2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 課時達標作業(yè)20 電解池 金屬的腐蝕與防護.doc

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課時達標作業(yè)20　電解池　金屬的腐蝕與防護 基礎(chǔ)題 1.關(guān)于如圖裝置說法正確的是(　　) A．裝置中電子移動的途徑是：負極→Fe→M溶液→石墨→正極 B．若M為NaCl溶液，通電一段時間后，溶液中可能有NaClO C．若M為FeCl2溶液，可以實現(xiàn)石墨上鍍鐵 D．若M是海水，該裝置是通過“犧牲陽極的陰極保護法”使鐵不被腐蝕 解析：裝置中電子移動的途徑是：負極→Fe電極，然后是溶液中的陰離子在陽極(石墨)放電→電源的正極，A錯誤；若M為NaCl溶液，通電一段時間后，陽極產(chǎn)生Cl2，溶液中的NaOH與陽極產(chǎn)生的Cl2發(fā)生反應(yīng)生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B正確；若M為FeCl2溶液，在陽極，溶液中的Fe2＋失去電子變?yōu)镕e3＋，所以不可能實現(xiàn)石墨上鍍鐵，C錯誤；若M是海水，該裝置是電解池，是通過外加電流的陰極保護法使鐵不被腐蝕，不是通過“犧牲陽極的陰極保護法”，D錯誤。 答案：B 2．研究電化學(xué)腐蝕及防護的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是(　　) A．d為石墨，鐵片腐蝕加快 B．d為石墨，石墨上電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕 D．d為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為：2H＋＋2e－===H2↑ 解析：A項，當(dāng)d為石墨時，鐵片為負極，腐蝕加快，正確；B項，當(dāng)d為石墨時，石墨為原電池的正極，其電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正確；C項，當(dāng)d為鋅塊時，鐵片為原電池的正極而受到保護，稱為犧牲陽極的陰極保護法，正確；D項，當(dāng)d為鋅塊時，鐵片為正極，電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，錯誤。 答案：D 3．下列裝置的線路接通后，經(jīng)過一段時間，溶液的pH值明顯下降的是(　　) 解析：A項，該裝置是原電池裝置，H＋放電生成氫氣，溶液的pH增大，錯誤；B項，該裝置是電解池，Cu＋2H2OCu(OH)2＋H2↑，氫氧根離子濃度增大，溶液的pH增大，錯誤；C項，電解食鹽水，生成氫氧化鈉使溶液的pH增大，錯誤；D項，電解硫酸銅實質(zhì)是電解水和硫酸銅，水中的氫氧根離子放電使溶液中的氫離子濃度增大，溶液的pH減小，正確。 答案：D 4．下列有關(guān)電化學(xué)裝置的說法正確的是(　　) A．用圖1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．用圖2裝置電解一段時間后，銅電極部分溶解，溶液中銅離子的濃度基本不變 C．圖3裝置中若直流電源的X極為負極，則該裝置可實現(xiàn)粗銅的電解精煉 D．圖4裝置中若M是銅，則該裝置能防止鐵被腐蝕 解析：題圖1裝置中，銀器、鋁與食鹽水構(gòu)成原電池，銀器是正極，銀器上的Ag2S發(fā)生還原反應(yīng)生成銀，A項正確；題圖2裝置中，銅電極是陰極，銅不參與電極反應(yīng)，B項錯誤；題圖3裝置中若X極為負極，則粗銅是陰極，電解精煉銅時粗銅應(yīng)作陽極，C項錯誤；題圖4裝置中，鐵作負極，鐵被腐蝕，D項錯誤。 答案：A 5．電解法精煉含有Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)的粗銅。下列敘述正確的是(　　) A．電解時以硫酸銅溶液作電解液，精銅作陽極 B．粗銅與電源負極相連，發(fā)生氧化反應(yīng) C．陰極上發(fā)生的反應(yīng)是Cu2＋＋2e－===Cu D．電解后Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)會沉積在電解槽底部形成陽極泥 解析：根據(jù)精煉池原理，粗銅作陽極，比銅活潑的Zn、Fe等雜質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，在陽極底部沉積比Cu不活潑的金屬單質(zhì)，如Ag、Au等；精銅作陰極，只發(fā)生Cu2＋＋2e－===Cu。 答案：C 6．用石墨電極完成下列電解實驗。 實驗一 實驗二 裝置 現(xiàn)象 a、d處試紙變藍；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化 兩個石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；…… 下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是(　　) A．a(chǎn)、d處：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．b處：2Cl－－2e－===Cl2↑ C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋ D．根據(jù)實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅 解析：A項，a、d處試紙變藍，說明溶液顯堿性，是溶液中的氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子剩余造成的，正確；B項，b處變紅，局部褪色，說明是溶液中的氯離子放電生成氯氣同時與H2O反應(yīng)生成HClO和H＋，Cl－－e－＋H2O===HClO＋H＋，錯誤；C項，c處為陽極，鐵失去電子生成亞鐵離子，正確；D項，實驗一中ac形成電解池，bd形成電解池，所以實驗二中形成3個電解池，n(右面)有氣泡生成，為陰極產(chǎn)生氫氣，n的另一面(左面)為陽極產(chǎn)生Cu2＋，Cu2＋在m的右面得電子析出銅，正確。 答案：B 7．電浮選凝聚法處理污水的原理如圖所示。電解過程生成的膠體能使污水中的懸浮物凝聚成團而除去，電解時陽極也會產(chǎn)生少量氣體。下列說法正確的是(　　) A．可以用鋁片或銅片代替鐵片 B．陽極產(chǎn)生的氣體可能是O2 C．電解過程中H＋向陽極移動 D．若污水導(dǎo)電能力較弱，可加入足量硫酸 解析：電解原理是鐵作陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋，陰極水中H＋放電生成H2，陽極區(qū)生成膠體吸附水中懸浮雜質(zhì)沉降而凈水。A項，銅鹽無凈水作用，錯誤；B項，陽極可能有少量OH－放電，正確；C項，H＋在陰極放電，錯誤；D項，加入的硫酸會與膠體反應(yīng)，錯誤。 答案：B 8．用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫，將所得的混合液進行電解循環(huán)再生，這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法。其中陰、陽離子交換膜組合循環(huán)再生機理如圖所示，則下列有關(guān)說法中正確的是(　　) A．X為直流電源的正極，Y為直流電源的負極 B．陽極區(qū)pH減小 C．圖中的ba，C錯誤；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子得到電子生成氫氣，D錯誤。 答案：B 9．工業(yè)上用電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示。下列說法不正確的是(　　) 已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中發(fā)生水解 ②氧化性：Ni2＋(高濃度)>H＋>Ni2＋(低濃度) A．碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．電解過程中，B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小 C．為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pH D．若將圖中陽離子膜去掉，將A、B兩室合并，則電解反應(yīng)總方程式發(fā)生改變 解析：電極反應(yīng)式為 陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 陰極：Ni2＋＋2e－===Ni 2H＋＋2e－===H2↑ A項正確；B項，由于C室中Ni2＋、H＋不斷減少，Cl－通過陰離子膜從C室移向B室，A室中OH－不斷減少，Na＋通過陽離子膜從A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大，錯誤；C項，由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低濃度)的氧化性，所以為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程需要控制廢水的pH，正確；D項，若去掉陽離子膜，在陽極Cl－首先放電生成Cl2，反應(yīng)總方程式發(fā)生改變，正確。 答案：B 能力題 10.某模擬“人工樹葉”電化學(xué)實驗裝置如圖所示，該裝置能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為O2和燃料(C3H8O)。下列說法正確的是(　　) A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和電能 B．該裝置工作時，H＋從b極區(qū)向a極區(qū)遷移 C．每生成1 mol O2，有44 g CO2被還原 D．a(chǎn)電極的反應(yīng)為：3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 解析：A項，該裝置是電解池，在電解和光的作用下H2O在光催化劑的表面轉(zhuǎn)化為O2和H＋，故該裝置是將電能和光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，錯誤；B項，根據(jù)同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引的原則，該裝置工作時，H＋從陽極b極區(qū)向陰極a極區(qū)遷移，正確；C項，該電解池的總反應(yīng)式為：6CO2＋8H2O2C3H8O＋9O2。根據(jù)總反應(yīng)方程式可知，每生成1 mol O2，有 mol CO2被還原，其質(zhì)量為 g，錯誤；D項，a電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，錯誤。 答案：B 11．(1)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應(yīng)接電源的________極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為_________________________________________________________。 若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為____________________________________________________。 (2)電解NO制備NH4NO3，其工作原理如下圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補充物質(zhì)A，A是________，說明理由：_____________________________________________________。 (3)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色FeO，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。 ①電解一段時間后，c(OH－)降低的區(qū)域在________(填“陰極室”或“陽極室”)。 ②電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出，其原因是_________________________________________________。 ③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點中的一點，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：______________________________。 解析：(1)電鍍時，鍍件作陰極，即鋼制品作陰極，接電源負極，根據(jù)陰極生成Al可知反應(yīng)式為4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl。若改為AlCl3水溶液作電解液，陰極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，產(chǎn)物為H2。 (2)根據(jù)電解NO制備NH4NO3的工作原理圖知：陰極反應(yīng)式為3NO＋15e－＋18H＋===3NH＋3H2O，陽極反應(yīng)式為5NO－15e－＋10H2O===5NO＋20H＋，總反應(yīng)式為：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3為了使電解產(chǎn)生的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3應(yīng)補充NH3。 (3)①根據(jù)題意，鎳電極有氣泡產(chǎn)生是H＋得電子生成H2，發(fā)生還原反應(yīng)，則鐵電極上OH－參加反應(yīng)，溶液中的OH－減少，因此電解一段時間后，c(OH－)降低的區(qū)域在陽極室。②H2具有還原性，根據(jù)題意：Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。因此，電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出，防止Na2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低。③根據(jù)題意Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定，在M點：c(OH－)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢；在N點：c(OH－)過高，鐵電極上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低。 答案：(1)負　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2 (2)NH3　根據(jù)反應(yīng)：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，電解產(chǎn)生的HNO3多 (3)①陽極室?、诜乐筃a2FeO4與H2反應(yīng)使產(chǎn)率降低 ③M點：c(OH－)低，Na2FeO4穩(wěn)定性差，且反應(yīng)慢[或N點：c(OH－)過高，鐵電極上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4產(chǎn)率降低] 12．某混合物漿液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考慮到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小組利用設(shè)計的電解分離裝置(如圖所示)，使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液，并回收利用?；卮稷窈廷蛑械膯栴}。 固體混合物分離利用的流程圖 Ⅰ.固體混合物的分離和利用(流程圖中的部分分離操作和反應(yīng)條件未標明) (1)反應(yīng)①所加試劑NaOH的電子式為__________，B→C的反應(yīng)條件為__________，C→Al的制備方法稱為__________。 (2)該小組探究反應(yīng)②發(fā)生的條件。D與濃鹽酸混合，不加熱，無變化；加熱有Cl2生成，當(dāng)反應(yīng)停止后，固體有剩余，此時滴加硫酸，又產(chǎn)生Cl2。由此判斷影響該反應(yīng)有效進行的因素有(填序號)________。 a．溫度　　b．Cl－的濃度　　c．溶液的酸度 (3)0.1 mol Cl2與焦炭、TiO2完全反應(yīng)，生成一種還原性氣體和一種易水解成TiO2xH2O的液態(tài)化合物，放熱4.28 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___________________________。 Ⅱ.含鉻元素溶液的分離和利用 (4)用惰性電極電解時，CrO能從漿液中分離出來的原因是_________________________________________________________， 分離后含鉻元素的粒子是_______________________________； 陰極室生成的物質(zhì)為_______________________________(寫化學(xué)式)。 解析：由電解裝置分析及題目信息可知：陽極電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極電極反應(yīng)式為4H＋＋4e－===2H2↑?；旌衔餄{液中的Na＋向陰極移動，CrO向陽極移動，最終混合物漿液中剩余固體混合物Al(OH)3、MnO2。 (1)向固體混合物Al(OH)3、MnO2中加入足量NaOH(其電子式為)，Al(OH)3與NaOH反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，所以溶液A中含有的溶質(zhì)為偏鋁酸鈉和NaOH，再通入CO2得到的沉淀B為Al(OH)3，Al(OH)3受熱分解可得到固體C(Al2O3)，電解熔融的Al2O3可得到Al；固體D為MnO2，MnO2可與濃鹽酸在加熱的條件下生成Cl2。所以反應(yīng)①所加試劑NaOH的電子式為。B→C的反應(yīng)條件為加熱(或煅燒)，C→Al的制備方法稱為電解法。 (2)由題意“反應(yīng)②發(fā)生的條件。D與濃鹽酸混合，不加熱，無變化，加熱有Cl2生成”說明溫度對反應(yīng)有影響；由反應(yīng)的離子方程式MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O可知，當(dāng)反應(yīng)停止后，固體有剩余時仍有Cl－剩余，H＋濃度減小至反應(yīng)停止，此時滴加硫酸，提供H＋，H＋濃度增大，故反應(yīng)又開始產(chǎn)生Cl2。由此判斷H＋對反應(yīng)有影響。綜上所述，故選ac。 (3)由所給數(shù)據(jù)不難計算，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)　ΔH＝－85.6 kJmol－1。 (4)電解一段時間后陽極室生成O2和H＋、移動過來的CrO，在酸性條件下2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O，所以分離后含鉻元素的粒子是CrO和Cr2O，陰極室生成的物質(zhì)為NaOH和H2。 答案：(1) 　加熱(或煅燒)　電解法 (2)ac (3)2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)　ΔH＝－85.6 kJmol－1 (4)在直流電場作用下，CrO通過陰離子交換膜向陽極室移動，脫離漿液　CrO和Cr2O　NaOH和H2