（江苏专用）2014高考化学一轮复习精练 第五章专题五 第三单元 电解池 金属的腐蚀与防护

第三单元 电解池 金属的腐蚀与防护 (时间：45分钟满分：100分)考点题号电解原理2、3、4、6、7金属腐蚀与防护1、5、10电解原理的综合应用8、9、11一、选择题(本题包括4个小题，共24分，每小题只有1个选项符合题意)1下列说法正确的是 ()。A镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈 (2012江苏，10B)B铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀(2011江苏，3D)C铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应(2011江苏，12C)D铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加 (2010江苏，8A)解析A项，镀层是铜，当镀层破坏时，易形成电化学腐蚀而使相对活泼金属被腐蚀，即铁的腐蚀会加剧；B项，在海轮外壳上应装上比铁活泼的锌，不能用铜，否则加快铁的腐蚀，错误；C项，铅蓄电池放电时的负极反应、充电时的阳极反应均失电子发生氧化反应，错误；D项，铅蓄电池负极反应为：Pb2eSO42=PbSO4，PbSO4不溶于水，负极质量增加，错误。答案A2(2012自贡四诊)下列电极反应式与出现的环境相匹配的是 ()。电极反应式出现的环境AO22H2O4e=4OH碱性环境下氢氧燃料电池的负极反应B4OH4e=O22H2O弱酸性环境下钢铁的吸氧腐蚀C2H2e=H2用铜做电极电解NaOH溶液的阴极反应DH22e=2H用惰性电极电解H2SO4溶液的阳极反应解析燃料电池，氧气在正极反应，A错误；吸氧腐蚀为氧气参与反应，B错误；C项，阴极阳离子(H)放电，正确；D项，阳极阴离子OH放电，错误。答案C3(2013甘肃五市模拟)关于如图所示、两个装置的叙述评价正确的是()。选择叙述评价A装置名称：是电解池，是原电池错误B硫酸浓度变化：增大，减小正确C电极反应式：中阳极：4OH4e=2H2OO2中正极：Zn2e=Zn2正确D离子移动方向：中H向阴极方向移动中H向正极方向移动错误解析A项，叙述正确，评价错误；B项，前者电解H2O，后者消耗H2SO4，叙述正确，评价正确；C项，中阳极反应正确，中正极为H放电，错误；D项，叙述正确，评价错误。答案B4镍锌电池具有绿色环保、大电流、性能好等优点，是电动玩具和数码产品的理想电源，如图是其工作原理示意图。下列说法正确的是 ()。Aa为电池负极，电池放电时发生还原反应B电池放电时，负极附近区域pH升高C电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22e2OH=2NiOOH2H2OD电池充电时，总反应为Zn2NiOOHH2O=ZnO2Ni(OH)2解析电解质溶液为强碱溶液，放电时电池负极反应应为：Zn2e2OH=ZnOH2O，锌被氧化，负极附近溶液pH降低；正极反应为2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH。电池充电时，阳极反应为正极的逆反应，阴极反应为负极的逆反应；D项反应为电池的放电总反应。答案C二、选择题(本题包括3个小题，共18分，每小题有12个选项符合题意)5(2010北京，6)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是 ()。A钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3解析在外加电流保护时，被保护的金属要与电源的负极相连，A项错。铁与铜接触易构成原电池，铁作负极，铁更易被腐蚀，C项错。铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe2e=Fe2。答案B6(2013盐城模拟)用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成。则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中，正确的有()。该溶液的pH可能增大该溶液的pH可能减小 该溶液的pH可能不变该溶液的浓度可能增大该溶液的浓度可能不变该溶液的浓度可能减小A三种 B四种 C五种 D六种解析若电解的是不饱和的强碱(如NaOH)溶液，则电解后溶液的pH增大，浓度增大；若电解的是不饱和的非还原性的含氧酸(如H2SO4)，则对应溶液的pH将降低，浓度增大；若电解的是活泼金属的含氧酸盐(如Na2SO4)的饱和溶液，则溶液pH保持不变，浓度不变。答案C7图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是 ()。A滤纸上c点附近会变红色BCu电极质量减小，Pt电极质量增大CZ中溶液的pH不断减小D溶液中的SO42向Cu电极定向移动解析紫红色斑即MnO4向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极。c端为阴极，NaCl溶液中H放电，产生OH，c点附近会变红色，A正确。电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH放电：4OH4e=O22H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2得电子，生成铜，总反应式为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，Pt电极附近生成H，则SO42向Pt极移动，B、D不正确。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，再电解则为电解水，硫酸浓度不断增大，pH不断减小，C正确。答案AC三、非选择题(本题共4个小题，共58分)8(14分)下列四种装置中，盛200 mL 0.005 molL1硫酸铜溶液盛200 mL 0.01 molL1硫酸盛200 mL氯化锌溶液盛200 mL氯化钾溶液。(1)上述四种装置中，为电解池的是_(用编号回答)，装置中两电极的电极反应式分别是_(注明电极名称)；(2)用离子方程式回答：通电时装置中的总反应是_，溶液中可能发生的副反应是_；(3)工作一段时间后，测得导线上均通过0.002 mol电子，则上述四种装置中溶液pH最小的是_(用编号回答，溶液体积变化忽略不计)；(4)若将装置中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反应是_，C极上发生的反应是_。解析(1)电解池的标志是有外加电源，中都有直流电源，是电解池。(2)装置中就是惰性电极电解氯化钾溶液，生成氢气、氯气、KOH，其中Cl2与KOH会发生氧化还原反应。(3)工作一段时间后，溶液呈现酸性，中呈碱性，通过0.002 mol电子时，中生成H为0.002 mol，H浓度为0.01 molL1；中消耗H为0.002 mol，剩余H为0.01 molL12200103 L0.002 mol0.002 mol，同时溶液中的硫酸锌也会水解；中为氯化锌溶液，其酸性是由Zn2水解所得，酸性较弱，所以中酸性最强，pH最小。(4)若将装置中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，因为氯化钾溶液是中性溶液，所以装置就成了电化学腐蚀中的吸氧腐蚀。答案(1)阴极：2Cu24e=2Cu 阳极：4OH4e=O22H2O(2)2Cl2H2OH2Cl22OHCl22OH=ClClOH2O(3)(4)2Fe4e=2Fe2O22H2O4e=4OH9(16分)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的开关时，观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_(填“原电池”、“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH的电极的电极反应式为_。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，乙池中发生反应的总电极反应式为_ _。(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_mL(标准状况)，丙池中_(填“C”或“D”)极析出_g铜。(4)若丙池中电极不变，将其中溶液换成NaCl溶液，开关闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)；丙池中溶液的pH将_。解析(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极发生氧化反应，为负极，电极反应式为CH3OH6e8OH=CO326H2O。(2)乙池为用惰性电极电解AgNO3溶液，总电极反应式为4AgNO32H2O4AgO24HNO3。(3)根据各电极上转移电子的数目相同得n(Ag)4n(O2)2n(Cu)，V(O2)22.4 Lmol10.28 L280 mL，m(Cu)64 gmol11.60 g。(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据总反应式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，可知电解一段时间后，溶液的pH将增大，而甲池中总反应为2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O，电解一段时间后，溶液pH将减小。答案(1)原电池CH3OH6e8OH=CO326H2O(2)阳极4AgNO32H2O4AgO24HNO3(3)280D1.60(4)减小增大10(14分)(2013无锡模拟)钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金。请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。(1)钢铁的电化学腐蚀原理如图所示。写出石墨电极的电极反应式：_ _。将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在图中虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向。写出修改后石墨电极的电极反应式：_。(2)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为_。(3)防止钢铁腐蚀可以延长钢铁制品的使用寿命。在钢铁制品表面镀铜可以有效地防止其腐蚀，电镀的装置如图所示：电镀装置图的“直流电源”中，_(填“a”或“b”)是正极。Fe电极反应式为_。接通电源前，装置图中的铜、铁两个电极质量相等，电镀完成后，将两个电极取出，用蒸馏水小心冲洗干净、烘干，然后称量，二者质量之差为5.12 g，由此计算电镀过程中电路中通过电子的物质的量为_。上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀。请简要说明镀铜铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀的原因：_，由此可推知镀_(填一种金属)铁镀件在破损时铁不易被腐蚀。解析(1)在中性溶液中发生吸氧腐蚀，将虚线中改为直流电源，这属于外加电流的阴极保护法，外加电源后石墨电极为阳极，氯离子失电子生成氯气。(2)铁锈的主要成分为氧化铁的水合物，与盐酸反应后生成了三价铁离子，而后铁与三价铁离子会化合生成亚铁离子。(3)铁上镀铜，则铜为阳极，铁为阴极，故a为正极；Fe极上电极反应式为Cu22e=Cu；阳极溶解的铜等于阴极上析出的铜，故阳极溶解的铜为2.56 g，即0.04 mol，故电镀过程中电路中通过电子的物质的量为0.08 mol；镀件破损时，镀层金属与镀件金属在周围环境中形成原电池，活泼性强的金属更容易被腐蚀。答案(1)O24e2H2O=4OH如图所示2Cl2e=Cl2(2)2FeCl3Fe=3FeCl2(3)aCu22e=Cu0.08 mol铁比铜活泼，铁与铜构成原电池的两个电极，铁作负极，更易被腐蚀锌11(14分)(2013苏北四市联考)电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3沉淀有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示：(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，则无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的_(填序号)。aH2SO4bBaSO4cNa2SO4dNaOHeCH3CH2OH(2)电解池阳极的电极反应式分别是_；4OH4e=2H2OO2。(3)电极反应和的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是_。(4)熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应式：CH44CO328e=5CO22H2O。正极的电极反应式为_。为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环，则A物质的化学式是_。(5)实验过程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4_ L(标准状况)。解析(1)通过电解生成Fe(OH)3沉淀，不能加酸，a项不符合；BaSO4难溶于水，b项不符合；Na2SO4对电解产物没有影响，可以增强导电能力，故c项符合；保持污水的pH在5.06.0之间，NaOH显然不符合；CH3CH2OH为非电解质，导电能力差，e项不符合。(2)燃料电池中，通入CH4的一极为负极，通入空气的一极为正极，故烧杯中铁为阳极，电极反应式为Fe2e=Fe2。(3)电极反应和的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是4Fe210H2OO2=4Fe(OH)38H。(4)已知负极的电极反应式为CH44CO328e=5CO22H2O，而总的反应化学方程式为CH42O2=CO22H2O，用总反应化学方程式减去负极的电极反应式得正极的电极反应式，为O22CO24e=2CO32。根据电极反应式知，A物质的化学式应是CO2。(5)阴极电极反应式为2H2e=H2，产生44.8 L(标准状况)气体，转移4 mol电子；根据CH44CO328e=5CO22H2O知，熔融盐燃料电池消耗CH4 11.2 L(标准状况)。答案(1)c(2)Fe2e=Fe2(3)4Fe210H2OO2=4Fe(OH)38H(4)O22CO24e=2CO32(2O24CO28e=4CO32)CO2(5)11.2