专题6课时3电解池 金属的腐蚀与防护.docx
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专题6课时3电解池金属的腐蚀与防护
课后限时训练
(时间:
45分钟)
选考强化
1.(2016·浙江省温州十校联合体高二上期中)下列装置中,都伴随有能量变化,其中是由化学能转变为电能的是( )
解析 电解水是将电能转化为化学能;水力发电是将势能转化为电能;太阳能热水器是将太阳能转化为热能;干电池将化学能转化为电能;故选D。
答案 D
2.(2016·浙江省书生中学高二月考)下列关于原电池的叙述中,正确的是( )
A.原电池中,正极就是阳极,负极就是阴极
B.形成原电池时,在负极上发生氧化反应
C.原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动
D.电流从负极流向正极
解析 A项,原电池放电时,负极上失去电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应,不存在阴阳极,故A错误;B项,原电池负极上失电子发生氧化反应,故B正确;C项,原电池在工作时阳离子移向正极,故C错误;D项,原电池的电流从正极沿导线流向负极,故D错误。
答案 B
3.现有一装置如图所示(G表示电流计),下列有关说法不正确的是( )
A.该装置将化学能转化为电能
B.Zn是负极,发生还原反应
C.电子由锌片通过导线流向铜片
D.铜片上发生的反应为2H++2e-===H2↑
解析 A、该装置是原电池,把化学能转化为电能,A正确;B、锌的金属性强于铜,锌是负极,发生失去电子的氧化反应,B错误;C、锌是负极,铜是正极,电子由锌片通过导线流向铜片,C正确;D、铜是正极,溶液中的氢离子在正极上得到电子,电极反应式为2H++2e-===H2↑,D正确,答案选B。
答案 B
4.(2016·浙江省书生中学高二月考)下列说法正确的是( )
A.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
D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式:
Fe-2e-===Fe2+
解析 A项,用惰性电极电解饱和食盐水时,阳极上氯离子放电,电极反应式为:
2Cl--2e-===Cl2↑,故A正确;B项,氢氧燃料电池中,负极上燃料失电子发生氧化反应,电极反应式为:
H2-2e-+2OH-===2H2O或H2-2e-===2H+,故B错误;C项,粗铜精炼时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,则与电源正极相连的是粗铜,故C错误;D项,钢铁发生电化学腐蚀时,负极上铁失电子发生氧化反应,电极反应式为:
Fe-2e-===Fe2+,故D错误。
答案 A
5.下图是某校实验小组设计的一套原电池装置,下列有关描述不正确的是( )
A.此装置能将化学能转变为电能
B.石墨电极的反应式:
O2+2H2O+4e-===4OH-
C.电子由Cu电极经导线流向石墨电极
D.电池总反应式:
2Cu+O2+4HCl===2CuCl2+2H2O
解析 A项,此装置符合原电池反应的设计,化学能可转化为电能,不符合题意;B项,装置中铜失去电子被氧化,所以铜作负极,石墨作正极,酸性条件下不可能生成OH-,电极反应应为O2+4H++4e-===2H2O,符合题意;C项,原电池中,电子由负极(铜)流向正极(石墨),不符合题意;D项,该原电池总反应是铜在酸性溶液中被氧气氧化生成氯化铜,反应的化学方程式为2Cu+O2+4HCl===2CuCl2+2H2O,不符合题意。
答案 B
6.(2016·浙江省绍兴一中高二上期中)将一根生铁棒垂直浸入水中,由于深水处溶解氧气量较少,一段时间后发现AB段产生较多铁锈,BC段腐蚀严重,下列关于此现象的说法错误的是( )
A.铁棒AB段发生反应为O2+4e-+2H2O===4OH-
B.腐蚀过程中在铁棒上会产生微电流
C.向水中加入一定量硫酸钾固体后,对铁棒的生锈速率几乎无影响
D.产生这种现象是因为铁棒发生了电化学腐蚀
解析 AB段产生较多铁锈,BC段腐蚀严重,这说明构成的原电池中AB段是正极,BC段是负极。
则:
A项,铁棒AB段是正极,氧气得到电子,发生反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,A正确;B项,腐蚀过程中构成原电池,电流从正极流向负极,则在铁棒上会产生微电流,且方向是AB段到BC段,B正确;C项,向水中加入一定量硫酸钾固体后,电解质溶液的浓度增大,加快铁棒的生锈速率,C错误;D项,根据已知信息和以上分析可知产生这种现象的本质原因是铁棒所处的化学环境不同,D正确。
答案 C
7.(2016·浙江省温州十校联合体高二上期中)用惰性电极电解足量下列溶液,一段时间后,再加入一定质量的另一种物质(括号内),溶液能与原来溶液完全一样的是( )
A.CuCl2[CuCl2溶液]B.NaOH [NaOH溶液]
C.NaCl[HCl气体]D.CuSO4[Cu(OH)2]
解析 A项,电解氯化铜时,阳极放氯气,阴极生成金属铜,所以应加氯化铜固体让电解质溶液复原,故A错误;B项,电解NaOH时,阳极产生氧气,阴极产生氢气,本质为电解水,所以应加水让电解质溶液复原,故B错误;C项,电解氯化钠时,阳极产生氯气,阴极产生氢气,所以应加氯化氢让电解质溶液复原,故C正确;D项,电解硫酸铜时,阳极产生氧气,阴极产生金属铜,所以应加氧化铜让电解质溶液复原,故D错误。
答案 C
8.(2016·湖南株洲二中等六校高二下期末)现在污水治理越来越引起人们重视,可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚(
),其原理如下图所示,下列说法正确的是( )
A.当外电路中有0.2mole-转移时,通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA
B.
C.电流方向从B极沿导线经小灯泡流向A极
D.B极为电池的正极,发生还原反应
解析 A项,据电荷守恒,当外电路中有0.2mole-转移时,通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA,故A正确;B项,A为正极,正极有氢离子参与反应,电极反应式为
,故B错误;C项,电流从正极A沿导线流向负极B,故C错误;D项,B为原电池负极,发生氧化反应,故D错误。
答案 A
9.(2016·浙江五校联盟二珍)“当好东道主,喜迎G20”,目前杭州为迎接即将到来的G20峰会,大量引进新能源公交车,如图所示即为一辆正在充电的电动公交车。
已知钒电池是一种常用于纯电动公交车的电池,其原理是利用钒的不同价态之间的转化,例如某种电池的充电原理可表示为2H++V2++VO2+===2V3++H2O,则下列说法不正确的是( )
A.阴极反应可表示为2H++VO2++e-===V3++H2O
B.阳极反应可表示为V2+-e-===V3+
C.若阴极电解液体积为1L,电解前pH=1,当测得V3+的物质的量浓度为0.045mol/L时,pH变为2(不考虑反应过程中体积变化)
D.放电过程中负极反应可表示为V3++2OH--e-===VO2++H2O
解析 A项,阴极发生还原反应,VO2+被还原为V3+,电极反应为2H++VO2++e-===V3++H2O,A正确;B项,阳极发生氧化反应,V2+被氧化为V3+,电极反应为V2+-e-===V3+,B正确;C项,阴极发生反应2H++VO2++e-===V3++H2O,当测得V3+的物质的量浓度为0.045mol/L时,消耗H+0.09mol,剩余c(H+)=(0.1-0.09)/1=0.01mol/L,pH=2,C正确;D项,电解质溶液呈酸性,所以放电过程中负极反应为V3++H2O-e-===2H++VO2+,D错误。
答案 D
10.(2016·北京市丰台区高三上学期期末)将氯碱工业与燃料电池联合能够有效降低能源消耗,下图是该工艺的图示(电源及电极未标出),请回答下列问题:
(1)电解饱和食盐水(氯碱工业)的化学方程式为__________________________
_________________________________________________________________。
(2)物质X为________,装置Ⅰ和Ⅱ中属于燃料电池的是________。
(3)装置Ⅰ中,NaOH溶液浓度m%________n%(填“>”或“<”)。
(4)利用装置Ⅱ可获得10mol/L盐酸,该产品出口为________(填“A”或“B”),请说明理由______________________________________________________。
解析
(1)电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑;装置Ⅰ左侧通入浓NaCl溶液,流出稀NaCl溶液;故装置Ⅰ为电解池;左侧为阳极室,反应为2Cl--2e-===Cl2↑;右侧为阴极室,发生反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑;
(2)物质X为Cl2,装置Ⅰ和Ⅱ中属于燃料电池的是装置Ⅱ;(3)装置Ⅰ中,NaOH溶液浓度m% 答案 (1)2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ (2)Cl2 Ⅱ (3)< (4)A 正极发生反应Cl2+2e-===2Cl-,负极发生反应H2-2e-===2H+,H+从负极经阳离子膜移动到正极,盐酸浓度增大 选考提升 11.(2016·贵州省大方一中高二上学期期末)钢铁工业是国家工业的基础,请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。 (1)生产中可用盐酸来除铁锈。 现将一生锈的铁片放入盐酸中,当铁锈被除尽后,溶液中发生的化合反应的化学方程式是____________________________。 (2)下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀________。 (3)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。 装置示意图如下: ①A电极对应的金属是________(写元素名称),B电极的电极反应式是_________________________________________________________________。 ②若电镀前铁、铜两片金属质量相同,电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量,二者质量差为5.12g,则电镀时电路中通过的电子为________mol。 ③镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因是_________ _________________________________________________________________。 解析 (1)将一生锈的铁片放入盐酸中,开始时发生反应为Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O,随着铁锈的除尽,溶液中的FeCl3继续和铁片发生化合反应,方程式为2FeCl3+Fe===3FeCl2。 (2)A项,形成原电池,Fe作负极,加速铁棒的腐蚀;B项,形成原电池,锌棒作负极,铁棒作阴极,有效防止铁棒的腐蚀,为牺牲阳极的阴极保护法;C项,不能防止铁棒的腐蚀;D项,形成电解池,铁棒连接直流电源的负极,作电解池的阴极,发生还原反应,铜棒连接直流电源的正极,作电解池的阳极,发生氧化反应,有效的保护铁棒,为连接直流电源的阴极保护法。 故答案BD。 (3)①往铁件上镀铜,则铜连接电源正极,做阳极,电极反应式为Cu—2e-===Cu2+;铁连接电源负极,作阴极,电极反应式为Cu2++2e-===Cu;②电镀时,阳极反应式为Cu—2e-===Cu2+;阴极反应式为Cu2++2e-===Cu;因此阳极消耗铜的质量等于阴极生成铜的质量,由于电镀完成后,二者质量相差5.12g,说明阳极消耗Cu和阴极生成Cu的质量均为2.56g,则电路中通过电子的物质的量为n=2× =0.08mol。 ③原因是镀层破坏后,在潮湿的环境中形成原电池,由于铁比铜活泼,因此铁作原电池负极,发生氧化反应;铜作正极,发生还原反应,加速铁的腐蚀。 答案 (1)2FeCl3+Fe===3FeCl2 (2)BD (3)①铜 Cu2++2e-===Cu ②0.08 ③铁比铜活泼,镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,铁为负极,加速铁的腐蚀 12.(2016·浙江省平阳二中高二上质检)Ⅰ. (1)事实证明,能设计成原电池的反应通常是放热反应,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填字母)。 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)钢铁的电化学腐蚀原理,在酸性环境中发生析氢腐蚀,在中性或碱性环境中发生吸氧腐蚀。 ①写出图1中石墨电极的电极反应式: _________________________________。 ②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置,请在图1虚线框内所示位置作出修改,并用箭头标出导线中电子流动方向。 Ⅱ.电化学原理在化学工业中有广泛的应用。 请根据图2回答问题: (1)装置A中的Y电极为________极,X电极的电极反应式为______________, 工作一段时间后,电解液的pH将________(填“增大”、“减小”、“不变”)。 (2)若装置B中a为石墨电极、b为铁电极,W为饱和食盐水(滴有几滴酚酞),则铁电极的电极反应式为___________________________________________ _________________________________________________________________。 电解一段时间后若要恢复原溶液的成分和浓度,应该采用________的办法。 (3)若利用装置B进行铜的精炼,则a电极的材料为________,工作一段时间后装置B电解液中c(Cu2+)将________(填“增大”、“减小”、“不变”)。 (4)若装置B中a为Ag棒,b为铜棒,W为AgNO3溶液,工作一段时间后发现铜棒增重2.16g,则流经电路的电子的物质的量为________。 解析 Ⅰ. (1)A项,C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH>0,为氧化还原反应,但为吸热反应,不能设计为原电池,故A错误;B项,NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH<0,不属于氧化还原反应,不能设计为原电池,故B错误;C项,2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH<0,为氧化还原反应,为放热反应,能设计为原电池,故C正确; (2)①电解质为NaCl,为中性,发生吸氧腐蚀。 负极上铁失电子发生氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为: O2+2H2O+4e-===4OH-;②Fe作电解池的阴极被保护,所以给该装置加外接电源,而且负极与铁相连,电子从电源的负极流向铁,其图为 。 Ⅱ. (1)装置A为氢气燃料电池,燃料在负极发生氧化反应,H2-2e-+2OH-===2H2O;因反应生成水,导致溶液pH减小。 (2)根据图2知,Y是正极,b是阴极,电极电解饱和食盐水时,阴极上氢离子放电生成氢气,2H++2e-===H2↑,因为电解过程中放出氢气和氯气,所以要恢复原溶液的成分和浓度,通入适量的HCl。 (3)电解法精炼铜时,粗铜为阳极,精铜为阴极,所以阳极材料是粗铜;阳极上失电子变成离子进入溶液,因作阳极的粗铜中的铜和比铜活泼的金属都失去电子进入溶液,阴极溶液中Cu2+得到电子沉积在阴极上,所以,为阳极连接粗铜,电解一段时间后,溶液中铜离子浓度在减小。 (4)装置为电镀装置,铜棒增重2.16g,为Ag的质量,生成n(Ag)= =0.02mol,转移电子0.02mol。 答案 Ⅰ. (1)C (2)①O2+2H2O+4e-===4OH- ② Ⅱ. (1)正 H2-2e-+2OH-===2H2O 减小 (2)2H++2e-===H2↑ 通入适量HCl (3)粗铜 减小 (4)0.02mol
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