人教版高考一轮复习课时练习24电解池金属的腐蚀与防护含答案

电解池 金属的腐蚀与防护

(建议用时：60分钟)

一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)

1．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是(　　)

A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极

B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应

C．阴极上发生的反应是 Cu2＋＋2e－===Cu

D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥

C　解析：根据电解池原理，粗铜作阳极，比铜活泼的Zn、Fe等杂质发生氧化反应，比Cu不活泼的金属单质，如Ag等在阳极底部沉积；精铜作阴极，只发生Cu2＋＋2e－===Cu。

2．取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是(　　)

A．b电极是阴极

B．a电极与电源的正极相连接

C．电解过程中，水是氧化剂

D．b电极附近溶液的pH变小

D　解析：电解饱和NaCl溶液，阳极生成Cl2，Cl2与水反应生成HClO和HCl，盐酸具有酸性，可使pH试纸变红色，HClO具有漂白性，又可将红色漂白，故内圆为白色，外圈为红色，可推出a为阳极，b为阴极，A正确；a为阳极与电源正极相连，B正确；电解过程中，H2O得电子，为氧化剂，C正确；b电极附近有OH－生成，pH增大，D错误。

3．(2021·泰安模拟)国产航母山东舰已经列装服役，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述中正确的是(　　)

A．由图示的金属腐蚀情况说明了Sn元素的金属性强于Fe元素

B．由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况

C．两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe－3e－===Fe3＋

D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”

D　解析：Fe元素的金属性强于Sn元素，A错误；海水含大量的盐，由图示可以看出乙是海水环境下的腐蚀情况，B错误；铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋，C错误；焊点附近用锌块打“补丁”，可以防止舰艇在海水中被腐蚀，D正确。

4．下列有关电化学装置完全正确的是(　　)

C　解析：电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，精铜作阴极，A错误；铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，B错误；C是外加电流法，正确；铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中，D错误。

5．一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下，下列说法不正确的是

(　　)

A．在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

B．在pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀

C．在pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀

D．在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓

A　解析：A项，pH＞14的溶液为碱性，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A错误；B项，pH＜4溶液为酸性溶液，碳钢主要发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B正确；C项，pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C正确；D项，在碱性溶液中碳钢发生吸氧腐蚀，煮沸除氧气后，腐蚀速率会减慢，故D正确。

6．厨房垃圾发酵液可通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。下列说法正确的是(　　)

A．通电后，阳极附近pH增大

B．电子从负极经电解质溶液回到正极

C．通电后，A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室

D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有 1 mol 的O2生成

C　解析：由图示判断左侧为阳极，右侧为阴极，阳极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，氢离子浓度增大，pH减小，A错误；电子从电源的负极到电解池的阴极，由阳极回到电源的正极，电子不能进入电解质溶液，电解质溶液中靠离子传递电荷，B错误；氢离子由阳极室进入浓缩室，A－由阴极室进入浓缩室，得到乳酸，C正确；由电极反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋可知，当电路中通过 2 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成，D错误。

二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)

7．硼酸(H3BO3)为一元弱酸，已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3＋OH－===B(OH)，H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法错误的是

(　　)

A．阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

B．反应一段时间以后，阴极室NaOH溶液浓度减小

C．当电路中通过3 mol电子时，可得到1 mol H3BO3

D．B(OH)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室

BC　解析：电解时阳极a上OH－失电子生成O2，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A正确；阴极电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Na＋穿过阳膜进入阴极室，所以阴极室NaOH溶液浓度增大，B错误；阳极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，电路中通过3 mol电子时有3 mol H＋生成，硼酸(H3BO3)为一元弱酸，生成1 mol硼酸需要1 mol H＋，所以电路中通过 3 mol电子时，可得到3 mol H3BO3，C错误；阳离子会经过阳膜进入阴极室，阴离子会经过阴膜进入产品室，B(OH)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室，D正确。

8．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是(　　)

A．阳极反应式：Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O

B．甲溶液可循环利用

C．离子交换膜a是阴离子交换膜

D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有22.4 L H2生成

CD　解析：A项，阳极发生氧化反应，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，错误；D项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中通过 2 mol电子的电量时，会有1 mol H2生成，没注明标准状况，体积不一定是22.4 L，错误。

9．在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论认为厌氧细菌可促使SO与H2反应生成S2－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．钢管腐蚀的产物中含有FeS、Fe(OH)2等

C．SO与H2的反应可表示为4H2＋SO－8e－S2－＋4H2O

D．向钢中加入Cu制成合金可减缓钢管的腐蚀

B　解析：根据题中所给信息，潮湿的深层土壤中钢管发生厌氧腐蚀，则正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A错误；负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，厌氧细菌促使SO与H2反应生成S2－，S2－及正极上生成的OH－与Fe2＋可分别生成FeS、Fe(OH)2，B正确；SO与H2的反应可表示为4H2＋SOS2－＋4H2O，C错误；向钢中加入铜，发生电化学腐蚀时，铜作正极，Fe作负极，从而加速钢管的腐蚀，D错误。

三、非选择题

10．知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。

     图1　　　　　　图2

(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是________(填化学式)，U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。

(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备84消毒液的有效成分，则c为电源的__________极；该发生器中反应的总离子方程式为_________

___________________________________________________________________。

(3)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。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3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3

①燃料电池B中的电极反应式分别为

负极__________________________________________________________，

正极___________________________________________________________。

②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为________。

解析：(1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球a中气体是氯气，气球b中的气体是氢气，同时阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以U形管右边溶液变红色。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极，其电池反应式为Cl－＋H2OClO－＋H2↑。(3)①B是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体Y，则Y是氢气，则电解池中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；燃料电池中通入氧化剂的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极、正极反应式分别为2H2＋4OH－－4e－===4H2O、O2＋2H2O＋4e－===4OH－。②图3电解池中加入NaOH目的是增大溶液导电性，通入电解池后生成氢氧化钠，所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%>a%>c%。

答案：(1)H2　右　

(2)负　Cl－＋H2OClO－＋H2↑

(3)①2H2＋4OH－－4e－===4H2O　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　②b%>a%>c%