课时作业(十九) 电解池 金属的电化学腐蚀与防护(对应学生用书P251)一、选择题(本题包括10个小题，每小题5分，共50分)1.(2011广东高考)某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( )A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－===CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动2．依据下列甲、乙、丙三图，判断下列叙述不正确的是( )A．甲是原电池，乙是电镀装置B．甲、乙装置中，锌极上均发生氧化反应C．乙、丙装置中，阳极均发生氧化反应而溶解D．乙、丙装置中，c(Cu2＋)基本不变解析：甲为铜锌原电池，乙为在Zn片上镀铜的电镀池，丙为电解精炼铜。答案：B3．用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bL氧气(标准状况)，从而可推知M的相对原子质量为( )A. B.C.D.解析：根据电解规律列出物质间的关系式，设M的相对原子质量为Mr。Mx＋～xe－～O29\nMrg 22.4·Lag bL＝解得Mr＝＝答案：C4．下列有关电化学的示意图正确的是( )5．某新型“纸电池”以碳纳米管和金属锂为两极，造纸用的纤维素在一种离子液体X中溶解作隔离膜，电池工作时的总反应为xLi＋C(碳纳米管)LixC，下列有关说法正确的是( )A．放电时Li＋由正极向负极移动B．充电时的阳极反应为LixC－xe－===C＋xLi＋C．X可能为羧酸、醇等含活泼氢的有机物D．锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低解析：该电池放电时，Li失去电子作电池的负极，C得电子作电池的正极，Li＋由负极向正极移动，A项错误；负极反应为xLi－xe－===xLi＋，正极反应为C＋xLi＋＋xe－===LixC，充电时电池的负极接电源的负极，充当阴极，电池的正极接电源的正极，充当阳极，因此阳极反应为LixC－xe－===C＋xLi＋，B项正确；Li的金属活泼性强，可以与羧酸、醇等发生反应，C项错误；单位质量的Li的物质的量大，释放的能量高，D项错误。答案：B9\n6．化学实验小组在学习化学电源和氯碱工业相关知识后，在实验室进行实验验证。他们设计组装了如图所示装置，已知a为石墨电极；b为铁电极；c为铝电极(已除去表面氧化膜)；d为多孔石墨电极，烧杯中是足量饱和食盐水(滴有酚酞)，连好导线后，电流计指针发生明显偏转。下列判断正确的是( )A．b为负极，d为阳极B．一段时间后，a和d电极附近溶液变红C．b电极电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑D．当电解一段时间，B中出现大量白色沉淀时，停止实验，再将A中溶液倒入B中混合，充分振荡，沉淀全部消失7．用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，电解一段时间后，向电解液中加入0.1mol碱式碳酸铜晶体(不含结晶水)，恰好使溶液恢复到电解前的浓度和pH。下列有关叙述不正确的是( )A．电解过程产生的气体体积(在标准状况下)为5.6LB．电解过程转移的电子数为3.612×1023个C．电解过程只发生了2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4D．加入碱式碳酸铜的反应是：Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O解析：加入0.1molCu2(OH)2CO3可以恢复到原状，可将其看做0.1mol的2CuO·H2O·CO2，说明电解过程发生的反应为：①2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4和②2H2O2H2↑＋O2↑。其中反应①析出铜0.2mol，消耗硫酸铜0.2mol，反应②消耗水为0.1mol。反应①生成氧气0.1mol，反应②生成气体为0.15mol，共生成气体5.6L(标准状况下)；反应①转移电子0.4mol，反应②转移电子0.2mol，共转移电子0.6mol，转移的电子数为3.612×1023个。答案：C9\n8．(2011浙江高考)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圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(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处少。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：本题考查了钢铁的吸氧腐蚀知识。根据液滴之下氧气含量比边缘少可知液滴下铁为负极，失电子生成亚铁离子，液滴外缘氧气得电子与水化合生成氢氧根，OH－与Fe2＋结合生成Fe(OH)2，进而生成Fe2O3·nH2O，阴离子移向负极，A项错误，B项正确；铁为负极，失电子发生氧化反应，C项错误；铁比铜活泼，应为铁失电子：Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。答案：B9．镁电池毒性低、污染小，电压高而平稳，它逐渐成为人们研制绿色电池的关注焦点。该电池的反应原理为：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。下列说法不正确的是( )A．放电时，Mo3S4发生氧化反应B．放电时，正极反应式：Mo3S4＋2xe－===Mo3SC．充电时，Mg2＋向阴极迁移D．充电时，阴极反应式：xMg2＋＋2xe－===xMg解析：由于Mg在化合物中的化合价只有＋2价，则放电时Mg发生氧化反应，Mo3S4中Mo发生还原反应，则放电时，Mo3S4作正极，其反应式为Mo3S4＋2xe－===Mo3S，A错误，B正确；充电时为电解池反应，Mg2＋应移向阴极，阴极反应式为Mg2＋＋2e－===Mg，阳极反应式为Mo3S－2xe－===Mo3S4。答案：A10．锂电池种类较多，有一种锂电池的充放电反应方程式为8Li＋3SOCl2Li2SO3＋2S＋6LiCl，有关该电池的说法正确的是( )A．放电时，正极反应：3SOCl2－8e－===SO＋2S＋6Cl－B．放电时，电池内Li＋向负极移动9\nC．充电时，单质S被氧化为SOCl2D．电池的电解质溶液是SOCl2水溶液解析：放电时正极反应：3SOCl2＋8e－===SO＋2S＋6Cl－，A项错误；放电时，电池内Li＋向正极移动，B项错误；SOCl2与水发生反应SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑，又锂是活泼金属，易与H2O、O2反应，故不能选用水溶液做电解质溶液。答案：C二、非选择题(本题包括4个小题，共50分)11．(10分)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示：(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的______。a．H2SO4 b．BaSO4 c．Na2SO4 d．NaOH e．CH3CH2OH(2)电解池阳极的电极反应分别是①________________________________________________________________________；②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是________________________________________________________________________。(4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。①正极的电极反应是________________________________________________________________________。②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环。则A物质的化学式是________________________________________________________________________。(5)实验过程中，若在阴极产生了44.8L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4______L(标准状况)。解析：(1)通过电解生成Fe(OH)3沉淀，不能加酸，a项不符合；BaSO49\n难溶于水，b项不符合；Na2SO4对电解产物没有影响，可以增强导电能力，故c项符合；保持污水的pH在5.0～6.0之间，NaOH显然不符合；CH3CH2OH为非电解质，导电能力差，e项不符合；故答案为c。(2)燃料电池中，通入CH4的一极为负极，通入空气的一极为正极，故烧杯中铁为阳极，电极反应为：Fe－2e－===Fe2＋。(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋。(4)①已知负极的电极反应是CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，而总的反应方程式为CH4＋2O2===CO2＋2H2O，用总反应方程式减去负极的电极反应式得正极的电极反应式，为O2＋2CO2＋4e－===2CO。②根据电极反应，A物质的化学式是CO2。(5)阴极电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，产生44.8L(标准状况)气体，转移4mole－；根据CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O知，熔融盐燃料电池消耗CH411.2L。12．(12分)(2011广东高考)由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：(NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华)(1)精炼前，需消除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质。相关的化学方程式为①____________和②____________。(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有______；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在______。(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(4)在铝电解池中，金属铝为______极。熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为________________________________________________________________________。(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)此类反应属于典型的铝热反应。(2)粗铝中含有一定量的金属钠和氢气，在700℃时通入氯气，钠和氯气反应生成氯化钠，氢气与氯气反应生成氯化氢，部分铝与氯气反应生成AlCl3。9\n(3)气态A中含有HCl和Cl2。(4)镀铝电解池中，镀层金属铝作阳极。书写电极方程式时注意铝在电解液中的存在形式为AlCl或Al2Cl。答案：(1)Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe 3SiO2＋4Al2Al2O3＋3Si(2)HCl、AlCl3 NaCl(3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O；H＋＋OH－===H2O(4)阳 Al＋4Cl－－3e－===AlCl或2Al＋7Cl－－6e－===Al2Cl(5)致密的氧化铝膜能够阻止氧气、水与钢材的接触，对钢材起到保护作用13．(14分)如图为相互串联的甲乙两个电解池，X、Y为直流电源的两个电极。电解过程中，发现石墨电极附近先变红。请回答：(1)电源X极为______极(填“正”或“负”)，乙池中Pt电极上的电极反应式为______。(2)甲池若为电解精炼铜的装置，其阴极增重12.8g，则乙池中阴极上放出的气体在标准状况下的体积为______，电路中通过的电子为______mol。(3)若乙池剩余溶液的体积仍为400mL，则电解后所得溶液c(OH－)＝____________。(3)乙池发生反应：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 2 22.4L n(OH)－ 4.48L9\nn(OH－)＝0.4mol电解后所得溶液c(OH－)＝1mol·L－1答案：(1)正 2Cl－－2e－===Cl2↑(2)4.48L 0.4 (3)1mol·L－114．(14分)请按要求回答下列问题。(1)根据图1回答①②。①打开K2，合并K1。A电极可观察到的现象是________________________________________________________________________；B极的电极反应式为________________________________________________________________________。②打开K1，合并K2。A电极可观察到的现象是________________________________________________________________________；B电极的电极反应为________________________________________________________________________。(2)根据图2回答③④。③将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解，石墨电极上的电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________，电解反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。④实验完成后，铜电极增重ag，石墨电极产生标准状况下的气体体积________L。答案：(1)①锌不断溶解Cu2＋＋2e－===Cu ②锌棒镀上一层红色的铜Cu－2e－===Cu2＋(2)③4OH－－4e－===2H2O＋O2↑9\n2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋④9
