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1、第21讲电解池金属腐蚀与防护一、选择题1(2020济南高三模拟)四个电解装置都以Pt做电极，它们分别装有如下电解质溶液，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是()选项ABCD电解质溶液HClAgNO3KOHBaCl2pH变化减小增大增大不变解析：选C。电解盐酸，溶质HCl的量减少，溶剂的量不变，所以酸性减弱，pH增大，A项错误；电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气，溶液酸性增强，pH减小，B项错误；电解氢氧化钾溶液的实质是电解水，溶质的量不变，溶剂减少，碱性增强，pH增大，C项正确；电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和氯气，溶液碱性增强，pH增大，D项错误。2(2020哈尔滨高三一
2、模)观察如图装置，下列说法正确的是()Aa、b接电流表，该装置一定为原电池Ba、b接直流电源，该装置一定为电解池Ca、b接直流电源，铁可能不易被腐蚀Da、b接电流表或接直流电源，铁都可能是负极解析：选C。A项，a、b接电流表，若液体c为非电解质溶液，不满足原电池的构成条件，不能形成原电池，错误；B项，若液体c为非电解质溶液，溶液不导电，所以不能发生电解，即不是电解池，错误；C项，若该装置是电解池，Fe与负极相连时做阴极被保护，即铁可能不易被腐蚀，正确；D项，接直流电源时，该装置可能为电解池，Fe可能做阴极或阳极，错误。3(2020贵阳高三调研)在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧：一艘名叫“阿那
3、吉纳”号的货轮满载着精铜砂，在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢？事后的事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精铜砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是()A精铜砂装载过多导致沉船B运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大，超过船的承载能力C在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀D在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作为阳极而被氧化腐蚀解析：选C。在潮湿的环境中，Cu、Fe形成原电池加快了轮船的腐蚀。4(教材改编题)电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是()A电解时以硫酸铜溶液做电
4、解液，精铜做阳极B粗铜与电源负极相连，发生氧化反应C阴极上发生的反应是Cu22e=CuD电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥解析：选C。A项，精铜应做阴极；B项，粗铜应做阳极，与电源正极相连；D项，Fe、Zn比Cu活泼，在阳极先放电，不会形成阳极泥。5锌元素对婴儿及青少年的智力和身体发育有重要的作用，被称为生命火花。利用恒电势电解NaBr溶液间接将葡萄糖CH2OH(CHOH)4CHO氧化为葡萄糖酸CH2OH(CHOH)4COOH，进而制取葡萄糖酸锌，装置如图所示，下列说法错误的是()A钛网与直流电源的正极相连，发生还原反应B石墨电极上的电极反应为2H2O2e=H22OHC电
5、解过程中硫酸钠溶液浓度保持不变D生成葡萄糖酸的化学方程式为CH2OH(CHOH)4CHOBr2H2O=CH2OH(CHOH)4COOH2HBr解析：选A。根据题意和题图可知，在钛网上NaBr转化为溴单质，失电子，发生氧化反应，钛网做阳极，故与电源正极相连，A错误；石墨电极做阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O2e=H22OH，B正确；电解过程中左侧发生反应：2Br2e=Br2、CH2OH(CHOH)4CHOBr2H2O=CH2OH(CHOH)4COOH2HBr，右侧发生反应：2H2O2e=H22OH，左侧产生的H通过质子交换膜不断向右侧提供被消耗的H，故硫酸钠溶液浓度保持不变，C、D正确。
6、6(2020沧州高三质量监测)以铅蓄电池为电源，通过电解法制备酒石酸(C4H6O6，简写为RH2)的原理如图所示(A、B为惰性电极，a、b为离子交换膜)：下列叙述不正确的是()AN极的电极反应式为PbO22eSO4H=PbSO42H2OBb为阴离子交换膜C阴极反应为2H2O2e=H22OH，阴极区溶液pH增大D铅蓄电池中消耗2 mol H2SO4时，理论上生成2 mol RH2解析：选D。电解的目的为制备RH2，则装置右侧为产品室，若原料室中的R2通过阴离子交换膜进入产品室与H结合，则可制得RH2，所以电极B上应为H2O电离出的OH放电，生成O2和H，即电极B为阳极，电极反应为2H2O4e=O
7、24H，b为阴离子交换膜，N为正极，M为负极，电极A为阴极。N为铅蓄电池正极，电极反应为PbO22eSO4H=PbSO42H2O，A项正确；根据上述分析可知，b为阴离子交换膜，B项正确；阴极应为H2O电离出的H放电，生成H2和OH，故电极反应为2H2O2e=H22OH，OH浓度增大，pH增大，C项正确；铅蓄电池放电时总反应为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，当电池中消耗2 mol H2SO4时，电路中转移2 mol e，根据电极B上的电极反应2H2O4e=O24H可知，转移2 mol e，产品室有2 mol H生成，又R22H=RH2，所以理论上可生成1 mol RH2，D项错误
8、。7(经典题)下列关于如图所示装置说法正确的是()A装置中电子移动的途径是负极FeM溶液石墨正极B若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClOC若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁D若M是海水，该装置是通过牺牲阳极的阴极保护法使铁不被腐蚀解析：选B。装置中电子移动的途径是负极Fe，石墨正极，电子不能在溶液中传递，A错误；若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阴极产生的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B正确；若M为FeCl2溶液，石墨为阳极，发生氧化反应，不可能实现石墨上镀铁，C错误；若M是海水，该装置是电解池，是通过外加电
9、流的阴极保护法使铁不被腐蚀，而不是牺牲阳极的阴极保护法，D错误。8(2020德州高三模拟)高氯酸在化工生产中有广泛应用，工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是()A装置中，f极为光伏电池的正极B阴极的电极反应为2H2O4e=4HO2Cd处得到较浓的NaOH溶液，c处得到HClO4浓溶液D若转移2 mol电子，理论上生成100.5 g HClO4解析：选C。根据内电路中“阴阳相吸”判断，电解池中阳离子(Na)向阴极移动，即右侧为阴极区，f极为光伏电池的负极，A错误；阳极“放氧生酸”，电极反应为2H2O4e=4HO2，得到HClO4浓溶液，阴极“放氢生碱”，电极反应为
10、4H2O4e=4OH2H2，得到较浓的NaOH溶液，B错误，C正确；由阳极反应式知，转移2 mol电子时，生成2 mol HClO4，质量为201 g，D错误。9(2020天星高三联考)锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其他材料电池，其成本低，便于大量推广，且对环境无污染。已知电池的总反应为V2O5xLiLixV2O5，下列说法正确的是()A放电时，Li向负极移动B充电时,阳极的电极反应式为LixV2O5xe=V2O5xLiC放电时,负极失重7.0 g，则转移2 mol电子D该电池以Li、V2O5为电极，酸性溶液做介质解析：选B。放电时，Li向正极移动，A项错误；充电时,阳极发生氧化反应，电极反
11、应式是LixV2O5xe=V2O5xLi，B项正确；放电时，负极的电极反应式为Lie=Li，每消耗1 mol Li(7.0 g)转移1 mol电子，C项错误；Li是活泼金属，会与酸性溶液反应产生H2，因而该电池介质不能是酸性溶液，D项错误。10(2020广东五校诊断)如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜，下列说法中正确的是()A乙装置中溶液颜色会变浅B铁电极应与Y相连接CM电极反应式：H2NCONH2H2O6e=CO2N26HD当N电极消耗0.25 mol气体时，铜电极质量减少16 g解析：选C
12、。乙装置为电镀装置，电镀液的浓度不变，因此溶液颜色不变，A项错误；电镀时，待镀金属做阴极，与电源负极相连，而N电极上O2转化为H2O发生还原反应，N电极为正极，B项错误；M电极为负极，发生氧化反应：H2NCONH2H2O6e=CO2N26H，C项正确；根据N电极反应式：O24H4e=2H2O以及铜电极反应式：Cu2e=Cu2，各电极上转移电子数相等，可得关系式：O22Cu，则当N电极消耗0.25 mol O2时，铜电极质量减少0.25 mol264 gmol132 g，D项错误。二、非选择题11知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下
13、问题(显示的电极均为石墨)。(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是_(填化学式)，U形管_(填“左”或“右”)边的溶液变红。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的_极；该发生器中反应的总离子方程式为_。(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。阳极产生ClO2的电极反应式：_。当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜的离子的物质的量为_。解析：(1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极
14、上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近产生NaOH。(2)要制取“84”消毒液，应创造氯气和氢氧化钠反应生成NaClO的环境，为了使反应更充分，则下面电极生成氯气，上面电极附近有NaOH生成，上面电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极。(3)依据题干信息，阳极上Cl被氧化为ClO2，根据电子守恒和电荷守恒，写出电极反应式。电极上得到或失去一个电子，电解质溶液中必然有一个阳离子通过阳离子交换膜。答案：(1)H2右(2)负ClH2OClOH2(3)Cl5e2H2O=ClO24H0.01 mol12.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一
15、种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。图1是高铁电池的模拟实验装置：(1)该电池放电时正极的电极反应式为_。(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向_(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向_(填“左”或“右”)移动。(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_。.电解制取KIO3电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应3I26KOH=5KIKIO33H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为_；电解过程中阴极附近溶液pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。解析：.(1)根据题图1可知，该电池中C做正极，正极上FeO发生还原反应：FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH。(3)根据题图2可知，高铁电池具有使用时间长、工作电压稳定的优点。.阳极附近的阴离子有碘离子、碘酸根离子和氢氧根离子，电解过程中阳极上碘离子失去电子生成碘酸根离子，电极反应式为I6OH6e=IO3H2O；阴极上氢离子放电生成氢气，所以阴极附近水的电离平衡被破坏，溶液中的氢氧根离子浓度增大，pH变大。答案：.(1)FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH(2)右左(3)使用时间长、工作电压稳定.I6OH6e=IO3H2O变大7