镁产生的电量用于图乙废水处理,理论上图乙中有 8.4 g阳极材料参与反应答案 D A 项,所给反应为还原反应,故错误;B 项,图乙中惰性电极为阴极,有 H2放出,故错误;C 项,图乙中 Cr2 向阳极(金属铁)移动,故错误。O2-7612.某可充电电池的原理如图所示,已知 a、b 为惰性电极
14、,溶液呈酸性。充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色。下列叙述正确的是( )注:V 2+为紫色,V 3+为绿色,V 为黄色,VO 2+为蓝色O+2A.放电时,H +从左槽迁移进右槽B.放电过程中,左槽溶液颜色由黄色变为蓝色C.充电时,b 极接直流电源正极,a 极接直流电源负极D.充电过程中,a 极的电极反应式为 V +2H+e- VO2+H2OO+2答案 B 充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色,即 V3+ V2+,充电时 b作阴极,接直流电源负极,a 极接直流电源正极,C 错误;放电时,b 是负极,a 是正极,a 极发生还原反应,即 V VO2+,左槽溶液颜色由O+2黄色变为蓝色,H +从右槽迁移进左
15、槽,A 错误,B 正确;充电过程中,a 极是阳极,电极反应式为 VO2+-e-+H2OV +2H+,D错误。O+213.人类活动产生的 CO2长期积累,威胁到生态环境,其减排问题受到全世界关注。(1)工业上常用高浓度的 K2CO3 溶液吸收 CO2,得到溶液 X,再利用电解法使 K2CO3 溶液再生,其装置示意图如图 1,在阳极区发生的反应包括 和 H+HC H2O+CO2。 O-3图 1(2)已知某种甲醇燃料电池中,电解质溶液呈酸性,示意图如图 2,工作结束后,B 电极室溶液的 pH与工作前相比将 (填 “增大” “减小”或“不变”,溶液体积变化忽略不计)。A 电极附近甲醇发生的电极反应式为
16、 。 7图 2答案 (1)4OH -4e- 2H2O+O2(2)不变 CH 3OH+H2O-6e- 6H+CO2解析 (1)阳极上氢氧根离子放电生成氧气和水,电极反应式为 4OH-4e- 2H2O+O2 。(2)电池的总反应为 2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O,因溶液体积变化忽略不计且 H+没有净消耗,所以 B电极室溶液 pH不变;A电极上甲醇失去电子发生氧化反应,电极反应式为 CH 3OH+H2O-6e- 6H+CO2。14.(2017江苏单科,16,12 分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为 Al2O3,含 SiO2和 Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:注:
17、SiO 2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为 。 (2)向“过滤”所得滤液中加入 NaHCO3溶液,溶液的 pH (填“增大”“不变”或“减小”)。 (3)“电解”是电解熔融 Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是 。 (4)“电解”是电解 Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为 ,阴极产生的物质 A的化学式为 。 (5)铝粉在 1 000 时可与 N2反应制备 AlN。在铝粉中添加少量 NH4Cl固体并充分混合,有利于 AlN的制备,其主要原因是 。 答案 (1)Al 2O3+2OH- 2Al +H2OO-28(2)减小(3)石墨
18、电极被阳极上产生的 O2氧化(4)4C +2H2O-4e- 4HC +O2 H 2O2-3 O-3(5)NH4Cl分解产生的 HCl能够破坏 Al表面的 Al2O3薄膜解析 (1)Al 2O3是两性氧化物,能与强碱反应生成 Al 和 H2O。O-2(2)“碱溶”时,NaOH 溶液应过量,则在“过滤”所得滤液中一定含有过量的 NaOH,当加入 NaHCO3溶液时,HC +OH- C +H2O,使 c(OH-)减小,故 pH减小。O-3 O2-3(3)电解熔融 Al2O3时,阳极反应式为:2O 2-4e- O2,O 2会与石墨发生化学反应,从而消耗石墨。(4)阳极应是 H2O电离出的 OH-放电,生成 O2和 H+,在 Na2CO3溶液充足的条件下,H +与 C 反应生成 HCO2-3,故阳极的电极反应式为:4C +2H2O-4e- 4HC +O2;阴极的电极反应式为:4H 2O+4e- O-3 O2-3 O-32H2+4OH -,所以物质 A为 H2。(5)铝粉表面有 Al2O3薄膜,阻碍反应的进行,而添加少量 NH4Cl固体,NH 4Cl分解生成的 HCl能与 Al2O3反应,破坏 Al2O3薄膜,有利于 Al和 N2反应。
