課時作業(yè)20電解池金屬的腐蝕與防護一、單項選擇題（本題包括6個小題，每小題只有1個選項符合題意）1．相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解Na2SO4溶液（a、b電極均為石墨電極），可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列說法不正確的是（）A．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)式為4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－B．c、d離子交換膜依次為陽離子交換膜和陰離子交換膜C．電池放電過程中，Cu（1）電極上的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=CuD．電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得320gNaOH2．鈦被譽為第三金屬，廣泛用于航天航空等領(lǐng)域。硼化釩（VB2）—空氣電池的放電反應(yīng)為4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，以該電池為電源電解制備鈦的裝置如圖所示。下列說法不正確的是（）A．電解過程中，OH－由左側(cè)經(jīng)陰離子交換膜向右側(cè)遷移B．Pt極反應(yīng)式為2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2OC．石墨電極可能發(fā)生反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑、2O2－－4e－=O2↑D．若石墨極只收集到4.48LCl2，則理論上可制備4.8gTi3．在N-羥基鄰苯二甲酰亞胺（NHPI）介質(zhì)中，可實現(xiàn)醇向醛的轉(zhuǎn)化，原理如圖。下列說法錯誤的是（）A．理論上NHPI的總量在反應(yīng)前后不變B．海綿Ni電極作陽極C．總反應(yīng)為D．每消耗1mmol苯甲醇，產(chǎn)生22.4mL氫氣4．電解高濃度RCOONa（羧酸鈉）的NaOH溶液，在陽極RCOO－放電可得到R—R（烷烴）。下列說法不正確的是（）A．電解總反應(yīng)方程式：2RCOONa＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))R—R＋2CO2↑＋H2↑＋2NaOHB．RCOO－在陽極放電，發(fā)生氧化反應(yīng)C．陰極的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑D．電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷5．濃差電池有多種：一種是利用物質(zhì)氧化性或還原性強弱與濃度的關(guān)系設(shè)計的原電池（如圖1），一種是根據(jù)電池中存在濃度差會產(chǎn)生電動勢而設(shè)計的原電池（如圖2）。圖1所示原電池能在一段時間內(nèi)形成穩(wěn)定電流；圖2所示原電池既能從濃縮海水中提取LiCl，又能獲得電能。下列說法錯誤的是（）A.圖1電流計指針不再偏轉(zhuǎn)時，左右兩側(cè)溶液濃度恰好相等B．圖1電流計指針不再偏轉(zhuǎn)時向左側(cè)加入NaCl或AgNO3或Fe粉，指針又會偏轉(zhuǎn)且方向相同C．圖2中Y極每生成1molCl2，a極區(qū)得到2molLiClD．兩個原電池外電路中電子流動方向均為從右到左6．高鐵酸鈉（Na2FeO4）是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，其工作原理如圖所示，兩端隔室中離子不能進入中間隔室。下列說法錯誤的是（）A．陽極反應(yīng)式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H2OB．甲溶液可循環(huán)利用C．離子交換膜a是陽離子交換膜D．當電路中通過2mol電子的電量時，F(xiàn)e電極會有1molH2生成二、不定項選擇題（本題包括4個小題，每小題有1個或2個選項符合題意）7．中科院功能納米結(jié)構(gòu)設(shè)計與組裝重點實驗室科研團隊以“鉚合”了納米金屬Ni催化劑的SrTiO3基陶瓷為電極，以固體氧化物為電解質(zhì)，通過電解CO2制備CO，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是（）A.a接電源的正極B．陶瓷電極A的電極反應(yīng)式為CO2＋2e－=CO＋O2－C．該電解池工作時，固體電解質(zhì)中O2－向電極B移動D．可以用Fe作電極B，電極反應(yīng)式為2O2－－4e－=O2↑8．我國多條高壓直流電線路的瓷絕緣子出現(xiàn)鐵帽腐蝕現(xiàn)象，在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽的腐蝕，防護原理如圖所示。下列說法錯誤的是（）A.通電時，鋅環(huán)是陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．通電時，陰極上的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．斷電時，鋅環(huán)上的電極反應(yīng)為Zn2＋＋2e－=ZnD．斷電時，仍能防止鐵帽被腐蝕9．實驗室以某燃料電池為電源模擬工業(yè)上用電解法治理亞硝酸鹽對水體的污染的裝置如圖所示，電解過程中Fe電極附近有N2產(chǎn)生。下列說法不正確的是（）A．電解過程中，裝置甲中Fe電極附近溶液顏色變化為無色→黃色→淺綠色B．b電極的電極反應(yīng)式：2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2OC．裝置乙的中間室中的Na＋移向右室，Cl－移向左室D．1mol甲醇參加反應(yīng)時，整個裝置能產(chǎn)生0.6molN210．某同學進行下列實驗：操作現(xiàn)象取一塊打磨過的生鐵片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe（CN）6]的食鹽水放置一段時間后，生鐵片上出現(xiàn)如圖所示“斑痕”，其邊緣為紅色，中心區(qū)域為藍色，在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹下列說法不合理的是（）A.生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕B.中心區(qū)的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋C.邊緣處的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－D.交界處發(fā)生的反應(yīng)為4Fe2＋＋O2＋10H2O=4Fe（OH）3＋8H＋三、非選擇題11．（1）如圖1所示為某實驗小組設(shè)計的原電池裝置，反應(yīng)前電極質(zhì)量相等，一段時間后兩電極質(zhì)量相差12g，導線中通過mol電子。（2）如圖1，其他條件不變，若將乙燒杯中的CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，則石墨電極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________。（3）如圖2，其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n形，乙裝置中與銅絲相連的石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。12．電解是最強有力的氧化還原手段，在化工生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。請回答下列問題：（1）以銅為陽極，石墨為陰極，用NaCl溶液作電解液進行電解，得到半導體材料Cu2O和一種清潔能源，則陽極反應(yīng)式為，陰極反應(yīng)式為。（2）某同學設(shè)計如圖1所示的裝置探究金屬的腐蝕情況。下列判斷合理的是（填字母）。a.②區(qū)銅片上有氣泡產(chǎn)生b.③區(qū)鐵片的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑c.最先觀察到變成紅色的區(qū)域是②區(qū)d.②區(qū)和④區(qū)中銅片的質(zhì)量均不發(fā)生變化（3）最新研究發(fā)現(xiàn)，用隔膜電解法處理高濃度乙醛廢水的工藝具有流程簡單、能耗較低等優(yōu)點，其原理是使乙醛分別在陰、陽極發(fā)生反應(yīng)生成乙醇和乙酸，總反應(yīng)式為2CH3CHO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))CH3CH2OH＋CH3COOH，其裝置如圖2所示。①若以甲烷堿性燃料電池為直流電源，則燃料電池中b極應(yīng)通入（填化學式），電極反應(yīng)式為。電解過程中，陰極區(qū)Na2SO4的物質(zhì)的量（填“增大”“減小”或“不變”）。②在實際工藝處理中，陰極區(qū)乙醛的去除率可達60%。若在兩極區(qū)分別注入1m3乙醛含量為3000mg·L－1的廢水，可得到乙醇kg（計算結(jié)果保留小數(shù)點后一位）。1．解析：濃差電池放電過程中，Cu（1）電極上發(fā)生使Cu2＋濃度降低的還原反應(yīng)，作正極，Cu（2）電極上發(fā)生使Cu2＋濃度升高的氧化反應(yīng)，作負極，則a電極為電解池的陰極，H2O中的H＋得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2，電極反應(yīng)式為4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－，A項正確；電解過程中，硫酸鈉溶液中的Na＋通過陽離子交換膜c進入陰極區(qū)，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))通過陰離子交換膜d進入陽極區(qū)，B項正確；電池放電過程中，Cu（1）電極作正極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，C項正確；電池從開始工作到停止放電，正極區(qū)硫酸銅溶液的濃度由2.5mol·L－1降低到1.5mol·L－1，負極區(qū)硫酸銅溶液的濃度同時由0.5mol·L－1升到1.5mol·L－1，正極反應(yīng)還原Cu2＋的物質(zhì)的量為2L×（2.5－1.5）mol·L－1＝2mol，電路中轉(zhuǎn)移4mol電子，電解池的陰極生成4molOH－，即陰極區(qū)可得4mol氫氧化鈉，其質(zhì)量為160g，D項錯誤。答案：D2．解析：由硼化釩—空氣電池放電總反應(yīng)結(jié)合題圖推知，Cu電極是正極，Pt電極是負極，故OH－由左側(cè)經(jīng)陰離子交換膜向右側(cè)遷移，A正確；Pt電極上VB2發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O，B正確；石墨電極是電解池的陽極，電解質(zhì)中陰離子（Cl－、O2－）發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；題目未指明4.48LCl2是否處于標準狀況，不能據(jù)此計算制備Ti的質(zhì)量，D錯誤。答案：D3．解析：根據(jù)題意可知，NHPI在陽極區(qū)參與反應(yīng)，又在陰極區(qū)為生成物，因此理論上NHPI的總量在反應(yīng)前后不發(fā)生改變，A正確；Ni2＋在海綿Ni電極失去電子得到Ni3＋，發(fā)生氧化反應(yīng)，則海綿Ni為陽極，B正確；陽極反應(yīng)式為Ni2＋－e－=Ni3＋，陽極區(qū)同時還發(fā)生反應(yīng)：Ni3＋＋NHPI→Ni2＋＋PINO，陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2，陰極區(qū)同時還發(fā)生反應(yīng)：＋PINO→＋NHPI，因此總反應(yīng)為，C正確；未指明標準狀況，不能用Vm＝22.4L·mol－1進行計算，D錯誤。答案：D4．解析：CO2可與NaOH反應(yīng)，故電解后不能得到CO2，A項錯誤；陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，B項正確；陰極得電子，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，C項正確；根據(jù)電解RCOONa的NaOH溶液生成R—R可知，電解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH的混合溶液，CH3—、CH3CH2—可結(jié)合成乙烷、丙烷、丁烷，D項正確。答案：A5．解析：圖1中電流計指針不再偏轉(zhuǎn)時，左右兩側(cè)溶液濃度恰好相等，故A正確；開始時圖1左邊為正極，右邊為負極，圖1電流計指針不再偏轉(zhuǎn)時向左側(cè)加入NaCl或Fe，左側(cè)銀離子濃度減小，則左邊為負極，右邊為正極，加入AgNO3，左側(cè)銀離子濃度增加，則左邊為正極，右邊為負極，因此指針又會偏轉(zhuǎn)但方向不同，故B錯誤；圖2中Y極每生成1molCl2，轉(zhuǎn)移2mol電子，因此2molLi＋移向a極得到2molLiCl，故C正確；兩個電極左邊都為正極，右邊都為負極，因此兩個原電池外電路中電子流動方向均為從右到左，故D正確。答案：B6．解析：A項，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H2O，正確；B項，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根，甲溶液為濃的氫氧化鈉溶液，可循環(huán)利用，正確；C項，電解池中陽離子向陰極移動，通過離子交換膜a的是Na＋，故a為陽離子交換膜，正確；D項，F(xiàn)e為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，不會產(chǎn)生H2，錯誤。答案：D7．解析：CO2轉(zhuǎn)化為CO發(fā)生了還原反應(yīng)，故陶瓷電極A為陰極，a應(yīng)當與電源的負極相連，A錯誤。陰極上的電極反應(yīng)式為CO2＋2e－=CO＋O2－，B正確。該電解池工作時，固體電解質(zhì)中O2－向陽極移動，電極B為陽極，所以O(shè)2－向電極B移動，C正確。Fe為活潑金屬，而電極B為陽極且該電極上應(yīng)該生成O2，故不能用Fe作陽極，D錯誤。答案：AD8．解析：通電時，鋅環(huán)與電源正極相連，鋅環(huán)作陽極，鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故A錯誤；鐵帽為陰極，陰極上H＋得到電子生成氫氣，陰極電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故B正確；斷電時，鋅鐵形成原電池，鋅失電子生成Zn2＋，鋅環(huán)上的電極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，F(xiàn)e作正極被保護，仍能防止鐵帽被腐蝕，故C錯誤、D正確。答案：AC9．解析：根據(jù)題意，裝置甲是電解池，裝置乙是原電池。裝置乙中b電極上NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))得電子轉(zhuǎn)化為N2，b極為正極，則a電極為負極，進而推知裝置甲中Fe電極是陽極。A項，電解過程中，裝置甲中Fe電極發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，然后Fe2＋和NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))發(fā)生反應(yīng)2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋8H＋＋6Fe2＋=N2↑＋6Fe3＋＋4H2O，F(xiàn)e電極附近溶液顏色變化為無色→淺綠色→黃色，錯誤；B項，b電極為正極，正極上NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))得電子生成N2，電極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2O，正確；C項，根據(jù)原電池中離子移動方向判斷，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，正確；D項，a電極的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋，1molCH3OH參加反應(yīng)時，裝置乙中能產(chǎn)生0.6molN2，電路中通過電子6mol，裝置甲中能產(chǎn)生0.5molN2，整個裝置共產(chǎn)生1.1molN2，錯誤。答案：AD10．解析：生鐵片邊緣處為紅色，說明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－=4OH－，生鐵片發(fā)生吸氧腐蝕，故A、C選項合理；根據(jù)實驗現(xiàn)象，中心區(qū)域為藍色，說明生成了Fe2＋（Fe2＋遇K3[Fe（CN）6]變藍），F(xiàn)e－2e－=Fe2＋，故B項合理；在兩色環(huán)交界處出現(xiàn)鐵銹，是因為生成的氫氧化亞鐵被氧氣氧化成了氫氧化鐵，故D項不合理。答案：D11．解析：（1）圖1為原電池反應(yīng)，F(xiàn)e為負極，發(fā)生反應(yīng)Fe－2e－=Fe2＋，石墨為正極，發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋2e－=Cu，總反應(yīng)式為Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。一段時間后，兩電極質(zhì)量相差12g，則Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu質(zhì)量差Δm轉(zhuǎn)移電子56g64g（56＋64）g＝120g2mol12gn則n＝0.2mol。（2）若將CuCl2溶液換為NH4Cl溶液，溶液呈酸性，NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))在正極放電，電極反應(yīng)式為2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋2e－=2NH3↑＋H2↑。（3）若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n形，甲裝置發(fā)生鐵的吸氧腐蝕，鐵為負極，銅為正極，則乙裝置與銅絲相連的石墨為陽極，石墨（Ⅰ）為陰極，乙為電解池裝置，陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑。答案：（1）0.2（2）2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋2e－=2NH3↑＋H2↑（3）2Cl－－2e－=Cl2↑12．解析：（
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