2020届高考化学一轮复习（浙江）电解池　金属的腐蚀与防护作业

2020届高考化学一轮复习（浙江）电解池　金属的腐蚀与防护作业

第三单元　电解池　金属的腐蚀与防护 ‎1.很多银纪念币材料为铜芯镀银,依据所掌握的电化学原理知识判断,下列说法正确的是(　　)‎ A.制作这种银纪念币时,纯银作阳极 B.银纪念币制作过程中保持电流恒定,升高温度会加快电镀的速率 C.电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)保持不变 D.锌、铜、稀硫酸组成的原电池中,放电一段时间后,铜片质量减小 答案　A　铜芯上镀银时,应用铜器作阴极、纯银作阳极,A正确;电镀的速率只与电路中通过电子的速率有关,所以保持电流恒定,升高温度,电镀的速率不变,B错误;电解精炼铜时,粗铜作阳极,粗铜中的Zn、Fe等杂质也失电子产生Zn2+、Fe2+等,阴极上只析出铜,故溶液中c(Cu2+)减小,C错误;铜锌原电池中,铜作正极,其质量不变,D错误。‎ ‎2.(2017课标Ⅰ,11,6分)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 答案　C　本题考查金属的腐蚀和防护。C项,高硅铸铁为惰性辅助阳极,不可能损耗,错误。‎ ‎3.四个电解装置都以Pt作电极,它们分别盛有如下电解质溶液进行电解,电解一段时间后,测定其pH变化,所记录的结果正确的是(　　)‎ 选项 A B C D 电解质溶液 HCl溶液 AgNO3溶液 KOH溶液 BaCl2溶液 pH变化 减小 增大 增大 不变 答案　C　电解盐酸,溶质HCl的量会减少,溶剂的量不变,所以酸性减弱,pH增大,故A错误;电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气,溶液酸性增强,pH减小,故B错误;电解氢氧化钾 溶液的实质是电解水,溶质的量不变,溶剂的量减少,碱性增强,pH增大,故C正确;电解氯化钡溶液得到的是氢氧化钡、氢气和氯气,溶液碱性增强,pH增大,故D错误。‎ ‎4.埋在地下的钢管常用如图所示方法加以保护,使其免受腐蚀。关于此方法,下列说法正确的是(　　)‎ A.金属棒X的材料可能为铜 B.金属棒X的材料可能为碳 C.钢管附近土壤的pH可能会上升 D.这种方法称为外加电流的阴极保护法 答案　C　X必须是比Fe活泼的金属,A、B错误;钢管是原电池的正极,所以电极反应为2H2O+O2+4e- 4OH-,C正确;这种方法没有外加电流,D错误。‎ ‎5.关于下列各装置图的叙述中,不正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　①　　　　　　　　　②‎ ‎　　　　　　　 ③　　　　　　　　　④‎ A.用装置①精炼铜,则a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液 B.装置②的总反应是:Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+‎ C.装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连 D.装置④中的铁钉几乎没被腐蚀 答案　B　根据装置①中电流的方向可知a为电解池的阳极,则用来精炼铜时,a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液,故A正确;铁比铜活泼,为原电池的负极,发生的总反应为Fe+2Fe3+‎ ‎ 3Fe2+,故B错误;装置③为外加电流的阴极保护法,钢闸门应与外接电源的负极相连,故C正确;浓硫酸具有吸水性,在干燥的环境中铁难以被腐蚀,故D正确。‎ ‎6.在常温下用惰性电极电解1 L pH=6的硝酸银溶液,装置如图所示。关于该电解池,下列叙述中不正确的是(　　)‎ A.在电解过程中烧杯中溶液的pH逐渐减小 B.电极Ⅰ增重216 g,则电极Ⅱ上生成11.2 L气体 C.要使电解后的溶液恢复原状可以加入Ag2O固体 D.溶液中离子的流向为:Ag+ 电极Ⅰ,NO‎3‎‎-‎ 电极Ⅱ 答案　B　用惰性电极电解硝酸银溶液,总反应为4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3,由于HNO3的生成,电解过程中溶液的pH减小,A正确;根据装置图中电子的流向可知电极Ⅰ作阴极,电极反应为Ag++e- Ag,电极Ⅱ作阳极,电极反应为2H2O-4e- 4H++O2↑,根据得失电子守恒可知,n(e-)=n(Ag)=‎216 g‎108 g/mol=2 mol,n(O2)=0.5 mol,在标准状况下的体积是11.2 L,B项未指明标准状况下;电解硝酸银溶液过程中析出Ag,放出O2,故加入Ag2O固体可使电解后的溶液恢复原状(2Ag2O+4HNO3 4AgNO3+2H2O),C正确;电解池工作时,溶液中阳离子移向阴极,阴离子移向阳极,D正确。‎ ‎7.氢氧化锂是制取锂和锂的化合物的原料,用电解法制备氢氧化锂的工作原理如下图所示:‎ 下列叙述不正确的是(　　)‎ A.b极附近溶液的pH增大 B.a极发生的反应为2H2O-4e- O2↑+4H+‎ C.该法制备LiOH还可得到硫酸和氢气等产品 D.当电路中通过1 mol电子时,可得到2 mol LiOH 答案　D　根据离子的移动方向可推出石墨a是阳极,石墨b是阴极;a极发生氧化反应,即2H2O-4e- O2↑+4H+,H+结合SO‎4‎‎2-‎得硫酸;b极H+得电子放出氢气,c(OH-)增大,溶液的pH增大,OH-结合Li+生成LiOH;由得失电子守恒知,电路中通过1 mol电子时,得到1 mol LiOH。‎ ‎8.利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护,下列说法不正确的是(　　)‎ A.若X为锌棒,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀 B.若X为锌棒,开关K置于M处,铁电极发生的反应为:Fe-2e- Fe2+‎ C.若X为碳棒,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀 D.若X为碳棒,开关K置于N处,铁电极的反应:2H++2e- H2↑‎ 答案　B　若X为锌棒,开关K置于M处,形成原电池,此时金属锌为负极,金属铁为正极,氧气在铁电极上发生还原反应,金属铁被保护,可减缓铁的腐蚀,故A正确、B错误;若X为碳棒,开关K置于N处,形成电解池,此时金属铁为阴极,H+在铁电极上发生还原反应,铁被保护,可减缓铁的腐蚀,故C、D正确。‎ ‎9.电解NO制备NH4NO3的工作原理如图所示,X、Y均为Pt电极,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A。下列说法正确的是(　　)‎ A.物质A为NH3‎ B.X电极为电解池的阳极 C.Y电极上发生了还原反应 D.Y电极反应式为NO-3e-+4OH- NO‎3‎‎-‎+2H2O 答案　A　结合题中电解NO制备NH4NO3的装置图可知,阳极反应为NO-3e-+2H2O NO‎3‎‎-‎+4H+,阴极反应为NO+5e-+6H+ NH‎4‎‎+‎+H2O,由两电极反应可知,总反应方程式为8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3,因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3,则需补充NH3‎ ‎,A项正确;由于X电极上生成NH‎4‎‎+‎,故X电极为阴极,Y电极为阳极,Y电极发生氧化反应,Y电极的反应式为NO-3e-+2H2O NO‎3‎‎-‎+4H+,B、C、D项错误。‎ ‎10.用图甲装置电解一定量的CuSO4溶液,M、N为惰性电极。电解过程实验数据如图乙所示,横轴表示电解过程中转移电子的物质的量,纵轴表示电解过程产生气体的总体积。下列说法不正确的是(　　)‎ A.A点所得溶液只需加入一定量的CuO固体就可恢复到起始状态 B.电解过程中N电极表面先有红色物质生成,后有气泡产生 C.Q点时M、N两电极上产生的气体在相同条件下总体积相同 D.若M电极材料换成Cu,则电解过程中CuSO4溶液的浓度不变 答案　A　惰性材料作电极,阳极的电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,阴极上Cu2+先放电,即P点前阴极的电极反应式为Cu2++2e-Cu,P点后,阴极的电极反应式为2H++2e-H2↑,即A点是电解完CuSO4后,又电解了一部分水,只加入CuO不能恢复到原来的状态,故A说法错误;N极接电源的负极,N极上先有红色固体铜析出,然后有气泡产生,故B说法正确;Q点的气体来自两个阶段,第一阶段:阳极电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,阴极电极反应式为Cu2++2e-Cu,第二阶段:阳极电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,阴极反应式为2H++2e-H2↑,P点产生的气体为氧气,其体积为b L,从P点到Q点为第二阶段,阴极产生的气体体积为2b L,阳极产生的气体体积为b L,阳极气体总体积为(b+b)L=2b L,故C说法正确;若M电极换成Cu,则阳极上发生反应Cu-2e-Cu2+,阴极反应式为Cu2++2e-Cu,因此电解过程中CuSO4溶液的浓度不变,故D说法正确。‎ ‎11.电化学在日常生活中用途广泛,图甲是镁—次氯酸钠燃料电池,电池总反应为:Mg+ClO-+H2OCl-+Mg(OH)2,图乙是含Cr2O‎7‎‎2-‎的工业废水的处理。下列说法正确的是(　　)‎ A.图甲中发生的氧化反应是Mg2++ClO-+H2O+2e-Cl-+Mg(OH)2‎ B.图乙中惰性电极上有O2放出 C.图乙中Cr2O‎7‎‎2-‎向惰性电极移动,与该极附近的OH-结合转化成Cr(OH)3而被除去 D.若图甲中3.6 g镁产生的电量用于图乙废水处理,理论上图乙中有8.4 g阳极材料参与反应 答案　D　A项,所给反应为还原反应,故错误;B项,图乙中惰性电极为阴极,有H2放出,故错误;C项,图乙中Cr2O‎7‎‎2-‎向阳极(金属铁)移动,故错误。‎ ‎12.某可充电电池的原理如图所示,已知a、b为惰性电极,溶液呈酸性。充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色。下列叙述正确的是(　　)‎ 注:V2+为紫色,V3+为绿色,VO‎2‎‎+‎为黄色,VO2+为蓝色 A.放电时,H+从左槽迁移进右槽 B.放电过程中,左槽溶液颜色由黄色变为蓝色 C.充电时,b极接直流电源正极,a极接直流电源负极 D.充电过程中,a极的电极反应式为VO‎2‎‎+‎+2H++e-VO2++H2O 答案　B　充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色,即V3+V2+,充电时b作阴极,接直流电源负极,a极接直流电源正极,C错误;放电时,b是负极,a是正极,a极发生还原反应,即VO‎2‎‎+‎VO2+,左槽溶液颜色由黄色变为蓝色,H+从右槽迁移进左槽,A错误,B正确;充电过程中,a极是阳极,电极反应式为VO2+-e-+H2OVO‎2‎‎+‎+2H+,D错误。‎ ‎13.人类活动产生的CO2长期积累,威胁到生态环境,其减排问题受到全世界关注。‎ ‎(1)工业上常用高浓度的K2CO3 溶液吸收CO2,得到溶液X,再利用电解法使K2CO3 溶液再生,其装置示意图如图1,在阳极区发生的反应包括　　　　　　　　　　　　　和H++HCO‎3‎‎-‎ H2O+CO2↑。  ‎ 图1‎ ‎(2)已知某种甲醇燃料电池中,电解质溶液呈酸性,示意图如图2,工作结束后,B电极室溶液的pH与工作前相比将　　　　(填 “增大” “减小”或“不变”,溶液体积变化忽略不计)。A电极附近甲醇发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。  ‎ 图2‎ 答案　(1)4OH--4e- 2H2O+O2↑‎ ‎(2)不变　CH3OH+H2O-6e- 6H++CO2↑‎ 解析　(1)阳极上氢氧根离子放电生成氧气和水,电极反应式为4OH--4e- 2H2O+O2↑ 。(2)电池的总反应为2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O,因溶液体积变化忽略不计且H+没有净消耗,所以B电极室溶液pH不变;A电极上甲醇失去电子发生氧化反应,电极反应式为 CH3OH+H2O-6e- 6H++CO2↑。‎ ‎14.(2017江苏单科,16,12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:‎ 注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。‎ ‎(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH　　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)。 ‎ ‎(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　,阴极产生的物质A的化学式为　　　　　。 ‎ ‎(5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)Al2O3+2OH-2AlO‎2‎‎-‎+H2O ‎(2)减小 ‎(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化 ‎(4)4CO‎3‎‎2-‎+2H2O-4e-4HCO‎3‎‎-‎+O2↑　H2‎ ‎(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜 解析　(1)Al2O3是两性氧化物,能与强碱反应生成AlO‎2‎‎-‎和H2O。‎ ‎(2)“碱溶”时,NaOH溶液应过量,则在“过滤Ⅰ”所得滤液中一定含有过量的NaOH,当加入NaHCO3溶液时,HCO‎3‎‎-‎+OH- CO‎3‎‎2-‎+H2O,使c(OH-)减小,故pH减小。‎ ‎(3)电解熔融Al2O3时,阳极反应式为:2O2--4e- O2↑,O2会与石墨发生化学反应,从而消耗石墨。‎ ‎(4)阳极应是H2O电离出的OH-放电,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的条件下,H+与CO‎3‎‎2-‎反应生成HCO‎3‎‎-‎,故阳极的电极反应式为:4CO‎3‎‎2-‎+2H2O-4e- 4HCO‎3‎‎-‎+O2↑;阴极的电极反应式为:4H2O+4e- 2H2↑+4OH-,所以物质A为H2。‎ ‎(5)铝粉表面有Al2O3薄膜,阻碍反应的进行,而添加少量NH4Cl固体,NH4Cl分解生成的HCl能与Al2O3反应,破坏Al2O3薄膜,有利于Al和N2反应。‎