電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)

基礎(chǔ)課時(shí)3 電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)一、選擇題1．(2015·山東煙臺期末，6)下列金屬防護(hù)的方法不正確的是 ( )．對健身器材涂油漆以防止生銹B．對某些工具的“機(jī)械轉(zhuǎn)動部位”選用刷油漆的方法來防銹C．用犧牲鋅塊的方法來保護(hù)船身D．自行車的鋼圈上鍍上一層鉻防銹解析 B項(xiàng)中應(yīng)選用潤滑油來達(dá)到防銹的目的。答案 B2．下列各裝置中，在銅電極上不能產(chǎn)生氣泡的是 ( )解析A中裝置是原電池，Zn作負(fù)極，Cu作正極，所以H2在Cu電極上產(chǎn)生；B中裝置是電解池，Cu是陽極，發(fā)生反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋，Ag是陰極，發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑，所以Cu電極上沒有氣泡產(chǎn)生；C中裝置是原電池，F(xiàn)e是負(fù)極，Cu是正極，H2在Cu電極上產(chǎn)生；D中裝置是電解池，Ag是陽極，Cu是陰極，H＋在Cu電極上放電產(chǎn)生H2，所以Cu電極上有氣泡產(chǎn)生。答案 B3．(2015·江西贛州期中 ，13)根據(jù)圖示判斷下列敘述符合事實(shí)的是 ( )A．按圖①連接并放置一段時(shí)間后， Fe片表面會“鍍”上一層銅B．按圖②連接好導(dǎo)線后 (Zn片與Cu片相接觸)，靈敏電流計(jì)指針會發(fā)生非常明顯的偏轉(zhuǎn)C．按圖③連接并放置片刻，在Fe片附近加一滴KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色D．按圖④連接并放置一段時(shí)間后，在Sn片上有無色氣泡聚集解析 按圖①連接后，鐵與電源的正極相連，作陽極，鐵失去電子， Fe片表面不會“鍍”上一層銅，A不正確；按圖②連接好導(dǎo)線后，由于 Zn片與Cu片相接觸，電子直接傳遞到銅片，因此靈敏電流表指針不會發(fā)生非常明顯的偏轉(zhuǎn)，B不正確；按圖③連接后構(gòu)成原電池，鋅比鐵活潑，鋅是負(fù)極，鐵是正極，溶液中不會產(chǎn)生鐵離子，所以在 Fe片附近加一滴KSCN溶液，溶液不可能變?yōu)榧t色，C不正確；按圖④連接后構(gòu)成電解池，Sn與電源的負(fù)極相連，作陰極，溶液中的氫離子放電生成氫氣， 因此在Sn片上有無色氣泡聚集，D正確。答案 D4．下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯(cuò)誤的是 ( )解析 在鍍件上鍍銅時(shí)，銅應(yīng)作陽極，與電源正極相連，鍍件應(yīng)作陰極，與電源負(fù)極相連。答案 C5．(2015·淮安一模)下列說法正確的是( )．氯堿工業(yè)中，燒堿在陽極區(qū)生成B．電解熔融氯化鋁冶煉金屬鋁C．電鍍時(shí)，用鍍層金屬作陽極D．將鋼閘門與外電源正極相連，可防止其腐蝕解析A項(xiàng)，水中的H＋在陰極放電，燒堿在陰極區(qū)生成，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電鍍時(shí)，鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，正確；D項(xiàng)，由外加電流的陰極保護(hù)法知，被保護(hù)的金屬應(yīng)與電源的負(fù)極相連，錯(cuò)誤。答案 C6．(2015·大同一模)利用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開始時(shí)，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時(shí)間。下列說法不正確的是( )A．a(chǎn)管發(fā)生吸氧腐蝕，b管發(fā)生析氫腐蝕B．一段時(shí)間后，a管液面高于b管液面C．a(chǎn)處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小D．a(chǎn)、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式： Fe－2e－===Fe2＋解析 a管發(fā)生吸氧腐蝕，a處溶液的pH增大，b管發(fā)生析氫腐蝕，b處溶液的c(H＋)減小，pH增大，故C錯(cuò)誤。答案C7．某小組進(jìn)行電化學(xué)研究，甲同學(xué)設(shè)計(jì)圖甲的原電池裝置，乙同學(xué)利用甲設(shè)計(jì)的裝置及圖乙提供的藥品與材料，不能完成的實(shí)驗(yàn)是 ( )圖甲 圖乙．使甲同學(xué)的正極變?yōu)樨?fù)極B．設(shè)計(jì)一個(gè)新的原電池C．在石墨電極上鍍鋅D．使鋅電極受到保護(hù)解析 A項(xiàng)，將銅與石墨相連，以 AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液，銅為負(fù)極，正確；B項(xiàng)，鋁－銅－AgNO3溶液、鋁－銅－CuSO4溶液等均可以組成新的原電池，正確；C項(xiàng)，鍍鋅是電解池，缺少含鋅離子的電解質(zhì)溶液。錯(cuò)誤； D項(xiàng)，鋅、鋁作電極，鋅作正極，受到保護(hù)，正確。答案 C8．(2015·烏魯木齊三診)關(guān)于下列裝置的說法正確的是 ( )A．裝置①中鹽橋內(nèi)的 K＋向CuSO4溶液移動B．①是將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置C．若裝置②用于鐵棒鍍銅，則 N極為鐵棒D．若裝置②用于電解精煉銅，溶液中 Cu2＋濃度保持不變解析 裝置①為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能， Cu為正極，溶液中的 Cu2＋得電子生成Cu，c(Cu2＋)減小，鹽橋內(nèi)的 K＋移向CuSO4溶液補(bǔ)充電荷，A正確，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，若鐵棒鍍銅，鐵作陰極 (M)，銅作陽極(N)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，精煉銅，陽極除銅外還有比銅活潑的金屬如 Zn、Fe放電，而陰極只有 Cu2＋放電，所以Cu2＋濃度會減小，錯(cuò)誤。答案 A9．用如圖所示裝置Ⅰ通電 10分鐘后，去掉直流電源，連接成如圖所示裝置Ⅱ，可觀察到U形管左端鐵電極表面析出白色膠狀物質(zhì)， U形管右端液面上升。下列說法正確的是( )A．同溫、同壓下，裝置Ⅰ中石墨電極上方得到的氣體比鐵電極上方得到的氣體多B．用裝置Ⅱ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)鐵電極的電極反應(yīng)為 Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2C．用裝置Ⅱ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)石墨電極的電極反應(yīng)為 2H＋＋2e－===H2↑D．裝置Ⅰ通電10分鐘后鐵電極周圍溶液 pH降低解析裝置Ⅰ中石墨電極上生成Cl2，鐵電極上生成H2，因Cl2能溶解在水中，且與H2發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋H2＋HClO，而H2不溶于水，故石墨電極OO===HCl上方得到的氣體比鐵電極上方得到的氣體少，A錯(cuò)誤；裝置Ⅱ是原電池裝置，F(xiàn)e為負(fù)極，失去電子生成Fe2＋，F(xiàn)e2＋再與溶液中的OH－反應(yīng)生成Fe(OH)2，即電極反應(yīng)為Fe－2e－＋2OH－2，B正確；裝置Ⅱ中石墨為正極，正極===Fe(OH)發(fā)生的是Cl2得到電子的反應(yīng)，故石墨電極的電極反應(yīng)為Cl2＋2e－===2Cl－，C錯(cuò)誤；裝置Ⅰ中鐵電極上產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，由于有OH－生成，故溶液的pH升高，D錯(cuò)誤。答案 B10．鋁電池性能優(yōu)越，Al－Ag2O電池可用作水下動力電源，其原理如圖所示。該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O，則下列說法正確的是( )．該隔膜是陽離子交換膜B．當(dāng)電極上析出 1.08gAg時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移的電子為 0.02molC．Al電極上的電極反應(yīng)：Al－＋4OH－===AlO2－＋2H2－3eOD．正極上的電極反應(yīng)：O2＋2H2＋－－O4e===4OH解析根據(jù)圖示和電池的總反應(yīng)可推知電池的負(fù)極反應(yīng)為－＋4OH－Al－3e===AlO2－＋2H2，正極反應(yīng)為2－＋H2＋－。當(dāng)析出1.08OAgO＋2eO===2Ag2OHgAg時(shí)，轉(zhuǎn)移0.01mol電子。由電極反應(yīng)可推斷隔膜應(yīng)是陰離子交換膜，能允許陰離子自由通過。答案 C11．研究發(fā)現(xiàn)，可以用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融的 CaF2－CaO作電解質(zhì)，利用圖示裝置獲得金屬鈣，并以鈣為還原劑還原二氧化鈦制備金屬鈦。 下列說法中正確的是( )A．由TiO2制得1mol金屬Ti，理論上外電路通過2mol電子B．陽極的電極反應(yīng)式為C＋2O2－－4e－===CO2↑C．在制備金屬鈦前后，整套裝置中 CaO的總量減少D．若用鉛蓄電池作該裝置的供電電源，“＋”接線柱應(yīng)連接 Pb電極解析A選項(xiàng)，由TiO2制得1mol金屬Ti，Ti由＋4價(jià)變到0價(jià)，理論上外電路通過4mol電子，A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，陽極反應(yīng)式為C＋2O2－－4e－===CO2↑，通電B正確；C選項(xiàng)，制備鈦時(shí)，發(fā)生反應(yīng)： 2CaO＋C=====2Ca＋CO2↑，2Ca＋一定條件TiO2=====Ti＋2CaO，由此可知，CaO的量不變，C錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，若用鉛蓄電池作該裝置的供電電源，“＋”接線柱應(yīng)連接PbO2電極，D錯(cuò)誤。答案

B12．(2015·浙江理綜，

11)在固態(tài)金屬氧化物電解池中，高溫共電解

H2O、CO2混合氣體制備H2和

CO

是一種新的能源利用方式，基本原理如圖所示。下列說法不正確的是(．．．

)A．X是電源的負(fù)極B．陰極的電極反應(yīng)式是：2－2＋O2－、CO2＋2e－＋O2－HO＋2e===H===CO通電C．總反應(yīng)可表示為：H2O＋CO2=====H2＋CO＋O2D．陰、陽兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是 1∶1解析 由水和二氧化碳生成氫氣和一氧化碳發(fā)生還原反應(yīng)，此極上得到電子，應(yīng)為陰極，故X極為電源的負(fù)極，A、B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，根據(jù)電極上的反應(yīng)物和生成物，可知總反應(yīng)方程式正確；D項(xiàng)，因陽極電極反應(yīng)式為2O2－－4e－===O2↑，結(jié)合電子得失相等，可知陰、陽兩極生成氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1，錯(cuò)誤。答案 D二、填空題13．(2015·河南開封期末，17)鋼鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼鐵占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為___________________________________________________________________。(2)為了降低某水庫鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料

R可以采用________。(填寫字母序號

)A．銅

B．鈉

C．鋅

D．石墨(3)圖乙所示的方案也可以減慢鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的________極。(4)在海洋工程上，通常用鋁合金 (Al－Zn－Cd)保護(hù)海底鋼鐵設(shè)施，其原理如圖丙所示：其中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為 ；在實(shí)際應(yīng)用中，用鋁合金而不選用純鋁，純鋁不能很好地起到保護(hù)作用， 其原因是。解析發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，負(fù)極上Fe失電子，正極上O2得電子。(2)鐵閘門(1)上連接一塊比鐵活潑的金屬如鋅，則鋅會失去電子而溶解， Fe被保護(hù)，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 (3)屬于外加電流的陰極保護(hù)法，需把被保護(hù)的鐵閘門連接在直流電源的負(fù)極。答案－===2Fe2＋－－(2)2Fe－4e(負(fù)極)，O2＋2H2O＋4e===4OH(正極)(2)C (3)負(fù)－ 3＋(4)Al－3e===Al鋁表面易被氧化，生成一層致密而堅(jiān)固的氧化物薄膜， 使金屬鋁呈現(xiàn)“惰性”14．(2015·貴陽期末，17)某課外活動小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了電化學(xué)相關(guān)知識后，用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)一：將開關(guān) K與a連接，則乙為________極，電極反應(yīng)式 為____________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)一結(jié)束后，該研究小組的同學(xué)決定在乙電極表面上鑲嵌下列金屬中的一種以防止鐵被腐蝕，正確的選擇是

________(填字母編號

)。A．Cu

B．Zn

C．Sn

D．Ag(3)實(shí)驗(yàn)二：開關(guān)

K與

b連接，則乙

________極，總反應(yīng)的離子方程式為。(4)對于實(shí)驗(yàn)二，下列說法正確的是 ________(填字母編號)。A．溶液中Na＋向甲極移動B．從甲極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟牡矸郏?KI試紙變藍(lán)C．反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度D．反應(yīng)在結(jié)束后，甲電極和乙電極上收集到的氣體體積一定相等該研究小組的同學(xué)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)二結(jié)束的溶液中滴加酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)________(填“甲”或“乙”)極附近變紅。若標(biāo)準(zhǔn)狀況下乙電極產(chǎn)生 22.4mL，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________mol；若剩余溶液體積為 200mL，則該溶液的pH為________。解析 (1)K與a相連構(gòu)成原電池，鐵作為原電池的負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋。(2)在

Fe上鍍的金屬必須比鐵活潑，所以選擇

Zn。(3)K與b相連構(gòu)成電解池，乙與電源負(fù)極相連，所以作為電解池的陰極。

(4)A

項(xiàng)，電解池中陽離子向陰極移動，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，甲極Cl－放電生成Cl2，Cl2可使?jié)駶櫟牡矸郏璌I試紙變藍(lán)，正確；C項(xiàng)，兩電極生成的是等量的H2和Cl2，應(yīng)通入HCl，若加入鹽酸會引進(jìn)H2O，使溶液濃度變稀，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陰極Cl－放電結(jié)束后，OH－放電得到O2，錯(cuò)誤。(5)乙電極是H＋放電，所以該電極處產(chǎn)生了大量的OH－，加入酚酞溶液變紅；乙電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，－2)＝2×22.4mL÷22.4mol·L－1＝0.002－)＝n（OH－）＝n(e)＝2n(Hmolc(OHVn（e－）－V＝0.002mol＝0.01molL·1，所以pH＝12。0.2L答案(1)負(fù)Fe－2e－===Fe2＋(2)B陰2Cl－＋2H2電解－＋H2↑＋Cl2↑(3)O=====2OH(4)B(5)乙0.00212[選做題]15．如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)甲醚(CH3OCH3)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，乙裝置中X為陽離子交換膜。根據(jù)要求回答下列相關(guān)問題：(1)通入氧氣的電極為 ________(填“正極”或“負(fù)極” )，寫出負(fù)極的電極反應(yīng) ：___________________________________________________________________。(2)鐵電極為 ________(填“陽極”或“陰極” )，石墨電極的電極反應(yīng)為。(3)反應(yīng)一段時(shí)間后，乙裝置中生成的氫氧化鈉主要在 ________(填“鐵極”或“石墨極”)區(qū)。如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，則丙裝置中陽極上的電極反應(yīng)為______________，反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液的濃度將 ________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(5)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為。解析(1)燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的