第三讲 电解池 金属的电化学腐蚀与保护
一、选择题
1．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是( )。 A．用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl－2e===Cl2↑ B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2＋2H2O＋4e===4OH
C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，阳极反应式为Cu－2e===Cu D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe－2e===Fe
解析 电池的负极发生的是氧化反应，B不对；粗铜精炼时，纯铜应该连接电源的负极，C错；钢铁发生电化学腐蚀时，铁为负极，D错。 答案 A
2．依据下列甲、乙、丙三图，判断下列叙述不正确的是( ) ．
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2＋
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2＋
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A．甲是原电池，乙是电镀装置
B．甲、乙装置中，锌极上均发生氧化反应 C．乙、丙装置中，阳极均发生氧化反应而溶解 D．乙、丙装置中，c(Cu)基本不变
解析 甲为铜锌原电池，乙为在Zn片上镀铜的电镀池，丙为电解精炼铜。 答案 B
3.铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。分别以铅片、铝片为电极，以硫酸溶液为电解液，按照如图所示装置连接电解池装置，电解40 min后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封
闭处理20～30 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有关说法正确的是 ( )。
2＋
1
A．电解时电子从电源负极→导线→铝极，铅极→导线→电源正级 B．在电解过程中，H向阳极移动，SO4向阴极移动 C．电解过程阳极周围溶液的pH下降 D．电解的总反应为2Al＋6H===2Al＋3H2↑
解析 根据装置示意图分析，铝片为阳极，铅片为阴极，所以电解时电子的流向为从电源负极→导线→铅极，铝极→导线→电源正极，A项错误；电解过程中，阳离子向阴极电解
移动，阴离子则向阳极移动，B项不正确；根据题意，电解的总反应为：2Al＋3H2O=====Al2O3＋3H2↑，阳极的电极反应为：2Al＋3H2O－6e===Al2O3＋6H，阳极周围的pH下降，C项正确，而D项错误。 答案 C
4．臭氧是常见的强氧化剂，广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多，其中高压放电法
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3＋
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2－
和电解纯水法原理如下图所示，下列有关说法不正确的是 ( )。
放电
A．高压放电法，反应的原理为3O2=====2O3
B．高压放电出来的空气中，除含臭氧外还含有氮的氧化物
C．电解时，电极b周围发生的电极反应有3H2O－6e===O3↑＋6H和
2H2O－4e===O2↑＋4H
D．电解时，H由电极a经聚合固体电解质膜流向电极b
＋－
＋
－
＋
2
放电
解析 高压放电法与闪电条件下氧气部分转化为臭氧类似，其反应的原理为：3O2=====2O3，因空气中还含有氮气，放电条件下，氮气也能与氧气反应，故有氮氧化物生成，A、B两项均正确；观察上图电解法制臭氧，可发现有氢气放出，必由水还原生成，发生还原反应，故a为阴极；同理，由水生成氧气和臭氧，发生氧化反应，C项正确；因b为阳极，电解质中的阳离子移向阴极，故D项错误。 答案 D
5．如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是( )。 A．X极是电源负极，Y极是电源正极 B．a极的电极反应是2Cl－2e===Cl2↑ C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大
D．Pt极上有6.4 g Cu析出时，b极产生2.24 L(标准状况)气体
解析 由题意知b极为阴极，a极为阳极，a极发生的电
极反应为2Cl－2e===Cl2↑，Y为负极，X为正极，故A项错误，B项正确，Pt极上的反应为2H2O－4e===O2↑＋4H，溶液的酸性增强，pH减小，Pt极上产生O2，Cu极上有Cu析出，C、D项均错误。 答案 B
6．电解100 mL含c(H)＝0.30 mol·L下列溶液，当电路中通过0.04 mol
电子时，理论上析出金属质量最大的是( ) A．0.10 mol·LAgNO3溶液 B．0.10 mol·LZnSO4溶液 C．0.20 mol·LCuCl2溶液 D．0.20 mol·LPb(NO3)2溶液
解析 根据金属活动性顺序表可知：Ag和Cu排在H后面，而Zn和Pb排在H以前，所以Ag、Cu的氧化性比H大，应优先于H放电而析出。因为0.01 mol Ag的质量小于0.02 mol Cu的质量，所以C项正确。 答案 C
7．以酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。
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－1－1－1－1＋
－1
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3
A．燃料电池工作时，正极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH B．a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出
C．a、b两极若是石墨，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等 D．a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出
解析 本题结合原电池和电解池综合考查电化学的基本理论。图中左侧为氢氧燃料电池，右侧为电解池，燃料电池为酸性介质，负极反应为2H2－4e===4H，正极反应为O2＋4H＋4e===2H2O，A错误；a为阳极，b为阴极，金属铁作阳极，优先失电子，a极逐渐溶解，B错误；a、b两极若是石墨，b极上析出铜，a极上产生O2，C错误；粗铜为阳极，铜及比铜活泼的金属失电子形成离子进入溶液中，铜离子得电子后在b极上析出，D正确。 答案 D 二、非选择题
8．某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来
(1)X极与电源的________(填“正”或“负”)极相连，氢气从________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)口导出。
(2)离子交换膜只允许一类离子通过，则M为________(填“阴离子”或“阳离子”，下同)交换膜，N为________交换膜。
(3)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池(石墨为电极)，则电池负极的电极反应式为________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若在标准状况下，制得11.2 L氢气，则生成硫酸的质量是________，转移的电子数为________。
解析：题图中左边加入含硫酸的水，暗示左边制硫酸，即OH在阳极发生氧化反应，使左边溶液中H增多，为了使溶液呈电中性，硫酸钾溶液中的SO4通过M交换膜向左边迁移，即M为阴离子交换膜，由此推知X为阳极，与电源正极相连，B出口产生氧气，A出口流出硫酸；同理，右侧加入含KOH的水，说明右边制备KOH溶液，H在Y极发生还原反应，说明Y极为阴极，与电源负极相连，右边溶液中OH增多，硫酸钾溶液中K
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2－－
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－－
制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。
向右迁移，N为阳离子交换膜。所以，C出口产生氢气，D出口流出KOH溶液。(3)若
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将制得的氢气和氧气在氢氧化钾溶液中构成原电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e===4OH
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，负极反应式为2H2－4e＋4OH===4H2O。(4)n(H2)＝0.5 mol,2H＋2e===H2↑，得电
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－－＋－
子为1 mol，X极的反应式为4OH－4e===2H2O＋O2↑或2H2O－4e===4H＋O2↑，根据电子守恒知，生成H的物质的量为1 mol，故生成0.5 molH2SO4，m(H2SO4)＝49 g。 答案：(1)正 C (2)阴离子 阳离子 (3)H2－2e＋2OH===2H2O (4)49g 6.02×10 9．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法：
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①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_________________________________________________________________
(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。
a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是______________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_______________________________________________________________。 (3)利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为______________。
解析 (1)①题中指出在碱洗时有气泡产生，则只有金属铝
与碱反应才符合条件，故碱洗过程中发生反应的离子方程式为Al2O3＋2OH＋H2O===2AlO2、2Al＋2OH＋4H2O===2AlO2＋3H2↑。碱洗后溶液中含有大量AlO2，故最好通入CO2气体使AlO2转化为Al(OH)3沉淀以回收铝。②活泼金属作阳极，阳极材料本身失电子被氧化，其氧化产物为Al2O3，由此可得阳极反应式为2Al＋3H2O－6e===Al2O3＋6H。加入NaHCO3溶液后，Al与HCO3发生相互促进的水解反应，离子方程式可表示为Al＋3HCO3===Al(OH)3↓＋3CO2↑。(2)电镀时若用石墨作阳极，则电解过程中电解液中Cu浓度不断减小，导致铁表面不能镀上均匀的铜。(3)若X为碳棒，则只能用外加电源的阴极保护法，此时开关K应置于N处。若X为Zn，K置于M处，其保护原理为牺牲阳
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高考化学一轮复习 第六章 第三讲 电解池 金属的电化学腐蚀与保护
