寒假作业10 电解池 金属的腐蚀与防护（巩固培优）高二化学人教版

限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 寒假作业10 电解池 金属的腐蚀与防护 1．金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。 2．电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。 3．书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 4．电解水溶液时，应注意放电顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。 5．Fe3＋在阴极上放电时生成Fe2＋而不是得到单质Fe。 6．判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性材料。 7．书写电解化学方程式时，应看清是电解电解质的水溶液还是熔融电解质。Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融状态下才放电。 8．电解Hg2(NO3)2溶液时,阴极上电极方程式可表示为Hg22++2e-=2Hg。 9．电解时溶液pH的变化规律 ①若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生，电解后溶液pH增大； ②若阴极上无H2产生，阳极上产生O2，则电解后溶液pH减小； ③若阴极上有H2产生，阳极上有O2产生，且VH2＝2VO2，则有“酸更酸，碱更碱，中性就不变”，即： a．如果原溶液是酸溶液，则pH变小； b．如果原溶液为碱溶液，则pH变大； c．如果原溶液为中性溶液，则电解后pH不变。 10.电解后的溶液恢复到原状态，出什么加什么(即一般加入阴极产物与阳极产物的化合物)。如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后，若使溶液复原，应通入HCl气体而不能加入盐酸。 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．下列设备或过程能实现电能转化为化学能的是 A．偏二甲肼燃烧 B．电动汽车充电 C．太阳能集热器 D．纽扣式银锌电池 【答案】B 【解析】A．偏二甲肼燃烧，化学能主要转化为热能，在火箭上升过程中再转化为火箭的机械能，A不符合题意；B．电动汽车充电时为电解池，将电能转化为化学能，B符合题意；C．太阳能集热器将太阳能转化为热能，C不符合题意；D．纽扣式银锌电池是将化学能转化为电能，D不符合题意；故答案选B。 2．（23-24高二上·广东广州·期末）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，下列有关说法不正确的是 A．能通过离子交换膜 B．产品溶液从口导出 C．从口补充饱和溶液 D．用盐酸控制阳极区溶液的在2～3，有利于氯气的逸出 【答案】C 【分析】由图可知，与电源正极相连的左侧电极是电解池的阳极，氯离子在阳极发生氧化反应生成氯气，右侧电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，则a口补充的是精制饱和食盐水、b口补充的是稀氢氧化钠溶液、c口流出的是浓氢氧化钠溶液、d口流出的是淡盐水，电解时钠离子通过离子交换膜由左侧阳极室移向右侧阴极室。 【解析】A．由分析可知，电解时钠离子通过离子交换膜由左侧阳极室移向右侧阴极室，故A正确； B．由分析可知，c口流出的是浓氢氧化钠溶液，故B正确； C．由分析可知，b口补充的是稀氢氧化钠溶液，故C错误； D．氯气与水发生反应：Cl2+H2OHCl+HClO，用盐酸控制阳极区溶液的在2～3，溶液中氢离子浓度增大，平衡向逆反应方向移动，有利于氯气的逸出，故D正确； 故选C。 3．某研究性学习小组利用如图装置探究氯碱工业和铜精炼的工作原理(M是离子交换膜)。下列说法错误的是 A．电源a极为负极 B．M为阳离子交换膜 C．电解前后装置乙中CuSO4溶液浓度逐渐变小 D．通电后，若Fe电极上产生22.4 L Cl2(标准状况下)时，理论上电路中转移0.2 mol电子 【答案】D 【分析】乙池为铜的精炼，则粗铜作阳极，精铜作阴极；电源的右侧与粗铜相连，为电池的正极，左侧为负极，所以甲池的Fe电极为阴极，石墨电极为阳极。 【解析】A．乙池为铜的精炼，则粗铜作阳极，精铜作阴极；电源的右侧与粗铜相连，为电池的正极，左侧为负极，所以甲池的Fe电极为阴极，石墨电极为阳极，电源a极为负极，A正确；B．通电后，石墨电极上失电子生成Cl2，Fe电极上水得电子生成H2和，则阳极区的Na+透过离子交换膜进入左侧Fe电极附近，所以此离子交换膜只可以是阳离子交换膜，若为阴离子交换膜，则氢氧化钠会与氯气反应，B正确；C．电解精炼铜时，不纯的铜作阳极，粗铜中比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等，它们在阳极失去电子被氧化，阳极主要反应为，其他电极反应式有、等，比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等成为阳极泥根据得失电子守恒，阳极溶解的铜的物质的量小于阴极析出的铜的物质的量，则电解前后装置乙中硫酸铜溶液浓度变小，C正确；D．甲池的Fe电极为阴极，发生的电极反应为，无Cl2生成，D错误；故选D。 4．下列表述正确的是 A．装置甲：盐桥中的移向溶液 B．装置乙：外电路中电流由极流向极 C．装置丙：a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．装置丁：工业生产中应使用阴离子交换膜 【答案】C 【解析】A．Zn-Cu原电池中，Zn为负极，Cu为正极，原电池中阴离子应该向负极移动，即盐桥中的移向溶液，A错误；B．氢氧燃料电池中，氢气（a极）为负极，氧气（b极）为正极，因此外电路中电流应该从正极移向负极，B错误；C．电解CuCl2溶液时，阳极（a极）产生Cl2，能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C正确；D．氯碱工业中，阳极产生Cl2，阴极产生H2，在阴极得到浓NaOH溶液，则应使用阳离子交换膜使Na+从阳极进入阴极，D错误；故答案选C。 5．下图是一个用石墨作电极电解稀溶液的装置，电解液中事先加有指示剂，此时溶液呈红色(指示剂变色的pH范围是，酸性溶液中呈红色，碱性溶液中呈黄色)。在电解过程中，有关电极的叙述正确的是 A．A管溶液由红色变为黄色 B．B管溶液由红色变为黄色 C．检验A管中产生的气体可以用带火星的木条 D．A管中发生的电极反应 【答案】A 【分析】A电极与电源负极相连，A是阴极，阴极反应式为 ；B电极与电源正极相连，B是阳极，阳极反应式为。 【解析】A．A管连接电源负极，为阴极，阴极发生还原反应：，生成OH-使溶液碱性增强，所以A管溶液由红色变为黄色，故A正确； B．B电极与电源正极相连，B是阳极，阳极反应式为，生成的H+使溶液酸性增强，B管中溶液仍显红色，故B错误； C．A管发生反应，产生的气体为H2，H2具有可燃性，故C错误； D．A管连接电源负极，为阴极，阴极发生还原反应：，故D错误； 选A。 6．化学与生产、生活密切相关。下列说法错误的是 A. 钢柱在水下比在空气与水的交界处附近更易生锈 B. 铜锡合金在湿润环境中比在干燥环境中更易生锈 C. 航海船只的船底四周镶嵌锌块，利用原理是牺牲阳极保护法 D. 误食可溶性钡盐，可尽快用5％的Na2SO4溶液洗胃 【答案】A 【解析】A．钢柱在水中发生吸氧腐蚀，水的交界处氧气浓度大于水下氧气浓度，更易发生吸氧腐蚀，更容易生锈，A错误； B．铜锡合金在湿润环境中形成原电池，锡比铜活泼，原电池反应使锡腐蚀速率加快，比在干燥环境中更容易生锈，B正确； C．航海船只的船底四周镶嵌锌块，锌的活泼性大于铁，锌作负极发生氧化反应，船体作正极被保护，利用原理是牺牲阳极保护法，C正确； D．误食可溶性钡盐，用5％的Na2SO4与可溶性钡盐反应生成难溶于酸的BaSO4沉淀，可以达到解毒的目的，D正确； 答案选A。 7．化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下： 序号 实验I 实验Ⅱ 实验 下列说法错误的是 A．实验Ⅰ中铁钉周边出现蓝色，铜片周边略显红色 B．实验Ⅱ中铁钉周边出现红色，锌片周边未见明显变化 C．实验I、Ⅱ均发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式为：O2+4H++4e−=2H2O D．对比实验I、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀 【答案】C 【分析】实验I中，铁更活泼，发生吸氧腐蚀，铁为负极，失电子，生成亚铁离子，铜为正极，发生电极反应为O2+2H2O+4e−=4OH-；实验Ⅱ中，Zn更活泼，做负极，失电子，生成锌离子，从而保护了铁不被腐蚀，铁做正极，电极反应式和实验I中铜电极相同。 【解析】A．实验I中，铁更活泼，为负极，失电子生成亚铁离子，遇K3[Fe(CN)6]溶液显蓝色，铜做正极，电极反应为O2+2H2O+4e−=4OH-，酚酞遇碱变红，A正确；B．实验Ⅱ中，铁做正极，电极反应为O2+2H2O+4e−=4OH-，酚酞遇碱变红，而锌为负极，失电子生成锌离子，无明显现象，B正确；C．实验I发生吸氧腐蚀，实验Ⅱ铁被保护，正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e−=4OH-，C错误；D．对比实验I、Ⅱ可知，镀铜铁板在镀层破损后铁为负极，更易被腐蚀，D正确；本题选C。 8．“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如题图所示。下列有关说法正确的是 A．负极反应：Fe-3e-=Fe3+ B．氧化0.2 mol Fe，需消耗3.36 LO2 C．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)3 D．为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连 【答案】D 【分析】在Fe原电池反应引起的腐蚀中，Fe为负极，失去电子发生氧化反应产生Fe2+，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；在合金中另外一种金属上溶解的O2得到电子发生还原反应产生OH-，Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2再被氧化产生Fe(OH)3，Fe(OH)3部分失去水分变为铁锈Fe2O3∙xH2O。 【解析】A．Fe易失电子作负极，另外的金属电极为正极，负极上Fe失电子生成Fe2+，则电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，A错误；B．温度和压强未知，气体摩尔体积无法确定，所以无法计算氧气的物质的量，B错误；C．铁合金腐蚀时先生成Fe2+，Fe2+和OH-反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2再被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3∙xH2O，所以最终产物为Fe2O3∙xH2O，C错误；D．为防止孔蚀发生，可以将被保护的金属作电解池阴极，所以应该将金属连接原电池的负极，D正确；故合理选项是D。 9．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。 （1）钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为：正极 ， 负极 。 （2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用如图所示的方案，其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用_________。 A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨 （3）如图所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的 极。 （4）现有NH4Cl和氨水组成的混合溶液。请回答下列问题(填“>”、“<”或“=”)： ①若溶液的pH=7，则该溶液中c() c(Cl-)。 ②若溶液的pH>7，则该溶液中c() c(Cl-)。 ③若c()<c (Cl-)，则溶液的pH 7。 【答案】（1） （2）C （3）负 （4）＝ ＞ ＜ 【解析】（1）钢铁发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为，负极上Fe失电子发生氧化反应，电极反应式为； （2）作原电池负极的金属加速被腐蚀，作原电池正极的金属被保护，根据图知，该装置是利用原电池原理保护Fe，所以应该选取比Fe活泼的金属，如锌，钠是活泼金属，极易与水反应，故答案为C； （3）作电解池阳极的金属加速被腐蚀，作电解池阴极的金属被保护，根据图知，该装置是利用电解池原理保护Fe，则铁作电解池阴极，应该连接电源负极，故答案为：负。 （4）①若溶液的pH=7，(H＋)＝c(OH－)，根据电荷守恒c()+c(H＋)＝c(Cl－)+c(OH－)可知该溶液中c()＝c(Cl－)。 ②若溶液的pH>7，(H＋)＜c(OH－)，根据电荷守恒c()+c(H＋)＝c(Cl－)+c(OH－)可知则该溶液中c()＞c(Cl－)。 ③若c()<c(Cl－)，根据电荷守恒c()+c(H＋)＝c(Cl－)+c(OH－)可知(H＋)＞c(OH－)，因此溶液的pH＜7。 10．（24-25高二下·广东汕头·期末）利用下图装置(已进行除氧处理)电解饱和食盐水并检验氯气的性质，其装置如图所示，下列有关说法不正确的是 A．装置I中，可使用阳离子交换膜减少氯气被吸收 B．装置Ⅱ中，产生黄色沉淀，说明氯气的氧化性大于硫 C．装置Ⅲ中，通入足量的氯气后，其离子方程式为： D．装置Ⅳ中，品红溶液褪色，说明氯气具有漂白性 【答案】D 【分析】装置I中，用Cu和C作电极电解饱和食盐水，发生反应：，阳极产生氯气，阴极产生氢气和氢氧化钠，生成的氯气通入装置Ⅱ中，发生反应：，装置Ⅲ中，通入足量的氯气后，氯气氧化溴化亚铁，发生反应：，氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性，装置Ⅳ中，品红溶液褪色，氯气有毒，会污染空气，因此用NaOH溶液吸收，防止污染空气。 【解析】A．装置I中，使用阳离子交换膜，只允许阳离子通过，能阻止氯气与阴极产生的氢氧化钠接触而被吸收，故A正确； B．装置 Ⅱ 中，氯气与硫化钠反应生成硫单质，发生的反应为：，该反应中氯气为氧化剂，S为氧化产物，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知，氯气的氧化性大于硫，故B正确； C．Fe2+和Br-都具有还原性，都能被氯气氧化，因此装置Ⅲ中，通入足量的氯气后，Fe2+和Br-都被氧化，发生的反应为，故C正确； ​​​​​​​D．装置 IV 中，品红溶液褪色，是因为氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性，而不是氯气本身具有漂白性，故D错误； 故选D。 11．简易氢氧燃料电池的实验装置如图所示。实验过程如下：先闭合，一段时间后断开，闭合。下列说法不正确的是 A．闭合时，向电极a迁移 B．闭合一段时间后，电极b附近溶液变为红色 C．闭合时，电极a为正极 D．闭合后短时间内，电极b的电极反应： 【答案】D 【分析】由图，断开，闭合时，该装置为电解池，a为阳极，水失去电子发生氧化反应生成氧气：，b为阴极，水得到电子发生还原反应生成氢气：；一段时间后断开，闭合，则形成氢氧燃料电池，a极氧气发生还原反应，为正极，b极氢气发生氧化反应，为负极； 【解析】A．闭合时，该装置为电解池，阴离子向阳极a极移动，A正确； B．闭合时，b极为阴极，水得到电子发生还原反应生成氢气：，使得溶液显碱性，附近溶液变为红色，B正确；   C．由分析，闭合时，电极a为正极，C正确； D．闭合后短时间内，电极b为负极，氢气失去电子发生氧化反应生成水：，D错误； 12．我国科学家利用如图所示的装置处理、废液，同时高效合成氨气(氨气可从碱溶液中挥发)，离子交换膜只允许通过。下列说法不正确的是 A．电极a接电源正极 B．由电极b区移向电极a区 C．电解过程中，电极b区溶液的升高 D．电路中每转移电子时，理论上电极b区溶液的质量减少 【答案】D 【分析】根据图示可知，电极a溶液中氢氧根离子发生氧化反应，为电解池阳极，电极b溶液中亚硝酸根离子转化为氨分子，为电解池阴极。 【解析】A．由图可知，左侧区域氧的化合价升高，电极a为阳极，接电源正极，A项正确； B．电解池中阴离子由阴极移向阳极，所以由电极b区移向电极a区，B项正确； C．电极b的电极反应为，同时有6个移向a区，电极b区增加，升高，C项正确； D．除挥发外，还有向正极区移动，D项错误； 答案选D。 13．微生物电池可催化还原镀铬工业废水中的，且能为乙烯制备HOCH2CH2C1提供能量。下列说法正确的是 A．气体b为O2 B．X极发生还原反应 C．电解时，K+通过阳离子交换膜从右侧移向左侧 D．a极反应式为 CH3COOH + 2H2O-8e- =2CO2↑+8H+ 【答案】D 【分析】由左图可知，a极失去电子为负极，乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为：CH3COOH+2H2O-8e-=2CO2↑+8H+，b极为正极，电极反应式为+6e-+14H+=2Cr3++7H2O，生成的铬离子水解生成氢氧化铬，Cr3++3H2O=Cr(OH)3↓+3H+，电子由负极流向正极；根据右侧装置图可知，用铂作电极电解氯化钾溶液，左侧氯离子失电子被氧化为氯气，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸，次氯酸氧化乙烯来制备2-氯乙醇，所以X电极为电解池的阳极，右侧Y电极为阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子，溶液中钾离子通过阳离子交换膜进入右侧，则推知气体b为氢气，据此分析解答。 【解析】A．由上述分析可知b为氢气，A项错误； B．X极为阳极，失电子发生氧化反应，B项错误； C．电解时，阳离子移向阴极，故K+通过阳离子交换膜从左侧移右侧，C项错误； D．a极失去电子为负极，乙酸发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为：CH3COOH+2H2O-8e-=2CO2↑+8H+，D项正确； 答案选D。 14．（24-25高二上·广东肇庆·期末）以柏林绿为代表的新型可充电钠离子电池的放电工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．充电时，通过交换膜从左室移向右室 B．充电时，Mo箔外接电源的正极 C．放电时，外电路中通过0.2mol电子时，负极区电解质质量增加了2.4g D．放电时，Mo箔上发生反应为 【答案】C 【分析】由图可知，放电时右侧，电极镁失去电子发生氧化反应，为原电池负极，电极反应式为，则左侧为原电池的正极，电极反应式为。 【解析】A．充电时该装置作电解池，左侧为阳极，右侧为阴极，则通过交换膜从左室移向右室，A正确； B．据分析可知，放电时，Mo箔为电池的正极，则充电时，Mo箔外接电源的正极，B正确； C．放电时，外电路中通过0.2mol电子时，由负极的反应可知，会消耗0.1mol镁进入电解质溶液，质量增加2.4g，同时会有0.2mol Na＋通过离子交换膜向正极移动，质量减少4.6g，故负极区电解质质量减少2.2g，C错误； D．由分析可知，放电时，Mo箔是正极，反应为，D正确； 故选C。 15．利用多膜装置通过电解法可以制备，同时获得一定的副产品，其电解装置如图所示。下列说法正确的是 A．Y膜为阳离子交换膜 B．阴极室溶液中浓度逐渐降低 C．理论上每生成标准状况下，阳极室内溶液质量减少 D．理论上每生成，阴极室溶液质量增加 【答案】C 【分析】阳极室：；阴极室：。电解法可以制备，根据图示，阳极室中的钾离子进入硝酸钾溶，溶液中硝酸根离子进入硝酸钾溶液、钠离子进入阴极室生成氢氧化钠。 【解析】A．中通过Y膜向左移生成，Y膜为阴离子交换膜，故A错误； B．阴极室发生反应，溶液中钠离子进入阴极室生成氢氧化钠，B错误； C．生成标准状况下即转移电子，同时有2molK+移向硝酸钾溶液，则阳极室内减少，即溶液质量减少，C正确； D．生成时，转移2mol电子，阴极室内生成但补充了，因此阴极室溶液质量增加，D错误； 选C。 16．我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料—的水系双离子电池，该电池以和为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述不正确的是 A．充电时，电极b应接电源的负极 B．放电时，若电极a得到6.4g Cu和14.4g Cu2O，则电路中转移0.4mol电子 C．充电时，电极b的电极反应式为 D．第2次放电时，溶液碱性逐渐增强 【答案】C 【分析】由图可知，放电时a电极上得到电子发生还原反应最终生成铜，为正极，则b为负极； 【解析】A．放电时电极b为负极，则充电时电极b为阴极，应接电源的负极，A正确； B．放电时，电子转移情况为：、，若电极a得到6.4g Cu（为0.1mol）和14. 4g （为0.1mol），则电路中转移0.1mol ×2+0.1mol ×2=0.4mol电子，B正确； C．充电时，电极b为阴极，得到电子发生还原反应生成，电极反应式为，C错误； D．第2次放电时，得到电子发生还原反应生成铜和氢氧根离子，，溶液碱性逐渐增强，D正确； 故选C。 17．金属的腐蚀与防护和生活密切相关。下列有关说法正确的是 A．铜器在弱酸性环境中表面生成铜绿发生的是析氢腐蚀 B．如上图装置，一段时间后向三颈烧瓶中加入溶液，溶液未变红，说明铁被保护 C．如上图装置，开始一段时间内压强传感器测得压强几乎未发生变化，说明镀锌铁皮未发生腐蚀 D．采油平台的钢铁构筑物与外接电源的负极相连叫外加电流保护法 【答案】D 【解析】A．铜的还原性非常弱，不能与酸反应产生，铜器在弱酸性环境中表面生成铜绿发生的是吸氧腐蚀，A错误；B．若铁被腐蚀生成的是，用KSCN溶液无法检验，因此一段时间后向三颈烧瓶中加入KSCN溶液，溶液未变红，并不能说明铁被保护，B错误；C．压强传感器测得压强几乎未发生变化，可能是析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生，C错误；D．采油平台的钢铁构筑物与外接电源的负极相连叫外加电流保护法，D正确；故选D。 18．（24-25高二上·广东广州·期末）电化学及其产品与能源、材料和环境等领域紧密联系。 （1）将回收利用，可达到减碳排放的目的。利用如图电解装置可将转化为。其中电解质溶液为稀硫酸，电极均为惰性电极。 ①电极b的名称为 ，发生的电极反应为 。 ②每生成，质子交换膜中通过的物质的量为 mol。 ③电解一段时间，阳极区的物质的量 (填“变大”“变小”或“基本不变”)。 （2）我国科技工作者设计了如图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺以捕获，放电时还原产物为。该设计克服了导电性差和释放能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。 ①放电时，电池总反应为 。 ②充电时，多孔碳纳米管电极与电源 极连接，发生的电极反应为 。 ③放电时，隔膜上的移动方向为 (填“从左到右”或“从右到左”)，理论上，每消耗负极质量减少 g。 【答案】（1）阳极 12 基本不变 （2） 正 从左到右 12 【分析】（1）电极a上被还原为，所以电极a为阴极，则电极b为阳极，溶液显酸性，电极a上的反应式为：，电极b上的反应式为：。 （2）放电时转化为，碳元素化合价由+4价降低为+3价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极，电极方程式为：、Mg电极为负极，电极方程式为：，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极，电极方程式为：，Mg电极为阴极，电极方程式为：，据此分析作答。 【解析】（1）①由分析可知，电极b为阳极，电极b上的反应式为：，故答案为：阳极；。 ②电极a上的反应式为：，每生成1mol，电路中转移12mol电子，则质子交换膜中通过的物质的量为12mol，故答案为：12。 ③电极b为阳极，电极b上的反应式为，电解池中阳离子向阴极移动，所以的运动方向为由b到a，当阳极生成1mol氧气和4mol，同时有4mol移出阳极区，则电解一段时间，阳极区的物质的量基本不变，故答案为：基本不变。 （2）①放电时，正极电极方程式为：，负极电极方程式为：，则电池总反应为：，故答案为：。 ②由分析可知，充电时多孔碳纳米管电极为阳极，则充电时多孔碳纳米管电极与电源正极连接，发生的电极反应为：，故答案为：正；。 ③放电时，‌放电时阳离子向正极移动‌，则隔膜上的移动方向为从左到右；正极电极方程式为：，每消耗，转移1mol电子，根据负极电极方程式为：可知，转移1mol电子，消耗Mg的物质的量为0.5mol，则负极质量减少为，故答案为：从左到右；12。故选D。 19．利用有机电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室溶液的浓度通过调整保持不变，电解时阴极生成气体的速率为，下列说法错误的是 A．b为电源正极 B．合成室内发生的反应为 C．离子交换膜I为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 D．中间室补充的速率为 【答案】C 【分析】由图可知，右侧电极上的化合价由+1价升高为+2价，发生氧化反应，则电极N为阳极，电极b为正极，所以电极M为阴极，电极a为负极，M处电极反应为：，N处电极反应为：，据此分析作答。 【解析】A．右侧电极上的化合价由+1价升高为+2价，发生氧化反应，则电极N为阳极，电极b为正极，A正确； B．根据原子守恒可知，合成室内发生的反应为：，B正确； C．由图可知，中间室内的通过离子交换膜Ⅱ，进入右室，最终和生成，左室水中得到电子生成，浓度增大，与中间室移动过来的结合，生成，所以离子交换膜I为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，C错误； D．电解时阴极生成气体的速率为，阴极反应：，根据电荷守恒可知，中间室移动过来的的速率为，故中间室补充NaCl的速率为，D正确； 故答案选C。 20．在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理可将还原为碳基燃料(包括烷烃和羧酸等)，其装置原理如图所示。下列叙述正确的是 A．外电路每转移，阴极室电解质溶液质量增加44g B．图中石墨烯为阴极，电极反应式为 C．该装置工作时，通过质子交换膜从右向左移动 D．该装置工作过程中，图中Pt电极附近溶液的pH减小 【答案】D 【分析】电解池工作过程中，Pt电极上H2O转化为O2，发生氧化反应，为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+；阴极上CO2得电子被还原，结合氢离子转化为HCOOH，电极反应式为CO2 +2H++2e-=HCOOH。 【解析】A．外电路每转移， 阴极质量增加除了1molCO2，还有从阳极迁移来的2 mol H+，因此阴极室电解质溶液质量增加46 g，A错误； B． 阴极为二氧化碳得到电子发生还原反应，故电极方程式为CO2 +2H++2e-=HCOOH，B错误； C． H+移向阴极，因而从左向右移动，C错误； D． Pt电极为阳极，水放电生成H+和O2，故电极附近溶液的pH减小，D正确； 选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 寒假作业10 电解池 金属的腐蚀与防护 1．金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。 2．电解时，在外电路中有_________通过，而在溶液中是靠_________移动导电，即电子不通过电解质溶液。 3．书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，弱电解质要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)；总反应离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 4．电解水溶液时，应注意_________顺序，位于H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。 5．Fe3＋在阴极上放电时生成_________而不是得到单质Fe。 6．判断电解产物、书写电极反应式以及分析电解质溶液的变化时首先要注意阳极是活性材料还是惰性材料。 7．书写电解化学方程式时，应看清是电解电解质的水溶液还是熔融电解质。Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融状态下才放电。 8．电解Hg2(NO3)2溶液时,阴极上电极方程式可表示为Hg22++2e-=2Hg。 9．电解时溶液pH的变化规律 ①若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生，电解后溶液pH_________； ②若阴极上无H2产生，阳极上产生O2，则电解后溶液pH_________； ③若阴极上有H2产生，阳极上有O2产生，且VH2＝2VO2，则有“酸更酸，碱更碱，中性就不变”，即： a．如果原溶液是酸溶液，则pH_________； b．如果原溶液为碱溶液，则pH_________； c．如果原溶液为中性溶液，则电解后pH_________。 10.电解后的溶液恢复到原状态，出什么加什么(即一般加入阴极产物与阳极产物的化合物)。如用惰性电极电解盐酸(足量)一段时间后，若使溶液复原，应__________________而不能加入盐酸。 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．下列设备或过程能实现电能转化为化学能的是 A．偏二甲肼燃烧 B．电动汽车充电 C．太阳能集热器 D．纽扣式银锌电池 2．（23-24高二上·广东广州·期末）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，下列有关说法不正确的是 A．能通过离子交换膜 B．产品溶液从口导出 C．从口补充饱和溶液 D．用盐酸控制阳极区溶液的在2～3，有利于氯气的逸出 3．某研究性学习小组利用如图装置探究氯碱工业和铜精炼的工作原理(M是离子交换膜)。下列说法错误的是 A．电源a极为负极 B．M为阳离子交换膜 C．电解前后装置乙中CuSO4溶液浓度逐渐变小 D．通电后，若Fe电极上产生22.4 L Cl2(标准状况下)时，理论上电路中转移0.2 mol电子 4．下列表述正确的是 A．装置甲：盐桥中的移向溶液 B．装置乙：外电路中电流由极流向极 C．装置丙：a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D．装置丁：工业生产中应使用阴离子交换膜 5．下图是一个用石墨作电极电解稀溶液的装置，电解液中事先加有指示剂，此时溶液呈红色(指示剂变色的pH范围是，酸性溶液中呈红色，碱性溶液中呈黄色)。在电解过程中，有关电极的叙述正确的是 A．A管溶液由红色变为黄色 B．B管溶液由红色变为黄色 C．检验A管中产生的气体可以用带火星的木条 D．A管中发生的电极反应 6．化学与生产、生活密切相关。下列说法错误的是 A. 钢柱在水下比在空气与水的交界处附近更易生锈 B. 铜锡合金在湿润环境中比在干燥环境中更易生锈 C. 航海船只的船底四周镶嵌锌块，利用原理是牺牲阳极保护法 D. 误食可溶性钡盐，可尽快用5％的Na2SO4溶液洗胃 7．化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下： 序号 实验I 实验Ⅱ 实验 下列说法错误的是 A．实验Ⅰ中铁钉周边出现蓝色，铜片周边略显红色 B．实验Ⅱ中铁钉周边出现红色，锌片周边未见明显变化 C．实验I、Ⅱ均发生吸氧腐蚀，正极的电极反应式为：O2+4H++4e−=2H2O D．对比实验I、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀 8．“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如题图所示。下列有关说法正确的是 A．负极反应：Fe-3e-=Fe3+ B．氧化0.2 mol Fe，需消耗3.36 LO2 C．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)3 D．为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连 9．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。 （1）钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为：正极 ， 负极 。 （2）为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用如图所示的方案，其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用_________。 A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨 （3）如图所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的 极。 （4）现有NH4Cl和氨水组成的混合溶液。请回答下列问题(填“>”、“<”或“=”)： ①若溶液的pH=7，则该溶液中c() c(Cl-)。 ②若溶液的pH>7，则该溶液中c() c(Cl-)。 ③若c()<c (Cl-)，则溶液的pH 7。 10．（24-25高二下·广东汕头·期末）利用下图装置(已进行除氧处理)电解饱和食盐水并检验氯气的性质，其装置如图所示，下列有关说法不正确的是 A．装置I中，可使用阳离子交换膜减少氯气被吸收 B．装置Ⅱ中，产生黄色沉淀，说明氯气的氧化性大于硫 C．装置Ⅲ中，通入足量的氯气后，其离子方程式为： D．装置Ⅳ中，品红溶液褪色，说明氯气具有漂白性 11．简易氢氧燃料电池的实验装置如图所示。实验过程如下：先闭合，一段时间后断开，闭合。下列说法不正确的是 A．闭合时，向电极a迁移 B．闭合一段时间后，电极b附近溶液变为红色 C．闭合时，电极a为正极 D．闭合后短时间内，电极b的电极反应： 12．我国科学家利用如图所示的装置处理、废液，同时高效合成氨气(氨气可从碱溶液中挥发)，离子交换膜只允许通过。下列说法不正确的是 A．电极a接电源正极 B．由电极b区移向电极a区 C．电解过程中，电极b区溶液的升高 D．电路中每转移电子时，理论上电极b区溶液的质量减少 13．微生物电池可催化还原镀铬工业废水中的，且能为乙烯制备HOCH2CH2C1提供能量。下列说法正确的是 A．气体b为O2 B．X极发生还原反应 C．电解时，K+通过阳离子交换膜从右侧移向左侧 D．a极反应式为 CH3COOH + 2H2O-8e- =2CO2↑+8H+ 14．（24-25高二上·广东肇庆·期末）以柏林绿为代表的新型可充电钠离子电池的放电工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．充电时，通过交换膜从左室移向右室 B．充电时，Mo箔外接电源的正极 C．放电时，外电路中通过0.2mol电子时，负极区电解质质量增加了2.4g D．放电时，Mo箔上发生反应为 15．利用多膜装置通过电解法可以制备，同时获得一定的副产品，其电解装置如图所示。下列说法正确的是 A．Y膜为阳离子交换膜 B．阴极室溶液中浓度逐渐降低 C．理论上每生成标准状况下，阳极室内溶液质量减少 D．理论上每生成，阴极室溶液质量增加 16．我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料—的水系双离子电池，该电池以和为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述不正确的是 A．充电时，电极b应接电源的负极 B．放电时，若电极a得到6.4g Cu和14.4g Cu2O，则电路中转移0.4mol电子 C．充电时，电极b的电极反应式为 D．第2次放电时，溶液碱性逐渐增强 17．金属的腐蚀与防护和生活密切相关。下列有关说法正确的是 A．铜器在弱酸性环境中表面生成铜绿发生的是析氢腐蚀 B．如上图装置，一段时间后向三颈烧瓶中加入溶液，溶液未变红，说明铁被保护 C．如上图装置，开始一段时间内压强传感器测得压强几乎未发生变化，说明镀锌铁皮未发生腐蚀 D．采油平台的钢铁构筑物与外接电源的负极相连叫外加电流保护法 18．（24-25高二上·广东广州·期末）电化学及其产品与能源、材料和环境等领域紧密联系。 （1）将回收利用，可达到减碳排放的目的。利用如图电解装置可将转化为。其中电解质溶液为稀硫酸，电极均为惰性电极。 ①电极b的名称为 ，发生的电极反应为 。 ②每生成，质子交换膜中通过的物质的量为 mol。 ③电解一段时间，阳极区的物质的量 (填“变大”“变小”或“基本不变”)。 （2）我国科技工作者设计了如图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺以捕获，放电时还原产物为。该设计克服了导电性差和释放能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。 ①放电时，电池总反应为 。 ②充电时，多孔碳纳米管电极与电源 极连接，发生的电极反应为 。 ③放电时，隔膜上的移动方向为 (填“从左到右”或“从右到左”)，理论上，每消耗负极质量减少 g。 19．利用有机电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室溶液的浓度通过调整保持不变，电解时阴极生成气体的速率为，下列说法错误的是 A．b为电源正极 B．合成室内发生的反应为 C．离子交换膜I为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 D．中间室补充的速率为 20．在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理可将还原为碳基燃料(包括烷烃和羧酸等)，其装置原理如图所示。下列叙述正确的是 A．外电路每转移，阴极室电解质溶液质量增加44g B．图中石墨烯为阴极，电极反应式为 C．该装置工作时，通过质子交换膜从右向左移动 D．该装置工作过程中，图中Pt电极附近溶液的pH减小 / 学科网（北京）股份有限公司 $