2022版高考化学一轮复习课时作业二十二电解池及其工作原理金属的腐蚀与防护【含答案】

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1、电解池及其工作原理金属的腐蚀与防护(建议用时40分钟)1关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是()A若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性选B。电解食盐水时发生的反应，阳极：2Cl2e=Cl2，阴极：2H2e=H2，总反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。对照选项分析，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl22I=I22Cl，溶液呈棕色，B正确；阴极上是H2O电离产生的H放电产生H2，不是Na放电

2、生成钠，C错误；电解后生成NaOH溶液呈碱性，D错误。2(杭州二中选考模拟)能够使反应Cu2H2O=Cu(OH)2H2发生的是()A用铜片作阴、阳极，电解氯化铜溶液B用铜片作阴、阳极，电解硫酸钾溶液C铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀D铜片和碳棒用导线相连后同时插入一烧杯内的氯化钠溶液中选B。金属铜和水之间发生的反应是非自发的氧化还原反应，应设计成电解池，在反应Cu2H2O=Cu(OH)2H2中，失电子的是金属铜，所以必须选择金属铜作阳极材料，其他导电的物质作阴极材料即可，在阴极上应该是水中的氢离子得电子的反应，可以选择硫酸钠等来作电解质。A.用铜片作阴、阳电极，电解氯化铜溶液，阳极失电子生成

3、铜离子，阴极铜离子得到电子析出铜，故A错误；B.用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钾溶液，可以实现该反应，故B正确；C.铜锌合金在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，金属锌被腐蚀，铜被保护，故C错误；D.原电池原理不能实现该非自发的氧化还原反应，故D错误。3(泰安模拟)国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述中正确的是()A由图示的金属腐蚀情况说明了Fe元素的金属性弱于Sn元素B由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况C两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe

4、3e=Fe3D为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”选D。Fe元素的金属性强于Sn元素，A错误；海水含大量的盐，由图示可以看出乙是海水环境下的腐蚀情况，B错误；两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe2e=Fe2，C错误；焊点附近用锌块打“补丁”，可以防止舰艇在海水中被腐蚀，D正确。4某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是()A.a为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极B离子交换膜为阴离子交换膜C“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌D阴极反应式为H2O2e=H2O2选C。由“碱性水”可推知b为直流电

5、源的负极，a为直流电源的正极，A项错误；右侧生成OH，K穿过离子交换膜移到右侧，即该离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；阳极反应为2Cl2e=Cl2，Cl2H2O=HClHClO，故“酸性水”中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确；水溶液中不可能存在O2，D项错误。5城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是()A.该装置能够将电能转化为化学能B管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe2e=Fe2C如果没有外加电

6、源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀D钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜选B。A项，该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，正确；B项，左端是阳极，腐蚀得更快，错误；C项，如果没有外加电源，潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，正确；D项，根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，正确。6钴酸锂电池是目前用量最大的锂离子电池，用它作电源按如图装置进行电解。通电后，a电极上一直有气泡产生；d电极附近先出现白色沉淀(CuCl)，后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)。下列有关叙述正确

7、的是()A.已知钴酸锂电池放电时总反应为Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C，则Li1xCoO2作负极，失电子B当外电路中转移0.2 mol电子时，电极b处有2.24 L Cl2生成C电极d为阴极，电解开始时的电极反应式为CuCle=CuClD随着电解的进行，U形管中发生了如下转化CuClOH=CuOHCl选D。A项，LixC6中C为负价，根据电池总反应，LixC6作负极，则Li1xCoO2作正极，得电子，故A错误；B项，没有说明是否是标准状况，因此无法直接计算生成氯气的体积，故B错误；C项，d电极发生的变化CuCuCl是氧化反应，故d极为阳极，d极反应式为CuCle=CuCl，故C错

8、误；D项，d电极先产生白色沉淀(CuCl)，白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)，发生的反应是CuClOH=CuOHCl，故D正确。7.如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析正确的是() AK1闭合，铁棒上发生的反应为2H2e=H2BK1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高CK2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法DK2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生 0.001 mol气体选B。K1闭合构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe2e=Fe2，石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，A不

9、正确，B正确；K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连作阴极，不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，溶液中的氢离子放电生成氢气，石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生0.001 mol气体，共计是0.002 mol气体，C、D不正确。8NaBH4燃料电池具有电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是()A.离子交换膜应为阳离子交换膜，Na由左极室向右极室迁移B该燃料电池的负极反应式为BH8OH8e=BO6H2OC电解池中的电解质溶液可以选择 CuSO4溶液D每消耗2.24 L O2(标准状况)时，A电

10、极的质量减轻12.8 g选D。通入O2发生反应O24e2H2O=4OH，通入O2的一极为正极。Na通过交换膜进入右边得到浓NaOH溶液，故离子交换膜允许Na通过，是阳离子交换膜，选项A正确；根据图示，负极BH转化为 BO，反应式为BH8OH8e=BO6H2O，选项B正确；该电解池用于电解精炼铜，电解质溶液可以选择CuSO4溶液，选项C正确；A极连接原电池的正极，作阳极，每消耗2.24 L O2(标准状况)时，转移电子 0.4 mol，但阳极上(A极)为粗铜，不只有Cu参与放电，还有比Cu 活泼的金属放电，故减少质量不一定为 12.8 g，选项D不正确。9(2021年江苏适应性测试)利用电解法将

11、CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是()A.电解过程中，H由a极区向b极区迁移B电极b上反应为：CO28HCO8e=CH48CO2H2OC电解过程中化学能转化为电能D电解时Na2SO4溶液浓度保持不变选A。通过电解法可知此电池为电解池，由a极生成O2可以判断出a为阳极，则b为阴极。阳离子向阴极流动，a极上反应为4OH4e=2H2OO2，电极b上反应为CO28HCO8e=CH48CO2H2O。电解时OH比SO更容易失去电子在阳极生成O2，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，所以Na2SO4溶液的浓度是增大的。A.由a极生成O2可以判断出a极为阳极，b为阴极，

12、阳离子向阴极移动。则H由a极区向b极区迁移正确，故A正确；B.电极方程式配平发生错误，电极b上反应应为CO28HCO8e=CH48CO2H2O，故B错误；C.电解过程中是电能转化为化学能，故C错误；D.电解时OH比SO更容易失去电子，所以电解Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水被消耗，所以Na2SO4溶液的浓度是增大的，故D错误。【加固训练拔高】下图是CO2电催化还原为CH4的工作原理示意图。下列说法不正确的是()A.该过程是电能转化为化学能的过程B铜电极的电极反应式为CO28H8e=CH42H2OC一段时间后，池中n(KHCO3)不变D一段时间后，池中溶液的pH一定减小选C。分析工作原

13、理图可知此装置为电解池，铜电极通入CO2，还原为CH4，所以铜电极为阴极，发生还原反应CO28H8e=CH42H2O，铂电极为阳极，OH放电，被氧化，导致pH减小，同时盐桥中的K向池中移动，池中溶有CO2，故n(KHCO3)发生变化，C项错误。10如图所示，甲池的总反应式为N2H4O2=N22H2O。下列说法正确的是()A.甲池中负极上的电极反应式为N2H44e=N24HB乙池中石墨电极上发生的反应为4OH4e=2H2OO2C甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小D甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出6.4 g 固体选B。分析图知甲是燃料电池，则乙是电解池，甲的电解质溶液是KOH

14、，则负极不可能生成H，应该是N2H44e4OH=N24H2O，A错误；乙的石墨极是阳极，发生氧化反应，B正确；根据甲池总反应生成了水，则KOH溶液浓度变小，pH减小，乙的阴极析出铜，结合B项则乙池的溶液pH减小，C错误；根据各个电极流过的电量相等知N2H42Cu，消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出12.8 g铜，D错误。11工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是()已知：Ni2在弱酸性溶液中发生水解氧化性：Ni2(高浓度)HNi2(低浓度)A碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少C

15、为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变选B。电极反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2，阴极：Ni22e=Ni、2H2e=H2，A项正确；B项，由于C中Ni2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从C移向B，A中OH不断减少，Na通过阳离子膜从A移向B，所以B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H的氧化性大于Ni2(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。12电化学在化学工业中有着广泛应用。(1)根据图示

16、电化学装置，回答下列问题：甲池通入乙烷(C2H6)一极的电极反应式为_。乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，实验开始时，同时在两极附近溶液中各滴入几滴紫色石蕊溶液，X极的电极反应式为_；一段时间后，在Y极附近观察到的现象是_。乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，体积为0.2 L，则Y极的电极反应式为_；电解一段时间后，甲池消耗112 mL O2(标准状况下)，则乙池溶液的pH为_(忽略溶液体积的变化)。(2)若要用该装置在铁质钥匙表面镀一层金属铜，CuSO4溶液作电解液，则乙池中：X极的材料是_，电极反应式为_。Y极的材料是_，电极反应式为_。(3)工业上通过电解浓N

17、aOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，则阳极的电极反应式为_，阴极反应式为_。(1)甲池中乙烷(C2H6)通入左侧电极发生氧化反应，则左侧Pt电极为负极，电解质溶液为KOH溶液，故负极反应式为C2H618OH14e=2CO12H2O。乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，则X是阳极，发生氧化反应，电极反应式为4OH4e=2H2OO2。Y是阴极，电极反应式为2H2O2e=2OHH2，则Y极附近观察到的现象是电极表面产生气泡，附近溶液变蓝。甲池中右侧Pt电极发生的反应为O22H2O4e=4OH，消耗标准状况下112 mL O2(即0.005 mol)时电路中转移电子的物质的量

18、为0.005 mol40.02 mol。乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，Y极是阴极，电极反应式为Age=Ag。X极是阳极，电极反应式为2H2O4e=4HO2，据得失电子守恒可知，电路中转移0.02 mol电子时，X极生成0.02 mol H，则乙池溶液中c(H)0.1 molL1，溶液pH1。(2)在铁表面镀一层金属铜，X极是阳极，要用镀层金属铜作阳极，电极反应式为Cu2e=Cu2。Y极是阴极，要用待镀件铁质钥匙作阴极，电极反应式为Cu22e=Cu。(3)由图可知，Fe电极与电源正极相连，作电解池的阳极，Fe被氧化生成FeO，故阳极的电极反应式为Fe8OH6e=FeO4H2O

19、。Cu极与电源的负极相连，作电解池的阴极，发生还原反应析出H2，电极反应式为2H2O2e=2OHH2。答案：(1)C2H618OH14e=2CO12H2O4OH4e=2H2OO2电极表面产生气泡，附近溶液变蓝Age=Ag1(2)铜Cu2e=Cu2铁质钥匙Cu22e=Cu(3)Fe8OH6e=FeO4H2O2H2O2e=2OHH2【加固训练拔高】(1)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图。写出阴极CO2还原为HCOO的电极反应式：_。电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是_。(2)化工生产的副产物氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的

20、Na2FeO4，同时获得氢气：Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因：_。c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。(1)CO2中的C为4价，HCOO中的C为2价，1 mol CO2转化为HCOO时，得2 mol e。阳极上

21、水放电，生成O2和H，H会与HCO反应使HCO减少，由电荷平衡可知，K会移向阴极区，所以KHCO3溶液浓度降低。(2)根据题意，镍电极有气泡产生是H得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH被消耗且无补充，溶液中的OH减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室。H2具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。因此，电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。答案：(1)CO2H2e=HCOO(或CO2HCO2e=HCOOCO)阳极产生O2，pH减小，HCO浓度降低；K部分迁移至阴极区(2)阳极室 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低M点：c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢或N点：c(OH)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低