2020版高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 第3节 电解池金属的电化学腐蚀与防护课时跟踪练

2020版高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 第3节 电解池金属的电化学腐蚀与防护课时跟踪练

第3节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 课时跟踪练 一、选择题 ‎1．下列事实与电化学原理无关的是(　　)‎ A．金属钠与氧气反应生成过氧化钠 B．铁制器件在潮湿空气中生锈 C．镀锌铁片比镀锡铁片更耐腐蚀 D．远洋海轮的外壳连接锌块可保护轮船不受腐蚀 解析：金属钠与氧气反应生成过氧化钠，与原电池无关，故A正确；铁在潮湿空气中形成原电池发生吸氧腐蚀，故B错误；镀锌铁发生金属被腐蚀现象时，因Zn比Fe活泼，Zn被腐蚀，镀锡铁破损后发生电化腐蚀，因Fe比Sn活泼，因而是铁被腐蚀，所以，镀锌铁比镀锡铁耐用，故C错误；原电池中活泼金属做负极，腐蚀锌，保护了锌，故D错误。‎ 答案：A ‎2．取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是(　　)‎ A．b电极是阴极 B．a电极与电源的正极相连接 C．电解过程中，水是氧化剂 D．b电极附近溶液的pH变小 解析：电解饱和NaCl溶液，阳极生成Cl2，Cl2与水反应生成HClO和HCl，HClO具有漂白性，盐酸具有酸性，可使pH试纸变红色，HClO又可将红色漂白，故内圆为白色，外圈为红色，可推出a为阳极，A正确；a为阳极与电源正极相连，B正确；电解过程中，H2O得电子，为氧化剂，C正确；b电极附近有OH－生成，pH增大，D错误。‎ 答案：D ‎3．下列有关电化学装置完全正确的是(　　)‎ A B C D 8‎ 铜的精炼 铁上镀银 防止Fe被腐蚀 构成铜锌原电池 解析：电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，纯铜作阴极，A错误；铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，B错误；C是外加电流的阴极保护法，正确；铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中， D错误。‎ 答案：C ‎4．(2017·海南卷)一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋。下列叙述错误的是(　　)‎ A．Pd电极b为阴极 B．阴极的反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3‎ C．H＋由阳极向阴极迁移 D．陶瓷可以隔离N2和H2‎ 解析：此装置为电解池，总反应式是N2＋3H2===2NH3，Pd电极b上是氢气发生氧化反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A错误；根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B正确；根据电解池的原理，阳离子在阴极上放电，即有阳极移向阴极，故C正确；根据装置图，陶瓷可以隔离N2和H2，故D正确。‎ 答案：A ‎5．烧杯A中盛放0.1 mol·L－1的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1 mol·L－1的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，组成的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．A为原电池，B为电解池 B．A为电解池，B为原电池 C．当A烧杯中产生0.1 mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mol D．经过一段时间，B烧杯中溶液的pH增大 解析：构成A装置的是活泼性不同的两电极，两电极均浸在电解质溶液中，‎ 8‎ 两极形成了闭合回路，所以A装置为原电池装置，且A装置为B装置提供电能。A装置中的电极反应式：正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。B装置中的电极反应式：阴极： Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。装置B是电解氯化铜溶液，铜离子浓度减小，水解程度减小，溶液的pH增大。‎ 答案：B ‎6．铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．阳极电极方程式为Al－3e－＋6OH－===Al2O3＋H2O B．随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大 C．当阴极生成气体‎3.36 L(标准状况)时，阳极增重‎2.4 g D．电解过程中H＋移向铝电极 解析：电解质为硫酸溶液，OH－不可能参加反应，A错误；根据原电池装置和题目信息可知电解总反应方程式为2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑，H2O减少，溶液的pH逐渐减小，B错误；阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，H2的物质的量为‎3.36 L÷‎22.4 L·mol－1＝0.15 mol，则转移电子为2×0.15 mol＝0.3 mol，阳极反应为Al－3e－===Al3＋。根据差量法进行计算：设阳极增重的质量为x。‎ ‎2Al＋3H2O===Al2O3＋3H2～6e－　　　Δm ‎　　　　　　　　　6 　　　　　　　48 ‎ ‎　　　　　　　　　0.3 　　　　　　x ＝，解得x＝‎2.4 g，即阳极增重‎2.4 g，C正确；根据电流的方向可知，阳离子移向阴极，所以H＋移向石墨电极，D错误。‎ 答案：C ‎7．把物质的量均为0.1 mol的CuCl2和H2SO4溶于水制成100 mL的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是(　　)‎ A．电路中共转移0.6NA个电子 B．阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2 mol C．阴极质量增加‎3.2 g D．电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 mol·L－1‎ 8‎ 解析：阳极开始产生Cl2，后产生O2，阴极开始产生Cu，后产生H2，根据题意两极收集到的气体在相同条件下体积相同，则阴极产生0.2 mol H2，阳极产生0.1 mol Cl2和0.1 mol O2，则转移电子数为0.6NA，A正确、B错误；阴极析出铜0.1 mol，即‎6.4 g，C错误；电解后溶液的体积未知，故不能计算浓度，D错误。‎ 答案：A ‎8．‎1 L某溶液中含有的离子如下表：‎ 离　子 Cu2＋‎ Al3＋‎ NO Cl－‎ 物质的量浓度/(mol·L－1)‎ ‎1‎ ‎1‎ a ‎1‎ 用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e－通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是(　　)‎ A．电解后溶液呈酸性 B．a＝3‎ C．阳极生成1.5 mol Cl2‎ D．阴极析出的金属是铜与铝 解析：1 mol Cu2＋放电的过程中，另一极Cl－和OH－各放电1 mol，故溶液显酸性，A正确；根据电荷守恒可推知a＝4，B不正确；Cl－的物质的量为1 mol，阳极不会产生1.5 mol Cl2，C不正确；铝较活泼，在溶液中Al3＋不会放电，D不正确。‎ 答案：A ‎9．工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ 已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解；‎ ‎②氧化性：Ni2＋(高浓度)＞H＋＞Ni2＋(低浓度)。‎ A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小 C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变 解析：电极反应式为阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；阴极：Ni2＋＋2e－===Ni、2H＋＋2e－===H2↑，A项正确；由于C室中Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从A室移向B室，‎ 8‎ 所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，B错误；由于H＋的氧化性大于Ni2＋(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH，C正确；若去掉阳离子膜，在阳极Cl－首先放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，D正确。‎ 答案：B 二、非选择题 ‎10．Ⅰ.如图所示的是探究金属腐蚀条件的实验装置图，请分析实验并回答下列问题：‎ ‎(1)若起始时甲、乙、丙3套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是________。‎ ‎(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越________(填“高”或“低”)，钢铁越易腐蚀。‎ ‎(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为 ‎______________________________________________________。‎ Ⅱ.利用化学反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，请你选择合适的电极材料和电解质溶液，设计一个原电池。可供选择的电极材料：铁棒、铜棒、石墨棒。可供选择的电解质溶液：CuCl2溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液。‎ 请填写下列空白：‎ ‎(1)选择________作正极材料，________作负极材料；选择________作电解质溶液。‎ ‎(2)写出有关的电极反应式：‎ 正极：_______________________________________________；‎ 负极：________________________________________________。‎ 解析：Ⅰ.(1)甲、乙、丙3套装置中的乙装置形成了原电池，铁作负极失电子，碳作正极，氧气得电子，使试管内压强降低，所以乙中导管中液面上升最高。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高，越易形成原电池造成钢铁的腐蚀。(3)乙装置形成了原电池，碳作正极，氧气得电子，电极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。‎ Ⅱ.把氧化还原反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2拆成两个半反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，还原反应，是正极的反应式；Cu－2e－===Cu2＋，氧化反应，是负极的反应式；含Fe3＋的溶液作电解液，活泼性不同的金属或非金属作两极，其中铜棒作负极。‎ 答案：Ⅰ.(1)乙　(2)高　(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－‎ Ⅱ.(1)石墨棒　铜棒　FeCl3溶液　(2)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu－2e－===Cu2＋‎ 8‎ ‎11．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：‎ ‎(1)若X、Y都是惰性电极，a是AgNO3溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴石蕊试液，则：‎ ‎①电解池中Y电极上的电极反应式为_____________________‎ ‎______________________________________________________。‎ 在Y电极附近观察到的实验现象是_____________________‎ ‎_____________________________________________________；‎ 检验该电极反应产物的方法是_____________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎②X电极上的电极反应式为_____________________________。‎ ‎(2)如要用电解方法精炼粗镍，电解液a选用Ni(NO3)2溶液，则：①X电极的材料是_________，电极反应式为________________，②Y极的材料是________，电极反应式为_________________(说明：杂质发生的电极反应不必写出)。‎ 解析：(1)用惰性电极电解AgNO3溶液时，阳极反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑；阴极反应：4Ag＋＋4e－===4Ag。与电源正极相连的电极为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。Y电极在反应过程中消耗了H2O电离出的OH－，生成了H＋，溶液呈酸性，加入石蕊试液显红色，Y电极产生氧气，能使带火星的木条复燃；X电极产生Ag。(2)电解精炼Ni时，用粗镍作阳极，纯镍为阴极。反应过程中阳极上的Ni以及比Ni活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Ni差的金属形成阳极泥；在阴极只有Ni2＋能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极，所以，X电极的材料是纯镍，电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni；Y电极的材料是粗镍，电极反应式为Ni－2e－===Ni2＋。‎ 答案：(1)①2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　有无色气体放出，溶液变红　用带火星的木条检验，木条复燃　②4Ag＋＋4e－===4Ag ‎(2)①纯镍　Ni2＋＋2e－===Ni ‎②粗镍　Ni－2e－===Ni2＋‎ ‎12．(1)电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。‎ 8‎ 电化学降解NO的原理如图，电源正极为________(填“A”或“B”)，阴极反应式为_________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(2)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。‎ ‎①为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中c(NH)________(填“>”“＜”或“＝”)c(NO)。‎ ‎②Ir－Ru惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式为 ‎_______________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎③理论上电路中每转移3 mol e－，最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是________g。‎ ‎(3)电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如下图所示，KHCO3应进入________(填“阴极”或“阳极”)室。结合方程式简述再生K2CO3的原理是_____________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ 解析：(1)由题给原理图可知，Ag－Pt电极上NO发生还原反应生成氮气，因此Ag－Pt电极为阴极，电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，则B为负极，A为电源正极。‎ ‎(2)①溶液呈现电中性，c(NH)＋c(H＋)＝c(NO)＋c(OH－)，pH约为5呈酸性，即c(H＋)>c(OH－)，则c(NH)＜c(NO)；②Ir－Ru惰性电极有吸附氧气作用，氧气得电子发生还原反应，‎ 8‎ O2＋2H＋＋2e－===H2O2；③4NH3＋3O2===2N2＋6H2O中，4 mol氨气转移12 mol电子，因此转移3 mol电子，最多可以处理NH3·H2O的物质的量为1 mol，其质量为‎17 g。‎ ‎(3)电解法也可以使K2CO3溶液再生。根据题图可知，水电离产生的H＋在阴极获得电子变为氢气逸出，水产生的OH－在阳极失去电子变为O2，产生的OH－和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生。‎ 答案：(1)A　2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O ‎(2)①＜　②O2＋2H＋＋2e－===H2O2　③17‎ ‎(3)阴极　水电离出H＋在阴极得电子生成H2，使水的平衡正向移动，产生的OH－和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生 8‎