第三單元 電解池 金屬的腐蝕與防護(hù) 課后達(dá)標(biāo)檢測(cè) 一、選擇題 1．關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是(　　) A．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無(wú)色 B．若在陽(yáng)極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．電解時(shí)在陽(yáng)極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉 D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行? 解析：選B。電解食鹽水時(shí)發(fā)生的反應(yīng)： 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑， 陰極：2H＋＋2e－===H2↑， 總反應(yīng)：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 對(duì)照選項(xiàng)分析，A錯(cuò)誤；陽(yáng)極附近的溶液中會(huì)溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正確；陰極上是H2O電離產(chǎn)生的H＋放電產(chǎn)生H2，不是Na＋放電生成鈉，C錯(cuò)誤；電解后生成NaOH溶液呈堿性，D錯(cuò)誤。 2．(2020·杭州二中選考模擬)能夠使反應(yīng)Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑發(fā)生的是(　　) A．用銅片作陰、陽(yáng)極，電解氯化銅溶液 B．用銅片作陰、陽(yáng)極，電解硫酸鉀溶液 C．銅鋅合金在潮濕空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕 D．銅片和碳棒用導(dǎo)線(xiàn)相連后同時(shí)插入一燒杯內(nèi)的氯化鈉溶液中 解析：選B。金屬銅和水之間發(fā)生的反應(yīng)是非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，應(yīng)設(shè)計(jì)成電解池，在反應(yīng)Cu＋2H2O===Cu(OH)2＋H2↑中，失電子的是金屬銅，所以必須選擇金屬銅作陽(yáng)極材料，其他導(dǎo)電的物質(zhì)做陰極材料即可，在陰極上應(yīng)該是水中的氫離子得電子的反應(yīng)，可以選擇硫酸鈉等來(lái)做電解質(zhì)。A.用銅片作陰、陽(yáng)電極，電解氯化銅溶液，陽(yáng)極失電子生成銅離子，陰極銅離子得到電子析出銅，故A錯(cuò)誤；B.用銅片作陰、陽(yáng)電極，電解硫酸鉀溶液，可以實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)，故B正確；C.銅鋅合金在潮濕的空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，金屬鋅被腐蝕，銅被保護(hù)，故C錯(cuò)誤；D.原電池原理不能實(shí)現(xiàn)該非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。 3.用粗硅做原料，熔融鹽電解法制取硅烷的原理如圖。下列敘述正確的是(　　) A．電源的B極為負(fù)極 B．可選用石英代替粗硅 C．電解時(shí)，熔融鹽中Li＋向粗硅移動(dòng) D．陽(yáng)極反應(yīng)：Si＋4H－－4e－===SiH4↑ 解析：選D。根據(jù)裝置圖可知，該裝置為電解池，總反應(yīng)為Si＋2H2SiH4。H2生成H－，發(fā)生還原反應(yīng)，Si發(fā)生氧化反應(yīng)。根據(jù)電解池原理，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，故通入H2的那一極是陰極，故A極是負(fù)極，B極是正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；陽(yáng)極粗硅失電子，若換成石英，即SiO2，SiO2中Si已經(jīng)是＋4價(jià)，無(wú)法再失電子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解時(shí)，熔融鹽中Li＋向陰極移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；陽(yáng)極粗硅生成SiH4，故電極反應(yīng)為Si＋4H－－4e－===SiH4↑，D項(xiàng)正確。 4．(2020·溫州選考科目模擬)利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應(yīng)式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅 D．制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂 解析：選D。氯堿工業(yè)中陽(yáng)極是Cl－放電生成Cl2；電解精煉銅時(shí)陽(yáng)極粗銅溶解，陰極Cu2＋放電析出Cu，由于粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，溶液中Cu2＋濃度變??；鐵片上鍍銅時(shí)，陰極應(yīng)該是鐵片，陽(yáng)極是純銅。 5．(2020·杭州七中選考模擬)電解法精煉含有Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)的粗銅。下列敘述正確的是(　　) A．電解時(shí)以硫酸銅溶液作電解液，精銅作陽(yáng)極 B．粗銅與電源負(fù)極相連，發(fā)生氧化反應(yīng) C．陰極上發(fā)生的反應(yīng)是Cu2＋＋2e－===Cu D．電解后Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)會(huì)沉積在電解槽底部形成陽(yáng)極泥 答案：C 6．下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法正確的是(　　) A．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù) B．鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕 C．鋼管與銅管露天堆放在一起，鋼管不易被腐蝕 D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是Fe－3e－===Fe3＋ 解析：選B。在外加電流保護(hù)時(shí)，被保護(hù)的金屬要與電源的負(fù)極相連，A項(xiàng)錯(cuò)。鐵與銅接觸易構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，鐵更易被腐蝕，C項(xiàng)錯(cuò)。鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是Fe－2e－===Fe2＋，D項(xiàng)錯(cuò)。 7．關(guān)于下列裝置的說(shuō)法正確的是(　　) A．裝置①中鹽橋內(nèi)的K＋移向CuSO4溶液 B．裝置①將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能 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，溶液中的Cu2＋濃度保持不變 解析：選A。A.Zn比銅活潑為負(fù)極，Cu為正極，K＋移向CuSO4溶液，故A正確；B.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故B錯(cuò)誤；C.若裝置②用于鐵棒鍍銅，則N極為銅棒，故C錯(cuò)誤；D.電解精煉銅時(shí)溶液中的Cu2＋濃度減小，故D錯(cuò)誤。 8．(2020·金華東陽(yáng)二中選考模擬)如圖所示裝置，均盛有等體積等濃度的稀硫酸，工作相同的時(shí)間后測(cè)得均通過(guò)n mol e－。下列敘述錯(cuò)誤的是(不考慮溶液體積的變化)(　　) A．鐵棒的腐蝕程度：甲＜乙 B．碳電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式相同 C．溶液的pH：甲減小，乙增大 D．甲、乙產(chǎn)生氣體的體積(相同條件)比為3∶2 解析：選B。A.甲中Fe作陰極，被保護(hù)，乙中鐵作負(fù)極被腐蝕，所以鐵棒的腐蝕程度：甲＜乙，故A正確；B.甲中石墨電極上氫氧根離子放電生成氧氣，乙中石墨電極上氫離子放電生成氫氣，所以二者電極反應(yīng)式不同，故B錯(cuò)誤；C.甲中電池反應(yīng)式為2H2O2H2↑＋O2↑，乙中電池反應(yīng)式為Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋，甲中硫酸濃度增大、乙中硫酸濃度減小，所以溶液的pH：甲減小，乙增大，故C正確；D.假設(shè)都轉(zhuǎn)移4 mol電子，甲中生成氣體的物質(zhì)的量為3 mol、乙中生成氣體的物質(zhì)的量為2 mol，所以相同條件下氣體的體積之比為3∶2，故D正確。 9．用惰性電極電解某溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩極只有H2和O2生成。則電解一段時(shí)間后，下列有關(guān)該溶液(與電解前同溫度)的說(shuō)法中，正確的有(　　) ①該溶液的pH可能增大　　 ②該溶液的pH可能減小 ③該溶液的pH可能不變 ④該溶液的濃度可能增大 ⑤該溶液的濃度可能不變 ⑥該溶液的濃度可能減小 A．3種 B．4種 C．5種 D．6種 解析：選C。若電解的是不飽和的強(qiáng)堿(如NaOH)溶液，則電解后溶液的pH增大，濃度增大；若電解的是不飽和的非還原性的含氧酸(如H2SO4)，則對(duì)應(yīng)溶液的pH將降低，濃度增大；若電解的是活潑金屬的含氧酸鹽(如Na2SO4)的飽和溶液，則溶液pH保持不變，濃度不變。 10．圖中X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中央的紫紅色斑向d端擴(kuò)散。下列判斷正確的是(　　) A．濾紙上c點(diǎn)附近會(huì)變紅色 B．Cu電極質(zhì)量減小，Pt電極質(zhì)量增大 C．Z中溶液的pH先減小，后增大 D．溶液中的SO向Cu電極定向移動(dòng) 解析：選A。紫紅色斑即MnO向d端擴(kuò)散，根據(jù)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)的原理，可知d端為陽(yáng)極，即b為正極，a為負(fù)極。c端為陰極，NaCl溶液中H＋放電，產(chǎn)生OH－，c點(diǎn)附近會(huì)變紅色，A正確。電解硫酸銅溶液時(shí)，Pt為陽(yáng)極，溶液中的OH－放電：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu為陰極，溶液中的Cu2＋得電子，生成銅，總反應(yīng)式為2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt電極附近生成H＋，則SO向Pt電極移動(dòng)，B、D不正確。隨著電解的進(jìn)行，Z中溶液變?yōu)榱蛩崛芤?，再電解則為電解水，硫酸濃度不斷增大，pH不斷減小，C不正確。 11.如圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中，下列分析正確的是(　　) A．K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ B．K1閉合，石墨棒周?chē)芤簆H逐漸升高 C．K2閉合，鐵棒不會(huì)被腐蝕，屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 D．K2閉合，電路中通過(guò)0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生 0.001 mol氣體 解析：選B。K1閉合構(gòu)成原電池，鐵棒是負(fù)極，鐵失去電子，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，石墨棒是正極，溶液中的氧氣得到電子轉(zhuǎn)化為OH－，石墨棒周?chē)芤簆H逐漸升高，A不正確，B正確；K2閉合構(gòu)成電解池，鐵棒與電源的負(fù)極相連作陰極，不會(huì)被腐蝕，屬于外加電流的陰極保護(hù)法，溶液中的氫離子放電生成氫氣，石墨棒是陽(yáng)極，溶液中的氯離子放電生成氯氣，電路中通過(guò)0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極均產(chǎn)生0.001 mol氣體，共計(jì)是0.002 mol氣體，C、D不正確。 12．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，基本原理如下圖所示。下列說(shuō)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H2O＋2e－===H2＋O2－、 CO2＋2e－===CO＋O2－ C．總反應(yīng)可表示為H2O＋CO2H2＋CO＋O2 D．陰、陽(yáng)兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比是1∶1 解析：選D。A項(xiàng)，根據(jù)圖示，X極產(chǎn)物為H2和CO，是H2O與CO2的還原產(chǎn)物，可判斷在X極上發(fā)生還原反應(yīng)，由此判斷X極為電源的負(fù)極，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，根據(jù)題意，電解質(zhì)為固體金屬氧化物，可以傳導(dǎo)O2－，故在陰極上發(fā)生的反應(yīng)為H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，根據(jù)電極產(chǎn)物及B項(xiàng)發(fā)生的電極反應(yīng)可知，該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為H2O＋CO2H2＋CO＋O2，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，根據(jù)C項(xiàng)的電解總反應(yīng)方程式可知，陰、陽(yáng)兩極生成的氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、非選擇題 13．現(xiàn)有下列四種裝置：①盛200 mL 0.005 mol·L－1硫酸銅溶液；②盛200 mL 0.01 mol·L－1硫酸；③盛200 mL氯化鋅溶液；④盛200 mL氯化鉀溶液。 試回答下列問(wèn)題： (1)上述四種裝置中，為電解池的是________(用編號(hào)回答)，裝置①中兩電極的電極反應(yīng)式分別是_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(注明電極名稱(chēng))。 (2)用離子方程式回答：通電時(shí)裝置④中的總反應(yīng)是____________________________，溶液中可能發(fā)生的副反應(yīng)是__________________________________________________。 (3)工作一段時(shí)間后，測(cè)得導(dǎo)線(xiàn)上均通過(guò)0.002 mol電子，則上述四種裝置中溶液pH最小的是________(用編號(hào)回答，溶液體積變化忽略不計(jì))。 (4)若將裝置④中的外加電源拆去，用導(dǎo)線(xiàn)將兩個(gè)電極連接，則Fe極上發(fā)生的反應(yīng)是________________________________________________________________________， C極上發(fā)生的反應(yīng)是___________________________________________________。 解析：(1)電解池的標(biāo)志是有外加電源，①③④中都有外加電源，①③④是電解池。 (2)裝置④中是惰性電極電解氯化鉀溶液，生成氫氣、氯氣、KOH，其中Cl2與KOH會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 (3)工作一段時(shí)間后，①②③中溶液呈現(xiàn)酸性，④中溶液呈堿性，通過(guò)0.002 mol電子時(shí)，①中生成H＋為0.002 mol，H＋濃度為0.01 mol·L－1；②中消耗H＋為0.002 mol，剩余H＋為0.01 mol·L－1×2×200×10－3L－0.002 mol＝0.002 mol，同時(shí)溶液中的硫酸鋅也會(huì)水解生成H＋；③中為氯化鋅溶液，其酸性是由Zn2＋水解所得，酸性較弱，所以②中溶液酸性最強(qiáng)，pH最小。 (4)若將裝置④中的外加電源拆去，用導(dǎo)線(xiàn)將兩個(gè)電極連接，因?yàn)槁然浫芤菏侵行匀芤?，所以裝置④就成了電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕。 答案：(1)①③④　陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu，陽(yáng)極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O (2)2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－ Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O (3)② (4)2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 14．(2020·平湖中學(xué)選考模擬)Ⅰ.(1)事實(shí)證明，原電池中發(fā)生的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)。利用下列化學(xué)反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池的是________。 A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0 B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＜0 C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＜0 (2)以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 Ⅱ.如圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個(gè)電解池，甲池為用電解原理精煉銅的裝置，請(qǐng)回答： (3)A極材料是____________，電極反應(yīng)為_(kāi)________________________________ ____________________。 (4)若甲池陰極增重6.4 g，則乙池陽(yáng)極放出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_(kāi)___________L。 解析：Ⅰ.(1)A.C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＞0，為氧化還原反應(yīng)，但為吸熱反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)成原電池，故A錯(cuò)誤；B.NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＜0，不屬于氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)成原電池，故B錯(cuò)誤；C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＜0，為氧化還原反應(yīng)，且為放熱反應(yīng)，能設(shè)計(jì)成原電池，故C正確。 (2)以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，氫氧燃料堿性電池中，負(fù)極上氫氣失去電子，負(fù)極反應(yīng)式為H2＋2OH－－2e－===2H2O。 Ⅱ.(3)依據(jù)電解原理精煉銅的裝置是粗銅做陽(yáng)極，精銅做陰極，含銅離子的溶液做電解質(zhì)溶液；所以A極是陰極，材料是精銅，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu；B為陽(yáng)極，材料是粗銅，電極反應(yīng)主要為Cu－2e－===Cu2＋；電解質(zhì)溶液是CuSO4溶液。 (4)甲池是精煉銅，增重6.4 g是銅的質(zhì)量，物質(zhì)的量為0.1 mol，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.2 mol；乙池陽(yáng)極電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，根據(jù)電解反應(yīng)過(guò)程中電極上的電子守恒計(jì)算可知放出氣體物質(zhì)的量為0.1 mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L。 答案：Ⅰ.(1)C　(2)H2＋2OH－－2e－===2H2O Ⅱ.(3)精銅　Cu2＋＋2e－===Cu　(4)2.24 7