电解池与金属的电化学腐蚀.docx

1、个性化辅导学案 高中化学 中学辅导第 1 页 共 10 页电解池与金属的电化学腐蚀一、电解池工作原理【例题】某小组为研究电化学原理，设计如下图装置，下列叙述中正确的是（ ）A若 a 和 b 为石墨，通电后 a 电极上发生的及应为 2Cl2eCl 2B若 a 和 b 为石墨，通电后 b 电极上发生氧化反应C若 a 为铜， b 为铁，通电后 a 电极质量增加D若 a 为铜，b 为铁，通电后 向铁电极移动【解答】A、若 a 和 b 为石墨，通电后 a 电极是阳极，该极上发生的反应为 2Cl2eCl 2，故 A 正确；B、在电解池的阴极 b 极上阳离子得电子发生还原反应，故 B 错误；C、电解池的阳极

2、 Cu 是活泼电极时，该极上电极本身发生失电子的氧化反应，电极质量减轻，故 C 错误；D、电解池中电解质中的阳离子铜离子移向阴极，即向铁电极移动，发生得电子的还原反应，故 D 正确【变式训练 1】电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体下列说法正确的是（ ）A可以用铝片或铜片代替铁片 B阳极产生的气体可能是 O2C电解过程中 H+向阳极移动 D若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸【变式训练 2】用饱和氯化钠溶液润湿的滤纸分别做甲、乙两个实验，下列判断错误的是（ ）A甲是原电池，乙是电解池B甲中铁棒比乙中铁棒更易腐蚀Cd 电极

3、上的电极反应是：Fe 2eFe 2+Db 电极上的电极反应是： O2+2H2O+4e4OH 【变式训练 3】某小组设计如图所示装置，下列说法正确的是（ ）A闭合 K1，断开 K2，可防止 Fe 发生吸氧腐蚀B闭合 K1，断开 K2，Cl 向石墨电极移动C闭合 K2，断开 K1，可用于制备家用消毒液（主要成分 NaClO）D闭合 K2，断开 K1，电解质溶液中 Na+的浓度不变二、电解池的应用【例题】以 KCl 和 ZnCl2 混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ）A未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该电池的充电过程B因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确

4、定关系C电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用个性化辅导学案 高中化学 中学辅导第 2 页 共 10 页【解答】A、未通电前上述镀锌装置可构成原电池，因原电池反应与电镀时所发生的反应为不同的两个反应，故电镀过程不是该原电池的充电过程，故 A 错误；B、电解过程中确实存在电能转化成热能的情况，但电镀时通过的电量与析出的锌的量存在确定的关系，与能量的其他转化无关，故 B 错误；C 、电镀时保持电流恒定，即单位时间内转移的电子数恒定，则消耗的反应物与产生的生成物的量恒定，也就是反应速率恒定，与温度无关，故 C 正确；D、镀锌层破损后，能形成锌铁原电池，铁为

5、正极，锌为负极，同样起到保护铁的作用，故 D 错误【变式训练 1】如图是某同学用 Cu 在 Fe 片上镀铜的实验装置，下列说法正确的是（ ）ACu 2+在 A 极被还原B溶液蓝色逐渐变浅C铜片连接 A 极，铁制品连接 B 极DA 极和 B 极直接相连，铜片被氧化【变式训练 2】CuI 是一种不溶于水的白色固体，它可由反应：2Cu 2+4I=2CuI+I2 而得到如图所示装置中，a、b 都是惰性电极，通电一段时间后，在 KI淀粉溶液中阳极周围变蓝色，则下列说法正确的是（ ）A若 a 极变红，则在 Pt 电极上：2I 2e=I2 淀粉遇碘变蓝B若 b 极变红，在 Pt 电极上： 4OH4e=2H2

6、O+O2 O2 将 I氧化为 I2，淀粉遇碘变蓝C若 a 极变红，在 Cu 电极上：开始 Cu+Ie=CuI，一段时间后 2I2eI 2 淀粉遇碘变蓝D若 b 极变红，在 Cu 极上：Cu 2eCu 2+ Cu2+ 显蓝色【变式训练 3】精确测量金属离子在惰性电极上以镀层形式沉积的金属质量，可以确定电解过程中通过的电量实际测量中，常用银电量计，如图所示下列说法错误的是（ ）A银电量计的工作原理类似电镀池，电量计中的铂坩埚上发生还原反应B若要测定电解饱和食盐水时通过的电量，可将该银电量计中的银棒与待测电解池的阳极相连，铂坩埚与电源的负极相连C实验中，为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩

7、埚而导致测量误差，常在银电极附近增加一个收集网袋，若没有收集网袋，测量结果会偏高D称量电解前后铂坩埚的质量变化，得金属银的沉积量为 10.8g，则电解过程中转移电子的物质的量为0.1 mol三、电解精炼铜【例题】下列关于电解精炼铜的叙述中不正确的是（ ）A粗铜板为阳极B粗铜所含 Au、Ag、Fe、Zn 等杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥个性化辅导学案 高中化学 中学辅导第 3 页 共 10 页C电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为 Cu2+2e=CuD精铜的纯度可达 99.95%99.98%【解答】A、电镀法精炼铜时，粗铜为阳极，精铜为阴极，故 A 正确；B 、铜中所含 Pt

8、、Au、Ag 等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥，而金属镍、铁、锌都比铜活泼，先于金属铜失电子，故 B 错误；C 、粗电解时，阳极上只要是金属 Cu 失电子变成离子进入溶液，Cu 2e=Cu2+，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu 2+2e=Cu，故 C 正确；D、根据电解精炼铜的工作原理，这样最终电解铜的纯度可达 99.95%99.98%，故 D 正确【变式训练 1】关于电解法精炼铜的下列说法正确的是（ ）A电解结束后，在阳极底部会有阳极泥产生，主要成分是铁、金和银B电解结束后，溶液中 Cu2+浓度变大C纯铜作阳极，粗铜作阴极，硫酸铜为电解质溶液D粗铜作阳极，纯铜作阴极

9、，硫酸铜为电解质溶液【变式训练 2】关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是（ ）A都用粗铜做阳极、纯铜做阴极 B电解液的成分都保持不变C阳极反应都只有 Cu2eCu 2+ D阴极反应都只有 Cu2+2eCu【变式训练 3】下列关于电解法精炼粗铜的叙述中正确的是（ ）A精铜板作阴极，粗铜作阳极， CuSO4 溶液作电解液B电解时，阴极发生氧化反应，则阴极发生的反应为：Cu 2+2eCuC粗铜中所含 NiFeZn 等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥D两电极质量变化值相等四、金属的电化学腐蚀【例题】下列关于金属腐蚀的说法正确的是（ ）A在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐

10、蚀B金属在潮湿空气中腐蚀的实质是：M+nH 2OM（OH ） n+ H2C金属的化学腐蚀的实质是 Mne=M n+，电子直接转移给氧化剂D金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行【解答】A在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主，故 A 正确；B 金属在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀而变质，实质是：2Fe+O 2+2H2O=2Fe（OH ） 2，故 B 错误；C金属的化学腐蚀实质是：Mne=Mn+，是金属失电子直接和氧化剂反应的过程，故 C 正确；D金属的化学腐蚀在酸性或是碱性环境下均有可能进行，故 D 错误；【变式训练 1】金属的腐蚀现象非常普遍下列有关金属腐蚀的叙述中不正确的是（ ）个性化辅

11、导学案 高中化学 中学辅导第 4 页 共 10 页A金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子而被氧化B钢铁在发生电化学腐蚀时，若表面水膜呈中性，则正极发生的反应为：2H +2eH 2C金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀D钢铁在干燥的空气里不易被腐蚀，而在在潮湿的空气里容易被腐蚀【变式训练 2】钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是（ ）Fe 由+2 价转化为+3 价 O 2 被还原 H +被还原 有 Fe2O3xH2O 生成 杂质碳被氧化除去A B C D【变式训练 3】铁是用途最广的金属材料之一为探究铁的化学性质，某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中（如图所示）

12、数天后，他观察到的现象是（ ）A铁屑不生锈，试管内液面上升 B铁屑不生锈，试管内液面高度不变C铁屑生锈，试管内液面上升 D铁屑生锈，试管内液面高度不变【变式训练 4】铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法中，不正确的是（ ）A此过程中还涉及到反应： 4Fe（OH） 2+2H2O+O2=4Fe（OH ） 3B此过程中铜并不被腐蚀C此过程中电子从 Fe 移向 CuD正极电极反应式为：2H +2e=H2【变式训练 5】如图装置中具支试管内盛有 pH=4 的雨水和生铁片，小试管内为红墨水观察：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面以下有关解释合理的是（ ）A生铁片中

13、的碳是原电池的阳极B导管内液面下降时，碳极反应式为：O 2+2H2O+4e4OH C具支试管中溶液 pH 逐渐减小D生铁片既发生析氢腐蚀，又发生了吸氧腐蚀【变式训练 6】如图装置中，U 型管内为红墨水，a、b 试管内分别盛有食盐水和氯化氢溶液，各加入生铁块，放置一段时间下列有关描述错误的是（ ）A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中负极电极反应相同Da 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀【变式训练 7】打开如图所示装置中的止水夹，一段时间后，可能观察到的现象是（ ）A烧杯中有气泡产生 B试管内有黄绿色气体产生C铁丝网的表面产生锈迹 D烧杯内溶液变红色

14、五、氯碱工业个性化辅导学案 高中化学 中学辅导第 5 页 共 10 页【例题】氯碱工业是最基本的化学工业之一，离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法，其生产流程如图 1 所示：（1）该流程中可以循环的物质是 （2）电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有 Ca2+、Mg 2+、SO 42等无机杂质，所以在进入电解槽前需要进行两次精制，写出一次精制中发生的离子方程式，若食盐水不经过二次精制就直接进入离子膜电解槽会产生什么后果 （3）图 2 是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图（阳极用金属钛网制成，阴极由碳钢网制成） 则 B 处产生的气体是 ，E 电极的名称是 电解总反应的离子方

15、程式为 （4）从阳极槽出来的淡盐水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入 8%9% 的亚硫酸钠溶液将其彻底除去，该反应的化学方程式为 （5）已知在电解槽中，每小时通过 1 安培的直流电可以产生 1.492g 的烧碱，某工厂用 300 个电解槽串联生产 8 小时，制得 32%的烧碱溶液（密度为 1.342 吨/m 3）113m 3，电解槽的电流强度 1.45104A，该电解槽的电解效率为 【解答】 （1）根据工艺流程图结中用到的原料以及产物，可以知道氯化钠、氢氧化钠是可以循环使用的；（2）除去钙离子使用碳酸钠试剂，Ca 2+CO32=CaCO3除去镁离子使用氢氧化钠试剂，Mg2+2OH=Mg（OH）

16、 2，处理后的盐水中还含有少量杂质离子 Mg2+、Ca 2+，碱性条件下会生成沉淀，对装置中的交换膜产生影响；（3）电解池中，阳离子钠离子移向阴极，所以 B 是电源的负极，A 是正极，E 是阳极，在阴极上产生的是氢气，电解饱和食盐水的原理方程式为：2Cl+2H2O Cl2+H2+2OH；（4）氯气具有氧化性，能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，即Na2SO3+Cl2+H2O=Na2SO4+2HCl， ；（5）烧碱溶液质量为1.342103kg/m3113m3=1.516105kg，m（NaOH）=1.51610 5kg32%=4.85104kg，则理论上需要电流量为 =3.252107A，则实际上耗电量

17、为 1.45104A8300=3.48107A，该电解槽的电解效率为 100%=93.45%【变式训练 1】氯碱厂电解饱和食盐水制取 NaOH 的工艺流程示意图个性化辅导学案 高中化学 中学辅导第 6 页 共 10 页依据上图，完成下列填空：（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为 ，与电源负极相连的电极附近，溶液 pH （选填“不变”“ 升高”或“下降”） （2）为有效除去 Ca2+、Mg 2+、SO 42，加入试剂及合理顺序为 （3）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止 Cl2 与 NaOH 反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl 2 与 NaO

18、H 充分接触，产物仅是 NaClO 和 H2，相应的化学方程式为 （4）用石墨电极作阴极，铁电极作阳极电解水时往往产生大量的红棕色沉淀，请用化学反应解释这一现象： 【变式训练 2】工业上用电解饱和 NaCl 溶液的方法来制取 NaOH、H 2 和 Cl2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业（1）氯碱厂的盐酸车间可用氯气、氢气为原料进行生产，试写出其化合的化学方程式 （2）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能 30%以上，其相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过图中 X、Y 分别是 、 ，分析比较图示中

19、氢氧化钠质量分数 a%与 b%的大小 ；分别写出燃料电池 B 中的电极反应，正极： ； 负极： 综合训练一、选择题个性化辅导学案 高中化学 中学辅导第 7 页 共 10 页1下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（ ）A黄铜（铜锌合金）制作的铜锣易产生铜绿B镀锡铁制品和镀锌铁制品的镀层破损时，镀锡铁中铁的腐蚀速率更快C在轮船船体四周镶嵌锌块保护船体不受腐蚀的方法叫阴极电化学保护法D不锈钢有较强的抗腐蚀能力是因为在钢铁表面镀上了铬2利用如图装置可以模拟铁的电化学防护下列说法不正确的是（ ）A若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，可减缓铁的腐蚀B若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，铁极发生氧化

20、反应C若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，可减缓铁的腐蚀D若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，X 极发生氧化反应3某课外活动小组用如图所示装置进行实验（电解液足量） 下列说法正确的是（ ）A图一中若开始实验时开关 K 与 a 连接，B 极的电极反应式为Fe3e Fe3+B图一中若开始实验时开关 K 与 b 连接，一段时间后向电解液中加适量稀盐酸可使电解液恢复到电解前的浓度C图二中若开始实验时开关 K 与 a 连接，电解液的浓度保持不变D图二中若开始实验时开关 K 与 b 连接，A 极减少的质量等于 B 极增加的质量4下列有关电化学装置完全正确的是（ ）A 铜的精炼 B 铁上镀银C 防止

21、 Fe 被腐蚀 D 构成铜锌原电池5加碘食盐中含有碘酸钾（KIO 3） ，现以电解法制备碘酸钾，实验装置如图所示先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I 2+6KOH5KI+KIO 3+3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始电解下列说法正确的是（ ）Aa 电极发生还原反应B阳极反应式：I 6e+6OHIO +3H2OC阴极反应式：4OH 4e2H 2O+O2D电解过程中 b 电极附近溶液的 pH 减小6用 a、b 两个质量相等的 Pt 电极电解 AlCl3 和 CuSO4 的混合溶液n （AlCl 3）：n（CuSO 4）=1：9t 1时刻 a 电极得到混合气

22、体，其中 Cl2 在标准状况下为 224mL（忽略气体的溶解） ；t 2 时刻 Cu 全部在电极上析出下列判断正确的是（ ）个性化辅导学案 高中化学 中学辅导第 8 页 共 10 页Aa 电极与电源的负极相连 Bt 2 时，两电极的质量相差 3.84 gC电解过程中，溶液的 pH 不断增大 Dt 2 时，b 的电极反应是 4OH一 4e=2H2O+O27两串联的电解池，甲池盛有 CuSO4 溶液，乙池盛有一定量某硝酸盐的稀溶液，用惰性电极电解，当甲池的阴极上析出 1.6g Cu 时，乙池的阴极上析出 0.45g 固体，则乙池的溶质可能是（ ）ACu（NO 3） 2 BAl （NO 3） 3 C

23、NH 4NO3 DMg（NO 3） 28在 25时，将两根铂电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解，当电路中有 a mol 电子转移时，溶液中析出 m g Na2SO410H2O 晶体若温度不变，在剩余溶液中溶质的质量分数为（ ）A 100% B 100% C 100% D 100%9已知在 pH 为 45 的溶液中， Cu2+几乎不水解，而 Fe3+几乎完全水解某同学拟用电解硫酸铜溶液的方法测定铜的相对原子质量该同学向 pH=3.8 的含有硫酸铁杂质的硫酸铜溶液中加入过量的黑色粉末X，充分搅拌后将滤液用如图所示装置电解，其中某电极增重 a g，另一电极上产生标准状况下的气体 V mL下列说

24、法正确的是（ ）A黑色粉末 X 是铁粉B铜电极连接电源的正极C石墨电极的反应式为 4OH4e2H 2O+O2D铜的相对原子质量为10用惰性电极电解 100mL 4molL1Cu（NO 3） 2 溶液，一定时间后在阳极收集到标准状况下气体1.12L停止电解，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分反应后溶液中的 Fe2+浓度为（设溶液的体积不变） （ ）A0.75molL 1 B3molL 1 C4molL 1 D3.75molL 1二、解答题11按图装置进行实验，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 （3）石墨棒 C1 为 极，电极反应式为 石墨

25、棒 C2 附近发生的实验现象为 （4）当 C2 极析出 224mL 气体（标准状态）时，锌的质量减少 g12某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾（1）X 极与电源的 （填 “正”或“负”）极相连，氢气从 （填“A” 、“B”、 “C”或“D”）口导出（2）离子交换膜只允许一类离子通过，则 M 为 （填“阴离子”个性化辅导学案 高中化学 中学辅导第 9 页 共 10 页或“阳离子”，下同）交换膜，N 为 交换膜（3）若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池（石墨为电极） ，则电池负极的反应式为 （4）若在标准状况下，制得 11.2L 氢气，则生成硫酸

26、的质量是 ，转移的电子数为 13已知铅蓄电池的工作原理为 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O，现设计如图 1 所示装置进行电解（电解液足量） ，测得当铅蓄电池中转移 0.4mol 电子时铁电极的质量减小 11.2g请回答下列问题：（1）A 是铅蓄电池的 （填 “正”或“负”）极，铅蓄电池的正极反应式为 （2）Ag 电极上的反应式为 ，析出的物质共 g（3）Cu 电极上的反应式为 ，CuSO 4 溶液的浓度 （填“减小”、 “增大”或“不变”） （4）如图 2 表示电解时某个量（纵坐标 x）随时间变化的曲线，这个量 x 最有可能表示的是 （填序号） a两个 U 形管中析出的气体

27、体积b两个 U 形管中阳极质量的减少量c两个 U 形管中阴极质量的增加量14硒是制光电池的一种原料，人体缺少硒就会得“克山病”，从电解精炼铜的阳极泥中提取硒的流程如图1，请回答下列问题：（1）实验室中电解精炼铜的简易装置如图 2 所示，请在图中标出电极材料和电解液的名称 （2）阳极泥中硒以 Se、Ag 2Se、Cu 2Se 等形式存在，Se 和浓硫酸反应的化学方程式为 个性化辅导学案 高中化学 中学辅导第 10 页 共 10 页（3）SeO 2 溶于水得 H2SeO3（K a1=3.5103，K a2=5.0108） ，亚硒酸溶液与 SO2 反应制硒的离子方程式为 电解亚硒酸溶液可制得强酸 H

28、2SeO4，则电解时的阳极反应式为 （4）上述硒的提取过程中存在的主要问题是 、 15 25时，用两个质量相同的铜棒作电极，电解 500mL 0.1molL1 H2SO4 溶液，电解过程中，电解液的 pH 变化如表所示（假定溶液温度保持不变） 电解 2h 后，取出电极，对电极进行干燥，并称量，测得两电极的质量差为 9.6g已知，25时 0.1molL1 CuSO4 溶液的 pH 为 4.17时间 /h 0.5 1 1.5 2pH 1.3 2.4 3.0 3.0（1）实验刚开始阶段电解池阴极所发生反应的电极反应式为 （2）电解进行到 1.5h 后，电解质溶液的 pH 不再发生变化的原因是 ；用离子反应方程式表示 0.1molL1 CuSO4 溶液的 pH 为 4.17 的原因 （3）电解进行的 2h 中，转移电子的总物质的量 0.15mol （填“ ”、 “=”或“”） （4）若欲使所得电解质溶液复原到 500mL 0.1molL1 H2SO4 溶液，应对溶液进行怎样处理？