[练案17]第17讲 电解池 金属的腐蚀与防护A组 基础必做题1．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( B )A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性[解析] 电解食盐水时发生的反应，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应：2NaCl＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。对照选项分析，A错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；阴极上是H2O电离产生的H＋放电产生H2，不是Na＋放电生成钠，C错误；电解后生成NaOH溶液呈碱性，D错误。2．(2022·广西岑溪月考)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如图所示。下列说法不正确的是( B )A．因铁的金属性比铜强，所以铁铆钉被氧化而腐蚀B．若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率变小C．铜极上的反应是2H＋＋2e－===H2↑、O2＋4e－＋4H＋===2H2OD．在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀[解析] 金属性：铁强于铜，形成原电池时铁作负极，则铁铆钉被氧化而腐蚀，A正确；若水膜中溶解了SO2，并转化成H2SO3，水膜酸性增强，则铁铆钉腐蚀的速率变大，B不正确；铜板上既发生析氢腐蚀，又发生吸氧腐蚀，其电极反应分别为2H＋＋2e－===H2↑和O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C正确；在金属表面涂一层油脂，使铁铆钉与空气隔绝，能防止铁铆钉被腐蚀，D正确。3．(2022·山东省实验中学一诊)下列说法正确的是( D )A．用惰性电极电解饱和食盐水，阴极逸出的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝B．粗铜电解精炼时，若电路中通过2mole－，阳极减少64gC．用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－D．在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的负极[解析] 用惰性电极电解饱和食盐水，阳极逸出的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，故A错误；在电解精炼铜时，阳极上是粗铜，阳极上放电的不只是铜，还有比铜活泼的铁、锌等金属杂质，则当转移2mol电子时，阳极减少的质量不一定等于64g，故B错误；用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为Mg2＋＋2Cl－＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))Cl2↑＋H2↑＋Mg(OH)2↓，故C错误；在镀件上电镀铜时，镀件应作阴极，连接电源的负极，故D正确。4．用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则下表中各项所列对应关系均正确的一项是( C )选项X极实验前U形管中液体通电后现象及结论A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞后，a管中呈红色B正极AgNO3溶液b管中电极反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2OC负极CuCl2溶液b管中有气体逸出D负极NaOH溶液溶液pH降低 [解析] 电解Na2SO4溶液时，阳极上是OH－发生失电子的氧化反应，即a管中OH－放电，酸性增强，酸遇酚酞不变色，即a管中呈无色，A项错误；电解AgNO3溶液时，阴极上是Ag＋发生得电子的还原反应，即b管中电极反应是析出金属Ag的反应，B项错误；电解CuCl2溶液时，阳极上是Cl－发生失电子的氧化反应，即b管中Cl－放电，产生Cl2，C项正确；电解NaOH溶液时，阴极上是H＋放电，阳极上是OH－放电，实际上电解的是水，导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH升高，D项错误。5．(2022·辽宁凌源模拟)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图表示一个电解池，装有电解质溶液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答下列问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两侧各滴加几滴酚酞溶液，则：①电解池中X极上的电极反应为__2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑__，在X极附近观察到的现象是__产生无色气体，溶液变红__。②Y电极上的电极反应为__2Cl－－2e－===Cl2↑__，检验该电极反应产物的方法是__将湿润的淀粉－KI试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色__。(2)若用电解法精炼粗铜，电解质溶液a选用CuSO4溶液，则有：①X电极的材料是__纯铜__，电极反应为__Cu2＋＋2e－===Cu__。②Y电极的材料是__粗铜__，电极反应为__Cu－2e－===Cu2＋__。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)。[解析] (1)①若X、Y是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，X极与电源负极相连，则X极是阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。由于生成OH－，X极附近溶液呈碱性，则观察到X极产生无色气体，溶液变成红色。②Y电极与电源的正极相连，则Y极是阳极，Cl－在阳极上发生氧化反应生成Cl2，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。可利用湿润的淀粉－KI试纸检验生成的Cl2，试纸变成蓝色。(2)①电解精炼粗铜时，纯铜为阴极，粗铜为阳极，则X电极是纯铜，Cu2＋在该电极上发生还原反应生成Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。②Y电极是粗铜，Cu是活性电极，自身失电子发生氧化反应，则电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。6．(1)为了减小某水库的铁闸门被腐蚀的速率，连接在铁闸门上的固体材料可以采用__C__(填写字母序号)。A．铜 B．钠C．锌 D．石墨(2)如图所示的方案也可以减小铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的__负__极。(3)在海洋工程上，通常用铝合金(Al－Zn－Cd)保护海底钢铁设施，其中负极发生的电极反应为__Al－3e－===Al3＋__；在实际应用中，用铝合金而不选用纯铝，纯铝不能很好地起到保护作用，其原因是__铝表面易被氧化，生成一层致密而坚固的氧化物薄膜，使金属铝呈现“惰性”__。[解析] Fe发生吸氧腐蚀，常见保护方法有牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。B组 能力提升题7．(2022·山东滨州模拟)利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯进行水体修复的过程如图所示。H＋、O2、NOeq\o\al(－,3)等共存物的存在会影响水体修复效果，定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为nt，其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为ne。下列说法错误的是( B )A．反应①②③④均在正极发生B．单位时间内，三氯乙烯脱去amolCl时ne＝amolC．④的电极反应为NOeq\o\al(－,3)＋10H＋＋8e－===NHeq\o\al(＋,4)＋3H2OD．增大单位体积水体中小粒径ZVI的投入量，可使nt增大[解析] 正极反应得到电子，反应①中，三氯乙烯(C2HCl3)中C为＋1价，乙烯(C2H4)中C为－2价，C的化合价降低，得电子；反应②中，H＋生成H2，H的化合价由＋1价变为0价，化合价降低，得电子；反应③中，O2转化为OH－，O由0价降为－2价，化合价降低，得电子；反应④中，NOeq\o\al(－,3)转化为NHeq\o\al(＋,4)，N由＋5价降为－3价，化合价降低，得电子，A项正确；三氯乙烯(C2HCl3)转化为乙烯(C2H4)，C元素从＋1价降为－2价，1mol三氯乙烯转移6mole－，则失去3molCl时转移6mole－，即脱去amolCl时，ne为2amol，B项错误；NOeq\o\al(－,3)转化为NHeq\o\al(＋,4)，N由＋5价降为－3价，1molNOeq\o\al(－,3)得8mole－，根据电荷守恒，补充H＋配平反应，C项正确；单位体积内的0价铁越多，释放电子的物质的量越多，即nt增大，D项正确。8．(2022·山东济南联考)2020年5月5日，广东省东莞虎门大桥出现桥面抖动现象，专家对桥墩的主体钢筋进行了全面检测，并确定了其安全性。以下说法正确的是( B )A．桥墩钢筋容易发生化学腐蚀B．在海面与空气交界处的钢铁，比海水中的钢铁更容易被腐蚀C．可以在桥墩钢铁上嵌附铜片，减慢其腐蚀速率D．将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，称为牺牲阳极的阴极保护法[解析] 桥墩钢筋可与海水形成原电池，容易发生电化学腐蚀，A说法错误；铁的活动性大于铜，钢铁桥墩上镶嵌铜，腐蚀速率加快，C说法错误；将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法，称为外加电流的阴极保护法，D说法错误。9．如图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，则以下说法正确的是( D )A．电源B极是正极B．丁装置中X极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷C．欲用丙装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液D．甲、乙装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1∶2∶2∶2[解析] 由题给信息可知，F极为阴极，电源B极是负极，故A错误；丁装置中Y电极是阴极，如果Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷，故B错误；若用丙装置给铜镀银，G应该是Ag，H是铜，电镀液是AgNO3溶液，故C错误。10．在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等金属腐蚀现象。可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是( D )A．按图Ⅰ装置实验，为了更快更清晰地观察到导管内液柱上升，可用酒精灯加热左侧试管B．图Ⅱ装置是图Ⅰ所示装置的原理示意图，图Ⅱ装置的正极材料是铁C．铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ所示装置进行探究，Cl－由活性炭区向铝箔区迁移，并发生电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑D．图Ⅲ装置的总反应方程式为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3脱水形成白斑[解析] A项，左侧试管内气体受热压强增大，不能更快更清晰地观察到液柱上升，错误；B项，在铁被腐蚀的原电池反应中，铁作负极，错误；C项，负极反应式为Al－3e－===Al3＋，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，总反应方程式为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，错误；D项，由上述分析可知图Ⅲ装置的总反应方程式为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑，正确。11．如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O请回答：(1)甲池是__原电池__(填“原电池”或“电解池”)，通入O2的电极作__正__极，电极反应式为__O2＋2H2O＋4e－===4OH－__。(2)乙池是__电解池__(填“原电池”或“电解池”)，石墨电极为__阳__极，电极反应式为__2H2O－4e－===O2↑＋4H＋__。乙池中总反应的离子方程式为__4Ag＋＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))4Ag＋＋O2↑＋4H＋__，一段时间后溶液pH__减小__(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)当乙池中Ag极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2__280__mL(标准状况)。[解析] (1)甲池能自发地进行氧化还原反应，所以甲池为原电池，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)乙池为电解池，石墨与原电池正极相连，为电解池的阳极，根据离子放电顺序，水电离出的OH－放电，则电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。电解硝酸银溶液，阳极生成氧气，阴极生成银，电解总反应式为4Ag＋＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))4Ag＋O2↑＋4H＋，生成H＋，则一