PAGEPAGE11電解池金屬腐蝕與防護一、選擇題1．下列金屬防腐的措施中，運用外加電流的陰極愛護法的是()A．水中的鋼閘門連接電源的負極B．金屬護欄表面涂漆C．槍炮的表面涂上一層機油D．地下鋼管連接鎂塊答案：A2．下圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b旁邊分別滴加幾滴石蕊溶液。下列試驗現象描述正確的是()A．逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣體C．a電極旁邊呈紅色，b電極旁邊呈藍色D．a電極旁邊呈藍色，b電極旁邊呈紅色解析：選D。SOeq\o\al(2－,4)、OH－移向b極，在b極OH－放電，產生O2，b極旁邊c(H＋)>c(OH－)，石蕊溶液變紅。Na＋、H＋移向a極，在a極H＋放電產生H2，a極旁邊c(OH－)>c(H＋)，石蕊溶液變藍。所以產生的氣體體積a電極的大于b電極的；兩種氣體均為無色無味的氣體。A、B、C均錯。3．利用下圖裝置可以模擬鐵的電化學防護。下列說法錯誤的是()A．若X為鋅棒，開關K置于M處，可減緩鐵的腐蝕B．若X為鋅棒，開關K置于M處，鐵極發生氧化反應C．若X為碳棒，開關K置于N處，可減緩鐵的腐蝕D．若X為碳棒，開關K置于N處，X極發生氧化反應解析：選B。若X為鋅棒，開關K置于M處時，鋅作負極，鐵作正極，鐵被愛護，A正確，B錯誤；若X為碳棒，開關K置于N處，鐵連接電源負極作陰極被愛護，C正確；X連接電極正極作陽極被氧化，D正確。4．(2024·揚州調研)如圖所示，將兩燒杯中電極用導線相連，四個電極分別為Mg、Al、Pt、C。當閉合開關S后，以下表述正確的是()A．電流表指針不發生偏轉B．Al、Pt兩極有H2產生C．甲池pH減小，乙池pH不變D．Mg、C兩極生成的氣體在肯定條件下可以恰好完全反應解析：選D。甲池Al能與NaOH溶液反應，所以為原電池，乙池Pt、C均不與NaOH溶液反應，故乙池為電解池，電流表指針偏轉。甲池中Mg為正極，產生H2，Al為負極溶解，Pt作陰極產生H2，C作陽極產生O2，甲池消耗NaOH，pH減小，乙池消耗水，pH增大。依據電子轉移數目相等，則Mg、C兩極產生的O2、H2體積比為1∶2，在肯定條件下可以完全反應。5．工業上通過電化學原理在鋁表面形成氧化膜來提高其抗腐蝕實力，工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．碳棒可用銅棒代替，其作用是傳遞電流B．通電一段時間后，稀硫酸溶液的pH減小C．通電后電子被強制從碳棒流向鋁片使鋁表面形成氧化膜D．可通過調整滑動變阻器來限制氧化膜的形成速度解析：A、依據電解原理，碳棒為陰極，銅棒能夠代替碳棒，作用是傳遞電流，故A說法正確；B、陽極反應式為2Al－6e－＋3H2O=Al2O3＋6H＋，陰極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，總電解反應式為2Al＋3H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))Al2O3＋3H2↑，水削減，硫酸濃度增大，c(H＋)增大，即pH減小，故B說法正確；C、電子移動方向是從電源的負極→碳棒，鋁片→電源的正極，電解質溶液中沒有電子通過，故C說法錯誤；D、滑動變阻器調整電路中電流的強度，即可以限制氧化膜的形成速度，故D說法正確。答案：C6．如圖的裝置，左為鐵電極，右為石墨電極，a為水或某種溶液。若兩電極干脆連接或外接電源，石墨上可能發生的反應是()①2H＋＋2e－=H2↑②O2＋4e－＋2H2O=4OH－③2Cl－－2e－=Cl2↑A．① B．②C．①② D．①②③解析：選D。若兩電極干脆連接，則該裝置是原電池，鐵作負極，石墨作正極；若電解質為酸性溶液，則正極石墨上發生：2H＋＋2e－=H2↑；若電解質為中性溶液，則正極石墨上發生：O2＋4e－＋2H2O=4OH－。若兩電極外接電源，則該裝置為電解池，石墨電極若與正極相連，則為陽極，假如電解氯化鈉溶液，則電解反應為2Cl－－2e－=Cl2↑，所以①、②、③都有可能發生。7．(2024·合肥模擬)如圖所示，甲池的總反應式為N2H4＋O2=N2＋2H2O。下列說法正確的是()A．甲池中負極上的電極反應式為N2H4－4e－=N2＋4H＋B．乙池中石墨電極上發生的反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH減小D．甲池中每消耗0.1molN2H4，乙池電極上則會析出6.4g固體解析：選B。分析圖知甲是燃料電池，則乙是電解池，甲的電解質溶液是氫氧化鉀，則負極不行能生成H＋，應當是N2H4－4e－＋4OH－=N2＋4H2O，A錯誤；乙的石墨極是陽極，發生氧化反應，B正確；依據甲池總反應生成了水，則氫氧化鉀溶液濃度變小，pH減小，乙的陰極析出銅，結合B項則乙池的溶液pH減小，C錯誤；依據各個電極流過的電量相等知N2H4～2Cu，消耗0.1molN2H4乙池電極上則會析出12.8g銅，D錯誤。8．探討發覺，可以用石墨作陽極、鈦網作陰極、熔融的CaF2CaO作電解質，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。下列說法中錯誤的是()A．在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量保持不變B．陽極的電極反應式為C＋2O2－－4e－=CO2↑C．由TiO2制得1mol金屬Ti，理論上外電路通過2mol電子D．若用鉛蓄電池作供電電源，“－”接線柱應連接Pb電極解析：C.由TiO2制得1mol金屬Ti，須要得4mol電子，理論上外電路通過，4mol電子。答案：C9．如圖，甲為直流電源，乙為用含有酚酞的飽和食鹽水浸透的濾紙，丙為電鍍槽。斷開K后，發覺乙上c點旁邊顯紅色；閉合K，可實現鐵上鍍鋅，電路中通過0.002NA個電子。以下推斷正確的是()A．a為負極 B．d上發生還原反應C．e為鋅板 D．f極的質量增加0.056g解析：選C。依據c點旁邊變紅，可以推斷b為電源負極，a為正極，d上發生氧化反應；當閉合K時，e為陽極，f為陰極，e應為鋅板，f的質量增加0.065g。10．(2024·日照模擬)納米級Cu2O由于具有優良的催化性能而受到關注。采納離子交換膜限制電解液中OH－的濃度制備納米級Cu2O的裝置如圖所示，發生的反應為2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))Cu2O＋H2↑。下列說法正確的是()A．鈦電極發生氧化反應B．陽極旁邊溶液的pH漸漸增大C．離子交換膜應采納陽離子交換膜D．陽極反應式是2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O解析：選D。鈦極與電源負極相連是陰極發生氫離子得電子的還原反應，故A錯誤；依據總反應，則陽極反應為2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O，消耗氫氧根，pH值減小，故B錯誤；依據總反應，則陽極反應為2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O，所以離子交換膜應采納陰離子交換膜，故C錯誤；在電解池中，當陽極是活潑電極時，該電極本身發生失電子的還原反應，在堿性環境下，金屬銅失去電子的電極反應為2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O，故D正確。11．(2015·上海，14)探討電化學腐蝕及防護的裝置如下圖所示。下列有關說法錯誤的是()A．d為石墨，鐵片腐蝕加快B．d為石墨，石墨上電極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕D．d為鋅塊，鐵片上電極反應為2H＋＋2e－=H2↑解析：選D。A項，由于活動性：Fe>石墨，所以鐵、石墨及海水構成原電池，Fe為負極，失去電子被氧化變為Fe2＋進入溶液，溶解在海水中的氧氣在正極石墨上得到電子被還原，比沒有形成原電池時的速率快，正確；B項，d為石墨，由于是中性電解質，所以發生的是吸氧腐蝕，石墨上氧氣得到電子，發生還原反應，電極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，正確；C項，若d為鋅塊，則由于金屬活動性：Zn>Fe，Zn為原電池的負極，Fe為正極，首先被腐蝕的是Zn，鐵得到愛護，鐵片不易被腐蝕，正確；D項，d為鋅塊，由于電解質為中性環境，發生的是吸氧腐蝕，在鐵片上電極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，錯誤。12．用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質溶液一般為H2SO4－H2C2O4A．待加工鋁質工件為陽極B．可選用不銹鋼網作為陰極C．陰極的電極反應式為Al3＋＋3e－=AlD．硫酸根離子在電解過程中向陽極移動解析：A對：該電解池陽極發生的電極反應為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，氧氣將鋁制品表面氧化形成致密的氧化膜，所以待加工鋁質工件應為陽極。B對，C錯：陰極發生的電極反應為2H＋＋2e－=H2↑，陰極可選用不銹鋼網作電極。D對：電解質溶液中的陰離子向陽極移動。答案：C13．(2024·安徽合肥模擬)以酸性氫氧燃料電池為電源進行電解的試驗裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．燃料電池工作時，正極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．a極是鐵，b極是銅時，b極漸漸溶解，a極上有銅析出C．a、b兩極若是石墨，在相同條件下a極產生的氣體與電池中消耗的H2體積相等D．a極是粗銅，b極是純銅時，a極漸漸溶解，b極上有銅析出解析：選D。本題結合原電池和電解池綜合考查電化學的基本理論。圖中左側為氫氧燃料電池，右側為電解池，燃料電池為酸性介質，負極反應為2H2—4e－=4H＋，正極反應為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，A錯誤；a為陽極，b為陰極，金屬鐵作陽極，優先失電子，a極漸漸溶解，B錯誤；a、b兩極若是石墨，b極上析出銅，a極上產生O2，與電池中消耗的O2體積相等，C錯誤；粗銅為陽極，銅及比銅活潑的金屬失電子形成離子進入溶液中，銅離子得電子后在b極上析出，D正確。14．(2015·福建理綜，11)某模擬“人工樹葉”電化學試驗裝置如圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是()A．該裝置將化學能轉化為光能和電能B．該裝置工作時，H＋從b極區向a極區遷移C．每生成1molO2，有44gCO2被還原D．a電極的反應為3CO2＋18H＋－18e－=C3H8O＋5H2O解析：選B。A項，該裝置是電解池，在電解和光的作用下H2O在光催化劑的表面轉化為O2和H＋，故該裝置是將電能和光能轉化為化學能，錯誤；B項，依據同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引的原則，該裝置工作時，H＋從陽極b極區向陰極a極區遷移，正確；C項，該電解池的總反應式為6CO2＋8H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2C3H8O＋9O2，依據總反應方程式可知，每生成1molO2，有eq\f(2,3)molCO2被還原，其質量為eq\f(88,3)g，錯誤；D項，a電極為陰極，發生還原反應，電極反應式為3CO2＋18H＋＋18e－=C3H8O＋5H2O，錯誤。15．連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)俗稱保險粉，是一種強還原劑。工業常用惰性電極電解亞硫酸氫鈉的方法制備連二亞硫酸鈉，原理裝置如圖所示，下列說法正確的是()A．b電極應當接電源的負極B．裝置中所用離子交換膜為陰離子交換膜C．電路中每轉移1mole－消耗SO2的體積為11.2LD．a電極的電極反應式為：2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋＝S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O解析：A、由裝置圖中物質轉化關系可知，左邊由NaHSO3得到電子轉化為Na2S2O4，右邊由SO2失去電子轉化為H2SO4，所以a電極接電源的負極，b電極接電源的正極，故A錯誤；B、a電極的反應式為2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋＝S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，b電極的反應式為SO2＋2H2O－2e－＝SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，所以裝置中離子交換膜為陽離子交換膜，則B錯誤；C、由電極反應式可知，每轉移1mole－消耗SO2的0.5mol，但沒有給氣體的溫度和壓強，所以SO2氣體的體積無法計算，故C錯誤；D、a電極的電極反應式為2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－＋2H＋＝S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，所以D正確。本題正確答案為D。答案：D二、非選擇題16．(2024·新疆烏魯木齊高三檢測)鐵是用途最廣的金屬材料之一，但生鐵易生銹。請探討電化學試驗中有關鐵的性質。(1)某原電池裝置如圖所示，右側燒杯中的電極反應式為________________________________________________________________，左側燒杯中的c(Cl－)________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(2)已知下圖甲、乙兩池的總反應式均為Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，且在同側電極(指均在“左電極”或“右電極”)產生H2。請在兩池上標出電極材料(填“Fe”或“C”)。(3)裝置丙中，易生銹的是________點(填“a”或“b”)。答案：(1)2H＋＋2e－=H2↑增大(2)甲池中：左—Fe，右—C乙池中：左—Fe，右—C(3)a17．某課外小組分別用圖中所示裝置對原電池和電解原理進行試驗探究。請回答：Ⅰ.用甲圖裝置進行第一組試驗。(1)在保證電極反應不變的狀況下，不能替代Cu做電極的是________。A．鋁B．石墨C．銀D．鉑(2)N極發生反應的電極反應式為___________________________________。(3)試驗過程中，SOeq\o\al(2－,4)__________(填“從左向右”“從右向左”或“不”)移動；濾紙上能視察到的現象有____________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.用乙圖裝置進行其次組試驗。試驗過程中，視察到與第一組試驗不同的現象：兩極均有氣體產生，Y極區溶液漸漸變成紫紅色；停止試驗，鐵電極明顯變細，電解液仍舊澄清。查閱資料得知，高鐵酸根離子(FeOeq\o\al(2－,4))在溶液中呈紫紅色。(4)電解過程中，X極區溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。(5)電解過程中，Y極發生的電極反應為Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O和________________。(6)若在X極收集到672mL氣體，在Y極收集到168mL氣體(均已折算為標準狀況時氣體體積)，則Y電極(鐵電極)質量削減________g。(7)在堿性鋅電池中，用高鐵酸鉀作為正極材料，電池反應為2K2FeO4＋3Zn=Fe2O3＋ZnO＋2K2ZnO2。該電池正極發生的反應的電極反應式為_________________________________________________________________。解析：本題考查原電池和電解池的綜合應用。Ⅰ.(1)甲圖中左側是原電池裝置，Zn為負極，Cu為正極，Cu電極也可以換成比Zn活潑性弱的金屬或石墨；(2)甲圖中右側是電解池裝置，則M為陽極，N為陰極，H＋在陰極得電子，發生還原反應；(3)在原電池中陰離子移向原電池的負極，甲圖中左側裝置實質是M電極(Fe)被腐蝕，故濾紙上最終會出現Fe(OH)3。Ⅱ.(4)乙圖為電解NaOH溶液的裝置，在此裝置中X(C)為陰極，Y(Fe)為陽極，電解過程中，溶液中的H＋在X極上放電，故c(H＋)降低，pH增大；(5)由題干知，Y電極上有氣體生成，應為OH－放電得到O2；(6)電解池中電子守恒，H＋得到的電子等于OH－與鐵失去的電子之和，列出方程式即可求解。答案：(1)A(2)2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)(3)從右向左濾紙上有紅褐色斑點產生(答出“紅褐色斑點”或“紅褐色沉淀”即可)(4)增大(5)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(6)0.28(7)2FeOeq\o\al(2－,4)＋6e－＋5H2O=Fe2O3＋10OH－18．(2024·煙臺模擬)某愛好小組的同學用下圖所示裝置探討有關電化學的問題(甲、乙、丙三池中溶質足量)，當閉合該裝置的電鍵K時，視察到電流計的指針發生了偏轉。請回答下列問題：(1)甲池為________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，A電極的電極反應式為____________________________________________________________。(2)丙池中F電極為________(填“正極”“負極”“陰極”或“陽極”)，該池的總反應方程式為_________________________________________________________________________________________________________________。(3)當乙池中C極質量減輕10.8g時，甲池中B電極理論上消耗O2的體積為________mL(標準狀況)。(4)一段時間后，斷開電鍵K，下列物質能使丙池復原到反應前濃度的是________(填選項字母)。A．Cu B．CuOC．Cu(OH)2 D．Cu2(OH)2CO3解析：(1)甲池能自發進行氧化還原反應為原電池，燃料電池中，燃料失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O；(2)F連接原電池負極，所以為陰極，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，電池反應式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2H2SO4＋2Cu＋O2↑；(3)C極上的電極反應為Ag－e－=Ag＋，B電極上的電極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，當池中C極質量減輕10.8g時，即轉移電子是0.1mol，此時甲池中B電極理論上消耗O2的物質的量是0.025mol，體積為0.025mol×22.4L·mol－1＝0.56L＝560mL；(4)溶液中削減了Cu和O2，所以要讓電解質復原，須要加入CuO。答案：(1)原電池CH3OH＋8OH－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)陰極2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2H2SO4＋2Cu＋O2↑(3)560(4)B19．(1)鐵在潮濕的空氣中簡單發生電化腐蝕最終生成鐵銹(Fe2O3·xH2O)，則發生腐蝕時正極上發生反應的電極反應式為______________________________。(2)下列哪些裝置可防止鐵棒被腐蝕_________________________________。(3)在實際生產中，可在鐵件的表面上鍍銅防止鐵被腐蝕。裝置示意圖如下左圖：①電鍍時，鍍件與電源的________