2022年高考化学一轮复习第6章化学反应与能量计时双基练20电解池金属的腐蚀与防护新人教版

2022年高考化学一轮复习第6章化学反应与能量计时双基练20电解池金属的腐蚀与防护新人教版一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分)1(xx郑州质检)下列描述中，不符合生产实际的是()A电解熔融的氧化铝制取金属铝时用铁作阳极B电解法精炼粗铜时用纯铜作阴极C电解饱和食盐水制烧碱时用涂镍碳钢网作阴极D在镀件上电镀锌时用锌作阳极解析铁作阳极时，铁发生氧化反应生成Fe2进入电解液中，在阴极析出铁使铝不纯。答案A2(xx大连双基)下列有关电化学装置的说法正确的是()A用图1装置处理银器表面的黑斑(Ag2S)，银器表面发生的反应为Ag2S2e=2AgS2B用图2装置电解一段时间后，铜电极部分溶解，溶液中铜离子的浓度基本不变C图3装置中若直流电源的X极为负极，则该装置可实现粗铜的电解精炼D图4装置中若M是铜，则该装置能防止铁被腐蚀解析题图1装置中，银器、铝与食盐水构成原电池，银器是正极，银器上的Ag2S发生还原反应生成银，A项正确；题图2装置中，铜电极是阴极，铜不参与电极反应，B项错误；题图3装置中若X极为负极，则粗铜是阴极，电解精炼铜时粗铜应作阳极，C项错误；题图4装置中，铁作负极，铁被腐蚀，D项错误。答案A3.(xx昆明模拟)如图是模拟电化学反应装置图。下列说法正确的是()A开关K置于N处，则铁电极的电极反应式为：Fe2e=Fe2B开关K置于N处，可以减缓铁的腐蚀C开关K置于M处，则铁电极的电极反应式为：2Cl2e=Cl2D开关K置于M处，电子从碳棒经开关K流向铁棒解析开关K置于N处，构成电解池，铁电极为阴极，电极反应为2H2O2e=H22OH，铁的腐蚀减缓；开关K置于M处，构成原电池，铁电极为负极，电极反应式为：Fe2e=Fe2，电子从铁棒经开关K流向碳棒。答案B4(xx深圳中学调研)下列关于各图的说法，正确的是()A中阴极处能产生使湿润淀粉KI试纸变蓝的气体B中待镀铁制品应与电源正极相连C中电子由b极流向a极D中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应解析中阴极处为Cu2放电，析出Cu，A项错；中待镀铁制品应与电源负极相连，B项错；中a极为负极，b极为正极，电子由a极经外电路流向b极，C项错；中的离子交换膜只允许阳离子通过，NaOH在阴极，可以避免阳极生成的Cl2与NaOH溶液反应，D项对。答案D5(xx石家庄一模)某小组用如图装置进行实验，下列说法正确的是()A闭合K，外电路电流方向为Fe电极石墨电极B盐桥中的电解质可以用KClC闭合K，石墨电极上只生成铜D导线中流过0.15 mol e时，加入5.55 g Cu2(OH)2CO3，CuSO4溶液可恢复原组成解析左侧两个烧杯构成了一个原电池，Fe为负极，Ag为正极；右侧烧杯为电解池。原电池中电流从正极流向负极，故外电路电流方向为Ag电极Pt电极，石墨电极Fe电极，A项错误。KCl中的Cl与Ag反应，故盐桥中的电解质不能是KCl，B项错误。闭合K，石墨连接原电池的负极，石墨为阴极，发生还原反应，Cu2被完全还原成Cu后，H再被还原生成氢气，C项错误。右侧烧杯中n(CuSO4)0.05 L1 mol/L0.05 mol，加入的nCu2(OH)2CO35.55 g222 gmol10.025 mol。导线中流过0.1 mol电子时，发生反应：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2；再流过0.05 mol电子时，发生反应：2H2O2H2O2；消耗了CuSO4和H2O，其中n(CuSO4)0.05 mol，n(H2O)0.05 mol0.025 mol0.075 mol；反应后，加入0.025 mol碱式碳酸铜，发生反应Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO43H2OCO2，生成的n(CuSO4)0.05 mol，n(H2O)0.075 mol，D项正确。答案D6(xx河南洛阳质检)某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生且溶液不变蓝，下列叙述正确的是()A铜电极上发生还原反应B石墨电极附近溶液呈红色C溶液中的Na向石墨电极移动D铜电极附近观察到黄绿色气体解析通电后两极均有气泡产生且溶液不变蓝，说明铜不作阳极，而作阴极，H2O在阴极(铜)上发生得电子的还原反应：2H2O2e=H22OH，A项正确，D项错误；石墨电极作阳极，阳极反应式为2Cl2e=Cl2，B项错误；溶液中的阳离子向阴极(铜电极)移动，C项错误。答案A7(xx辽宁大连考试)已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO形式存在。现以AlH2O2燃料电池电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制备氢气(电解池中隔膜仅阻止气体通过，c、d均为惰性电极)。下列说法正确的是()A燃料电池的总反应为：2Al3HO=2AlO2H2OB电解时，Al消耗2.7 g，则产生氮气的体积为1.12 LC电极b是负极，且反应后该电极区pH增大D电解过程中，电子的流向：ad，cb解析AlH2O2燃料电池的总反应为：2Al3HO=2AlOOHH2O，A项错误；Al失3e,AlO、CO(NH2)2失23e,N2，根据各电极上转移电子数相等知，每消耗0.1 mol Al，转移0.3 mol电子，生成0.05 mol N2，在标准状况下氮气的体积为1.12 L，但B项未标明标准状况，B项错误；根据电解池中c极上发生氧化反应生成N2知，c极为阳极，故d极为阴极，所以a极是负极，b极为正极，正极的电极反应式为HOH2O2e=3OH，反应后b极区pH增大，C项错误；a极为负极，b极为正极，c极为阳极，d极为阴极，故电解过程中电子的流向为ad，cb，D项正确。答案D8(xx温州二测)某同学组装了如图所示的电化学装置，则下列说法正确的是()A图中甲池为原电池装置，Cu电极发生还原反应B实验过程中，甲池左侧烧杯中NO的浓度不变C若甲池中Ag电极质量增加5.4 g，乙池某电极析出1.6 g金属，则乙中的某盐溶液可能是AgNO3溶液D若用铜制U形物代替“盐桥”，工作一段时间后取出U形物称量，质量会减小解析甲池为原电池装置，Cu是负极，Cu电极发生氧化反应，A项错误；Cu失电子变成Cu2进入溶液，盐桥中的NO进入甲池左侧烧杯，使其中的NO浓度增大，B项错误；若甲池中Ag电极质量增加5.4 g，则Ag电极上析出0.05 mol Ag，电路中转移0.05 mol电子，若乙池中盐溶液为AgNO3溶液，当乙池中AgNO3的量不足时，有可能析出1.6 g Ag，C项正确；若用铜制U形物代替“盐桥”，U形物质量不变，D项错误。答案C9(xx太原质检)利用如图所示装置进行实验，开始时，a、b两处的液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()Aa管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B一段时间后，a管的液面高于b管的液面Ca处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小Da、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2解析a管发生吸氧腐蚀，a处溶液的pH增大，b管发生析氢腐蚀，b处溶液的c(H)减小，pH增大，A项正确，C项错误；a处消耗了液面上的氧气，b管有氢气生成，B项正确；电化学腐蚀中铁失去电子变成Fe2，D项正确。答案C10高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列说法合理的是()A铁是阳极，电极反应为Fe2e2OH=Fe(OH)2B电解一段时间后，镍电极附近溶液的pH减小C若隔膜为阴离子交换膜，则电解后左侧溶液中含有FeOD每制得1 mol Na2FeO4，理论上可以产生67.2 L气体解析电解反应式为阳极：Fe6e8OH=FeO4H2O阴极：6H6e=3H2A项错误；B项，根据电极反应式，镍电极附近溶液的pH应增大；D项，在标准状况下，产生67.2 L H2。答案C二、非选择题(本大题共4小题，共50分)11(12分)(xx西安一检)如图所示的装置，接通电源5 min后，电极5的质量增加了2.16 g。请回答下列问题(烧杯中溶液体积均为100 mL)：(1)A是电源_极，丙池是_池，电极1的电极反应式是_，电极6的电极反应式是_。(2)当装置乙中共收集了224 mL气体(标准状况)时，电极3质量增加0.64 g，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。(3)5 min时，甲中溶液的pH是_(设电解后溶液体积不变，温度为25 ，且NaCl是足量的)。(4)丙装置中不再析出Ag即说明电解结束，这种说法正确吗？_(填“正确”或“不正确”)，原因是_。解析(1)由电极5的质量增加2.16 g知电极5作阴极，溶液中Ag放电，电极反应式为：Age=Ag，转移电子0.02 mol，同时可知电极1、3也是阴极，电极2、4、6是阳极。电源的负极与阴极相连，故A是负极；甲、乙、丙池均为电解池，电极1上是溶液中由水电离出的H放电，电极6的电极反应是铜电极溶解生成Cu2。(2)装置乙中总反应式为：2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，由2CuSO42CuO24e知，当电极3增加0.64 g时，阳极上共得到0.005 mol O2，在标准状况下的体积为112 mL，小于224 mL，由此可知此种情况下溶液中Cu2已经全部消耗掉，又电解了一部分水，故通电前c(CuSO4)0.1 molL1。(3)甲装置中NaCl足量，只发生反应2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，根据关系式NaOHe可知，生成的n(NaOH)0.02 mol，c(NaOH)0.2 molL1，即溶液的pH13.3。(4)丙装置中电解时阳极上的铜不断溶解，转化为Cu2，当Ag放电完后Cu2会继续放电，电解仍未结束。答案(1)负电解2H2e=H2Cu2e=Cu2(2)0.1 molL1(3)13.3(4)不正确Ag放电完后，阳极生成的Cu2会继续放电12(12分)(xx湖北八校联考)下图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除a、b外，其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池，其工作原理为：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，其两个电极的电极材料分别为PbO2和Pb。闭合K，发现g电极附近的溶液先变红，20 min后，将K断开，此时c、d两极上产生的气体体积相同。据此回答：(1)a电极的电极材料是_(填“PbO2”或“Pb”)。(2)丙装置中发生电解的总反应方程式为_。(3)电解20 min后，停止电解，此时要使乙中溶液恢复到原来的状态，需要加入的物质及其物质的量是_。(4)20 min后将乙装置与其他装置断开，然后在c、d两极间连接上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，则此时c电极为_极，d电极上发生反应的电极反应式为_。解析g电极附近的溶液先变红，说明g为阴极，依次可推出h为阳极，a为正极，b为负极，c为阴极，d为阳极，e为阴极，f为阳极。(1)a为正极，铅蓄电池的正极材料为PbO2。(2)Al2(SO4)3为活泼金属的含氧酸盐，电解其水溶液的实质是电解水。(3)阴极上先析出Cu，溶液中Cu2反应完后产生H2，阳极上始终产生O2，设两极均产生气体a mol，根据得失电子守恒可得：4a0.122a，解得a0.1，即电解过程中析出了0.1 mol Cu、0.1 mol H2和0.1 mol O2，要使电解质溶液复原，根据“析出什么补什么”，知需要加入0.1 mol Cu(OH)2或0.1 mol CuO和0.1 mol H2O。(4)电解20 min后，c电极处有H2生成，d电极处有O2生成，电解质溶液为H2SO4溶液，断开K，c、d两极间连接上灵敏电流计后形成氢氧燃料电池，c电极作负极，d电极上发生还原反应：O24H4e=2H2O。答案(1)PbO2(2)2H2O2H2O2(3)0.1 mol Cu(OH)2或0.1 mol CuO和0.1 mol H2O(4)负O24H4e=2H2O13(13分)如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：(1)甲烷燃料电池负极反应式是_。(2)石墨(C)极的电极反应式为_。(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为_L；丙装置中阴极析出铜的质量为_g。(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置(如图所示)。若用于制漂白液，a为电池的_极，电解质溶液最好用_。若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠作电解质溶液，阳极选用_作电极。解析(1)甲烷燃料电池负极上发生氧化反应，即甲烷在负极上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的产物为碳酸钾，负极反应式为CH48e10OH=CO7H2O。(2)原电池的负极与电解池的阴极相接，铁极为阴极，则C极为阳极，在C极上发生氧化反应，电极反应式为2Cl2e=Cl2。(3)n(O2)0.1 mol，甲池中正极反应式为O24e2H2O=4OH，由电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的总物质的量为0.4 mol。乙池中的铁极与甲池的负极相连，铁极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O2e=2OHH2，n(H2)0.2 mol，V(H2)0.2 mol22.4 Lmol14.48 L。丙池中精铜为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu22e=Cu，n(Cu)0.2 mol，m(Cu)0.2 mol64 gmol112.8 g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸盐，制备原理是2Cl2H2O2OHCl2H2，Cl22OH=ClClOH2O，气体与液体反应，最好采用逆向接触，即气体在下端产生，碱溶液在上端生成，使其充分反应，所以该装置的下端为阳极，上端为阴极，阴极与电源负极相连，故a极为负极。生活中常见且廉价的氯化物是氯化钠，故电解质溶液最好用饱和氯化钠溶液。若制备氢氧化亚铁，用硫酸钠溶液作电解质溶液，选用铁作阳极。答案(1)CH48e10OH=CO7H2O(2)2Cl2e=Cl2(3)4.4812.8(4)负饱和氯化钠溶液或食盐水铁14(13分)(xx青岛模拟)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，将虚线框中改为直流电源，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氯化铁，而后铁与氯化铁会化合生成氯化亚铁。(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；镀件破损后，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镀层破损后，形成CuFe原电池，Fe作负极加快铁的腐蚀速率Zn(或其他合理答案)