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第三讲 电解池金属腐蚀与防护一、选择题1下列叙述错误的是()A生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱 B用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈C在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液D铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀解析:选C。生铁中含有能导电的碳,两者可以作为原电池的两极,加快铁的腐蚀,A对;铁和锡作为原电池的两极,当其腐蚀时,铁会被腐蚀,B对;电镀铜时,镀层金属作阳极,镀件作阴极,C错;锌铁形成原电池,锌被腐蚀,D对。2用下列装置能达到预期目的的是()A甲图装置可用于电解精炼铝B乙图装置可得到持续、稳定的电流C丙图装置可达到保护钢闸门的目的D丁图装置可达到保护钢闸门的目的解析:选D。AlCl3溶液中存在Al3、H,通电时阴极H得电子,故阴极得到的不是铝,而是氢气,A不能达到目的;B中的这种原电池中,电流会迅速衰减,乙装置不能达到目的;丙装置是牺牲阳极的阴极保护法,其中阳极材料应为比铁活泼的金属,C不能达到预期目的。3观察如图装置,下列说法正确的是()A虚线框中接灵敏电流计,该装置可将化学能转化为电能B虚线框中无论是接灵敏电流计还是接电源,铁都会被腐蚀C虚线框中接直流电源,铁极发生反应:Fe2e=Fe2D铁接直流电源的负极是牺牲阳极的阴极保护法解析:选A。虚线框中接灵敏电流计,形成原电池,该装置可将化学能转化为电能,A正确;虚线框中接电源,形成电解池,当铁接直流电源的负极时,铁被保护,不发生反应,这是外加电流的阴极保护法,但当铁接直流电源的正极时,铁被腐蚀,发生反应:Fe2e=Fe2,B、C、D错误。4甲图为一种新型污水处理装置,该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。乙图是一种家用环保型消毒液发生器,以装置甲为电源,用惰性电极电解饱和食盐水。下列说法中不正确的是()A装置乙的a极要与装置甲的X极连接B装置乙中b极的电极反应式为2Cl2e=Cl2C若有机废水中主要含有葡萄糖,则装置甲中M极发生的电极反应为C6H12O66H2O24e=6CO224HDN电极发生还原反应,当N电极消耗5.6 L(标准状况下)气体时,则有2NA个H通过离子交换膜解析:选D。由图甲分析得出M(或X)为负极,N(或Y)为正极,由图乙分析得出a为阴极,b为阳极。乙的a极要与甲的X极相连接,A项正确;乙的b极为阳极,氯离子放电,B项正确;因图甲中传递的是质子,葡萄糖在M极放电,故电极反应式为C6H12O66H2O24e=6CO224H,C项正确;氧气在N电极得到电子,电极反应式为O24H4e=2H2O,故消耗5.6 L氧气时,转移1 mol电子,即有NA个H通过离子交换膜,D项错误。5.利用右图装置进行实验,开始时,a、b两处液面相平,密封好,放置一段时间。下列说法不正确的是()Aa管发生吸氧腐蚀,b管发生析氢腐蚀B一段时间后,a管液面高于b管液面Ca处溶液的pH增大,b处溶液的pH减小Da、b两处具有相同的电极反应式:Fe2e=Fe2解析:选C。根据装置图判断,左边铁丝发生吸氧腐蚀,右边铁丝发生析氢腐蚀,其电极反应分别为左边负极:Fe2e=Fe2正极:O24e2H2O=4OH右边负极:Fe2e=Fe2正极:2H2e=H2a、b处溶液的pH均增大,C错误。6研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融的CaF2CaO作电解质,利用如图所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中,正确的是()A由TiO2制得1 mol金属Ti,理论上外电路通过2 mol电子B阳极的电极反应式为C2O24e=CO2C在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量减少D若用铅蓄电池作该装置的供电电源,“”接线柱应连接Pb电极解析:选B。A选项,由TiO2制得1 mol金属Ti,Ti由4价变到0价,理论上外电路通过4 mol电子,A错误;B选项,阳极反应式为C2O24e=CO2,B正确;C选项,制备钛时,发生反应:2CaOC2CaCO2,2CaTiO2Ti2CaO,由此可知,CaO的量不变,C错误;D选项,若用铅蓄电池作该装置的供电电源,“”接线柱应连接PbO2电极,D错误。7有关下列装置的叙述不正确的是()A图铝片发生的电极反应式是Al4OH3e=AlO2H2OB图发生析氢腐蚀,离子反应方程式为Fe2H=Fe2H2C图烧杯中发生了反应:4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3D图充电时,阳极反应是PbSO42H2O2e=PbO2SO4H解析:选B。图中铝片作负极,镁片作正极,铝被氧化;图发生析氢腐蚀,但醋酸为弱电解质,不能写成离子形式;图发生吸氧腐蚀,空气中的氧气又把氢氧化亚铁氧化;图充电时,硫酸铅被氧化为二氧化铅。8如图所示,a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是()Aa是正极,发生还原反应Bb是阳极,发生氧化反应C稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变D往滤纸上滴加酚酞试液,a极附近颜色变红解析:选C。a是阳极,发生氧化反应;b是阴极,发生还原反应;在反应过程中,硫酸根离子没有参与反应,因此稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变;往滤纸上滴加酚酞试液,b极附近颜色变红。9用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后,恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移的电子的物质的量为()A0.4 molB0.5 molC0.6 mol D0.8 mol解析:选C。用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时,如果硫酸铜没有消耗完或恰好消耗完,这时向电解液中加入氧化铜或碳酸铜就可以恢复到电解前的浓度和pH,而题中加入的是Cu2(OH)2CO3,说明CuSO4消耗完,并且又电解了一部分水。则电解的硫酸铜的物质的量为0.2 mol,电解的水的物质的量为0.1 mol,转移的电子的物质的量为0.2 mol20.1 mol20.6 mol。二、非选择题10按下图所示装置进行实验,并回答下列问题:(1)判断装置的名称:A池为_,B池为_。(2)锌极为_极,电极反应式为_;铜极为_极,电极反应式为_;石墨棒C1为_极,电极反应式为_;石墨棒C2附近的实验现象为_。(3)当C2极析出224 mL气体(标准状况)时,锌的质量_(填“增加”或“减少”)_g,CuSO4溶液的质量_(填“增加”或“减少”)_g。解析:(1)A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中构成原电池,B池中两个电极均为石墨电极,在以A为电源的情况下构成电解池,即A(原电池)为B(电解池)的电源。(2)A池中Zn为负极,Cu为正极,B池中C1为阳极,C2为阴极,阴极区析出H2,周围OH富集,使酚酞变红。(3)n(H2)0.224 L/ 22.4 Lmol10.01 mol,故电路中转移电子的物质的量为0.01 mol20.02 mol,根据得失电子守恒,锌极有 0.01 mol Zn溶解,即Zn极质量减少0.01 mol65 gmol10.65 g,铜极上有 0.01 mol Cu析出,即 CuSO4 溶液增加了0.01 mol65 gmol10.01 mol64 gmol10.01 g。答案:(1)原电池电解池(2)负Zn2e=Zn2正Cu22e=Cu阳2Cl2e=Cl2有无色气体产生,附近溶液出现红色(3)减少0.65增加0.0111对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。(1)以下为铝材表面处理的一种方法:碱洗的目的是除去铝材表面的氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入或通入下列试剂中的_。aNH3 bCO2cNaOH dHNO3以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为_。取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是_。(2)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_。解析:(1)冒气泡的原因是Al与NaOH溶液反应,离子方程式为2Al2OH2H2O=2AlO3H2;使AlO生成沉淀,最好是通入CO2,若加HNO3,过量时沉淀容易溶解。阳极是Al发生氧化反应,要生成氧化膜,还必须有H2O参加反应,故电极反应式为2Al3H2O6e=Al2O36H;加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,是由于废电解液中含Al3,HCO消耗H,使溶液pH不断升高,生成Al(OH)3沉淀。(2)电镀时,阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2,以补充溶液中的Cu2。答案:(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2b2Al3H2O6e=Al2O36H废电解液中含Al3,HCO消耗H,c(H)减小,c(OH)增大,生成Al(OH)3沉淀(2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2,以补充溶液中的Cu212原电池、电解池原理在工业生产、日常生活中应用广泛。(1)LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li2SOCl2=4LiClSSO2。电池的负极反应式为_
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