高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三板塊 專題六 化學(xué)反應(yīng)能量與電化學(xué) 跟蹤檢測(cè)(十九)電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)
《高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三板塊 專題六 化學(xué)反應(yīng)能量與電化學(xué) 跟蹤檢測(cè)(十九)電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三板塊 專題六 化學(xué)反應(yīng)能量與電化學(xué) 跟蹤檢測(cè)(十九)電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)(7頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三板塊 專題六 化學(xué)反應(yīng)能量與電化學(xué) 跟蹤檢測(cè)(十九)電解池 金屬的腐蝕與防護(hù) 1.為了防止鋼鐵銹蝕,下列防護(hù)方法中正確的是( ) A.在精密機(jī)床的鐵床上安裝銅螺釘 B.在排放海水的鋼鐵閥門上用導(dǎo)線連接一塊石墨,一同浸入海水中 C.在海輪舷上用鐵絲系住鋅板浸在海水里 D.在地下輸油的鑄鐵管上接直流電源的正極 解析:選C A、B中形成的原電池都是鐵作負(fù)極,加速鋼鐵腐蝕;D中鑄鐵管作陽(yáng)極,加速腐蝕;C中鋅比鐵活潑,鐵作正極。 2.四個(gè)電解裝置都以Pt作電極,它們分別裝著如下電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解,電解一段時(shí)間后,測(cè)定其pH變化,所記錄的結(jié)果正確的是( ) 選項(xiàng)
2、 A B C D 電解質(zhì)溶液 HCl AgNO3 KOH BaCl2 pH變化 減小 增大 增大 不變 3.下列有關(guān)電化學(xué)裝置的說(shuō)法正確的是( ) A.利用圖a裝置處理銀器表面的黑斑Ag2S,銀器表面發(fā)生的反應(yīng)為Ag2S+2e-===2Ag+S2- B.圖b電解一段時(shí)間,銅電極溶解,石墨電極上有亮紅色物質(zhì)析出 C.圖c中的X極若為負(fù)極,則該裝置可實(shí)現(xiàn)粗銅的精煉 D.圖d中若M是海水,該裝置是通過(guò)“犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法”使鐵不被腐蝕 解析:選A 形成原電池時(shí),Al為負(fù)極被氧化,Ag2S為正極被還原,正極反應(yīng)式為Ag2S+2e-===2Ag+S2-,A正
3、確;銅為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),不能溶解,石墨電極上生成氧氣,B錯(cuò)誤;圖c中的X極若為負(fù)極,粗銅為陰極,而電解精煉時(shí),粗銅作陽(yáng)極,純銅作陰極,不能進(jìn)行粗銅的精煉,C錯(cuò)誤;該裝置有外接電源,屬于“有外加電源的陰極保護(hù)法”,D錯(cuò)誤。 4.用惰性電極電解硫酸銅溶液,整個(gè)過(guò)程轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量與產(chǎn)生氣體總體積的關(guān)系如圖所示(氣體體積均在相同狀況下測(cè)定)。欲使溶液恢復(fù)到起始狀態(tài),可向溶液中加入( ) A.0.1 mol CuO B.0.1 mol CuCO3 C.0.1 mol Cu(OH)2 D.0.05 mol Cu2(OH)2CO3 解析:選D 根據(jù)圖像和電解原理可知,O~P段電解反應(yīng)
4、的化學(xué)方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,P~Q段電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2O2H2↑+O2↑,所以溶液中應(yīng)加入CuO:=0.1 mol,H2O:=0.05 mol,分析四個(gè)選項(xiàng),加入0.05 mol Cu2(OH)2CO3合適。 5.下列敘述正確的是( ) A.K與M連接時(shí),X為硫酸,一段時(shí)間后溶液的pH增大 B.K與N連接時(shí),X為氯化鈉,石墨電極反應(yīng):2H++2e-===H2↑ C.K與N連接時(shí),X為硫酸,一段時(shí)間后溶液的pH增大 D.K與M連接時(shí),X為氯化鈉,石墨電極反應(yīng):4OH--4e-===2H2O+O2↑ 解析:選C K與M連接時(shí),X為硫酸,
5、該裝置是電解硫酸裝置,實(shí)質(zhì)為電解水,硫酸濃度增大,pH減小,A錯(cuò)誤;K與N連接時(shí),X為氯化鈉,該裝置是原電池,鐵作負(fù)極,石墨作正極,電極反應(yīng)為2H2O+O2+4e-===4OH-,B錯(cuò)誤;K與N連接時(shí),X為硫酸,該裝置是原電池,石墨作正極,電極反應(yīng)為2H++2e-===H2↑,鐵作負(fù)極,電極反應(yīng)為Fe-2e-===Fe2+,c(H+)降低,pH增大,C正確;K與M連接時(shí),X為氯化鈉,該裝置是電解池,石墨作陽(yáng)極,鐵作陰極,陽(yáng)極上電極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑,D錯(cuò)誤。 6.用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫,將所得的混合液進(jìn)行電解循環(huán)再生,這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其
6、中陰、陽(yáng)離子交換膜組合循環(huán)再生機(jī)理如下圖所示,則下列有關(guān)說(shuō)法中不正確的是( ) A.X為直流電源的負(fù)極,Y為直流電源的正極 B.圖中的b>a C.陽(yáng)極區(qū)pH增大 D.該過(guò)程中的產(chǎn)品主要為H2SO4和H2 解析:選C 由圖可判斷此裝置為電解池,在電解池中,陰離子向Pt(Ⅱ)方向移動(dòng),Pt(Ⅱ)為陽(yáng)極,與陽(yáng)極相連的是直流電源的正極,A項(xiàng)正確;陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),即將SO和HSO氧化為SO,并使溶液的酸性增強(qiáng),因此H2SO4濃度增大,B項(xiàng)正確;陽(yáng)極區(qū)酸性增強(qiáng)pH減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;Pt(Ⅰ)為陰極,陰極區(qū)發(fā)生的還原反應(yīng)是2H++2e-===H2↑,根據(jù)陰陽(yáng)極產(chǎn)物可判斷D項(xiàng)正確。 7.將H
7、2S通入FeCl3溶液中,過(guò)濾后將反應(yīng)液加入電解槽中電解(如圖所示),電解后的溶液還可以循環(huán)利用。該方法可用于處理石油煉制過(guò)程中產(chǎn)生的H2S廢氣。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( ) A.過(guò)濾得到的沉淀可能是FeS和S B.若有0.20 mol的電子轉(zhuǎn)移,一定能得到2.24 L的氫氣 C.可以用Fe與外接電源的a極相連 D.與a極相連的電極反應(yīng)為Fe2+-e-===Fe3+ 解析:選D H2S與FeCl3反應(yīng)生成S、鹽酸和氯化亞鐵,A錯(cuò)誤;沒(méi)有給出氫氣所處的條件,不能計(jì)算氫氣的體積,B錯(cuò)誤;根據(jù)右邊生成氫氣知,b是負(fù)極,a是正極,若此時(shí)鐵是陽(yáng)極,則被溶解,C錯(cuò)誤,D正確。 8.如圖,甲為直
8、流電源,乙為用含有酚酞的飽和食鹽水浸透的濾紙,丙為電鍍槽。斷開(kāi)K后,發(fā)現(xiàn)乙上c點(diǎn)附近顯紅色;閉合K,可實(shí)現(xiàn)鐵上鍍鋅,電路中通過(guò)0.002NA個(gè)電子。以下判斷正確的是( ) A.a(chǎn)為負(fù)極 B.d上發(fā)生還原反應(yīng) C.e為鋅板 D.f極的質(zhì)量增加0.056 g 解析:選C c點(diǎn)附近變紅,c為陰極,b為電源負(fù)極,a為正極,d上發(fā)生氧化反應(yīng);當(dāng)閉合K時(shí),e為陽(yáng)極,f為陰極,e應(yīng)為鋅板,f極的質(zhì)量增加0.065 g。 9.如圖甲是CO2電催化還原為碳?xì)浠衔锏墓ぷ髟硎疽鈭D,用一種鉀鹽水溶液作電解液;圖乙是用H2還原CO2制備甲醇的工作原理示意圖,硫酸為電解質(zhì)溶液。下列說(shuō)法不
9、正確的是( ) 圖甲 圖乙 A.甲中銅片作陰極,K+向銅片電極移動(dòng) B.乙中正極發(fā)生的電極反應(yīng)為CO2+6e-+6H+===CH3OH+H2O C.乙中H2SO4可以增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性 D.甲中若CxHy為C2H4,則生成1 mol C2H4的同時(shí)生成2 mol O2 解析:選D 根據(jù)圖甲電子的移動(dòng)方向知,銅片作陰極,K+向銅片電極移動(dòng),A正確;根據(jù)圖乙通CO2一極的產(chǎn)物判斷,通CO2的一極為正極,電極反應(yīng)為CO2+6e-+6H+===CH3OH+H2O,B正確;由于圖乙中的質(zhì)子膜只允許H+通過(guò),所以H2SO4可增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性,C正確;甲中若CxHy為C
10、2H4,則銅片上的電極反應(yīng)為2CO2+12e-+12H+===C2H4+4H2O,根據(jù)得失電子守恒,鉑片生成O2:=3 mol,D錯(cuò)誤。 10.燒杯A中盛入0.1 mol·L-1的H2SO4溶液,燒杯B中盛放0.1 mol·L-1的CuCl2溶液(兩種溶液均足量),裝置如圖所示,下列說(shuō)法不正確的是( ) A.A中Fe極質(zhì)量減少,C極有氣體產(chǎn)生 B.A為電解池,B為原電池 C.當(dāng)A燒杯中產(chǎn)生0.1 mol氣體時(shí),B燒杯中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量也為0.1 mol D.經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,B燒杯中溶液的pH增大 解析:選B 構(gòu)成A裝置的是活動(dòng)性不同的電極、電解質(zhì)溶液,兩極形成了閉合的回路,所以A
11、為原電池裝置,且A為B的電解提供電能。電極反應(yīng)式分別為(燒杯A中)C正極:2H++2e-===H2↑,F(xiàn)e負(fù)極:Fe-2e-===Fe2+。(燒杯B中)陰極:Cu2++2e-===Cu,陽(yáng)極:2Cl--2e-===Cl2↑。燒杯B中電解氯化銅,銅離子濃度減小,水解程度減小,pH增大。 11.電解法處理含氮氧化物廢氣,可回收硝酸,具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖所示(圖中電極均為石墨電極)。 若用NO2氣體進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)。 (1)寫出電解時(shí)NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式:__________________________。 (2)若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下
12、2.24 L NO2被吸收,通過(guò)陽(yáng)離子交換膜(只允許陽(yáng)離子通過(guò))的H+為_(kāi)_______mol。 解析:由圖可知,電解時(shí)NO2發(fā)生氧化反應(yīng)可回收HNO3,據(jù)電荷守恒和原子個(gè)數(shù)守恒,結(jié)合介質(zhì)環(huán)境可得電極反應(yīng)式NO2-e-+H2O===NO+2H+,標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L NO2即0.1 mol參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.1 mol,陰極生成H2消耗H+為0.1 mol,則通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的H+為0.1 mol。 答案:(1)NO2-e-+H2O===NO+2H+ (2)0.1 12.(1)電解硝酸工業(yè)的尾氣NO可制備NH4NO3,其工作原理如圖。 ①陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)________
13、___________。 ②將電解生成的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,則通入的NH3與實(shí)際參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量之比至少為_(kāi)_______。 (2)MnSO4是重要微量元素肥料。用惰性電極電解MnSO4溶液可以制得更好活性的MnO2,電解時(shí)總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)____________________,電解過(guò)程中陰極附近的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 解析:(1)由圖可知,陰極NO轉(zhuǎn)化成NH,且介質(zhì)環(huán)境為酸性,據(jù)電荷守恒和原子個(gè)數(shù)守恒可得NO+5e-+6H+===NH+H2O,同理可得陽(yáng)極電極反應(yīng)式為NO+2H2O-3e-===NO+4H+,總反應(yīng)為8NO+
14、7H2O3NH4NO3+2HNO3,8 mol NO生成2HNO3,生成的2 mol HNO3消耗2 mol NH3,則通入的NH3與實(shí)際參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量之比至少為1∶4。 (2)用惰性電極電解MnSO4溶液可以制得更好活性的MnO2,可知陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+,陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-===H2↑+2OH-,可得總反應(yīng)Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+,電解過(guò)程中陰極附近的pH增大。 答案:(1)①NO+5e-+6H+===NH+H2O ②1∶4 (2)Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+ 增大 13.能源是國(guó)民
15、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ),我國(guó)目前使用的能源主要是化石燃料。 (1)熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視??捎萌廴诘奶妓猁}作為電解質(zhì),向負(fù)極充入燃料氣CH4,用空氣與CO2的混合氣作為正極的助燃?xì)?,以石墨為電極材料,制得燃料電池。工作過(guò)程中,CO移向________極(填“正”或“負(fù)”),已知CH4發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為CH4+4CO-8e-===5CO2+2H2O,則另一極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (2)利用上述燃料電池,按圖1所示裝置進(jìn)行電解,A、B
16、、C、D均為鉑電極,回答下列問(wèn)題。 Ⅰ.甲槽電解的是200 mL一定濃度的NaCl與CuSO4的混合溶液,理論上兩極所得氣體的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖2所示(氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積,電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))。 ①原混合溶液中NaCl的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_____ mol·L-1,CuSO4的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_______ mol·L-1。 ②t2時(shí)所得溶液的pH=________。 Ⅱ.乙槽為200 mL CuSO4溶液,乙槽內(nèi)電解的總離子方程式:______________________。 ①當(dāng)C極析出0.64 g物質(zhì)時(shí),乙槽溶液中生成的H2SO4為_(kāi)____
17、___mol。電解后,若使乙槽內(nèi)的溶液完全復(fù)原,可向乙槽中加入________(填字母)。 A.Cu(OH)2 B.CuO C.CuCO3 D.Cu2(OH)2CO3 ②若通電一段時(shí)間后,向所得的乙槽溶液中加入0.2 mol的Cu(OH)2才能恰好恢復(fù)到電解前的濃度,則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_(kāi)_______。 解析:(1)燃料電池工作過(guò)程中,熔融鹽中的陰離子向負(fù)極移動(dòng),即CO移向負(fù)極。CH4在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2和H2O,該燃料電池的總反應(yīng)式為CH4+2O2===CO2+2H2O,結(jié)合得失電子守恒、負(fù)極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式推知,正極反應(yīng)式為O2+2CO2+4e-===2
18、CO。 (2)Ⅰ.①A、B、C、D均為惰性電極Pt,甲槽電解NaCl和CuSO4的混合液,陽(yáng)極上離子放電順序?yàn)镃l->OH->SO,陰極上離子放電順序?yàn)镃u2+>H+>Na+,開(kāi)始階段陰極上析出Cu,陽(yáng)極上產(chǎn)生Cl2,則圖中曲線a代表陰極產(chǎn)生氣體體積的變化,曲線b代表陽(yáng)極產(chǎn)生氣體體積的變化。陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng)依次為2Cl--2e-===Cl2↑、4OH--4e-===2H2O+O2↑,由曲線b可知,Cl-放電完全時(shí)生成224 mL Cl2,根據(jù)Cl原子守恒可知,溶液中c(NaCl)==0.1 mol·L-1;陰極上發(fā)生的反應(yīng)依次為Cu2++2e-===Cu、2H++2e-===H2↑,由曲線b
19、可知Cu2+放電完全時(shí),陽(yáng)極上產(chǎn)生224 mL Cl2和112 mL O2,則電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01 mol×2+0.005 mol×4=0.04 mol,據(jù)得失電子守恒可知n(Cu2+)=0.04 mol×=0.02 mol,故混合液中c(CuSO4)==0.1 mol·L-1。②0~t1時(shí)間內(nèi)相當(dāng)于電解CuCl2,電解反應(yīng)式為CuCl2Cu+Cl2↑,t1~t2時(shí)間內(nèi)相當(dāng)于電解CuSO4,而電解CuSO4溶液的離子反應(yīng)為2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+,則生成H+的物質(zhì)的量為0.005 mol×4=0.02 mol,則有c(H+)==0.1 mol·L-1,故溶液的p
20、H=1。Ⅱ.電解CuSO4 溶液時(shí),Cu2+在陰極放電,水電離的OH-在陽(yáng)極放電,電解的總離子方程式為2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。①C極為陰極,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,析出0.64 g Cu(即0.01 mol)時(shí),生成H2SO4的物質(zhì)的量也為0.01 mol。電解CuSO4溶液時(shí),陰極析出Cu,陽(yáng)極上產(chǎn)生O2,故可向電解質(zhì)溶液中加入CuO、CuCO3等使電解質(zhì)溶液完全復(fù)原。②加入0.2 mol Cu(OH)2相當(dāng)于加入0.2 mol CuO和0.2 mol H2O,則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2 mol×2+0.2 mol×2=0.8 mol,即0.8NA個(gè)電子。 答案:(1)負(fù) O2+2CO2+4e-===2CO (2)Ⅰ.①0.1 0.1?、??、?2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+?、?.01 BC?、?.8NA
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