2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測20 電解池 金屬的腐蝕與防護 新人教版.doc

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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測20 電解池 金屬的腐蝕與防護 新人教版 1．(xx北京西城)下列關(guān)于電化學(xué)知識說法正確的是(　　) A．電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在陰極上依次析出Al、Fe、Cu B．電解CuSO4溶液一段時間后，加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)至原狀態(tài) C．鉛蓄電池在充電時，連接電源正極的電極發(fā)生的電極反應(yīng)為：PbSO4＋2e－===Pb＋SO D．將鋼閘門與直流電源的負極相連，可防止鋼閘門腐蝕 2．(xx青島模擬)下列實驗裝置中，實驗時，先斷開K2，閉合K1，兩極均有氣泡產(chǎn)生；一段時間后，斷開K1，閉合K2，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)，下列有關(guān)描述正確的是(　　) A．?dāng)嚅_K2，閉合K1時，總反應(yīng)的離子方程式為：2H＋＋2Cl—Cl2↑＋H2↑ B．?dāng)嚅_K2，閉合K1時，電子沿“b →Cu→電解質(zhì)溶液→石墨→a”的路徑流動 C．?dāng)嚅_K2，閉合K1時，銅電極附近溶液變紅 D．?dāng)嚅_K1，閉合K2時，銅電極上的電極反應(yīng)為：Cl2＋2e—===2Cl— 3．(xx天水模擬)原電池與電解池在生活和生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用。下列有關(guān)判斷中錯誤的是(　　) A．裝置①研究的是金屬的吸氧腐蝕，F(xiàn)e上的反應(yīng)為Fe－2e===Fe2＋ B．裝置②研究的是電解CuCl2溶液，它將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 C．裝置③研究的是電解飽和食鹽水，電解過程中B極上發(fā)生氧化反應(yīng) D．三個裝置中涉及的主要反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 4．(xx宿遷模擬)一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下： pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14 腐蝕快慢 較快 慢 較快 主要產(chǎn)物 Fe2＋ Fe2O3 Fe3O4 FeO 下列說法不正確的是(　　) A．在pH＜4溶液中，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕 B．在pH＞6溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕 C．在pH＞14溶液中，碳鋼腐蝕的正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e—===2H2O D．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會減緩 5．用Pt做電極，電解含c(Cu2＋)∶c(Na＋)∶c(Cl－)＝1∶2∶4的混合溶液，在任何情況下，陰、陽兩極下不可能同時發(fā)生的反應(yīng)是(　　) A．陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ C．陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D．陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ 6．(xx威海期末)下列描述錯誤的是(　　) A．從海水中可以制取鎂、溴、碘等物質(zhì) B．電解精煉銅(含少量Fe、Zn、Pt)的電解后溶液中，存在的金屬陽離子只有Fe2＋、Zn2＋ C．電解飽和食鹽水可以制取燒堿、氯氣、氫氣 D．在鍍件上電鍍銅，電鍍過程中陽極減少的質(zhì)量等于陰極增加的質(zhì)量 7．(xx北京朝陽區(qū)期末)某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極，槽中盛放含鉻廢水，原理示意圖如下，下列說法不正確的是(　　) A．A為電源正極 B．陽極區(qū)溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O C．陰極區(qū)附近溶液pH降低 D．若不考慮氣體的溶解，當(dāng)收集到H2 13.44 L(標準狀況)時，有0.1 mol Cr2O被還原 8．(xx溫州十校聯(lián)合)用石墨電極電解100 mL H2SO4與CuSO4的混合溶液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24 L氣體(標準狀況)，則原混合溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為(　　) A．1 molL－1　　　　　　 　B．2 molL－1 C．3 molL－1 D．4 molL－1 9．(xx海淀期末)二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。 (1)工業(yè)上制備ClO2的反應(yīng)原理常采用：2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O＋2NaCl。 ① 濃鹽酸在反應(yīng)中顯示出來的性質(zhì)是_______(填序號)。 A．只有還原性 B．還原性和酸性 C．只有氧化性 D．氧化性和酸性 ② 若上述反應(yīng)中產(chǎn)生0.1 mol ClO2，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_______mol。 (2)目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝。 ①上圖示意用石墨做電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2。寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式：__________。 ②電解一段時間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112 mL(標準狀況)時，停止電解。通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為_________mol；用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)ClO2對污水中Fe2＋、Mn2＋、S2—和CN－等有明顯的去除效果。某工廠污水中含CN－a mg/L，現(xiàn)用ClO2將CN－氧化，只生成兩種氣體，其離子反應(yīng)方程式為_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________； 處理100 m3這種污水，至少需要ClO2 _______ mol 。 10．電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0 ～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3 沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去(或撇掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設(shè)計如圖所示裝置示意圖。 (1)實驗時若污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣。此時，應(yīng)向污水中加入適量的________。 A．BaSO4 B．CH3CH2OH C．Na2SO4 D．NaOH (2)電解池陽極發(fā)生了兩個電極反應(yīng)，其中一個反應(yīng)生成一種無色氣體，則陽極的電極反應(yīng)式分別是： Ⅰ.______________；Ⅱ.______________。 (3)電極反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ的生成物反應(yīng)得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是______________。 (4)該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料作電極。為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定，電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)(見上圖)。A物質(zhì)的化學(xué)式是______________________。 11．(xx鄭州模擬)重鉻酸鉀又名紅礬鉀，是化學(xué)實驗室中的一種重要分析試劑。工業(yè)上以鉻酸鉀(K2CrO4)為原料，采用電化學(xué)法制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)。制備裝置如下圖所示(陽離子交換膜只允許陽離子透過)： 制備原理：2CrO(黃色)＋2H＋Cr2O(橙色)＋H2O (1)通電后陽極室產(chǎn)生的現(xiàn)象為___________，其電極反應(yīng)式是_____________。 (2)該制備過程總反應(yīng)的離子方程式可表示為4CrO＋4H2O===2 Cr2O＋4OH－＋2H2↑＋O2↑，若實驗開始時在右室中加入38.8 g K2CrO4，t分鐘后測得右室中K與Cr的物質(zhì)的量之比為3∶2，則溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物質(zhì)的量之比為________；此時電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為___________。 12．(xx石家莊模擬)下圖所示裝置中，a、b、c、d、e、f均為惰性電極，電解質(zhì)溶液均足量。接通電源后，d極附近顯紅色。下列說法正確的是(　　) A．電源B端是正極 B．a(chǎn)、c電極均有單質(zhì)生成，其物質(zhì)的量之比為2∶1 C．欲用丁裝置給銅鍍銀，N應(yīng)為Ag，電解液為AgNO3溶液 D．f極附近變紅，說明氫氧化鐵膠粒帶正電荷 13．(xx廣東惠州調(diào)研)碘酸鉀(KIO3)晶體是我國規(guī)定的食鹽加碘劑。它通常是以碘為原料與過量KOH溶液通過下列反應(yīng)制得：3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O，再將 KI 和 KIO3的混合溶液電解，將其中的I－轉(zhuǎn)化為IO，裝置如圖。 (1)在反應(yīng)3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為_________。 (2)電解前，將KI和KIO3混合溶液加入陽極區(qū)；將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)。電解槽用水冷卻。電解時，陽極上的電極反應(yīng)_______________________；陰極上得到的氣體產(chǎn)物為__________________。 (3)某同學(xué)查資料獲知：KIO3在酸性介質(zhì)中與碘化物作用生成單質(zhì)碘，該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為__________________________，為確定電解是否完成，需檢驗陽極區(qū)電解液中是否含有I－，該同學(xué)選用淀粉溶液和稀硫酸進行實驗，其它儀器及用品自選，請完成其方案： 實驗操作 現(xiàn)象及結(jié)論 (4)電解完畢，從電解液中得到KIO3晶體的過程為： ―→―→―→―→―→―→ 步驟①的操作名稱_________，步驟④中洗滌晶體的目的__________________________。 答 案 1．D　2.C　3.C 4．選C　A．pH<4為強酸性，發(fā)生析氫腐蝕，正確；pH>6的溶液，氧氣得電子，發(fā)生吸氧腐蝕，正確；C.pH>14的溶液，氧氣與水反應(yīng)得電子：O2＋2H2O＋4e===4OH，錯誤；D.煮沸后除去了氧氣，碳鋼的腐蝕速率會減小，正確。 5．選C　陽離子的放電順序：Cu2＋> H＋；陰離子的放電順序：Cl－> OH－；C(Cu2＋)∶C(Cl－)＝1∶4；H＋ 、OH－來源于溶液中水的電離；Cu2＋和OH－ 不能同時在陰極和陽極放電，錯誤。 6．選B　A．海水中含有鎂、溴、碘等元素，因此從海水中可以制取鎂、溴、碘等物質(zhì)，A正確；B.電解精煉銅(含少量Fe、Zn、Pt)的電解后溶液中，存在的金屬陽離子除了有Fe2＋、Zn2＋外，還有銅離子，B不正確；C.電解飽和食鹽水陽極是氯離子放電，其產(chǎn)物是氯氣。陰極是氫離子放電，其產(chǎn)物是氫氣和氫氧化鈉，C正確；D.鍍銅時，待鍍金屬做陰極，鍍層金屬做陽極，含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液，所以在鍍件上電鍍銅，電鍍過程中陽極減少的質(zhì)量等于陰極增加的質(zhì)量，D正確。 7．選C　A為正極，正確；Fe－2e－===Fe2＋，F(xiàn)e2＋與Cr2O的酸性溶液反應(yīng)，B正確；陰極2H＋＋2e－===H2↑，消耗H＋ ，pH升高，C不正確；13.44 L/22.4 mol/L＝0.6 mol，陽極產(chǎn)生的Fe2＋ 為0.6 mol，由Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O可知，有0.1 mol Cr2O被還原，D正確。 8．選A　電解0.1 L H2SO4和CuSO4的混合溶液，陽極發(fā)生的反應(yīng)為：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑，兩極均收集到2.24 L(標況)氣體，即均生成0.1 mol的氣體，陽極生成0.1 mol氧氣說明轉(zhuǎn)移了0.4 mol電子，而陰極上生成的0.1 molH2只得到了0.2 mol電子，所以剩余0.2 mol電子由銅離子獲得，且溶液中有0.1 mol銅離子，據(jù)c＝n/v，得到銅離子的濃度為：0.1 mol/0.1 L＝1 mol/L。 9．解析：(1)①鹽酸中部分Cl價態(tài)升高變?yōu)槁葰?，部分生成鹽，體現(xiàn)還原性和酸性，②式中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2，反應(yīng)中產(chǎn)生0.1 mol ClO2，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1 mol。 (2)①可得Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋。②陰極產(chǎn)生標準狀況的氣體體積為112 mL(0.005 mol)時，轉(zhuǎn)移電子為0.01 mol，所以通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.01 mol；在陰極發(fā)生2H＋＋2e－===H2↑，H＋濃度減小，使得H2OOH－＋H＋的平衡向右移動，OH－濃度增大，pH增大。 (3)根據(jù)反應(yīng)2ClO2＋2CN－===N2↑＋2CO2↑＋2Cl－，n(ClO2)＝n(CN－)＝100103La10－3g/L26 g/mol＝3.85a。 答案：(1)①B?、?0.1 (2)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ ②0.01　在陰極發(fā)生2H＋＋2e－＝H2↑，H＋濃度減小，使得H2OOH－＋H＋的平衡向右移動，OH－濃度增大，pH增大 (3)2ClO2＋2CN－===N2↑＋2CO2↑＋2Cl－　 50a/13(或3.85a) 10．解析：(1)為了增強溶液的導(dǎo)電性，因此可選用易溶性強電解質(zhì)溶液，排除A和B，考慮到題中要求電解時保持污水的pH在5.0～6.0之間，因此不能添加NaOH。 (2)電解時鐵作陽極，因此主要發(fā)生Fe－2e－===Fe2＋，同時也發(fā)生副反應(yīng)，即溶液中的OH－失電子被氧化生成O2。 (3)根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒即可得離子方程式。 (4)由于原電池的負極產(chǎn)物有水生成，所以負極必有CO參加反應(yīng)，同時根據(jù)碳元素守恒可知A必為CO2，負極反應(yīng)式可表示為CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。 答案：(1)C　(2)Fe－2e－===Fe2＋　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (3)4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋　(4)CO2 11．解析：(1)電解池中陽極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。則陽極是溶液中的OH－放電生成氧氣，電極反應(yīng)式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。由于OH－不斷放電而減少，破壞了陽極周圍水的電離平衡導(dǎo)致陽極周圍溶液顯酸性，則促進可逆反應(yīng)向2CrO(黃色)＋2H＋Cr2O(橙色)＋H2O正反應(yīng)方向移動，所以陽極周圍的實驗現(xiàn)象是陽極產(chǎn)生無色氣體，溶液由黃色逐漸變?yōu)槌壬? (2)設(shè)溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物質(zhì)的量分別是x和y，則(2x＋2y)∶(x＋2y)＝3∶2，解得x∶y＝2∶1。38.8 g K2CrO4的物質(zhì)的量是38.8 g194 gmol－1＝0.2 mol，所以根據(jù)Cr原子守恒可知，生成的K2Cr2O7的物質(zhì)的量是0.05 mol。根據(jù)方程式4CrO＋4H2O===2Cr2O＋4OH－＋2H2↑＋O2↑，每生成2 mol K2Cr2O7，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移4 mol電子，所以此時電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.05 mol42＝0.1 mol。 答案：(1)陽極產(chǎn)生無色氣體，溶液由黃色逐漸變?yōu)槌壬? 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O (2)2∶1　0.1 mol 12．選D　乙裝置為電解飽和食鹽水裝置，d極變紅說明d為陰極，則B為負極，b、d、f為陰極，A為正極，a、c、e為陽極。B為負極，A錯；甲為電解CuSO4，陽極OH－放電產(chǎn)生O2，乙陽極為Cl－放電產(chǎn)生Cl2，電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，因此a、c兩電極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為1∶2，B錯；給銅鍍銀，銀為陽極，故M應(yīng)為銀，C錯；電解時，電解質(zhì)溶液中陽離子移向陰極，f為陰極，f極附近變紅說明Fe(OH)3膠粒移向f極，則Fe(OH)3膠粒帶有正電荷，D正確。 13．解析：(1)碘元素由0價升為＋5價，則I2是還原劑，KIO3是氧化產(chǎn)物，碘元素還由0價降為－1價，則I2還是氧化劑，KI是還原產(chǎn)物；根據(jù)系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，由于氧化產(chǎn)物KIO3為1 mol，則還原劑I2為1/2 mol，還原產(chǎn)物KI為5 mol，則氧化劑I2為5/2 mol，所以該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為5/2∶1/2＝5∶1；(2)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)題意可知其主要反應(yīng)物和產(chǎn)物是I－→IO；碘元素由－1價升為＋5價，根據(jù)化合價升高總數(shù)等于失去電子數(shù)可知，I－－6e－―→IO；根據(jù)KOH溶液顯堿性可知，應(yīng)用OH－使左右電荷守恒，則I－－6e－＋6OH－―→IO；根據(jù)氫或氧原子個數(shù)守恒可知，I－—6e－＋6OH－===IO＋3H2O；溶液中的陽離子移向陰極，H＋優(yōu)先得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，則陰極得到的氣體產(chǎn)物是H2；(3)碘元素由＋5價降為0價，說明KIO3是氧化劑，I2是還原產(chǎn)物，碘元素由－1價升為0價，說明I－是還原劑，I2還是氧化產(chǎn)物；根據(jù)化合價升降總數(shù)相等，則IO＋5I－―→3I2；酸性介質(zhì)中可用H＋使左右電荷守恒，則IO＋5I－＋6H＋―→3I2；根據(jù)氫或氧原子守恒可知，該反應(yīng)為IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O；檢驗陽極區(qū)電解液中I－時，需要借助上述反應(yīng)中碘離子的氧化產(chǎn)物(碘單質(zhì))遇淀粉變藍的特性，就是要設(shè)法使碘離子轉(zhuǎn)化為碘單質(zhì)；因此實驗時先取少量陽極區(qū)電解液于試管中，加稀硫酸酸化后，再加入幾滴淀粉溶液，觀察是否變藍，若不變藍，說明無碘離子；若變藍，說明有碘離子；(4)根據(jù)混合物分離提純的方法可知，從KIO3溶液中制KIO3晶體的過程分別為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，則步驟①為蒸發(fā)濃縮；KIO3晶體上吸附著KOH等易溶性雜質(zhì)，洗滌的目的是除去晶體表面吸附的易溶性雜質(zhì)。 答案：(1)5∶1　(2)I－＋6OH－－6e－===IO＋3H2O　氫氣 (3)IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O 【實驗操作】取少量陽極區(qū)電解液于試管中，加稀硫酸酸化后，加入幾滴淀粉溶液，觀察是否變藍 【現(xiàn)象及結(jié)論】如果不變藍，說明沒有I－(如果變藍，說明有I－) (4)蒸發(fā)濃縮　洗去吸附在碘酸鉀晶體表面的氫氧化鉀等雜質(zhì)