第20讲 电解池 金属的腐蚀与防护
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知识点 金属的腐蚀与防护 电解原理的应用 电解规律 基础 1 2,3,5,6 4
1.(2018·江淮十校联考)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层弱酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如图。下列说法错误的是( B )
能力 8,9,10,11 7 挑战 12,13
A.若水膜中溶解了SO2,则铁铆钉腐蚀的速率将加快 B.铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池,铁铆钉发生还原反应 C.铜极上的反应有2H+2e
+
-
H2↑,O2+4H+4e
+-
2H2O
D.若在金属表面涂一层油漆,可有效阻止铁铆钉被腐蚀
解析:若水膜中溶解了SO2,水膜中c(H)增大,则铁铆钉腐蚀的速率将加快,故A正确;铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池,铁铆钉作负极,发生氧化反应,故B错误;铜极上的反应有:水膜酸性较强时2H+2e
+
-+
H2↑,水膜酸性较弱或中性或碱性时O2+4H+4e
+-
2H2O,故C正确;若
在金属表面涂一层油漆,隔离空气,可有效阻止铁铆钉被腐蚀,故D正确。
2.(2019·宁夏育才中学高三月考)已知氧化性:Fe C.利用阳极泥可回收Cu、Pt、Au等金属 D.电路中通过的电量与阴极析出镍的质量成反比 解析:电解过程中,电能转化为化学能,A不正确;粗镍作阳极,发生氧化反应,B不正确;镍的还原性比Cu、Pt、Au等金属强,电解时,粗镍中的Cu、Pt、Au等金属不会溶解,它们会沉积到阳极底部形成阳极泥,所以利用阳极泥可回收Cu、Pt、Au等金属,C正确;电路中通过的电 2+ 2+ 2+ 量与阴极析出镍的质量成正比,D不正确。 3.(2018·吉林长春一模)铝表面在空气中天然形成的氧化膜耐磨性和抗蚀性不够强。控制一定的条件,用如图所示的电化学氧化法,可在铝表面生成坚硬致密、耐腐蚀的氧化膜。下列有关叙述正确的是( D ) A.阴极上有金属铝生成 B.电极A为石墨,电极B为金属铝 C.OH在电极A上放电,有氧气生成 D.阳极的电极反应式为2Al+3H2O-6e -- Al2O3+6H Al2O3+ 3H2↑,则阴极氢离子放 + 解析:根据装置和题目信息可知,电解总反应为2Al+3H2O电,电极反应为2H+2e + - H2↑,A错误;电极A与电源的正极相连,是阳极,发生失去电子的 氧化反应,应为Al,B错误;电解质为硫酸溶液,氢氧根离子不可能参加反应,阳极反应为2Al+3H2O-6e - Al2O3+6H,C错误,D正确。 + 4.(2018·湖北黄冈中学月考)用惰性电极实现电解,下列说法正确的是( D ) A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变 B.电解稀NaOH溶液,要消耗OH,故溶液pH减小 C.电解Na2SO4溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D.电解CuCl2溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1∶1 解析:电解硫酸溶液实质是电解水,溶液浓度增大,溶液pH减小,故A错误;电解稀氢氧化钠溶液实质是电解水,氢氧化钠溶液浓度增大,氢氧根离子浓度增大,溶液pH增大,故B错误;电解硫酸钠溶液,实质是电解水,阳极生成氧气,电极反应为4OH-4e电极反应为2H+2e + ---- 2H2O+O2↑,阴极生成氢气, H2↑,由电子守恒计算得到,在阴极上和阳极上析出的产物的物质的 -- 量之比为2∶1,故C错误;电解氯化铜溶液,阳极上生成氯气,电极反应为2Cl-2e阴极上生成铜,电极反应为Cu+2e 2+ - Cl2↑, Cu,依据电子守恒计算在阴极上和阳极上析出的产物 的物质的量之比为1∶1,故D正确。 5.(2018·陕西汉中高三月考)根据如图回答,下列说法不正确的是( D ) A.此装置用于电镀铜时,电解一段时间,理论上硫酸铜溶液的浓度 不变 B.若a为粗铜,b为纯铜,该装置可用于粗铜的电解精炼 C.燃料电池中负极反应为H2+2OH-2e 2+ -- 2H2O D.上述装置在工作过程中Cu向a电极移动 解析:电镀铜时阳极为铜,硫酸铜溶液作电解质溶液,阳极电极反应式为Cu-2e反应式为Cu+2e 2+ -- Cu,阴极 2+ Cu,硫酸铜溶液的浓度不变,故A正确;a与电源正极相连为阳极,b与电 源负极相连为阴极,故B正确;通入氢气的电极是负极,电解质为碱性,负极反应为H2+2OH-2e不正确。 6.(2018·湖南衡阳八中高三月考)如图装置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性电极,甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变),A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后,F极附近呈红色。 -- 2H2O,故C正确;电解池中阳离子移向阴极,b是阴极,Cu向b电极移动,故D 2+ 请回答: (1)B极是电源的 ,一段时间后,甲中溶液颜色 ,丁中X极附近的颜色逐渐变浅,Y极附近的颜色逐渐变深,这表明 , 在电场作用下向Y极移动。 (2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时,对应单质的物质的量之比为 。 (3)现用丙装置给铜件镀银,则H应该是 (填“镀层金属”或“镀件”),电镀液是 (填化学式)溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL),丙中镀件上析出银的质量为 ,甲中溶液的pH (填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)若将C电极换为铁,其他装置都不变,则甲中发生总反应的离子方程式是 。 答案:(1)负极 逐渐变浅 氢氧化铁胶体粒子带正电荷 (2)1∶2∶2∶2 (3)镀件 AgNO3 5.4 g 变小 (4)Fe+Cu 2+ Fe+Cu 2+ 7.(2018·湖南师大附中高三月考)用石墨作电极电解KCl和CuSO4(等体积混合)混合溶液,电解过程中溶液的pH随时间t的变化如图所示,下列说法正确的是( B ) A.ab段H被还原,溶液的pH增大 B.cd段相当于电解水 C.c点时加入适量CuCl2固体,电解液可恢复原来浓度 D.原混合溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比为 2∶1 解析:用惰性电极电解等体积的KCl和CuSO4混合溶液,阴极上离子放电顺序是Cu>H,阳极上离子放电顺序是Cl>OH,由图像知,电解过程中分三段,第一阶段:阳极上电极反应式为2Cl-2e ----2+ + + Cl2↑、阴极电极反应式为Cu+2e 2+- Cu,铜离子浓度减小,水解得到氢离子浓度 -- 减小,溶液pH上升;第二阶段:阳极上电极反应式为4OH-4e生Cu+2e4OH-4e --2+ - 2H2O+ O2↑,阴极反应先发 Cu,反应中生成硫酸,溶液pH降低;第三阶段:阳极电极反应式为2H2O+O2↑,阴极电极反应式为2H+2e + - H2↑,实质是电解水,溶液中硫酸浓度 增大,pH继续降低。ab段由于铜离子浓度减小,水解得到氢离子浓度减小,溶液pH上升,铜离子被还原,A错误;由上述分析可知,cd段相当于电解水,B正确;电解至c点时,析出的物质有Cu、Cl2、O2,溶液中溶质为硫酸、硫酸钾,往电解液中加入适量CuCl2固体,不能使电解液恢复至原来的浓度,C错误;图像中具体数量关系未知,不能计算原混合溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比,D错误。 8.(2018·广东揭阳高三月考)利用如图所示装置可制取H2,两个电极均为惰性电极,c为阴离子交换膜。下列叙述正确的是( D ) A.a为电源的正极 B.工作时,OH向左室迁移 C.右室电极反应为C2H5OH+H2O-4e -- CH3COO+5H -+ D.生成H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1 解析:根据图示,电解池左侧生成氢气,是溶液中的水放电,发生了还原反应,左侧电极为阴极,则a为电源的负极,故A错误;工作时,阴极水放电生成氢气和氢氧根离子,氢氧根离子浓度增大,向右室迁移,故B错误;右室电极为阳极,发生氧化反应,根据图示,右侧溶液显碱性,不可能生成氢离子,故C错误;根据得失电子守恒,生成1 mol H2转移2 mol电子,则生成CH3COONa 的物质的量为=0.5 mol,H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1,故D正确。 9.(2018·山东枣庄第三中学高三一调)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是一种强还原剂。工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠,原理装置如图所示,下列说法正确的是( D ) A.b电极应该接电源的负极 B.装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜 C.电路中每转移1 mol e消耗SO2的体积为11.2 L D.a电极的电极反应式为2HS +2e+2H -+ - S2+2H2O 解析:由装置图中物质转化关系可知,左边由NaHSO3得到电子转化为Na2S2O4,右边由SO2失去电子转化为H2SO4,所以a电极接电源的负极,b电极接电源的正极,故A错误;a电极的反应式为2HS +2e+2H -+ S2+2H2O,b电极的反应式为SO2+2H2O-2e - S - +4H,所以装置 + 中离子交换膜为阳离子交换膜,则B错误;由电极反应式可知,每转移1 mol e消耗SO2 0.5 mol,但没有给气体的温度和压强,所以SO2气体的体积无法计算,故C错误;a电极的电极反应式为