课时规范练18电解池金属的腐蚀与防护 

课时规范练18 电解池 金属的腐蚀与防护

课时规范练第36页 基础巩固

1.(2024四川成都高三一诊)港珠澳大桥设计寿命120年,对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是( )

A.防腐原理主要是避免发生反应2Fe+O2+2H2O

2Fe(OH)2

B.钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,是为了隔绝空气、水等防止形成原电池 C.采用外加电流的阴极保护时需外接镁、锌等作辅助阳极 D.钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀 答案C 解析铁为活泼的金属,在潮湿的空气中容易发生吸氧腐蚀,发生的主要反应有2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O

4Fe(OH)3等,故A项正确;钢构件表面喷涂环氧树脂涂层,可以隔

绝空气、水等防止形成原电池,防止铁发生电化学腐蚀,故B项正确;外接镁、锌等作辅助阳极属于牺牲阳极的阴极保护法,采用外加电流的阴极保护时需外接电源,故C项错误;不锈钢具有较强的抗腐蚀性,采用不锈钢材料做钢构件可以防止或减缓电化学腐蚀,故D项正确。 2.以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌,下列说法正确的是( ) A.若通电前上述镀锌装置构成原电池,则电镀过程是该原电池的充电过程 B.因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C.电镀时保持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率 D.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用 答案C 解析电镀前,Zn与Fe构成原电池,Zn为负极,Fe为正极;电镀时,Fe为阴极,Zn为阳极;原电池充电时,原电池负极为阴极、正极为阳极,故电镀过程不属于原电池的充电过程,A项错误;根据电子守恒,通过电子的电量与析出Zn的量成正比,B项错误;电流恒定,单位时间通过的电子的物质的量恒定,即电解速率恒定,C项正确;镀层破损后,Zn与Fe仍能构成原电池,其中Zn为负极被腐蚀,Fe为正极被保护,D项错误。

3.(2024江西师范大学附属中学高三期末)下列有关电化学装置的叙述正确的是( )

A.图1中,Zn—MnO2干电池放电时,MnO2被氧化

B.图2中,电解精炼铜时,阳极减少的质量与阴极增加的质量一定相等

-C.图4中,在钢材上电镀铝,熔融盐中Al和Cl两种元素只以AlCl-4、Al2Cl7的形式存在,则阳极反应式

为Al-3e-+7AlCl-4答案C 4Al2Cl-7

D.图3中,K分别与M、N连接,均可保护Fe电极,连接M时称为“牺牲阳极的阴极保护法” 解析图1是锌锰电池,锌作负极失去电子,化合价升高,被氧化,故A项错误;精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,粗铜中含有杂质如锌和铁,它们先失去电子,即Zn-2e-应式为Cu2++2e--Al+7AlCl-4-3e

Zn2+、Fe-2e-Fe2+,纯铜电极反

Cu,减少的质量和增加的质量不同,故B项错误;根据装置图,阳极反应式为4Al2Cl-7,故C项正确;图3中K连接M时装置为电解池,不是牺牲阳极的阴极保护

法,牺牲阳极的阴极保护法是指原电池装置,故D项错误。 4.

右图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是( )

A.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的

B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体 C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色 D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色 答案D 解析电解Na2SO4溶液时,a为阴极,电极反应式为4H++4e-石蕊显红色。 5.

2H2↑,b为阳极,电极反应式为4OH--4e-O2↑+2H2O;a极周围由于H+放电溶液呈碱性,遇石蕊显蓝色,b极周围由于OH-放电溶液呈酸性,遇

(2024江西师范大学附属中学高三期末)利用如图装置可完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述正确的是( )

A.若X为锌棒,Y为NaCl溶液,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阴极保护法 B.若X为石墨棒,Y为NaCl溶液,开关K置于N处,可加快铁的腐蚀

C.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于M处,铜棒质量将增加,此时外电路中的电子向铜电极移动

D.若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液,开关K置于N处,可用于铁表面镀铜,溶液中铜离子浓度将减小 答案C 解析开关K置于M处则为原电池,由于活动性Zn>Fe,所以Zn为负极,Fe为正极。可减缓铁的腐蚀,这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法,A项错误;开关K置于N处为电解池。若阳极X为石墨棒,Y为NaCl溶液,Fe为阴极被保护,不会引起Fe的腐蚀,B项错误;开关K置于M处该装置是原电池,若X为铜棒,Y为硫酸铜溶液。由于活动性Fe>Cu,Fe作负极,发生反应Fe-2e-式为Cu2++2e-Fe2+,Cu为正极,电极反应

Cu2+,Fe为

Cu,此时铜棒质量将增加,在外电路中的电子由铁经导线向铜电极移动,C项正确;开

Cu,可用于铁表面镀铜,由于两电极溶解的Cu的质量和析出的Cu的

关K置于N处为电解池。Y溶液为硫酸铜溶液,若阳极X为铜棒,电极反应式为Cu-2e-阴极,电极反应式为Cu2++2e-质量相等,所以溶液中铜离子浓度将不变,D项错误。

6.(双选)以纯碱溶液为原料,通过电解的方法可制备小苏打,原理装置图如下:

上述装置工作时,下列有关说法正确的是( ) A.Na+由乙池穿过交换膜进入甲池

--B.甲池电极反应式为4CO23+2H2O-4e

4HCO-3+O2↑

C.乙池电极接电池正极,气体X为H2 D.NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大 答案BD 解析Na+向阴极移动,由甲池穿过交换膜进入乙池,故A项错误;甲池电极上水放电生成氧气和氢离子,

--氢离子与碳酸根反应生成碳酸氢根,电极反应式为4CO23+2H2O-4e

4HCO-3+O2↑,故B项正确;乙池

电极为阴极,乙池电极接原电池负极,阴极上水放电生成氢气和氢氧根,故C项错误;电解时,甲池得到碳酸氢钠,乙池得到氢氧化钠,则NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大,故D项正确。

7.(2024江西师范大学附属中学高三期末)氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。下图是某氯碱工业生产原理示意图:

(1)A装置所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时,为除去食盐水中的Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为 、 。

(2)写出装置A在通电条件下反应的化学方程式: 。

(3)氯碱工业是高耗能产业,按上图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上,且相关物料的传输与转化关系如图所示,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。 ①图中Y是 (填化学式);X与稀NaOH溶液反应的离子方程式为 。

②分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小: 。

③若用B装置作为A装置的辅助电源,每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2 L时,则B装置可向A装置提供的电量约为 (一个e-的电量为1.60×10-19C;计算结果精确到0.01)。 答案(1)NaOH溶液 Na2CO3溶液 (2)2NaCl+2H2OClO-+Cl-+H2O ②b%>a% ③1.93×105C

解析(1)除去杂质不能引入新的杂质,即除去Mg2+用NaOH溶液,除去Ca2+用Na2CO3溶液。

(2)根据生产流程示意图,装置A是电解池装置,反应过程为电解饱和食盐水,因此化学反应方程式为2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑。

H2↑+2OH-,因此

2NaOH+H2↑+Cl2↑ (3)①H2 2OH-+Cl2

(3)①装置A右端产生NaOH溶液,说明右端电极是阴极,发生反应2H2O+2e-Y是氢气,装置A的左端是阳极,发生反应2Cl--2e-程式为Cl2+2OH-此正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-

Cl2↑,X为Cl2,Cl2和NaOH溶液的反应的离子方

Cl-+ClO-+H2O。②装置B中通氧气的一极为正极,电解质溶液是NaOH溶液,因

4OH-,产生NaOH,因此b%>a%。③两个装置通过的电量相

等,即转移的电量是11.2×4×6.02×1023×1.6×10-19/22.4 C=1.93×105C。

能力提升

8.(2024山东济南外国语学校高三模拟)已知高能锂离子电池的总反应式为2Li+FeS

Fe+Li2S,LiPF6·SO(CH3)2为电解质,用该电池为电源电解含镍酸性废水并得到单质Ni的实验装置如图所示。下列说法不正确的是( )

A.电极Y应为Li

B.电解过程中,b中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小 C.X电极反应式为FeS+2Li++2e-答案B 解析由上述分析可知,Y为原电池负极,故Y为Li,A项正确;电解过程中,a为阳极区,发生氧化反应4OH--4e-2H2O+O2↑,a中Na+通过阳离子交换膜进入b;c中发生还原反应Ni2++2e-Ni,溶液中

Cl-通过阴离子交换膜进入b中,故电解过程中,b中NaCl的物质的量浓度将不断增大,B项错误;X极

Fe+Li2S

D.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

为正极,FeS发生还原反应,故电极反应式为FeS+2Li++2e-掉,因b中含有Cl-,故阳极电极反应式为2Cl--2e-9.

Fe+Li2S,C项正确;若将阳离子交换膜去

Cl2↑,故电解反应总方程式发生改变,D项正确。

(2024山东临沂高三期末)一种将CO2和H2O转换为燃料H2、CO及CH4的装置如图所示(电解质溶液为稀硫酸)。下列关于该装置的叙述错误的是( ) A.该装置可将电能转化为化学能 B.工作时,电极a周围溶液的pH增大

C.电极b上生成CH4的电极反应式为CO2+8H++8e-答案B 解析题给装置含有外加电源,属于电解池,电解质溶液为稀硫酸,根据电解原理,电极a为阳极,电极反应式为2H2O-4e-4e-+2H+10.

O2↑+4H+,电极b为阴极,如转化成CH4,阴极反应式为CO2+8e-+8H+

CH4+2H2O。该装置为电解池,电能转化为化学能,故A项正确;工作时,电极a的电极反应式为2H2O-O2↑+4H+,c(H+)增大,pH降低,故B项错误;根据上述分析,电极b上生成甲烷的电极反应式为

CH4+2H2O,故C项正确;若还原产物只产生1 mol CO,电极b电极反应式为CO2+2e-CO+H2O,则消耗2 mol H+,即通过质子膜的H+的物质的量为2 mol,故D项正确。

CO2+8e-+8H+

CH4+2H2O

D.若电极b上还原产物只产生1 mol CO,则通过质子膜的H+数为2NA

(2024山西晋中高三适应性考试)双极膜电渗析一步法由盐制酸碱的技术进入到了工业化阶段。某科研小组研究采用BMED膜堆(如图所示)模拟以精制浓海水为原料直接制备酸和碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知在直流电源的作用下,双极膜内中间界面层发生水的解离,生成H+和OH-。下列说法不正确的是( ) A.电极b连接电源的负极 B.Ⅱ口排出的是淡水

C.电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生 D.C为阴离子交换膜 答案D