2021届一轮复习鲁科版电解池、金属的腐蚀与防护作业

2021届一轮复习鲁科版电解池、金属的腐蚀与防护作业

电解池、金属的腐蚀与防护 ‎1.常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液，电解一段时间后，下列有关电解质溶液变化的说法正确的是(　　)‎ A.电解质溶液的浓度增大，pH减小 B.电解质溶液的浓度增大，pH增大 C.电解质溶液的浓度减小，pH减小 ‎ D.电解质溶液的浓度不变，pH不变 解析　NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液呈酸性，常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液实质是电解水，因此NaHSO4溶液的浓度增大，[H＋]增大，pH减小，故A项正确。‎ 答案　A ‎2.某研究性学习小组用如图装置研究不同能量之间的转化问题。下列说法正确的是(　　)‎ A.断开开关S1，闭合开关S2，化学能转化为电能，电能转化为光能等 B.断开开关S1，闭合开关S2，此时构成的装置属于电解池 C.断开开关S2，闭合开关S1，此时构成的装置属于原电池 D.断开开关S2，闭合开关S1，化学能转化为电能 解析　从装置图可知断开开关S1，闭合开关S2，构成原电池，化学能转化为电能，电能转化为光能等，A项正确，B项错误；断开开关S2，闭合开关S1，此时构成的装置属于电解池，C、D两项错误。‎ 答案　A ‎3.下列说法正确的是(　　)‎ A.图(a)中，随着电解的进行，溶液中H＋的浓度越来越小 B.图(b)中，Mg电极作电池的负极 C.图(c)中，发生的反应为Co＋Cd2＋===Cd＋Co2＋‎ D.图(d)中，K分别与M、N连接时，Fe电极均受到保护 解析　图(a)中，有外加电源，是电解池，电解硫酸溶液实质上是电解水，硫酸浓度增大，溶液中H＋的浓度越来越大，A错误；(b)图装置是原电池，Al和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，Mg与NaOH溶液不反应，则Al电极是原电池的负极，Mg电极作原电池的正极，B错误；图(c)是原电池，据图可知，Cd为负极，失去电子，Co2＋在正极得电子发生还原反应，则发生的反应为Cd＋Co2＋===Cd2＋＋Co，C错误；图(d)中，K与M连接时构成电解池，Fe与电源负极相连得到保护，K与N相连时形成原电池，Zn比Fe活泼，Fe作原电池的正极得到保护，D正确。‎ 答案　D ‎4.某同学设计如图所示装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是(　　)‎ A.石墨电极与直流电源负极相连 B.用湿润淀粉KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色 C.氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na＋向石墨电极迁移 D.铜电极的反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ 解析　若该装置是探究氯碱工业原理，则Cu电极应该与电源的负极连接，石墨电极与直流电源正极相连，A项错误；Cu电极为阴极，在阴极发生反应：2H＋＋2e－‎ ‎===H2↑；在阳极C电极上发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；所以用湿润淀粉KI试纸在碳电极附近检验气体，试纸变蓝色，B项错误；由于Cu电极为阴极，在阴极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑；破坏了附近的水的电离平衡，最终在Cu电极附近氢氧化钠产生，Na＋向铜电极迁移，C项错误；铜电极的反应式为2H＋＋2e－===H2↑，D项正确。‎ 答案　D ‎5.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 ‎6.锂—空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A.正极区产生的LiOH可回收利用 B.电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替 C.该电池放电时，正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O D.该电池充电时，阴极发生氧化反应：Li＋＋e－===Li 解析　金属Li在负极发生氧化反应生成Li＋，Li＋向正极移动，与正极区生成的OH－结合形成LiOH，从分离出的LiOH中可以回收Li而循环使用，故正极区产生的LiOH可回收利用，A正确；Li能与盐酸反应生成H2，故电池中的有机电解液不能用稀盐酸代替，B错误；该电池放电时，O2在正极得电子发生还原反应生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误；该电池充电时，阴极上Li＋得电子发生还原反应，电极反应式为Li＋＋e－===Li，D错误。‎ 答案　A ‎7.如图所示两套实验装置，分别回答下列问题。‎ ‎(1)装置1中的石墨作________(填“正”或“负”)极，该装置发生的总反应的离子方程式为____________________________________________。‎ ‎(2)装置2中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol·L－1的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨附近溶液首先变红。‎ ‎①电源的M端为________极；甲烧杯中铁极的电极反应式为________________________________________________________________。‎ ‎②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 ‎________________________________________________________________。‎ ‎③停止通电后，取出Cu电极，洗涤、干燥、称量，电极增重0.64 g，甲烧杯中产生的气体在标准状况下的体积为________ mL。‎ 解析　(1)铜可被Fe3＋氧化，发生反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，形成原电池时，铜为负极，发生氧化反应，石墨为正极。(2)由题意知，甲池中石墨极为阴极，则铁极为阳极，乙池中铜作阴极，石墨作阳极。①铁极为阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，则M端为正极；②‎ 乙烧杯中用铜作阴极、石墨作阳极来电解硫酸铜溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子放电析出铜，电解方程式为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋；③取出Cu电极，洗涤、干燥、称量，电极增重0.64 g，则生成Cu的物质的量为＝0.01 mol，转移电子的物质的量为0.01 mol×2＝0.02 mol，甲烧杯中，阳极铁被氧化，阴极产生氢气，‎ ‎2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑‎ ‎ 2 mol 22.4 L ‎ 0.02 mol V V＝＝0.224 L，即224 mL。‎ 答案　(1)正　Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋‎ ‎(2)①正　Fe－2e－===Fe2＋　②2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　③224‎ ‎8.连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，还原性比NaHSO3更强，工业上广泛用于纺织品漂白及作脱氧剂等。工业上可用惰性电极电解NaHSO3溶液得到连二亚硫酸钠(Na2S2O4)，如下图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A.得到连二亚硫酸钠产品电极反应式为2HSO＋2e－===S2O＋2OH－‎ B.a为阳极 C.连二亚硫酸钠产品在阴极得到 D.若不加隔膜，则得不到连二亚硫酸钠 解析　由电解目的电解NaHSO3溶液制Na2S2O4分析可知a极为阴极，b极为阳极，故B项错误；C项正确；阴极反应式为2HSO＋2e－===S2O＋2OH－，A项正确；阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，如不加隔膜，阳极上产生的O2会氧化连二亚硫酸钠，故D项正确。‎ 答案　B ‎9.‎ 铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。下列说法正确的是(　　)‎ A.电池充电时，阴极的电极反应式为Cr3＋＋e－===Cr2＋‎ B.电池放电时，负极的电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋‎ C.电池放电时，Cl－从负极穿过选择性透过膜移向正极 D.电池放电时，电路中每通过0.1 mol电子，Fe3＋浓度降低0.1 mol·L－1‎ 解析　如图可知，正极(FeCl3/FeCl2＋盐酸)、负极(CrCl3/CrCl2)，负极反应为Cr2＋－e－===Cr3＋，正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋。充电时，b极为阴极，发生还原反应：Cr3＋＋e－===Cr2＋，A正确；充电时，为电解池，a极(阳极)反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，Cl－由b极移向a极，B、C错误；没有溶液的体积，无法计算浓度变化，D错误。‎ 答案　A ‎10.利用如图所示装置进行实验，甲、乙两池均为1 mol·L－1的AgNO3溶液，A、B均为Ag电极。实验开始先闭合K1，断开K2，一段时间后，断开K1，闭合K2，形成浓差电池，电流计指针偏转(Ag＋浓度越大，氧化性越强)。下列说法不正确的是(　　)‎ A.闭合K1，断开K2后，A极质量增大 B.闭合K1，断开K2后，乙池溶液浓度增大 C.断开K1，闭合K2后，NO向B极移动 D.断开K1，闭合K2后，A极发生氧化反应 解析　闭合K1，断开K2，为电解池，B为阳极，发生Ag－e－===Ag＋，故乙池浓度增大，B项正确；A为阴极，发生Ag＋＋e－===Ag，电极质量增大，A项正确；闭合K2，断开K1，为原电池，B为正极，NO向A极移动，C项错误；A极为负极，发生氧化反应，D项正确。‎ 答案　C ‎11.利用普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用如图所示的双膜(阴离子交换膜和过滤膜，其中过滤膜可阻止阳极泥及漂浮物进入阴极区)电解装置可制备高纯度的铜。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A.电极a为粗铜，电极b为精铜 B.阳极质量减少64 g，则穿过交换膜进入阳极区的阴离子的物质的量为2 mol C.乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区 D.当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g铜 解析　电解精炼铜装置中，粗铜作阳极，接电源正极，A项错误；粗铜中含有在通电条件下可溶解的金属杂质，故阳极溶解64 g金属时，转移电子的物质的量不一定是2 mol，则穿过交换膜进入阳极区的阴离子的物质的量无法确定，B项错误；乙膜为过滤膜，对阳极区的阳极泥及漂浮物进行过滤，甲膜为阴离子交换膜，防止阳极溶解的杂质阳离子进入阴极区，同时NO可穿过该膜，以平衡阳极区电荷，C项错误；阴极只有Cu2＋放电，故当电路中通过1 mol电子时，生成0.5 mol Cu，D项正确。‎ 答案　D ‎12.(1)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。‎ 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[NH]________(填“>”“<”或“＝”)[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。简述再生K2CO3的原理________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ 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↑＋6H2‎ O，则B为负极，A为电源正极。‎ ‎(2)①溶液呈现电中性，[NH]＋[H＋]＝[NO]＋[OH－]，pH约为5呈酸性，即[H＋]>[OH－]，则[NH]<[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，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。根据图示，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，使水的电离平衡正移，产生的OH－和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生 ‎13.(1)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：‎ ‎①“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________________________________________________________________。‎ ‎②“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________。‎ ‎(2)与常规方法不同，有研究者用HCl—CuCl2做蚀刻液。蚀铜结束，会产生大量含Cu＋‎ 废液，采用如图所示方法，可达到蚀刻液再生，回收金属铜的目的。此法采用掺硼的人造钻石BDD电极，可直接从水中形成一种具有强氧化性的氢氧自由基(HO·)，请写出BDD电极上的电极反应___________________________，‎ 进一步反应可实现蚀刻液再生，请写出刻蚀液再生的离子方程式________________________________________________________________。‎ ‎(3)电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。‎ ‎①阳极的电极反应式为___________________________________________。‎ ‎②简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ 解析　①电解Al2O3，阳极O2－放电生成O2，石墨(C)电极会被O2氧化。②阳极溶液中的阴离子即水中的OH－放电生成O2(图示)及H＋(2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)，H＋与CO结合生成HCO(CO＋H＋===HCO，由图阳极区Na2CO3生成NaHCO3)，写出总反应：4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑。阴极，水中的H＋放电生成H2。‎ ‎(2)由图知BDD电极为阳极，故发生氧化反应，强氧化性的HO·在阳极上产生故电极反应式为OH－－e－===HO·，刻蚀液再生即溶液中的Cu＋转变为Cu2＋，则反应的离子方程式为Cu＋＋HO·＋H＋===Cu2＋＋H2O。‎ ‎(3)①在阳极，OH－放电，电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。②浓缩室中得到浓乳酸的原理：阳极OH－放电，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；阴极中的A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大。‎ 答案　(1)①石墨电极被阳极上产生的O2氧化 ‎②4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑　H2‎ ‎(2)OH－－e－===HO·‎ Cu＋＋HO·＋H＋===Cu2＋＋H2O ‎(3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ ‎②阳极OH－放电，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大