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限时集训(二十) 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 (限时：60分钟 满分：100分) 一、选择题(本题包括9小题，每小题5分，共45分) 1．能用电解原理说明的问题是( ) ①电解是把电能转化成化学能 ②电解是化学能转化成电能 ③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生 A．①②③④ B．②③⑤ C．③④ D．①③④⑤ 2．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( ) A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小 C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 3．如下图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是( ) a极板 b极板 x电极 z溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2
4．(2012·西安八校联考)常温下，某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为5∶2，用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电解产物，可分为三个阶段。下列叙述不正确的是( ) A．溶液pH不断增大，最后为7 B．阳极先析出Cl2，后析出O2 C．阴极始终只析出H2 D．电解最后阶段为电解水 5．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( ) A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[NaOH ] C．KCl[KCl] D．CuSO4[CuO] 6．如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是( ) A．电解一段时间后，往蛋壳内溶液中滴加几滴酚酞，呈红色 B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触 7.(2011·浙江高考)将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是( ) A．液滴中的 Cl－由 a区向 b 区迁移 B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．液滴下的 Fe 因发生还原反应而被腐蚀，生成的 Fe2＋由 a区向 b 区迁移，与 b 区的OH－形成 Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈 D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋ 8.(2012·潍坊三模)利用右图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是( ) A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀 B．一段时间后，a管液面高于b管液面 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小 D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋ 9．(2012·南京师大附中高三学情调研)如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K＋通过。该电池放电时的化学方程式为：2K2S2＋KI3===K2S4＋3KI。装置(Ⅱ)为电解池的示意图。当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。则闭合K时，下列说法正确的是( ) A．K＋从右到左通过离子交换膜 B．电极A上发生的反应为：3I－－2e－===I C．电极X上发生的反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑ D．当有0.1 mol K＋通过离子交换膜时，X电极上产生1.12 L气体(标准状况) 二、非选择题(本题包括5小题，共55分) 10．(6分)从H＋、Cu2＋、Na＋、SO、Cl－五种离子中两两恰当地组成电解质，按下列要求进行电解： (1)以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则采用的电解质是________。 (2)以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是________。 (3)以铂为电极，使电解质和水量都减少进行电解，则电解质是________。 11．(10分)下图是一个用铂丝作电极，电解稀MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色——红色，碱色——黄色) 回答下列问题： (1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号)。 ①A管溶液由红变黄 ②B管溶液由红变黄 ③A管溶液不变色 ④B管溶液不变色 (2)写出A管中发生反应的反应式：________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)写出B管中发生反应的反应式：_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)检验a管中气体的方法是___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)检验b管中气体的方法是_______________________________________________ _______________________________________________________________________。 (6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 12．(12分)(2012·淄博一模)铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。 (1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。 在相同条件下，三组装置中铁电极腐蚀最快的是________(填装置序号)，该装置中正极电极反应式为________________________；为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述________(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为________________________。 (2)新型固体LiFePO4隔膜电池广泛应用于电动汽车。 电池反应为FePO4＋LiLiFePO4，电解质为含Li＋的导电固体，且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许Li＋自由通过而导电。该电池放电时Li＋向________极移动(填“正”或“负”)，负极反应为Li－e－===Li＋，则正极反应式为________________________。 (3)广西治理龙江河镉(Cd2＋)污染时，先向河中投入沉淀剂将Cd2＋转化为难溶物，再投入氯化铝，试说明氯化铝的作用__________________________________________________ ________________________________________________________________________(用必要的离子方程式和文字进行解释)。 13．(15分)已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol 电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。 (1)A是铅蓄电池的________极，铅蓄电池正极反应式为 ________________________________________________________________________， 放电过程中电解液的pH________(填“减小”、“增大”或“不变”)。 (2)Ag电极的电极反应式是__________________________________________________， 该电极的电极产物共________g。 (3)Cu电极的电极反应式是_________________________________________________， CuSO4溶液的浓度________(填“减小”、“增大”或“不变”)。 (4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示________。 a．各U形管中产生的气体的体积 b．各U形管中阳极质量的减少量 c．各U形管中阴极质量的增加量 14．(12分)(2012·韶关模拟)在下图中，甲烧杯中盛有100 mL 0.50 mol·L－1 AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.25 mol·L－1 CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9 g，则 (1)电源E为________极，F为________极。 (2)A极的电极反应式为__________________________________________________， 析出物质________mol。 (3)B极的电极反应式为___________________________________________________， 析出气体________mL(标准状况)。 (4)C极的电极反应式为__________________________________________________， 析出物质________mol。 (5)D极的电极反应式为___________________________________________________， 析出气体________mL(标准状况)。 (6)甲烧杯中滴入石蕊试液，________附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到________溶液。 答 案 限时集训(二十) 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 1．D 2.D 3.A 4.A 5．选D A选项4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，脱离反应体系的物质是4Ag＋O2，相当于2Ag2O，所以应当加入适量的Ag2O才能复原(加入AgNO3，会使NO的量增加)。B选项2H2O2H2↑＋O2↑，脱离反应体系的是2H2＋O2，相当于2H2O，加入适量水才能复原。C选项2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，脱离反应体系的是H2＋Cl2，相当于2HCl，应通入适量HCl气体才能复原。D选项2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，脱离反应体系的是2Cu＋O2，相当于2CuO，加入适量CuO可以复原。 6．选D 该装置中碳棒和铁丝分别作阳极和阴极，发生的电极反应分别为2Cl－－2e－===Cl2↑和2H＋＋2e－===H2↑。生成的NaOH溶液在蛋壳的外面，碳棒上生成的Cl2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，生成的Cl2与H2、NaOH溶液被蛋壳分开，能有效阻止它们之间发生反应。 7．B 8.C 9.D 10．(1)HCl、CuCl2 (2)H2SO4、Na2SO4 (3)CuSO4、NaCl 11．(1)①④ (2)2H＋＋2e－===H2↑(写2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑同样正确)、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(写2H2O－4e－===4H＋＋O2↑同样正确) (4)用拇指按住试管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，试管口有淡蓝色火焰 (5)用拇指按住试管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃 (6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解) 12．解析：(1)装置①是Fe的吸氧腐蚀，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；装置②为牺牲阳极的阴极保护法，装置③是外加电源的阴极保护法，所以装置①中的Fe腐蚀最快，可用装置②、③防止金属Fe被腐蚀；装置③实际是用惰性电极电解食盐水，电解的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑。 (2)原电池放电时阳离子向正极移动；用电池放电时的总方程式减去负极反应式得正极反应式：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4。 (3)回答该小题时要注意把握三个要点：Al3＋水解的离子方程式；生成胶体；吸附。 答案：(1)① O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ②③ 2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑ (2)正 FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4 (3)氯化铝溶于水，Al3＋发生水解：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，生成Al(OH)3胶体，能吸附镉的难溶物而发生聚沉(或沉降、沉淀或沉积下来)，从而消除Cd2＋污染 13．解析：根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，左侧U形管中总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。 答案：(1)负 PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 增大 (2)2H＋＋2e－===H2↑ 0.4 (3)Cu－2e－===Cu2＋ 不变 (4)b 14．解析：本题是以电解知识为依托的综合性较强的题目。由于有外接直流电源，所以装置甲、乙均为电解池，两个电解池的关系为串联。电解一段时间后，A极比C极重。故A极上必有Ag析出，由于Ag＋在A极上获得电子发生了还原反应，故A极为电解池的阴极，在电解池中阴极与外接直流电源的负极相连，故E极为负极，F极为正极。根据电解池甲、乙的串联关系，可进一步得出A、B、C、D依次为阴极、阳极、阴极、阳极。电极反应依次为：A极：4Ag＋＋4e－===4Ag，B极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，C极：2Cu2＋＋4e－===2Cu，D极：4Cl－－4e－===2Cl2↑，由于串联时各电极上流过的电量是相同的，假设电路中均通过4 mol电子，则A极上生成4 mol Ag，B极上生成1 mol O2，C极上生成2 mol Cu，D极上生成2 mol Cl2，这样便可得出一个关系式：4e－～4Ag～O2～2Cu～2Cl2，A极比C极重4 mol×108 g·mol－1－2 mol×64 g·mol－1＝304 g，根据A极比C极重1.9 g，可列出比例式求出反应生成的Ag和Cu的物质的量：n(Ag)＝×4 mol＝0.025 mol，n (Cu)＝0.012 5 mol，n(O2)＝0.006 25 mol，n(Cl2)＝0.012 5 mol。电解时甲池随着B极附近水电离产生的OH－的不断消耗，H＋的物质的量逐渐增大，所以滴入石蕊试液后B极附近变红，而A极上Ag＋不断得到电子析出Ag，故在甲烧杯中最终得到HNO3溶液。 答案：(1)负 正 (2)Ag＋＋e－===Ag 0.025 (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 140 (4)Cu2＋＋2e－===Cu 0.012 5 (5)2Cl－－2e－===Cl2↑ 280 (6)B HNO3 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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