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第20讲 电解池 金属的腐蚀与防护
课时集训
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知识点
基础
能力
挑战
金属的腐蚀与防护
1
电解原理的应用
2,3,5,6
8,9,10,11
12,13
电解规律
4
7
1.(2018·江淮十校联考)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层弱酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如图。下列说法错误的是( B )
A.若水膜中溶解了SO2,则铁铆钉腐蚀的速率将加快
B.铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池,铁铆钉发生还原反应
C.铜极上的反应有2H++2e-H2↑,O2+4H++4e-2H2O
D.若在金属表面涂一层油漆,可有效阻止铁铆钉被腐蚀
解析:若水膜中溶解了SO2,水膜中c(H+)增大,则铁铆钉腐蚀的速率将加快,故A正确;铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池,铁铆钉作负极,发生氧化反应,故B错误;铜极上的反应有:水膜酸性较强时2H++2e-H2↑,水膜酸性较弱或中性或碱性时O2+4H++4e-2H2
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O,故C正确;若在金属表面涂一层油漆,隔离空气,可有效阻止铁铆钉被腐蚀,故D正确。
2.(2019·宁夏育才中学高三月考)已知氧化性:Fe2+OH-,由图像知,电解过程中分三段,第一阶段:阳极上电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑、阴极电极反应式为Cu2++2e-Cu,铜离子浓度减小,水解得到氢离子浓度减小,溶液pH上升;第二阶段:阳极上电极反应式为4OH--4e-2H2O+ O2↑,阴极反应先发生Cu2++2e-Cu,反应中生成硫酸,溶液pH降低;第三阶段:阳极电极反应式为4OH--4e-2H2O+O2↑,阴极电极反应式为2H++2e-H2↑,实质是电解水,溶液中硫酸浓度增大,pH继续降低。ab段由于铜离子浓度减小,水解得到氢离子浓度减小,溶液pH上升,铜离子被还原,A错误;由上述分析可知,cd段相当于电解水,B正确;电解至c点时,析出的物质有Cu、Cl2、O2
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,溶液中溶质为硫酸、硫酸钾,往电解液中加入适量CuCl2固体,不能使电解液恢复至原来的浓度,C错误;图像中具体数量关系未知,不能计算原混合溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比,D错误。
8.(2018·广东揭阳高三月考)利用如图所示装置可制取H2,两个电极均为惰性电极,c为阴离子交换膜。下列叙述正确的是( D )
A.a为电源的正极
B.工作时,OH-向左室迁移
C.右室电极反应为C2H5OH+H2O-4e-CH3COO-+5H+
D.生成H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1
解析:根据图示,电解池左侧生成氢气,是溶液中的水放电,发生了还原反应,左侧电极为阴极,则a为电源的负极,故A错误;工作时,阴极水放电生成氢气和氢氧根离子,氢氧根离子浓度增大,向右室迁移,故B错误;右室电极为阳极,发生氧化反应,根据图示,右侧溶液显碱性,不可能生成氢离子,故C错误;根据得失电子守恒,生成1 mol H2转移2 mol电子,则生成CH3COONa的物质的量为=0.5 mol,H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1,故D正确。
9.(2018·山东枣庄第三中学高三一调)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是一种强还原剂。工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠,原理装置如图所示,下列说法正确的是( D )
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A.b电极应该接电源的负极
B.装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜
C.电路中每转移1 mol e-消耗SO2的体积为11.2 L
D.a电极的电极反应式为2HS+2e-+2H+S2+2H2O
解析:由装置图中物质转化关系可知,左边由NaHSO3得到电子转化为Na2S2O4,右边由SO2失去电子转化为H2SO4,所以a电极接电源的负极,b电极接电源的正极,故A错误;a电极的反应式为2HS+2e-+2H+ S2+2H2O,b电极的反应式为SO2+2H2O-2e-S+4H+,所以装置中离子交换膜为阳离子交换膜,则B错误;由电极反应式可知,每转移1 mol e-消耗SO2 0.5 mol,但没有给气体的温度和压强,所以SO2气体的体积无法计算,故C错误;a电极的电极反应式为2HS+2e-+2H+S2+2H2O,所以D正确。
10.(2018·山东济宁高三期末)高铁酸盐(如Na2FeO4)已经被广泛应用在水处理方面,以铁基材料为阳极,在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐,装置如图。下列说法不正确的是( C )
A.a为阳极,电极反应式为Fe+8OH--6e-Fe+4H2O
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B.为防止高铁酸根扩散被还原,则离子交换膜为阳离子交换膜
C.在电解过程中溶液中的阳离子向a极移动
D.铁电极上有少量气体产生原因可能是4OH--4e-O2↑+2H2O
解析:铁基材料为阳极,在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐,所以铁是阳极,电极反应式为Fe+8OH--6e-Fe+4H2O,故A正确;阳离子交换膜可以阻止Fe进入阴极区域,故B正确;在电解过程中溶液中的阳离子向阴极移动,所以阳离子向b极移动,故C不正确;铁电极上发生氧化反应,所以生成的气体可能是氧气,电极反应式是4OH--4e-O2↑+2H2O,故D正确。
11.(2018·四川成都实验外国语学校高三模拟)电解原理在化学工业中有广泛应用。不仅可以制备物质,还可以提纯和净化。
(1)电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法,电解示意图如图所示,图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过。请回答以下问题:
①图中A极要连接电源的 (填“正”或“负”)极;
②精制饱和食盐水从图中 (填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”,下同)位置补充,氢氧化钠溶液从图中 位置流出;
③电解总反应的离子方程式是
。
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(2)化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染,电化学降解N的原理如图所示。
①电源正极为 (填“A”或“B”),阴极反应式为
。
②若电解过程中转移了5 mol电子,则膜左侧电解液的质量变化 为 g。
解析:(2)①由图示知在Ag-Pt电极上N发生还原反应,因此Ag-Pt电极为阴极,则B为负极,A为电源正极;阴极反应是N得电子发生还原反应生成N2,利用电荷守恒与原子守恒知有H+参与反应且有水生成,所以阴极上发生的电极反应式为2N+12H++10e-N2↑+6H2O;
②转移5 mol电子时,阳极(阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+)消耗2.5 mol水,产生5 mol H+进入阴极室,阳极室质量减少45 g。
答案:(1)①正 ②a d ③2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-
(2)①A 2N+12H++10e-N2↑+6H2O ②45
12.(2018·辽宁六校协作体高三模拟)钠硫电池以熔融金属Na、熔融S和多硫化钠[Na2Sx(3
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