考點規(guī)范練17電解池金屬的腐蝕與防護

一'選擇題

1.下列裝置的線路接通后，經(jīng)過一段時間,溶液的pH明顯減小的是()。

銅銅廠口銅石墨石墨石墨「目石墨

稀硫酸NaOH溶液NaCl溶液C11SO4溶液

ABCD

答案:D

解析:A項，該裝置是原電池裝置,H+放電生成氫氣，溶液的pH增大,A項錯誤。B項，陽極

發(fā)生反應(yīng):2OH-+Cu-2e-——Cu(OH)2,陰極發(fā)生反應(yīng):2及0+2日一H2T+20H;總反

應(yīng):Cu+2H2。2暨Cu(OH)2+H2f,反應(yīng)消耗了水使溶液的pH增大,B項錯誤。C項，電解

NaCl溶液,總反應(yīng):2NaCl+2H2。——2NaOH+H2f+C12T，生成氫氧化鈉使溶液的pH增大,C

項錯誤。D項，電解硫酸銅溶液的總反應(yīng):2CuSO4+2H2O——2Cu+O2T+2H2so4,生成硫酸

使溶液的pH減小,D項正確。

2.將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后,置于如圖所示裝置中，進行鐵的電化學

腐蝕實驗。下列有關(guān)該實驗的說法正確的是()。

空氣、鐵、炭

混合物

1

A.鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe-3e—Fe3+

B.鐵腐蝕過程中化學能全部轉(zhuǎn)化為電能

C.活性炭的存在會加速鐵的腐蝕

D.以水代替NaCl溶液,鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕

答案:C

解析:D項，用水代替NaCl溶液,Fe和炭也可以構(gòu)成原電池,Fe失去電子，空氣中的。2得到

電子，鐵發(fā)生吸氧腐蝕,錯誤。

3.化學用語是學習化學的重要工具，下列用來表示物質(zhì)變化的化學用語正確的是

（）。

A.用銅作陰極，石墨作陽極，電解飽和食鹽水時，陽極的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-C12?

B.鉛酸蓄電池放電時的正極反應(yīng)式為S0N+Pb-2e-——PbSO4

C.粗銅精煉時,與電源正極相連的應(yīng)是粗銅，該極發(fā)生的電極反應(yīng)只有Cu-2e-Cu2+

D.鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的正極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+

答案:A

解析:鉛酸蓄電池放電時的正極反應(yīng)式為4H++S0f+PbCh+2e--PbSO4+2H2O,負極反應(yīng)

式為Pb-2e+S0^--PbSO4,B項錯誤。粗銅精煉時，與電源正極相連的應(yīng)是粗銅,該極發(fā)

生的電極反應(yīng)除Cu-2e-——Ci?+外，還有比銅活潑的雜質(zhì)金屬失電子的反應(yīng),C項錯誤。

鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的負極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,D項錯誤。

4.（雙選）三室式電滲析法處理含NH4NO3廢水的原理如圖所示，在直流電源的作用下，兩

膜中間的NHj和NOg可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。

工作一段時間后，在兩極區(qū)均得到副產(chǎn)品NH4NO3。下列敘述正確的是（）o

A.a極為電源負極,b極為電源正極

B.c膜是陰離子交換膜,d膜是陽離子交換膜

C.陰極電極反應(yīng)式為12H++2NOa+10e-——N2T+6H2。

D.當電路中通過1mol電子的電量時，陽極會有5.6L（標準狀況）02生成

答案:AD

解析:根據(jù)題意兩極均得到副產(chǎn)物NH4NO3,可知n室廢水中的NH：移向I室、NOg移向

ni室，根據(jù)電解過程中離子的移動原理，可知I室石墨電極為陰極、in室石墨電極為陽

極。陰極所連的a極為電源負極,b極為電源正極,A項正確。NH］能通過c膜，故c膜應(yīng)

為陽離子交換膜，同理可知d膜為陰離子交換膜,B項錯誤。陰極上H+得電子生成氫氣,C

項錯誤。電路中通過1mol電子時，陽極產(chǎn)生的氧氣為5.6L（標準狀況）,D項正確。

5.利用電解質(zhì)溶液的濃度對電極電勢的影響，可設(shè)計濃差電池。如圖為一套濃差電池和

電解質(zhì)溶液再生的配套裝置示意圖，閉合開關(guān)K之前，兩個Cu電極的質(zhì)量相等。下列有

關(guān)這套裝置的說法中錯誤的是（）。

A.循環(huán)物質(zhì)E為水

B.乙池中Cu電極為陰極,發(fā)生還原反應(yīng)

C.甲池中的電極反應(yīng)式為Cu2++2e'—Cu

D.若外電路中通過1mol電子，兩電極的質(zhì)量差為64g

答案:B

解析:由陰離子SO亍的移動方向可知，右邊Cu電極為負極，發(fā)生反應(yīng)Cu-2e—Cu2+,Cu

電極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng);左邊的電極為正極，發(fā)生反應(yīng)Cu2++2e-——Cu,當電路中通

過1mol電子,左邊電極增加32g,右邊電極減少32g,兩極的質(zhì)量差變?yōu)?4g。電解質(zhì)再

生池是利用太陽能將CuSO4稀溶液蒸發(fā),分離為CuSO4濃溶液和水后，再返回濃差電

池。通過上述分析可知循環(huán)物質(zhì)E為水,使稀硫酸銅溶液變?yōu)闈饬蛩徙~溶液，則A、C、

D項正確,B項錯誤。

6.（2021全國乙）沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷

卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問題，通常在管道口設(shè)置一對惰性電極（如圖所

示），通入一定的電流。

一陽極

，卜1??????［海水

、陰極

下列敘述錯誤的是（）。

A.陽極發(fā)生將海水中的Ct氧化生成C12的反應(yīng)

B.管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClO

C.陰極生成的比應(yīng)及時通風稀釋安全地排入大氣

D.陽極表面形成的Mg（OH）2等積垢需要定期清理

答案:D

解析:根據(jù)裝置示意圖以及陰、陽極都是惰性電極可知，陽極反應(yīng)為2C「-2e-——C12f,即

cr被氧化生成C12,A項正確;陰極生成氫氣，溶液堿性增強，海水中存在大量的Na+,故C12

參與反應(yīng)生成NaC10,NaC10具有強氧化性，可以殺滅附著生物,B項正確;陰極生成的氫

氣易燃，與空氣的混合氣體遇明火易發(fā)生爆炸，所以應(yīng)將生成的氫氣及時通風稀釋安全地

排出,C項正確;陰極上H+得電子生成氫氣,溶液中c（OH-）增大，海水中的Mg2+向陰極移

動，在陰極表面形成Mg（OH）2沉淀，故在陰極表面形成積垢，需要定期處理,D項錯誤。

7.（2021廣東卷）鉆（Co）的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶

液中電解制備金屬鉆的裝置示意圖。下列說法正確的是（）。

石墨陽離子陰離子Co

nV]交換膜交換膜（Vn

i室n室m室

A.工作時,I室和II室溶液的pH均增大

B.生成1molCo,I室溶液質(zhì)量理論上減少16g

C.移除兩交換膜后,石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變

D.電解總反應(yīng):2Co2++2H2O-2Co+O2T+4H+

答案:D

解析:電解裝置工作時，I室反應(yīng)為2H2。-4已——4H++O2TJH室反應(yīng)為Co2++2e-Co,H+

移向n室,cr移向n室。I室中H2SO4的物質(zhì)的量不變,七。的物質(zhì)的量減小,H2s。4濃

度增大，溶液pH減小;11室中H+濃度增大，溶液pH減小,A項錯誤。生成1molCo轉(zhuǎn)移2

mole,I室減少1molH2O,質(zhì)量為18g,B項錯誤;移除兩交換膜，石墨電極上放電的是

電

C1,C項錯誤。根據(jù)電子守恒，該電解過程的總反應(yīng)為2co2++2H2?！?Co+O2T+4H+,D

項正確。

8.工業(yè)上用電解法處理含銀酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示。已知:

①Ni2+在弱酸性溶液中發(fā)生水解；

②氧化性:Ni2+（高濃度）>H+>Ni2+（低濃度）。

卜鍍保

石墨棒陽離陰離

子膜子膜鐵棒

-1含Ni”Cr

D.5mol,L：l%NaCl溶液

NaOH溶液:酸性廢水

AB

下列說法中不正確的是（）o

A.石墨棒上發(fā)生的電極反應(yīng):4OH=4e-—。21+2H2。

B.電解過程中,B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小

C.為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水的pH

D.若將圖中陽離子膜去掉，將A、B兩室合并，則電解反應(yīng)的總方程式發(fā)生改變

答案:B

解析:由題圖可知，石墨棒與電源正極相連，作電解池的陽極,電極反應(yīng)式為4OH-4e—

。2廿2H20,A項正確。電解過程中為平衡A、C室中的電荷,A室中的Na+和C室中的

CT分別通過陽離子膜和陰離子膜移向B室中，使B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷

增大,B項錯誤。因Ni?+在弱酸性溶液中易發(fā)生水解反應(yīng)，且氧化性Ni2+（高濃

度）〉H+>Ni2+（低濃度），為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水的pH,C項正確。若

將圖中陽離子膜去掉，由于放電順序C1>OH-,則CT在陽極放電，發(fā)生反應(yīng)2Cl--2e'—

CbT，電解反應(yīng)的總方程式會發(fā)生改變,D項正確。

二、非選擇題

9.電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應(yīng)用，不僅可以制備物質(zhì)，還可以提純和凈化。

（1）電解食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)。目前比較先進的方法是陽離子交換膜法，電解原理如

圖所示，圖中的陽離子交換膜只允許陽離子通過，請回答以下問題：

二,離不交換膜

①圖中A極要連接電源的（填“正”或"負”）極。

②精制飽和食鹽水從圖中位置補充,氫氧化鈉溶液從圖中位置流出。（填

"葭"6"'<:"“（1"飛"或葉'）

③電解總反應(yīng)的離子方程式是。

（2）化學在環(huán)境保護中起著十分重要的作用,電化學降解法可用于治理水中硝酸鹽的污

染,電化學降解N03的原理如圖所示。

臺直流電源目

①電源正極為(填“A”或"B”),陰極反應(yīng)式為o

②若電解過程中轉(zhuǎn)移了5mol電子，則膜左側(cè)電解液的質(zhì)量變化為go

電解

答案:⑴①正②ad③2C1+2H2O=CI2T+H2T+2OH-

(2)①A12H++2NOa+10e-—N2T+6H2O②45

解析：(D①由電解食鹽水裝置圖可知，鈉離子移向右邊,則左邊A為陽極，所以A極要連接

電源的正極。

②左邊A為陽極,電極反應(yīng)式為2Cr-2e-——C12f,所以精制飽和食鹽水從圖中a位置補

充;右邊B為陰極，電極反應(yīng)式為2H2。+2日——H2T+20日,則生成的氫氧化鈉溶液從圖中

d位置流出。

電解

③電解總反應(yīng)的離子方程式是2CT+2H2?！狢I2T+H2T+2OH-。

(2)①由圖示知在Ag-Pt電極上NOg發(fā)生還原反應(yīng)，因此Ag-Pt電極為陰極，則B為電源負

極,A為電源正極;在陰極反應(yīng)是NOg得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N2,裝置中采用質(zhì)子交換

膜，應(yīng)只允許H+通過，則H+參與陰極反應(yīng)且有H20生成,陰極反應(yīng)式為12H++2NOg+10e-

==N2T+6H2Oo

②陽極反應(yīng)為2H2O-4e—O2T+4H+,轉(zhuǎn)移5mol電子時，陽極消耗2.5molH2O,產(chǎn)生的5

molH+進入陰極室，陽極室質(zhì)量減小45go

10.(1)用間接電化學法除去NO的過程，如圖所示：

已知電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間，寫出陰極的電極反應(yīng)式:

用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理:。

(2)目前已開發(fā)出電解法制取C1O2的新工藝。

精制飽和\陽離子［m0（含少

NaCl溶液交換膜量NaOH）

①用石墨作電極,在一定條件下電解飽和食鹽水制取C1O2（如圖所示），寫出陽極產(chǎn)生

C1O2的電極反應(yīng)式:O

②電解一段時間，當陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL（標準狀況）時，停止電解，通過陽離子

交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為mol;用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原

因:O

（3）①鋼鐵銹蝕的圖示如圖a所示：

B極A極

進氣7b進氣

49%硫酸/

硫酸一U一水

質(zhì)子膜（d允許H*通過）

圖b

用箭頭表示出圖a中電子的運動方向;請你分析鐵軌銹蝕的原因是。

②我國的科技人員為了消除S02的污染，變廢為寶，利用原電池原理,設(shè)計由S02和02來

制備硫酸。設(shè)計裝置如圖b所示，電極A、B為多孔的材料。

A極為（填“正極”或“負極”）。

B極的電極反應(yīng)式是o

答案：（1）2H++2HSOa+2e-S2O￡+2H2。

2N0+2s2O寧+2H2O——N2+4HSO3

（2）①2H2O+Cl-5e-——C1O2T+4H+

②0.01在陰極發(fā)生水電離出的H+放電,H+濃度減小，使得H2O=OH-+H+的平衡向右

移動,OH-濃度增大,pH增大

Fe2+三電解質(zhì)溶液之三三

(3)①1___________

鐵為負極發(fā)生氧化反應(yīng)Fe-2e-Fe2+;由于電解質(zhì)溶液中有H2c。3,電離出氫離

子,2H++2e-—H2f,發(fā)生析氫腐蝕。電解質(zhì)溶液中又溶有氧氣2H2O+O2+4e--40用發(fā)

+

生吸氧腐蝕②正極SO2+2H2O-2e-S0^+4H

解析：(1)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，是亞硫酸氫根離子得電子生成S2。孑,電極反應(yīng)式為

2HSO3+2H++2e—S2。亍+2H20;S20亍與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氮氣和亞硫酸

氫根,離子方程式為2N0+2s2。亍+2H20——N2+4HSO。

(2)①由題意可知，氯離子放電生成C102,由原子守恒可知，有水參加反應(yīng),同時生成氫離

子,電極反應(yīng)式為2H2O+C1-5e--C1O2T+4H+。②在陰極發(fā)生2H20+2^——H2T+20H;

氫氣的物質(zhì)的量為22：；：：口=0.005mol,通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，通過陽

離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.005molx2=0.01mol,電解時陰極H+濃度減小，使得

H2O-OH—H+的平衡向右移動,溶液的pH增大。

(3)①鋼鐵含有鐵和碳，鐵為負極,C為正極，電子由負極流向正極，故電子的移動方向可表

Fe2+=電解質(zhì)溶液三蕓三

示為1____________網(wǎng);鐵軌銹蝕的原因是鐵為負極發(fā)生氧化反應(yīng)Fe-2e--Fe2+o由于

電解質(zhì)溶液中有H2co3,電離出氫離子,2H++2e——H2f,發(fā)生析氫腐蝕。電解質(zhì)溶液中又

溶有氧氣,2H2O+O2+4e-—40H:發(fā)生吸氧腐蝕。②由題意可知原電池目的是用S02與

02反應(yīng)來制備硫酸,B極生成硫酸，則通入的氣體應(yīng)為S02,硫元素由+4價升高到+6價，發(fā)

+

生氧化反應(yīng)2H2O+SO2-2e—S0i-+4H,B極為負極,A極為正極。

11.如圖所示的四個容器中分別盛有不同的溶液，除a、b外，其余電極均為石墨電極。甲

放電

為鉛酸蓄電池，其工作原理為Pb+PbCh+2H2s04贏2PbSO4+2H2O,其兩個電極的電極材

料分別為PbO2和Pbo閉合K,發(fā)現(xiàn)g電極附近的溶液先變紅,20min后，將K斷開，此時

c^d兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。據(jù)此回答：

aJi_Ab_c?]玷在gjr^h

-------T<---------7<-------7-------7

30%100mL100mL100mL

-1

H2sO41mol,L-10.2mol-L12mol,L

溶液C11SO4溶液AMSOJ溶液NaCl溶液

(滴有酚酬溶液)

甲乙丙T

(l)a電極的電極材料是(填“PbCh”或“Pb”)。

(2)丙裝置中發(fā)生電解的總反應(yīng)方程式為。

(3)電解20min時，停止電解，此時要使乙中溶液恢復到原來的狀態(tài),需要加入的物質(zhì)及其

物質(zhì)的量是。

(4)20min后將乙裝置與其他裝置斷開，然后在c、d兩極間連接上靈敏電流計，發(fā)現(xiàn)電流

計指針偏轉(zhuǎn)，則此時c電極為極,d電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)

為。

⑸電解后取amL丁裝置中的溶液,向其中逐滴加入等物質(zhì)的量濃度的CH3coOH溶液

當加入bmLCH3COOH溶液時，混合溶液的pH恰好等于7(體積變化忽略不計)。已知

CH3coOH的電離平衡常數(shù)為1.75x10-5,則，。

答案：(l)PbO2

電解

(2)2比0-2叼+02T

(3)0.1molCU(OH)2

(4)負4H++O2+4e-2H2。

⑸山175

',176

放電、

解析:甲池是原電池，作電源,發(fā)生的反應(yīng)為Pb+PbCh+2H2sO4WT2PbSO4+2H2O;乙、丙、

丁是電解池，閉合K,發(fā)現(xiàn)g電極附近的溶液變紅，說明g電極是電解池的陰極,h是電解