2019版高考化學一輪復習 第六章 化學反應與能量變化 第3課時 電解池、金屬的腐蝕與防護練習.doc

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課時3　電解池、金屬的腐蝕與防護 一、選擇題 1．(2017貴陽調研)在世界海運史上曾發(fā)生過這樣一個悲劇：一艘名叫“阿那吉納”號的貨輪滿載著精選銅礦砂，在向日本海岸行駛時突然發(fā)生大面積漏水，最終沉沒。堅硬的鋼制船體為什么會突然漏水呢？事后的事故調查結果表明導致沉船的原因與船上的精選銅礦砂密切相關。下列對此調查結論的理解正確的是(　　) A．精銅礦砂裝載過多導致沉船 B．運輸途中銅與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應導致質量增大，超過船的承載能力 C．在潮濕的環(huán)境中，船體與銅構成了原電池，加速了作為負極的船體的腐蝕 D．在潮濕的環(huán)境中，船體與銅構成了電解池，鋼制船體作陽極而被氧化腐蝕 解析　即使在潮濕的環(huán)境中精銅與空氣(O2)的反應也很慢，但當它與鋼(船體)、水膜(溶解有O2)形成原電池時會加速鋼(船體)的腐蝕。 答案　C 2．某溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－、NO，且濃度均為0.1 mol/L，用石墨作電極進行電解時，肯定得不到的產物是(　　) A．Cl2　　 B．Al　　 C．Cu　　 D．H2 解析　陰極上Al3＋、Fe2＋的放電能力弱于H＋，而Cu2＋的放電能力比水電離出的H＋的放電能力強，陽極上Cl－放電能力強于OH－。 答案　B 3．下列關于電化學知識的說法正確的是(　　) A．電解飽和食鹽水在陽極得到氯氣，陰極得到金屬鈉 B．電解精煉銅時，陽極質量的減少不一定等于陰極質量的增加 C．電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在陰極上依次析出Al、Fe、Cu D．電解CuSO4溶液一段時間后(Cu2＋未反應完)，加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復至原狀態(tài) 解析　A項，電解飽和食鹽水的化學方程式為2NaCl＋2H2O＋Cl2↑，錯誤；B項，陽極除銅放電外，比銅活潑的金屬如Zn、Fe也放電，但陰極上只有Cu2＋放電，正確；C項，根據(jù)金屬活動性順序可知，陰極上離子的放電順序是Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Al3＋，F(xiàn)e2＋和Al3＋不放電，F(xiàn)e3＋得電子生成Fe2＋，不會析出鐵和鋁，在陰極上依次生成的是銅、亞鐵離子、氫氣，錯誤；D項，電解CuSO4溶液，陰極析出Cu，陽極生成氧氣，應加入CuO。 答案　B 4．(2017衡水檢測)如圖所示的電化學裝置，下列敘述不正確的是(　　) A．a和b用導線連接，電子由鐵經過導線流向碳 B．a和b用導線連接，鐵電極的電極反應式為：Fe－2e－===Fe2＋ C．a、b分別連接直流電源正、負極，可以防止鐵被腐蝕 D．a、b分別連接直流電源負、正極，電壓足夠大時，Na＋向鐵電極移動 解析　a和b用導線連接構成原電池，鐵是負極，電子由鐵經過導線流向碳，A正確；a和b用導線連接，鐵電極的電極反應式為：Fe－2e－===Fe2＋，B正確；a、b分別連接直流電源正、負極，碳棒是陽極，鐵電極是陰極，可以防止鐵被腐蝕，C正確；a、b分別連接直流電源負、正極，碳棒是陰極，鐵電極是陽極，電解池中陽離子Na＋向陰極碳電極移動，D錯誤。 答案　D 5．(2017邢臺期末)常溫下用惰性電極電解NaHSO4溶液，電解一段時間后，下列有關電解質溶液變化的說法正確的是(　　) A．電解質溶液的濃度增大，pH減小 B．電解質溶液的濃度增大，pH增大 C．電解質溶液的濃度減小，pH減小 D．電解質溶液的濃度不變，pH不變 解析　NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液呈酸性，常溫下用惰性電極電解NaHSO4溶液實質是電解水，因此NaHSO4溶液的濃度增大，c(H＋)增大，pH減小，故A項正確。 答案　A 6．用如圖裝置電解K2SO4溶液，同時制備H2SO4溶液和KOH溶液，Ⅱ中裝入K2SO4溶液，下列有關分析正確的是(　　) A．Ⅰ區(qū)生成H2SO4 B．a是陰離子交換膜 C．Ⅱ區(qū)的K＋進入Ⅰ區(qū) D．Ⅲ區(qū)溶液的pH會升高 解析?、駞^(qū)是陰極區(qū)，溶液中的H＋放電，故Ⅰ區(qū)生成的是堿，K＋通過陽離子交換膜進入Ⅰ區(qū)，故A、B錯，C對；Ⅲ區(qū)生成H2SO4，溶液pH下降，D錯。 答案　C 7．(2016福建四地六校聯(lián)考)某小組設計電解飽和食鹽水的裝置如圖，通電后兩極均有氣泡產生，下列敘述正確的是(　　) A．銅電極附近觀察到黃綠色氣體 B．石墨電極附近溶液呈紅色 C．溶液中的Na＋向石墨電極移動 D．銅電極上發(fā)生還原反應 解析　根據(jù)電解飽和食鹽水的裝置，如果通電后兩極均有氣泡產生，則金屬銅一定是陰極，該極上的反應為：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，石墨為陽極，發(fā)生的電極反應為：2Cl－－2e－===Cl2↑，故石墨電極附近觀察到黃綠色氣體，銅電極極附近溶液呈紅色，A、B錯誤，D正確；電解池中，陽離子移向陰極，即移向銅電極，C錯誤。 答案　D 8．(2016太原測評)結合圖示判斷，下列敘述正確的是(　　) A．K與N連接時，X為硫酸，一段時間后溶液的pH增大 B．K與N連接時，X為氯化鈉，石墨極電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑ C．K與M連接時，X為硫酸，一段時間后溶液的pH增大 D．K與M連接時，X為氯化鈉，石墨極電極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 解析　A項，K與N連接時形成原電池，X為硫酸時，電池總反應式為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，溶液pH增大，正確；B項，X為NaCl時，發(fā)生Fe的吸氧腐蝕，石墨是正極，正極反應式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，錯誤；C項，K與M相連時形成電解池，X為硫酸，實質是發(fā)生電解水的反應，H2O被消耗掉，則硫酸濃度增大，pH減小，錯誤；D項，電解NaCl溶液，石墨是陽極，陽極反應式：2Cl－－2e－===Cl2↑，錯誤。 答案　A 9．在銅片上鍍銀時，下列敘述正確的是(　　) ①將銅片接在電源的正極上?、趯y片接在電源的正極上　③在銅片上發(fā)生的反應是：Ag＋＋e－===Ag?、茉阢y片上發(fā)生的反應是：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O?、菪栌昧蛩徙~溶液為電鍍液　⑥需用硝酸銀溶液為電鍍液 A．①③⑥　　 B．②③⑥　　 C．①④⑤　　 D．②③④⑥ 解析　在銅片上鍍銀時，需將銅片接在電源的負極上，將銀片接在電源的正極上，用硝酸銀溶液作電鍍液。在銅片上發(fā)生的反應是：Ag＋＋e－===Ag，在銀片上發(fā)生的反應是：Ag－e－===Ag＋。 答案　B 10．下面兩套實驗裝置，都涉及金屬的腐蝕反應，假設其中的金屬塊和金屬絲都是足量的。下列敘述正確的是(　　) A．裝置Ⅰ在反應過程中只生成NO2氣體 B．裝置Ⅱ開始階段鐵絲只發(fā)生析氫腐蝕 C．裝置Ⅱ在反應過程中能產生氫氣 D．裝置Ⅰ在反應結束時溶液中的金屬陽離子只有Cu2＋ 解析　裝置Ⅰ中，鐵被濃硝酸鈍化，銅與濃硝酸反應，在這種條件下，銅作原電池的負極，鐵作正極，反應生成紅棕色的NO2，隨著反應的進行，濃硝酸變?yōu)橄∠跛?，隨后鐵作負極Cu作正極，稀硝酸發(fā)生還原反應生成無色的NO，金屬過量，故反應結束時溶液中既有Fe2＋，又有Cu2＋。因為裝置Ⅱ中充滿氧氣，一開始發(fā)生吸氧腐蝕，消耗氧氣導致左邊液面上升，鐵與稀硫酸反應產生氫氣，發(fā)生析氫腐蝕。 答案　C 11．(2016廣州一測)用電解法可提純含有某種含氧酸根雜質的粗KOH溶液，其工作原理如圖所示。下列有關說法錯誤的是(　　) A．陽極反應式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．通電后陰極區(qū)附近溶液的pH會增大 C．K＋通過交換膜從陰極區(qū)移向陽極區(qū) D．純凈的KOH溶液從b口導出 解析　陽極區(qū)為粗KOH溶液，陽極上OH－失電子發(fā)生氧化反應：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A項正確；陰極上H2O得電子發(fā)生還原反應：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，陰極區(qū)附近溶液中c(OH－)增大，pH增大，B項正確；電解時陽離子向陰極移動，故K＋通過陽離子交換膜從陽極區(qū)移向陰極區(qū)，C項錯誤；陰極區(qū)生成KOH，故純凈的KOH溶液從b口導出，D項正確。 答案　C 12．常溫下，NCl3是一種黃色黏稠狀液體，是制備新型水消毒劑ClO2的原料，可以采用如圖所示裝置制備NCl3。下列說法正確的是(　　) A．每生成1 mol NCl3，理論上有4 mol H＋經質子交換膜向右側向左側遷移 B．可用濕潤的淀粉－KI試紙檢驗氣體M C．石墨極的電極反應式為NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋ D．電解過程中，質子交換膜右側溶液的pH會減小 解析　A項，由NH→NCl3，根據(jù)元素化合價變化知，NH中N由－3價升高至＋3價，每生成1 mol NCl3，理論上有6 mol H＋由質子交換膜右側向左側(陰極區(qū))遷移，錯誤。B項，M是氫氣，不能用濕潤的淀粉－KI試紙檢驗，錯誤。C項，石墨電極發(fā)生氧化反應，電極反應式為NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋，正確。D項，電解過程中，質子交換膜右側溶液中c(H＋)減小，溶液pH增大，錯誤。 答案　C 二、填空題 13．(2015貴陽期末，17)某課外活動小組的同學在學習了電化學相關知識后，用如圖裝置進行實驗，請回答下列問題： (1)實驗一：將開關K與a連接，則乙為________極，電極反應式為________________________________________________________________。 (2)實驗一結束后，該研究小組的同學決定在乙電極表面上鍍下列金屬中的一種以防止鐵被腐蝕，正確的選擇是________(填字母編號)。 A．Cu　　 B．Zn　　 C．Sn　　 D．Ag (3)實驗二：開關K與b連接，則乙________極，總反應的離子方程式為_______________________________________________________________。 (4)對于實驗二，下列說法正確的是________(填字母編號)。 A．溶液中Na＋向甲極移動 B．從甲極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟牡矸郏璌I試紙變藍 C．反應一段時間后加適量鹽酸可恢復到電解前電解質的濃度 D．反應在結束后，甲電極和乙電極上收集到的氣體體積一定相等 (5)該研究小組的同學在進行實驗二結束的溶液中滴加酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)________(填“甲”或“乙”)極附近變紅。若標準狀況下乙電極產生22.4 mL氣體，轉移電子的物質的量為________ mol；若剩余溶液體積為200 mL，則該溶液的pH為________。 解析　(1)K與a相連構成原電池，鐵作為原電池的負極，失去電子發(fā)生氧化反應：Fe－2e－===Fe2＋。(2)在Fe上鍍的金屬必須比鐵活潑，所以選擇Zn。(3)K與b相連構成電解池，乙與電源負極相連，所以作為電解池的陰極。(4)A項，電解池中陽離子向陰極移動，錯誤；B項，甲極Cl－放電生成Cl2，Cl2可使?jié)駶櫟牡矸郏璌I試紙變藍，正確；C項，兩電極生成的是等量的H2和Cl2，應通入HCl，若加入鹽酸會引進H2O，使溶液濃度變稀，錯誤；D項，陰極Cl－放電結束后，OH－放電得到O2，錯誤。(5)乙電極是H＋放電，所以該電極處產生了大量的OH－，加入酚酞溶液變紅；乙電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，n(e－)＝2n(H2)＝20.022 4 L22.4 Lmol－1＝0.002 mol c(OH－)＝＝＝＝0.01 molL－1，所以pH＝12。 答案　(1)負　Fe－2e－===Fe2＋　(2)B (3)陰　2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (4)B　(5)乙　0.002　12 14．如圖所示，E為浸過含酚酞的Na2SO4溶液的濾紙。A、B分別為鉑片，壓在濾紙兩端，R、S為電池的電極。M、N是用多微孔的Ni制成的電極，在堿溶液中可視為惰性電極。G為電流計，K為開關。C、D和電解池中都充滿濃KOH溶液。若在濾紙中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，將開關K打開，接通電源一段時間后，C、D中有氣體產生。 請回答下列問題： (1)R為________(填“正”或“負”)極。 (2)A附近溶液的現(xiàn)象是_________________________________________， B附近發(fā)生的電極反應式為_____________________________________。 (3)濾紙上的紫色點向________(填“A”或“B”)方向移動。 (4)當C、D中的氣體產生到一定量時，切斷外電源并接通開關K，經過一段時間后，C、D中的氣體逐漸減少，C中的電極為________(填“正”或“負”)極，電極反應式為_______________________________________________。 解析　電解KOH溶液就是電解水，兩極分別產生H2和O2，因為相同條件下產生H2的體積是O2體積的兩倍，所以C管中收集到的是H2，D管中收集到的是O2。 (1)H2是在陰極產生的，所以M是陰極，與之相連的R是電源的負極。 (2)B是電解池的陽極，A是電解池的陰極。電解Na2SO4溶液也是電解水，電解時H＋移動到A極，得電子被還原為H2，破壞了A極附近水的電離平衡，導致A極附近的溶液顯堿性，使酚酞溶液變紅。B極上OH－被氧化生成O2。 (3)KMnO4溶液中，紫紅色的MnO向陽極移動。 (4)當C、D中的氣體產生到一定量時，切斷外電源并接通開關K，此時裝置變?yōu)槿剂想姵?。經過一段時間，C、D中的氣體逐漸減少，H2和O2反應生成水，在堿性條件下，C中H2發(fā)生氧化反應。 答案　(1)負　(2)溶液變紅　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　(3)B　(4)負　2H2＋4OH－－4e－===4H2O 15．(2016海淀期末)電化學原理在防止金屬腐蝕、能量轉換、物質合成等方面應用廣泛。 (1)圖1中，為了減緩海水對鋼閘門A的腐蝕，材料B可以選擇________(填字母序號)。 a．碳棒　　　　　　b．鋅板　　　　　　c．銅板 用電化學原理解釋材料B需定期拆換的原因：_____________________________________________________________。 (2)圖2中，鋼閘門C作________極。若用氯化鈉溶液模擬海水進行實驗，D為石墨塊，則D上的電極反應式為__________________________________，檢測該電極反應產物的方法是______________________________________。 (3)鎂燃料電池在可移動電子設備電源和備用電源等方面應用前景廣闊。圖3為“鎂—次氯酸鹽”燃料電池原理示意圖，電極為鎂合金和鉑合金。 ①E為該燃料電池的________極(填“正”或“負”)。F電極上的電極反應式為_______________________________________________________________。 ②鎂燃料電池負極容易發(fā)生自腐蝕產生氫氣，使負極利用率降低，用化學用語解釋其原因：___________________________________________________。 (4)乙醛酸()是有機合成的重要中間體。工業(yè)上用“雙極室成對電解法”生產乙醛酸，原理如圖4所示，該裝置中陰、陽兩極為惰性電極，兩極室均可產生乙醛酸，其中乙二醛與M電極的產物反應生成乙醛酸。 ①N電極上的電極反應式為_____________________________________。 ②若有2 mol H＋通過質子交換膜，并完全參與了反應，則該裝置中生成的乙醛酸為________ mol。 解析　根據(jù)電化學原理，材料B對應的金屬的活潑性應強于被保護的金屬，所以材料B可以為鋅板。(2)圖2為外加電流的陰極保護法，被保護的金屬應與電源負極相連，作陰極，則D作陽極，Cl－在陽極發(fā)生失電子反應生成Cl2?？梢杂脻駶櫟牡矸鄣饣浽嚰埢虻矸鄣饣浫芤簛頇z驗Cl2。(3)①鎂具有較強的還原性，且由圖示可知Mg轉化為Mg(OH)2，發(fā)生失電子的氧化反應，故E為負極。次氯酸根離子具有強氧化性，且由圖示可知在F電極(正極)ClO－轉化為Cl－，發(fā)生得電子的還原反應。②鎂可與水緩慢反應生成氫氣(與熱水反應較快)，即發(fā)生自腐蝕現(xiàn)象。(4)①由H＋的遷移方向可知N為陰極，發(fā)生得電子的還原反應，結合題意“兩極室均可產生乙醛酸”，可知N電極為乙二酸發(fā)生得電子的還原反應生成乙醛酸。②1 mol乙二酸在陰極得到2 mol電子，與2 mol H＋反應生成1 mol乙醛酸和1 mol H2O，同時在陽極產生的1 mol Cl2能將1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸，兩極共產生2 mol乙醛酸。 答案　(1)b　鋅等作原電池的負極，(失電子，Zn－2e－===Zn2＋)不斷遭受腐蝕，需定期拆換 (2)陰　2Cl－－2e－===Cl2↑　將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽極附近，試紙變藍，證明生成氯氣(或取陽極附近溶液滴加淀粉KI溶液，變藍) (3)①負　ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－ ②Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ (4)①HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O?、?