2025届高三化学一轮复习 课时小练：电解池　金属的腐蚀与防护

电解池　金属的腐蚀与防护 一、选择题 1．1825年丹麦化学家奥斯特用电解法以钾汞齐还原无水氯化铝得到铝，从而发现了铝。模拟装置如图所示(电极为惰性材料)。已知：电子由a极流向X极。下列说法错误的是(　　) A．b极为正极 B．Cl－向Y极迁移 C．Y极的电极反应式为K(Hg)n－e－===K＋＋nHg D．转移1 mol电子，理论上析出18 g铝 2．(2024·贵州遵义月考)某实验小组为了探究电解原理，设计了如图所示装置。通电后，石墨(2)上发生氧化反应，Cu2(OH)2CO3逐渐溶解。下列说法正确的是(　　) 已知：电解质溶液足量。 A．在石墨(1)上方放一块湿润的淀粉-KI试纸，试纸变蓝 B．石墨(2)上的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C．电解过程中，n(K2SO4)增大 D．当0.01 mol Cu2(OH)2CO3完全溶解时，石墨(1)上有0.02 mol离子参与反应 3.利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1 mol·L－1 CuSO4＋少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2＋ ② 0.1 mol·L－1 CuSO4＋过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 下列说法不正确的是(　　) A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触 B．①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2＋)减少，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡逆移 D．②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 4．利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是(　　) A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应 C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀 D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应 5．(2024·广州模拟)某学生设计了一种家用消毒液发生器，装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该消毒液的有效成分是NaClO B．通电时Cl－发生氧化反应 C．通电时电子从阳极经食盐溶液流向阴极 D．该装置的优点是随制随用 6.中国科学院长春应用化学研究所模拟实验研究了低合金钢在海水中的局部腐蚀，研究发现缺氧的阳极区腐蚀速率比富氧介质(流动或充气)中钢的腐蚀速率大，验证了宏观氧浓差电池的存在。模拟氧浓差电池的简易装置如图，下列叙述错误的是(　　) A．电子从M电极经导线流向N电极 B．N电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ C．正极区附近溶液的pH增大 D．电路中转移0.01 mol电子时，有0.08 g O2参与反应 7．用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项对应关系均正确的是(　　) 选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中溶液呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 8．关于研究生铁的锈蚀实验，下列分析不正确的是(　　) 序号 ① ② ③ 实验 现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀 A.①中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀 B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2O C．③中正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ D．对比①②③，说明苯能隔绝O2 9．关于下列装置分析正确的是(　　) A．装置甲中阳极上析出红色物质 B．若开始阶段两极质量相同，电流表中通过0.1 mol电子，则装置甲两极质量差为3.2 g C．若装置乙通电一段时间后，撤去直流电源，电流表指针可能偏转 D．可以将装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁 10．电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是(　　) A．Ag为阳极 B．Ag＋由银电极向变色层迁移 C．W元素的化合价升高 D．总反应为：WO3＋xAg===AgxWO3 11．用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程中产生气体的总体积。下列说法不正确的是(　　) A．P点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态 B．电解过程中N电极表面始终有红色物质生成，无气泡产生 C．P→Q电解过程为电解水，N极产生H2，M极产生O2 D．若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变 12.沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。 下列叙述错误的是(　　) A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应 B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气 D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理 二、综合题 13．(1)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。 ①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：_______________________________________________________________。 ②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________ mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：_____________________________________________________________________________。 (2)粗银精炼装置如图所示，电解液为稀H2SO4，下列说法正确的是________(填字母)。 A．体系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)2Ag＋(aq)＋SO(aq) B．阳极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋ C．钛电极电势高 D．阴极区可获得超细银粉的原理：Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋ E．电解液中添加Ti3＋/Ti4＋，可实现Ti3＋/Ti4＋循环利用 (3)工业上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作电解液，用电解法实现粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Fe、Zn，杂质总质量分数约为4%)提纯，装置示意图如图所示。 ①电解产生的阳极泥的主要成分为________，工作一段时间后，溶液中c(Pb2＋)__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②铅的电解精炼需要调控好电解液中的c(H2SiF6)。其他条件相同时，测得槽电压(槽电压越小，对应铅产率越高)随起始时溶液中c(H2SiF6)的变化趋势如图所示。由图可推知，随c(H2SiF6)增大，铅产率先增大后减小，减小的原因可能是____________________________________。 14．电镀是材料表面处理中不可或缺的一部分，解答下列问题： (1)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______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (2)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜。 阳极反应式：_________________________________________________________________； 阴极反应式：_________________________________________________________________； 总反应方程式：_______________________________________________________________。 (3)用有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的______________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为__________________________________________________________。 若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。 电解池　金属的腐蚀与防护 一、选择题 1．1825年丹麦化学家奥斯特用电解法以钾汞齐还原无水氯化铝得到铝，从而发现了铝。模拟装置如图所示(电极为惰性材料)。已知：电子由a极流向X极。下列说法错误的是(　　) A．b极为正极 B．Cl－向Y极迁移 C．Y极的电极反应式为K(Hg)n－e－===K＋＋nHg D．转移1 mol电子，理论上析出18 g铝 答案　D 2．(2024·贵州遵义月考)某实验小组为了探究电解原理，设计了如图所示装置。通电后，石墨(2)上发生氧化反应，Cu2(OH)2CO3逐渐溶解。下列说法正确的是(　　) 已知：电解质溶液足量。 A．在石墨(1)上方放一块湿润的淀粉-KI试纸，试纸变蓝 B．石墨(2)上的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C．电解过程中，n(K2SO4)增大 D．当0.01 mol Cu2(OH)2CO3完全溶解时，石墨(1)上有0.02 mol离子参与反应 答案　B 3.利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。 装置示意图 序号 电解质溶液 实验现象 ① 0.1 mol·L－1 CuSO4＋少量H2SO4 阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有Fe2＋ ② 0.1 mol·L－1 CuSO4＋过量氨水 阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无Fe元素 下列说法不正确的是(　　) A．①中气体减少，推测是由于溶液中c(H＋)减少，且Cu覆盖铁电极，阻碍H＋与铁接触 B．①中检测到Fe2＋，推测可能发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu C．随阴极析出Cu，推测②中溶液c(Cu2＋)减少，Cu2＋＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋平衡逆移 D．②中Cu2＋生成[Cu(NH3)4]2＋，使得c(Cu2＋)比①中溶液的小，Cu缓慢析出，镀层更致密 答案　C 4．利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是(　　) A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀 B．若X为锌棒，开关K置于M处，铁极发生氧化反应 C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀 D．若X为碳棒，开关K置于N处，X极发生氧化反应 答案　B 5．(2024·广州模拟)某学生设计了一种家用消毒液发生器，装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该消毒液的有效成分是NaClO B．通电时Cl－发生氧化反应 C．通电时电子从阳极经食盐溶液流向阴极 D．该装置的优点是随制随用 答案　C 6.中国科学院长春应用化学研究所模拟实验研究了低合金钢在海水中的局部腐蚀，研究发现缺氧的阳极区腐蚀速率比富氧介质(流动或充气)中钢的腐蚀速率大，验证了宏观氧浓差电池的存在。模拟氧浓差电池的简易装置如图，下列叙述错误的是(　　) A．电子从M电极经导线流向N电极 B．N电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ C．正极区附近溶液的pH增大 D．电路中转移0.01 mol电子时，有0.08 g O2参与反应 答案　A 7．用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项对应关系均正确的是(　　) 选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论 A 正极 Na2SO4溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中溶液呈红色 B 正极 AgNO3溶液 b管中电极反应式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C 负极 CuCl2溶液 b管中有气体逸出 D 负极 NaOH溶液 溶液pH降低 答案　C 8．关于研究生铁的锈蚀实验，下列分析不正确的是(　　) 序号 ① ② ③ 实验 现象 8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显锈蚀 A.①中，NaCl溶液中溶解的O2不足以使生铁片明显锈蚀 B．②中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少H2O C．③中正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ D．对比①②③，说明苯能隔绝O2 答案　D 9．关于下列装置分析正确的是(　　) A．装置甲中阳极上析出红色物质 B．若开始阶段两极质量相同，电流表中通过0.1 mol电子，则装置甲两极质量差为3.2 g C．若装置乙通电一段时间后，撤去直流电源，电流表指针可能偏转 D．可以将装置乙中的铜片更换为锌片制成镀锌铁 答案　B 10．电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是(　　) A．Ag为阳极 B．Ag＋由银电极向变色层迁移 C．W元素的化合价升高 D．总反应为：WO3＋xAg===AgxWO3 答案　C 11．用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液，M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示。横轴表示电解过程中转移电子的物质的量，纵轴表示电解过程中产生气体的总体积。下列说法不正确的是(　　) A．P点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态 B．电解过程中N电极表面始终有红色物质生成，无气泡产生 C．P→Q电解过程为电解水，N极产生H2，M极产生O2 D．若M电极材料换成Cu，则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变 答案　B 12.沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。 下列叙述错误的是(　　) A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应 B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气 D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理 答案　D 二、综合题 13．(1)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。 ①用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图所示)，写出阳极产生ClO2的电极反应式：_______________________________________________________________。 ②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________ mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：_____________________________________________________________________________。 (2)粗银精炼装置如图所示，电解液为稀H2SO4，下列说法正确的是________(填字母)。 A．体系中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)2Ag＋(aq)＋SO(aq) B．阳极的电极反应式为Ag－e－===Ag＋ C．钛电极电势高 D．阴极区可获得超细银粉的原理：Ti3＋＋Ag＋===Ag＋Ti4＋ E．电解液中添加Ti3＋/Ti4＋，可实现Ti3＋/Ti4＋循环利用 (3)工业上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作电解液，用电解法实现粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Fe、Zn，杂质总质量分数约为4%)提纯，装置示意图如图所示。 ①电解产生的阳极泥的主要成分为________，工作一段时间后，溶液中c(Pb2＋)__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②铅的电解精炼需要调控好电解液中的c(H2SiF6)。其他条件相同时，测得槽电压(槽电压越小，对应铅产率越高)随起始时溶液中c(H2SiF6)的变化趋势如图所示。由图可推知，随c(H2SiF6)增大，铅产率先增大后减小，减小的原因可能是____________________________________。 答案　(1)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②0.01　在阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，H＋浓度减小，使得平衡H2OOH－＋H＋向右移动，OH－浓度增大，pH增大　(2)ADE (3)①Cu、Ag　减小　②c增大，电解液中c增大，阴极发生副反应：2H＋＋2e－===H2↑，影响Pb2＋放电，使铅产率减小 14．电镀是材料表面处理中不可或缺的一部分，解答下列问题： (1)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______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (2)以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜。 阳极反应式：_________________________________________________________________； 阴极反应式：_________________________________________________________________； 总反应方程式：_______________________________________________________________。 (3)用有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的______________极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为__________________________________________________________。 若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为________。 答案　(1)用铜作阳极可补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定 (2)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋　6H＋＋6e－===3H2↑　2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ (3)负　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2 学科网（北京）股份有限公司 $$