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文档介绍
2019届一轮复习浙江专版电解池金属的腐蚀与防护学案
课时3 电解池 金属的腐蚀与防护 [考纲导航] 知识条目 必考要求 加试要求 选考分布 2015 2016 2017 9月 10月 4月 10月 4月 (1)电解池的概念 b (2)电解CuCl2溶液的原理及电极反应式 b (3)电解池的构成条件 b (4)原电池、电解池的判断 c (5)电解池的构造与工作原理 b (6)电解池的电极反应式与电解反应方程式 b 30(3) 30(3) (7)金属冶炼、氯碱工业、电镀在生产生活中的应用 b 30(2) (8)金属腐蚀的危害 a (9)金属发生电化学腐蚀的基本原理 c 17 (10)金属的防护 b 考点一 电解池的工作原理 [主干精讲] 1.电解定义 在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 2.能量转化形式 电能转化为化学能。 3.电解池 (1)构成条件 ①有与电源相连的两个电极；②电解质溶液(或熔融盐)；③形成闭合回路。 (2)电极名称及电极反应式(如图) (3)电子和离子的移动方向 注意：电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。 4.电解池中阴、阳两极上的放电顺序 阴极：阳离子放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。 阳极：活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。 5.电解质溶液电解规律(采用惰性电极) 用惰性电极(如石墨和Pt电极)电解酸、碱、盐的水溶液时，主要有三种电解形式：电解水、电解电解质本身、电解电解质和水。其规律如下： 类型 电极反应特点 实例 电解 物质 电解质 溶液浓度 pH 电解质 溶液复原 电解 水型 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑ 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ NaOH 水 增大 增大 加水 H2SO4 水 增大 减小 加水 Na2SO4 水 增大 不变 加水 电解电 解质型 电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 通氯化氢 CuCl2 电解质 减小 增大 加氯 化铜 放H2 生碱型 阴极：放出H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电 NaCl 电解质 和水 生成新 电解质 增大 通氯化氢 放O2 生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：OH－放电生成酸 AgNO3 电解质 和水 生成新 电解质 减小 加氧化银 [典例剖析] 【例1】 [2017·嘉兴当湖中学高二(上)期中]关于原电池和电解池的叙述正确的是( ) A.原电池失去电子的电极称为阴极 B.电解池的阳极、原电池的负极都发生氧化反应 C.原电池的两极，一定要由活动性不同的两种金属组成 D.电解时电解池的阳极一定是阴离子放电 解析 A.原电池中失去电子的电极为负极不是阴极，故A错误；B.原电池负极上失电子发生氧化反应，电解池阳极上失电子发生氧化反应，故B正确；C.原电池的两极不一定是由活动性不同的两种金属组成，可能是由金属和导电的非金属组成，故C错误；D.电解时，电解池阳极上不一定是阴离子放电，当活性电极做阳极时，是电极本身放电，故D错误。 答案 B 【例2】 [2017·金华市十校联考高三(上)期末]电解NO制备NH4NO3的工作原理如图所示，X、Y皆为Pt电极，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A。下列说法正确的是( ) A.物质A为NH3 B.X电极为电解池阳极 C.Y电极上发生了还原反应 D.Y电极反应式为NO－3e－＋4OH－===NO＋2H2O 解析 电解NO制备NH4NO3，Y为阳极反应为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，X为阴极反应为NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO的物质的量大于阴极产生的NH的物质的量，总反应方程式为：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充NH3；A.根据以上分析，则A为NH3，故A正确；B.根据以上分析，X电极为电解池阴极，故B错误；C.根据以上分析，Y为阳极发生了氧化反应，故C错误；D.Y为阳极反应为：NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，故D错误。 答案 A [考点精练] 1.(2016·浙江嘉兴一中高二下期末)下列各组中，每种电解质溶液在惰性电极条件下电解时只生成氢气和氧气的是( ) A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B.NaOH、CuSO4、H2SO4 C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2 解析 A.电解HCl生成氢气和氯气，电解CuCl2生成Cu和氯气，电解Ba(OH)2生成氢气和氧气，故A不选；B.电解NaOH生成氢气和氧气，电解CuSO4生成Cu、氧气、硫酸，电解H2SO4生成氢气和氧气，故B不选；C.电解NaOH、H2SO4、Ba(OH)2，均只生成氢气和氧气，故C选；D.电解NaBr生成溴、氢气、NaOH，电解H2SO4生成氢气和氧气，电解Ba(OH)2生成氢气和氧气，故D不选。 答案 C 2.(2016·浙江省温州十校联合体高二上期中)用惰性电极电解足量下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，溶液能 与原来溶液完全一样的是( ) A.CuCl2[CuCl2溶液] B.NaOH [NaOH溶液] C.NaCl[HCl气体] D.CuSO4[Cu(OH)2] 解析 A项，电解氯化铜时，阳极放氯气，阴极生成金属铜，所以应加氯化铜固体让电解质溶液复原，故A错误；B项，电解NaOH时，阳极产生氧气，阴极产生氢气，本质为电解水，所以应加水让电解质溶液复原，故B错误；C项，电解氯化钠时，阳极产生氯气，阴极产生氢气，所以应通氯化氢气体让电解质溶液复原，故C正确；D项，电解硫酸铜时，阳极产生氧气，阴极产生金属铜，所以应加氧化铜让电解质溶液复原，故D错误。 答案 C 3.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是( ) A.AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2 B.KCl Na2SO4 CuSO4 C.CaCl2 KOH NaNO3 D.HCl HNO3 K2SO4 解析 由电解规律可得 类型 化学物质 pH变化 放O2生酸型 CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2 降低 放H2生碱型 KCl、CaCl2 升高 电解电解质型 CuCl2 升高 HCl 升高 电解H2O型 NaNO3、Na2SO4、K2SO4 不变 KOH 升高 HNO3 降低 答案 B 【归纳总结】 判断电解池的阴阳极的方法 考点二 电解原理的应用 [主干精讲] 1.氯碱工业 (1)原理 (2)反应装置 2.电解精炼铜 粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液。电解时，发生如下反应，阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。阳极泥中存在金、银等不活泼的贵重金属，阴极得到纯铜。 3.电镀铜 精铜作阳极，镀件金属作阴极，硫酸铜(或其他可溶性铜盐)溶液作电解质溶液，从理论上讲电镀时电解质溶液组成、浓度和质量不变化。电极反应：阳极为Cu－2e－===Cu2＋，阴极为Cu2＋＋2e－===Cu。 4.电冶金 用电解法冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属 (1)钠的冶炼：总反应2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。 (2)Mg的冶炼：总反应MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 (3)Al的冶炼：总反应2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 [典例剖析] 【例1】 使用氯化钠作原料可以得到多种产品。 (1)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 mol·L－1 NaCl溶液，若阴阳两极均得到112 mL气体(标准状况)，则所得溶液的溶质物质的量浓度是________(忽略反应前后溶液体积的变化)。 (2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是________(填字母序号)。 A.a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B.a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C.a为阳极，b为阴极：HClO和NaCl D.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl (3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用(2)中装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电极材料是________(用元素符号表示)，总的反应式是__________________________________________________。 解析 (1)n(H2)＝n(Cl2)＝0.005 mol，参加反应的n(NaCl)＝0.01 mol，说明NaCl恰好电解完毕，溶液变为NaOH溶液，n(NaOH)＝n(NaCl)＝0.01 mol，c(NaOH)＝0.1 mol·L－1。 (2)电解饱和氯化钠溶液的总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，题目要求使Cl2被完全吸收，则氯气必须在下部的电极上产生，下部的电极是阳极，推出b为电源的正极，另一极为负极a。生成的Cl2与阴极区产生的NaOH反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，则消毒液的主要成分是NaClO、NaCl。 (3)题目要求通过电解法制取Fe(OH)2，电解质溶液是NaCl溶液，必须通过电极反应产生Fe2＋和OH－。根据电极发生反应的特点，选择铁作阳极，铁发生氧化反应产生Fe2＋；溶液中的阳离子Na＋、H＋向阴极移动，根据放电顺序，阴极H＋放电产生氢气，H＋来源于水的电离，反应式2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。在电场作用下，阳极产生的Fe2＋与阴极产生的OH－在定向移动的过程中相遇，发生反应生成Fe(OH)2沉淀。将阳极反应式、阴极反应式相加得到总的反应式：Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑。 答案 (1)0.1 mol·L－1 (2)B (3)Fe Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ 【例2】 如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题： (1)a为电源的________(填“正”或“负”)极，C池是________池。A池阳极的电极反应为________________，C池阴极的电极反应为________________。 (2)如果B池中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________。 (3)如果A池溶液是200 mL足量 的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电后，溶液的pH为________。 解析 根据已知条件通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，说明电极5作阴极，银离子放电，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，转移电子的物质的量为0.02 mol，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。同时可得a是负极，b是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。由此可得(1)中答案。(2)B池中电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若转移0.02 mol电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005 mol，体积为112 mL(标准状况)＜224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗CuSO4 x mol，H2O y mol，则有2x＋2y＝0.02，x＋y＝0.01，解得x＝y＝0.005 mol，则c(CuSO4)＝0.025 mol·L－1。(3)由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据关系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02 mol，则c(NaOH)＝＝0.1 mol·L－1，即溶液的pH＝13。 答案 (1)负 电解 2Cl－－2e－===Cl2↑ Ag＋＋e－===Ag (2)0.025 mol·L－1 (3)13 [考点精练] 1.[2017·义乌市群星外国语高三(上)期中]用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中，正确的是( ) A.燃料电池工作时，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B.a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出 C.a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出 D.a、b两极均是石墨时，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积相等 解析 A.因该燃料电池是在酸性电解质中工作，所以正极反应为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故A错误；B.a与电池正极相连，a为电解池阳极，b与电池的负极相连，b为电解池阴极，所以应该是a极的Fe溶解，b极上析出Cu，故B错误；C.a极是粗铜，b极是纯铜时，为粗铜的精炼，电解时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出，符合精炼铜原理，故C正确；D.电解CuSO4溶液时，a极产生的气体为O2，产生1 mol O2需4 mol电子，所以需要燃料电池的2 mol H2，二者的体积并不相等，故D错误。 答案 C 2.按要求书写电极反应式和总方程式 (1)用惰性电极电解AgNO3溶液 阳极反应式_____________________________________________； 阴极反应式_____________________________________________； 总反应离子方程式______________________________________。 (2)用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式________________________________________________； 阴极反应式_________________________________________________； 总反应离子方程式___________________________________________。 (3)用惰性电极电解熔融MgCl2 阳极反应式_________________________________________； 阳极反应式_________________________________________； 总反应离子方程式__________________________________。 (4)用铁作电极电解NaCl溶液 阳极反应式________________________________________________； 阴极反应式________________________________________________； 总化学方程式_____________________________________。 (5)用铜作电极电解盐酸 阳极反应式______________________________________________； 阴极反应式______________________________________________； 总反应离子方程式________________________________________。 (6)用Al作电极电解NaOH溶液 阴极反应式__________________________________________________； 阳极反应式__________________________________________________； 总反应离子方程式____________________________________________。 (7)用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜 阳极反应式_____________________________________________； 阴极反应式_____________________________________________； 总反应离子方程式_______________________________________。 答案 (1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑ (3)Mg2＋＋2e－===Mg 2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2Cl－Mg＋Cl2↑ (4)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ (5)Cu－2e－===Cu2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ (6)6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O 2Al＋2H2O＋2OH－2AlO＋3H2↑ (7)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑ 【归纳总结】 电解原理应用中的注意要点 1.电解NaCl溶液中使用阳离子交换膜，只允许阳离子(Na＋)通过，阻止阴离子(Cl－和OH－)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。 2.电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。 3.电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程的开始阶段电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小，当Cu开始放电时c(Cu2＋)保持不变，最终Cu2＋浓度略微减小。 4.电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。 考点三 金属的腐蚀与防护 [主干精讲] 1.金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 2.金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析： 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极 负极 Fe－2e－===Fe2＋ 反应 正极 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 3.金属的防护 (1)电化学防护 ①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理 a.负极：比被保护金属活泼的金属 b.正极：被保护的金属设备 ②外加电流的阴极保护法—电解原理 a.阴极：被保护的金属设备 b.阳极：惰性金属或石墨 (2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。 (3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 [典例剖析] 【例1】 (2016·浙江省温州十校联合体高二上期中)下列叙述正确的是( ) A.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程 B.水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连，可防止水闸被腐蚀 C.纯银质物品久置表面变暗，是银发生吸氧腐蚀的结果 D.钢板上的铜铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应：Fe－3e－===Fe3＋，继而形成铁锈 解析 A项，金属失去电子化合价升高被氧化，是氧化过程，故A错误；B项，金属与外加直流电源的负极相连，作阴极，被保护，所以将水库中的水闸(钢板)与外加直流电源的负极相连，能保护水闸，故B正确；C项，纯银质物品久置表面变暗，是因为银的表面形成硫化银，不是发生吸氧腐蚀，故C错误；D项，钢板中Fe与铜铆钉的Cu形成的原电池中，金属铁为负极，易被腐蚀，发生Fe－2e－===Fe2＋，故D错误。 答案 B 【例2】 (2016·10月)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现，铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。 下列说法正确的是( ) A.铁片发生还原反应而被腐蚀 B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 解析 负极：Fe－2e－===Fe2＋，发生氧化反应，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，发生还原反应，Fe2＋向正极移动，OH－向负极移动，生成Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，微电池的正极区是生锈最多的区域，而铁腐蚀最严重的区域是负极区，A、B、C错误。 答案 D [考点精练] 1.(2017·浙江名校协作体)如图所示装置中，小试管内为红墨水，U形管中盛有pH＝4的雨水和生铁片。经观察，装置中有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于U形管中的液面。以下有关解释不正确的是( ) A.生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成Fe2＋ B.开始时雨水酸性较强，生铁片发生析氢腐蚀 C.墨水液面回升时，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D.如果将铁片换成铜片，也会出现开始小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升的现象 解析 A.生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成Fe2＋ ，A正确；B.雨水酸性较强，开始时生铁片发生析氢腐蚀，一段时间后发生吸氧腐蚀，B正确；C.墨水液面回升时，说明U形管内压强降低，则生铁片发生吸氧腐蚀，正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；D.如果将铁片换成铜片，铜的金属性较弱，铜只能发生吸氧腐蚀，D错误，答案选D。 答案 D 2.(2016·浙江省东阳中学高二上期中)下列有关金属防护的说法不正确的是( ) A.通过镶嵌锌块保护船体的方法叫牺牲阳极的阴极保护法 B.埋铁制管线时应选择致密、干燥的土壤层 C.青铜器表面覆盖防渗高分子膜，可防止铜绿形成 D.纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗 解析 A项，锌比铁活泼，形成原电池时，锌作负极，这种方法叫牺牲阳极的阴极保护法，故说法正确；B项，干燥的土壤层，防止形成原电池，减缓铁被腐蚀，故说法正确；C项，高分子膜阻碍铜和空气的接触，防止铜被腐蚀，故说法正确；D项，金属银和空气发生化学反应，不是电化学腐蚀，故说法错误。 答案 D 3.(2016·浙江省温州市瑞安市龙翔中学高二上第三次月考)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿棕色铁锈环(b)，如图所示，导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是( ) A.液滴中的Cl－由a区向b区迁移 B.液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈 D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋ 解析 A项，根据在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极的规律，Cl－应由b区向a区迁移，故A错误；B项，O2在液滴外沿反应，正极电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (发生还原反应)，故B正确；C项，液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀，故C错误；D项，若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，由于Fe的金属活动性比铜强，Fe仍为负极，负极发生的电极反应为：Fe－2e－===Fe2＋，故D错误。 答案 B 【归纳总结】 金属腐蚀快慢的判断 课后限时训练 (时间：45分钟) 一、选择题 1.(2017·余姚中学高三期中)氢氧燃料电池以石墨碳棒为电极，以硫酸溶液为电解质溶液，下列叙述正确的是( ) A.正极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ B.工作一段时间后，电解液中硫酸的物质的量浓度不变 C.通氢气的电极上发生还原反应 D.溶液中氢离子流向通氧气的电极 解析 A. 氢氧燃料中氧气在正极得到电子发生还原反应，正极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故A错误；B.总反应为氢气和氧气反应生成水，工作一段时间后，电解液中硫酸的物质的量浓度减小，故B错误；C.通氢气的电极是负极，发生氧化反应，故C错误；D.原电池中阳离子向正极移动，溶液中氢离子流向通氧气的电极，故D正确；故选D。 答案 D 2.(2017·杭州重点中学)某校化学兴趣小组利用如图装置对钢铁电化学腐蚀进行探究，开始时，a、b两处液面相平，密封好。下列说法正确的是( ) A.左边铁丝为负极，右边铁丝为正极 B.一段时间后，a管液面下降，b管液面上升 C.反应开始后，a、b两处各滴入酚酞，a处铁片附近溶液变红，b处无明显变化 D.a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－3e－===Fe3＋ 解析 A.U形管左边装置是中性溶液，所以a发生吸氧腐蚀，右边b装置是酸性溶液发生析氢腐蚀，A错误；B.左边装置发生吸氧腐蚀时，氧气和水反应导致气体压强减小，右边装置发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，右边的液体向左边移动，所以一段时间后，a管液面高于b管液面，B错误；C.a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以a处pH变大，溶液呈碱性，滴入酚酞显红色；b处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的pH值变大，但仍呈酸性，滴入酚酞无明显变化，C正确；D.a、b两处构成的原电池中，铁都作负极，所以负极上具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋，D错误。 答案 C 3.(2017·浙江湖州中学高三测试)下列有关电化学的叙述正确的是( ) A.电镀时，镀件接电源的正极，电镀材料接电源负极 B.在船身上装锌块可避免船体遭受腐蚀 C.充电时，把铅蓄电池的负极接在外电源的正极 D.碱性氢氧燃料电池工作时，负极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 解析 A.电镀时，镀件与负极相连作阴极，电镀材料与正极相连作阳极，故A错误；B.Zn、Fe构成原电池时，Zn作负极失电子被腐蚀，Fe作正极被保护，故B正确；C.充电时，负极与外接电源的负极相连，则充电时，把铅蓄电池的负极接在外电源的负极，故C错误；D.燃料电池中燃料作负极，则碱性氢氧燃料电池工作时，负极反应为：H2＋2OH－－2e－===2H2O，故D错误。 答案 B 4.(2016·杭州夏衍中学高二期中) 如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管中分别盛有食盐水和氯化铵溶液(已知氯化铵溶液呈酸性)，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是( ) A.a中发生了吸氧腐蚀，b中发生了析氢腐蚀 B.a中正极反应方程式是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C.a、b试管中生铁块中铁都作电池的负极 D.红墨水在一段时间后，两边液面变为左低右高 解析 A.左边a试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，右边b试管中是酸性溶液发生析氢腐蚀，故A正确；B.a中正极反应方程式是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B正确；C.a、b试管中生铁块中铁都作电池的负极，故C正确；D.左边试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，右边试管中是酸性溶液发生析氢腐蚀，所以左边试管内气体的压强减小，右边试管内气体的压强增大，导致U形管内红墨水左高右低，故D错误。 答案 D 5.(2016·嘉兴市高三联考)下列物质的制备，不符合工业生产实际的是( ) A.工业上用电解熔融氯化镁制单质镁 B.工业上用电解饱和食盐水制氯气 C.工业上用二氧化硅在高温下与焦炭反应制得高纯度的硅 D.工业上炼铁时，常用石灰石除去铁矿石中的SiO2 解析 A.工业上用电解熔融氯化镁的方法制取镁，可用于工业生产，故A正确； B.用电解饱和食盐水制氯气，氢离子和氯离子放电，可用于工业生产，故B正确；C.二氧化硅与碳在高温下发生置换反应，生成一氧化碳和粗硅，得不到高纯度硅，故C错误；D.炼铁时，石灰石中的碳酸钙在高温条件下分解能生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙能和二氧化硅反应生成硅酸钙，从而除去铁矿石中的二氧化硅，可用于工业生产，故D正确。 答案 C 6.(2016·温州东阳中学高二月考)用a、b两个质量相等的Pt电极电解AlCl3和CuSO4的混合溶液[n(AlCl3)∶n(CuSO4)＝1∶9]。t1时刻a电极得到混合气体，其中Cl2在标准状况下为 224 mL(忽略气体的溶解)；t2时刻Cu全部在电极上析出。下列判断正确的是( ) A.a电极与电源的负极相连 B.t2时，两电极的质量相差3.84 g C.电解过程中，溶液的pH不断增大 D.t2时，b电极的电极反应是2H2O－4e－===2OH－＋H2↑ 解析 A.a电极得到混合气体，为Cl2和O2的混合物，应为电解池的阳极，与电源的正极相连；B.n(Cl2)＝＝0.01 mol，则n(AlCl3)＝×0.01 mol，因n(AlCl3)∶n(CuSO4)＝1∶9，则n(CuSO4)＝0.06 mol，由于阴极只有Cu析出，则m(Cu)＝0.06 mol×64 g/mol＝3.84 g，因此质量差即是产生的Cu的质量3.84 g；C.电解过程中，由于OH－放电，则溶液H＋浓度不断增大，溶液酸性增强，pH减小；D.t2时，Cu全部在电极上析出，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。 答案 B 7.(2016·杭州七校联考)下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH为电解液，下列有关说法中不正确的是( ) A.该能量转化系统中的水也是可以循环的 B.燃料电池系统产生的能量实际上来自于水 C.水电解系统中的阳极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D.燃料电池放电时的负极反应：H2－2e－＋2OH－===2H2O 解析 A.由转化系统可知，水分解后还可再生成，则水是循环使用的，说法正确；B.燃料电池系统产生的能量来源于化学反应产生的化学能，属于化学能转变为电能，不是来源于水，说法错误；C.水电解时，阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ ，说法正确；D.该燃料电池放电时的负极发生氧化反应，在碱性环境下，2OH－＋H2－2e－===2H2O，说法正确。 答案 B 8.(2016·温州十校联合体高二质检)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法正确的是( ) A.铁是阳极，电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 B.电解一段时间后，镍电极附近溶液的pH减小 C.若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有FeO D.每制得1 mol Na2FeO4，理论上可以产生67.2 L气体 解析 A.用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，故A错误；B.镍电极上氢离子放电生成氢气，氢离子浓度减小，所以溶液的pH增大，故B错误；C.若离子交换膜为阴离子交换膜，则电解结束后由于浓度差左侧溶液中会含有FeO，故C正确；D.温度和压强未知，所以无法计算生成气体体积，故D错误。 答案 C 9.(2016·浙江省绍兴一中高二上期中)将一根生铁棒垂直浸入水中，由于深水处溶解氧气量较少，一段时间后发现AB段产生较多铁锈，BC段腐蚀严重，下列关于此现象的说法错误的是( ) A.铁棒AB段发生反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ B.腐蚀过程中在铁棒上会产生微电流 C.向水中加入一定量硫酸钾固体后，对铁棒的生锈速率几乎无影响 D.产生这种现象是因为铁棒发生了电化学腐蚀 解析 AB段产生较多铁锈，BC段腐蚀严重，这说明构成的原电池中AB段是正极，BC段是负极。则：A项，铁棒AB段是正极，氧气得到电子，发生反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A正确；B项，腐蚀过程中构成原电池，电流从正极流向负极，则在铁棒上会产生微电流，且方向是AB段到BC段，B正确；C项，向水中加入一定量硫酸钾固体后，电解质溶液的浓度增大，加快铁棒的生锈速率，C错误；D项，根据已知信息和以上分析可知产生这种现象的本质原因是铁棒所处的化学环境不同，D正确。 答案 C 10.(2016·浙江余姚中学高二下期中)关于下列各装置图的叙述中，不正确的是( ) A.用装置①精炼铜，则a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液 B.装置②的总反应是：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ C.装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连 D.装置④中的铁钉几乎没被腐蚀 解析 A.根据电流的方向可知a为电解池的阳极，则用来精炼铜时，a极为粗铜，电解质溶液为CuSO4溶液，故A正确；B.铁比铜活泼，为原电池的负极，发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故B错误；C.装置③ 为外加电源的阴极保护法，钢闸门与外接电源的负极相连，电源提供电子而防止铁被氧化，故C正确；D.浓硫酸具有吸水性，在干燥的环境中铁难以腐蚀，故D正确。 答案 B 11.(2015·浙江杭州第一教学质量检测)电化学装置工作时，下列电极上发生的反应一定是氧化反应的是( ) A.阴极 B.负极 C.铜电极 D.石墨电极 解析 A.阴极发生还原反应，故A错误；B.负极发生氧化反应，故B正确；C.铜电极可能为原电池正极、负极，也可为电解池阳极、阴极，不能确定反应类型，故C错误；D.石墨电极可为原电池的正极，也可为电解池的阳极、阴极，不能确定反应类型，故D错误。 答案 B 二、非选择题 12.(2016·北京市丰台区高三上学期期末)将氯碱工业与燃料电池联合能够有效降低能源消耗，下图是该工艺的图示(电源及电极未标出)，请回答下列问题： (1)电解饱和食盐水(氯碱工业)的化学方程式为________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)物质X为________，装置Ⅰ和Ⅱ中属于燃料电池的是________。 (3)装置Ⅰ中，NaOH溶液浓度m%________n% (填“>”或“<”)。 (4)利用装置Ⅱ可获得10 mol/L盐酸，该产品出口为________(填“A”或“B”)，请说明理由__________________________________________________________。 解析 (1)电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；装置Ⅰ左侧通入浓NaCl溶液，流出稀NaCl溶液；故装置Ⅰ为电解池；左侧为阳极室，反应为2Cl－－2e－===Cl2↑；右侧为阴极室，发生反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑；(2)物质X为Cl2，装置Ⅰ和Ⅱ中属于燃料电池的是装置Ⅱ；(3)装置Ⅰ中，NaOH溶液浓度m%查看更多