2020届高考化学一轮复习电解池、金属的腐蚀与防护作业

2020届高考化学一轮复习电解池、金属的腐蚀与防护作业

‎[A级　全员必做题]‎ ‎1.下列防止金属腐蚀的做法不可行的是（　　）‎ A.军事演习期间给坦克的履带上刷上油漆以防止生锈 B.地下钢管道每隔一段距离就连接一定数量镁块 C.在轮船外壳水线以下部分装上一定数量的锌块 D.洗衣机的滚筒采用不锈钢材料，既耐磨又耐腐蚀 解析　油漆经不住高温，军事演习期间，坦克高速行驶履带会发热，油漆很快脱落，故A项错；B、C项均属于牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项滚筒采用的不锈钢材料既耐磨又耐腐蚀，正确。‎ 答案　A ‎2.某溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－、NO，且浓度均大于0.1 mol/L，用石墨作电极进行电解时，肯定得不到的产物是（　　）‎ A.Cl2 B.Al ‎ C.Cu D.H2‎ 解析　阴极上Al3＋、Fe2＋的放电能力弱于H＋，而Cu2＋的放电能力比水电离出的H＋的放电能力强，阳极上Cl－放电能力强于OH－。‎ 答案　B ‎3.在酸性或碱性较强的溶液中，铝均溶解。用食盐腌制的食品也不能长期存放在铝制品中，其主要原因是（　　）‎ A.铝能与NaCl直接发生反应而被腐蚀 B.长期存放的NaCl发生水解，其水溶液不再呈中性，可与铝发生反应 C.铝与铝制品中的杂质（碳）、NaCl溶液形成原电池，发生析氢腐蚀 D.铝与铝制品中的杂质（碳）、NaCl溶液形成原电池，发生吸氧腐蚀 解析　铝不能与NaCl直接发生反应，选项A错误；氯化钠是强酸强碱盐，不发生水解，选项B错误；铝制品不能长时间存放食盐腌制的食品，是因为氯离子对氧化膜有破坏作用，若氧化膜被破坏，则由于铝制品不纯，铝与其中的杂质、氯化钠溶液形成原电池，铝失去电子，被氧化，发生吸氧腐蚀，选项C错误，选项D正确。‎ 答案　D ‎4.（2018·福州毕业班质检，12）科研人员设计一种电化学反应器，以Na2SO4溶液为电解质，负载纳米MnO2的导电微孔钛膜和不锈钢为电极材料。这种电催化膜反应器可用于正丙醇合成丙酸，装置示意图如图。以下叙述错误的是（　　）‎ A.微孔钛膜作阴极 B.使用Na2SO4溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性 C.丙醇转化为丙酸的电极反应式为：CH3CH2CH2OH＋H2O－4e－===CH3CH2COOH＋4H＋‎ D.反应器工作时料槽中正丙醇分子向电催化膜移动 解析　微孔钛膜与电源正极相连，作阳极，A项错误；Na2SO4为强电解质，使用Na2SO4溶液是为了在电解开始时增强溶液导电性，B项正确；丙醇转化为丙酸，发生氧化反应：CH3CH2CH2OH＋H2O－4e－===CH3CH2COOH＋4H＋，C项正确；反应器工作时，正丙醇发生氧化反应，根据阳极上发生氧化反应，知正丙醇分子向电催化膜移动，D项正确。‎ 答案　A ‎5.利用如图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是（　　）‎ A.氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到NaOH B.铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4‎ C.电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属 D.外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属 解析　电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH。电解法精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极；电镀时，应以镀层金属作阳极，待镀金属作阴极。‎ 答案　D ‎6.电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，电极为惰性电极。下列叙述中正确的是（　　）‎ A.B膜是阴离子交换膜 B.通电后，海水中阳离子往a电极处运动 C.通电后，a电极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D.通电后，b电极区周围会出现少量白色沉淀 解析　根据海水中离子成分及离子放电顺序知，通电后阳极是氯离子放电，阴极是氢离子放电，电解过程中，海水中阳离子通过B膜进入阴极区，所以B膜是阳离子交换膜（海水中阴离子通过A膜进入阳极区），b电极（阴极）区周围OH－浓度增大，与镁离子反应生成白色沉淀。‎ 答案　D ‎7.（2018·浙江温州十校联合体期末联考）如图所示实验装置，下列说法不正确的是（　　）‎ A.装置为铁的吸氧腐蚀实验 B.一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀 C.向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊试液，可观察到石墨附近的溶液变红 D.若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置内发生析氢腐蚀 解析　无锈铁钉通过导线与石墨棒相连并插入饱和食盐水中形成原电池，由于NaCl溶液呈中性，故铁钉发生吸氧腐蚀，则正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===‎ ‎4OH－，A正确；发生腐蚀时，Fe作负极被氧化，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，一段时间后，铁钉附近溶液中含有Fe2＋，滴入NaOH溶液时，先生成Fe（OH）2沉淀，后被氧化生成Fe（OH）3沉淀，B正确；发生吸氧腐蚀时，石墨棒周围溶液呈碱性，滴入石蕊试液，溶液变成蓝色，C错误；将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，电解质溶液呈酸性，发生腐蚀时，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故发生析氢腐蚀，D正确。‎ 答案　C ‎8.（2019·广东深圳一模）利用如图所示装置可制取H2，两个电极均为惰性电极，c为阴离子交换膜。下列叙述正确的是（　　）‎ A.a为电源的正极 B.工作时，OH－向左室迁移 C.右室的电极反应式为C2H5OH＋H2O－4e－===CH3COO－＋5H＋‎ D.生成H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1‎ 解析　根据图示，电解池左侧生成氢气，是溶液中的水放电，发生了还原反应，左侧电极为阴极，则a为电源的负极，故A错误；工作时，在阴极水放电生成H2和OH－，OH－浓度增大，向右室迁移，故B错误；右室电极为阳极，发生氧化反应，根据图示，右室溶液显碱性，不可能生成H＋，故C错误；根据得失电子守恒，生成1 mol H2转移2 mol电子，则生成CH3COONa的物质的量为＝0.5 mol，H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1，故D正确。‎ 答案　D ‎9.（2018·湖北武汉部分学校调研）如图所示，甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是（　　）‎ A.甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH＋6e－＋2H2O===CO＋8H＋‎ B.反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度 C.甲池中消耗224 mL（标准状况）O2，此时丙池中理论上产生1.16 g 固体 D.若将乙池电解质溶液换成AgNO3溶液，则可以实现在石墨棒上镀银 解析　甲池通入CH3OH的电极发生氧化反应：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，A项错误；乙池中石墨作阳极，Ag作阴极，电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，由于CuSO4溶液过量，溶液中减少的是“2Cu＋O2↑”，因此加入CuO或CuCO3能使原溶液恢复到原浓度，B项错误；丙池中的总反应为MgCl2＋2H2OMg（OH）2↓＋H2↑＋Cl2↑，根据各电极上转移电子数相同，可得关系式：O2～4e－～2Mg（OH）2，丙池中产生Mg（OH）2固体的质量为×2×58 g·mol－1＝1.16 g，C项正确；石墨棒作阳极，Ag作阴极，只能在银极上镀银，D项错误。‎ 答案　C ‎10.钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。‎ ‎（1）抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为____________________________________________________________________。‎ ‎（2）利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ ‎①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于　　　　处。‎ ‎②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为　　　　。‎ ‎（3）图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，X电极溶解的铜的质量　　　　3.2 g（填“<”“>”或“＝”）。‎ ‎（4）图中若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，铜电极发生的反应是　　　　，若将开关K置于N处，发生的总反应是____________________________________________________________________。‎ 解析　（1）铁锈的成分为Fe2O3，能和盐酸反应生成FeCl3和水，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为Fe＋2FeCl3===3FeCl2。‎ ‎（2）①若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极即连接电源的负极，故K连接N处。②若X为锌，开关K置于M处，Zn为阳极被腐蚀，Fe为阴极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。‎ ‎（3）若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，由于粗铜中有杂质参加反应，所以X电极溶解的铜的质量<3.2 g。‎ ‎（4）若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，此时构成原电池装置，铜电极为正极，发生的反应是2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；若将开关K置于N处，此时构成电解池装置，铜为阳极，铜本身被氧化而溶解，阴极铁离子被还原，发生的总反应是：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。‎ 答案　（1）Fe＋2FeCl3===3FeCl2‎ ‎（2）①N　②牺牲阳极的阴极保护法　（3）<‎ ‎（4）2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋‎ ‎11.（2018·石景山高三上学期期末考试）知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题（显示的电极均为石墨）。‎ ‎（1）图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是　　　　（填化学式），U形管　　　　（填“左”或“右”）边的溶液变红。‎ ‎（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的　　　　极；该发生器中反应的总离子方程式为______________________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示（其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过）。‎ ‎①燃料电池B中的电极反应式分别为 负极________________________________________________________________，‎ 正极________________________________________________________________。‎ ‎②分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为　　　　。‎ 解析　（1）图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球a中气体是氯气，气球b中的气体是氢气，同时阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以U形管右边溶液变红色。‎ ‎（2）利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成 NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极，其电池反应式为Cl－＋H2OClO－＋H2↑。‎ ‎（3）①B是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体Y，则Y是氢气，则电解池中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；燃料电池中通入氧化剂的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极、正极反应式分别为2H2－4e－＋4OH－===4H2O、O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②图3电解池中加入NaOH目的是增大溶液导电性，通入电解池后生成氢氧化钠，所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%>a%>c%。‎ 答案　（1）H2　右 ‎（2）负　Cl－＋H2OClO－＋H2↑‎ ‎（3）①2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ ‎②b%>a%>c%‎ ‎[B级　拔高选做题]‎ ‎12.某同学进行下列实验：‎ 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe（CN）6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 下列说法不合理的是（　　）‎ A.生铁片发生吸氧腐蚀 B.中心区：Fe－2e－===Fe2＋‎ C.边缘处：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D.交界处：4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe（OH）3＋8H＋‎ 解析　生铁片边缘处为红色，说明生成了氢氧根离子，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了亚铁离子，Fe－2e－===Fe2＋，故B合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化生成了氢氧化铁，故D不合理。‎ 答案　D ‎13.（2018·湖北八校第二次联考）H3BO3可以通过电解NaB（OH）4溶液的方法制备，其工作原理如图所示，下列叙述错误的是（　　）‎ A.M室发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ B.N室中：a%

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