(江蘇專版)2020版高考化學一輪復(fù)習 跟蹤檢測(十七)電解池 金屬的腐蝕與防護(含解析).doc
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跟蹤檢測(十七) 電解池 金屬的腐蝕與防護 1.下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是( ) A.常溫下,斷開K時,若M溶液為濃硫酸,則鐵發(fā)生化學腐蝕 B.關(guān)閉K,若M為氯化鈉,則鐵極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O===4OH- C.關(guān)閉K,若M為硫酸銨,則石墨極的電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑ D.關(guān)閉K,若M溶液為海水,石墨換成銅或銀,則叫外加電流的陰極保護法 解析:選C 常溫下,斷開K時,若M溶液為濃硫酸,金屬鐵發(fā)生鈍化,鐵受到保護,故A項錯誤;關(guān)閉K時,若M為氯化鈉,則發(fā)生金屬鐵的吸氧腐蝕,金屬鐵是負極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+,故B項錯誤;關(guān)閉K時,若M為硫酸銨,則溶液呈酸性,發(fā)生金屬鐵的析氫腐蝕,金屬鐵是負極,石墨極的電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑,故C項正確;關(guān)閉K時,若M溶液為海水,石墨換成銅或銀,此時金屬鐵是負極,會加快金屬Fe的腐蝕,且裝置中沒有外加電流,故D項錯誤。 2.用指定材料作電極來電解一定濃度的溶液甲,然后加入物質(zhì)乙能使溶液恢復(fù)為甲溶液原來的濃度,則合適的組合是( ) 選項 陽極 陰極 溶液甲 物質(zhì)乙 A Pt Pt NaOH NaOH固體 B Pt Pt H2SO4 H2O C C Fe NaCl 鹽酸 D Cu C CuSO4 Cu(OH)2 解析:選B A項中相當于電解的是水,應(yīng)加入水才能恢復(fù)原來狀態(tài),錯誤;B項中相當于電解的是水,加入水后可以恢復(fù)原來狀態(tài),正確;C項中相當于電解的是HCl,但加入鹽酸的同時,也引入了水,不可能恢復(fù)原來狀態(tài),錯誤;D項中陽極銅失電子,Cu2+在陰極得電子,加入Cu(OH)2不可能恢復(fù)原來狀態(tài),錯誤。 3.下列有關(guān)電化學裝置的說法正確的是( ) 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極若為負極,則該裝置可實現(xiàn)粗銅的精煉 D.圖d中若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:選A 形成原電池反應(yīng),Al為負極,被氧化,Ag2S為正極被還原,正極反應(yīng)式為Ag2S+2e-===2Ag+S2-,故A正確;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,故B錯誤;圖c中的X極若為負極,粗銅為陰極,而電解精煉銅時,粗銅作陽極,純銅作陰極,不能進行粗銅的精煉,故C錯誤;該裝置有外接電源,屬于“有外加電源的陰極保護法”,故D錯誤。 4.利用如圖所示裝置,當X、Y選用不同材料時,可將電解原理廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。下列說法中正確的是( ) A.氯堿工業(yè)中,X、Y均為石墨,X附近能得到NaOH B.銅的精煉中,X是純銅,Y是粗銅,Z是CuSO4 C.電鍍工業(yè)中,X是待鍍金屬,Y是鍍層金屬 D.外加電流的陰極保護法中,Y是待保護金屬 解析:選D 電解飽和食鹽水時,陰極區(qū)得到H2和NaOH,A項錯誤;電解法精煉銅時,粗銅作陽極,純銅作陰極,B項錯誤;電鍍時,應(yīng)以鍍層金屬作陽極,待鍍金屬作陰極,C項錯誤。 5.電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O)時,以鐵板作陰、陽極,處理過程中存在反應(yīng)Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列說法不正確的是( ) A.陽極反應(yīng)為Fe-2e-===Fe2+ B.電解過程中溶液pH不會變化 C.過程中有Fe(OH)3沉淀生成 D.電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子,最多有1 mol Cr2O被還原 解析:選B 金屬鐵作陽極,電極本身被氧化,發(fā)生反應(yīng)為Fe-2e-===Fe2+,A正確;陰極上,發(fā)生反應(yīng)為2H++2e-===H2↑,產(chǎn)物為H2和OH-,溶液pH變大,B錯誤;由題意知Fe2+被氧化為Fe3+,陰極生成的OH-會與Fe3+結(jié)合生成Fe(OH)3 ,C正確;電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子,生成6 mol Fe2+,則有1 mol Cr2O被還原,D正確。 6.加“碘”食鹽較多的使用了碘酸鉀(KIO3),碘酸鉀在工業(yè)上可用電解法制取。以石墨和不銹鋼為電極,以KI溶液為電解液,在一定條件下電解,反應(yīng)的化學方程式為KI+3H2OKIO3+3H2↑。下列有關(guān)說法中不正確的是( ) A.電解時,石墨作陽極,不銹鋼作陰極 B.電解時的陽極電極反應(yīng)式:I--6e-+3H2O===IO+6H+ C.當電解過程中轉(zhuǎn)移3 mol e-時,理論上可制得KIO3 107 g D.電解一段時間后,電解質(zhì)溶液的pH變小 解析:選D 不銹鋼不屬于惰性電極,作陰極時不發(fā)生反應(yīng),A項正確;由總反應(yīng)方程式可知,B項正確;生成1 mol (214 g) KIO3轉(zhuǎn)移6 mol電子,C項正確;由電池反應(yīng)方程式可知溶液pH不變,D項錯誤。 7.(2019揚州模擬)用如圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時,控制溶液pH為9~10,陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體,下列說法不正確的是( ) A.用石墨作陽極,鐵作陰極 B.陽極的電極反應(yīng)式:Cl-+2OH--2e-===ClO-+H2O C.陰極的電極反應(yīng)式:2H2O+2e-===H2↑+2OH- D.除去CN-的反應(yīng):2CN-+5ClO-+2H+===N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O 解析:選D A項,若鐵作陽極,則鐵失電子生成Fe2+,則CN-無法除去,故鐵只能作陰極,正確;B項,陽極Cl-放電生成ClO-,Cl的化合價升高,故在陽極發(fā)生氧化反應(yīng),又已知該溶液呈堿性,正確;C項,陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng),在堿性條件下,H2O提供陽離子(H+),正確;D項,由于溶液是堿性條件,故除去CN-發(fā)生的反應(yīng)式應(yīng)為2CN-+5ClO-+H2O===N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-,錯誤。 8.圖中X為電源,Y為浸透飽和食鹽水和酚酞溶液的濾紙,濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液,通電后Y中央的紫紅色斑向d端擴散。下列判斷正確的是( ) A.濾紙上c點附近會變紅色 B.Cu電極質(zhì)量減小,Pt電極質(zhì)量增大 C.Z中溶液的pH先減小,后增大 D.溶液中的SO向Cu電極定向移動 解析:選A 紫紅色斑即MnO向d端擴散,根據(jù)陰離子向陽極移動的原理,可知d端為陽極,即b為正極,a為負極,c為陰極,NaCl溶液中H+不斷放電,破壞了水的電離平衡,c(OH-)不斷增大,c點附近會變紅色,A正確;電解CuSO4溶液時,Pt為陽極,溶液中的OH-放電:4OH--4e-===O2↑+2H2O,Cu為陰極,溶液中的Cu2+得電子,生成銅,總反應(yīng)式為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,Pt電極附近生成H+,則SO向Pt電極移動,B、D不正確;隨著電解的進行,Z中溶液變?yōu)镠2SO4溶液,繼續(xù)電解則為電解水,H2SO4濃度增大,pH減小,C不正確。 9.下列敘述正確的是( ) A.K與M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,石墨電極反應(yīng):2H++2e-===H2↑ C.K與N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,石墨電極反應(yīng):4OH--4e-===2H2O+O2↑ 解析:選C K與M連接時,X為硫酸,該裝置是電解硫酸裝置,實質(zhì)為電解水,硫酸濃度增大,pH減小,A錯誤;K與N連接時,X為氯化鈉,該裝置是原電池,鐵作負極,石墨作正極,電極反應(yīng)為2H2O+O2+4e-===4OH-,B錯誤;K與N連接時,X為硫酸,該裝置是原電池,石墨作正極,電極反應(yīng):2H++2e-===H2↑,鐵作負極,電極反應(yīng):Fe-2e-===Fe2+,c(H+)降低,pH增大,C正確;K與M連接時,X為氯化鈉,該裝置是電解池,石墨作陽極,鐵作陰極,陽極上電極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑,D錯誤。 10.某同學組裝了如圖所示的電化學裝置。電極Ⅰ為Al,其他電極均為Cu,則( ) A.電流方向:電極Ⅳ→?→電極Ⅰ B.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng) C.電極Ⅱ逐漸溶解 D.電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu2++2e-===Cu 解析:選A 首先應(yīng)根據(jù)圖示判斷左邊兩池通過鹽橋構(gòu)成原電池,產(chǎn)生電流對右邊硫酸銅溶液進行電解(相當于精煉銅)。電極Ⅰ為負極,電極Ⅱ為正極,所以電流方向:電極Ⅳ→?→電極Ⅰ(電流方向與電子流動方向相反),A正確;電極Ⅰ上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng),B錯誤;電極Ⅱ上有銅析出,C錯誤;電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu-2e-===Cu2+,D錯誤。 11.鋼鐵是目前應(yīng)用最廣泛的金屬材料,了解鋼鐵腐蝕的原因與防護方法具有重要意義,對鋼鐵制品進行抗腐蝕處理,可適當延長其使用壽命。 (1)抗腐蝕處理前,生產(chǎn)中常用鹽酸來除鐵銹。現(xiàn)將一表面生銹的鐵件放入鹽酸中,當鐵銹除盡后,溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學方程式為________________________________。 (2)利用如圖裝置,可以模擬鐵的電化學防護。 ①若X為碳棒,為減緩鐵件的腐蝕,開關(guān)K應(yīng)置于________處。 ②若X為鋅,開關(guān)K置于M處,該電化學防護法稱為__________________。 (3)圖中若X為粗銅,容器中海水替換為硫酸銅溶液,開關(guān)K置于N處,一段時間后,當鐵件質(zhì)量增加3.2 g時,X電極溶解的銅的質(zhì)量________3.2 g(填“<”“>”或“=”)。 (4)圖中若X為銅,容器中海水替換為FeCl3溶液,開關(guān)K置于M處,銅電極發(fā)生的反應(yīng)是__________________,若將開關(guān)K置于N處,發(fā)生的總反應(yīng)是________________________________________________________________________。 解析:(1)鐵銹的成分為Fe2O3,能和鹽酸反應(yīng)生成FeCl3和水,當鐵銹除盡后,溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學方程式為Fe+2FeCl3===3FeCl2。(2)①若X為碳棒,由于Fe比較活潑,為減緩鐵的腐蝕,應(yīng)使Fe為電解池的陰極即連接電源的負極,故K連接N處。②若X為鋅,開關(guān)K置于M處,Zn為負極被腐蝕,F(xiàn)e為正極被保護,該防護法稱為犧牲陽極的陰極保護法。(3)若X為粗銅,容器中海水替換為硫酸銅溶液,開關(guān)K置于N處,一段時間后,當鐵件質(zhì)量增加3.2 g時,由于粗銅中有雜質(zhì)參加反應(yīng),所以X電極溶解的銅的質(zhì)量<3.2 g。(4)若X為銅,容器中海水替換為FeCl3溶液,開關(guān)K置于M處,此時構(gòu)成原電池裝置,銅電極為正極,發(fā)生的反應(yīng)是2Fe3++2e-===2Fe2+;若將開關(guān)K置于N處,此時構(gòu)成電解池裝置,銅為陽極,銅本身被氧化而溶解,陰極鐵離子被還原,發(fā)生的總反應(yīng)式Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。 答案:(1)Fe+2FeCl3===3FeCl2 (2)①N ②犧牲陽極的陰極保護法 (3)< (4)2Fe3++2e-===2Fe2+ Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+ 12.(1)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)濟效益。實驗室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖1所示(圖中電極均為石墨電極)。若用NO2氣體進行模擬電解法吸收實驗。 ①寫出電解時NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式:_________________________________。 ②若有標準狀況下2.24 L NO2被吸收,通過陽離子交換膜(只允許陽離子通過)的H+為________mol。 (2)電解硝酸工業(yè)的尾氣NO可制備NH4NO3,其工作原理如圖2。 ①陰極的電極反應(yīng)式為__________________________________。 ②將電解生成的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,則通入的NH3與實際參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量之比至少為________。 (3)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,電解時總反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________,電解過程中陰極附近的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 解析:(1)由圖1可知,電解時NO2發(fā)生氧化反應(yīng)可回收HNO3,據(jù)電荷守恒和原子個數(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+,標準狀況下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,則通過陽離子交換膜的H+為0.1 mol。(2)由圖2可知,陰極NO轉(zhuǎn)化成NH,且介質(zhì)環(huán)境為酸性,據(jù)電荷守恒和原子個數(shù)守恒可得NO+5e-+6H+===NH+H2O,同理可得陽極電極反應(yīng)式為NO+2H2O-3e-===NO+4H+,總反應(yīng)為8NO+7H2O3NH4NO3+2HNO3,8 mol NO生成2HNO3,生成的2 mol HNO3消耗2 mol NH3,則通入的NH3與實際參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量之比至少為1∶4。(3)用惰性電極電解MnSO4溶液可以制得更好活性的MnO2,可知陽極電極反應(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+,電解過程中陰極附近的pH增大。 答案:(1)①NO2-e-+H2O===NO+2H+?、?.1 (2)①NO+5e-+6H+===NH+H2O?、?∶4 (3)Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+ 增大 13.如圖裝置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性電極,甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變),A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后,F(xiàn)極附近呈紅色。 請回答: (1)B極是電源的________,一段時間后,甲中溶液顏色________,丁中X極附近的顏色逐漸變淺,Y極附近的顏色逐漸變深,這表明___________________________________,在電場作用下向Y極移動。 (2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時,對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為________________________________________________________________________。 (3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀,則H應(yīng)是______________(填“鍍層金屬”或“鍍件”),電鍍液是________溶液。當乙中溶液的pH是13時(此時乙溶液體積為500 mL),丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為________,甲中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)若將C電極換為鐵,其他裝置都不變,則甲中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 解析:(1)由裝置圖知,直流電源與各電解池串聯(lián);由“F極附近呈紅色”知,F(xiàn)極為陰極,則E極為陽極、D極為陰極、C極為陽極、G極為陽極、H極為陰極、X極為陽極、Y極為陰極、A極為正極、B極為負極。甲裝置是用惰性電極電解CuSO4溶液,由于Cu2+放電,導致 c(Cu2+)降低,溶液顏色逐漸變淺;丁裝置是膠體的電泳實驗,由于X極附近的顏色逐漸變淺,Y極附近的顏色逐漸變深,說明氫氧化鐵膠粒帶正電荷。(2)當甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時,C、D、E、F電極的產(chǎn)物分別為O2、Cu、Cl2、H2,根據(jù)各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同,則對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2∶2。(3)給銅件鍍銀,根據(jù)電鍍原理,銅件作陰極,銀作陽極,電鍍液是可溶性銀鹽。當乙中溶液的pH是13時,則乙中 n(OH-)=0.1 molL-10.5 L=0.05 mol,即各電極轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.05 mol,所以丙中析出銀的質(zhì)量為0.05 mol108 gmol-1=5.4 g;甲裝置中由于電解產(chǎn)生H+,導致溶液的酸性增強,pH變小。(4)若將C電極換為鐵,則鐵作陽極發(fā)生反應(yīng):Fe-2e-===Fe2+,D極發(fā)生反應(yīng):Cu2++2e-===Cu,則總反應(yīng)的離子方程式為Fe+Cu2+Cu+Fe2+。 答案:(1)負極 逐漸變淺 氫氧化鐵膠粒帶正電荷 (2)1∶2∶2∶2 (3)鍍件 AgNO3(合理即可) 5.4 g 變小 (4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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