安徽专用版高考化学 课时提能演练二十七 92 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 新人教版含精细解析

【安徽】2019版化学复习方略 课时提能演练(二十七) 9.2 电解池 金属的电化学腐蚀与防护（人教版）（45分钟 100分）一、选择题(本题包括10小题，每小题6分，共60分)1.下列有关金属保护方法的说法中正确的是()A.我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B.白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很慢C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法2.下列有关电化学的示意图中正确的是()3.如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降，一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法中不正确的是()A.开始时发生的是析氢腐蚀B.一段时间后发生的是吸氧腐蚀C.两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe2e=Fe2D.析氢腐蚀的总反应式为2FeO22H2O=2Fe(OH)24.下列说法正确的是()A.(2019江苏高考)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B.(2019江苏高考)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应C.(2019山东高考)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、AlD.(2019潍坊模拟)电解食盐水一段时间后，可通入一定量的HCl气体来恢复原溶液5.(2019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6.(2019黄山模拟)高铁酸盐在能源、环境保护等方面有着广泛的用途，可以用电解法制高铁酸盐(已知高铁酸盐在酸性条件下不稳定)，总反应式为：Fe2H2O2OH3H2FeO。下列说法正确的是()A.铁为阳极，H2SO4为电解液B.铁为阴极，浓NaOH为电解液C.阳极发生的电极反应为：Fe8OH6e=4H2OFeOD.若铁失去3 mol电子，在阴极可以得到33.6 L氢气7.(2019山东高考)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是()A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B.因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C.电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D.镀锌层破损后对铁制品失去保护作用8.(2019池州模拟)将质量相等的银片和铂片插入硝酸银溶液(足量)中，银片与电源正极相连，铂片与电源负极相连。以电流强度1 A通电10 min，然后反接电源，以电流强度2 A继续通电10 min。下列为表示银电极的质量、铂电极的质量、电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图，正确的是()9.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是()A.AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B.KClNa2SO4CuSO4C.CaCl2KOHNaNO3D.HClHNO3K2SO410.(易错题)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B.Cu电极质量减小，Pt电极质量增大C.Z中溶液的pH先减小，后增大D.溶液中的SO向Cu电极定向移动二、非选择题(本题包括3小题，共40分)11.(12分)(2019宿州模拟)“水”电池是利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电的一种新型电池。(1)研究表明，电池用二氧化锰纳米棒为正极材料可提高发电效率，这是利用纳米材料具有_的特性，使之能与钠离子充分接触。(2)“水”电池总反应可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，该电池的负极反应式为。(3)利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。若图中的电池为“水”电池，则其与a极相连的电极是由下列物质中的制成。A.MnO2B.AgC.NaClD.Na2Mn5O10E.AgCla极的电极反应式为_。电解液c可以是_。A.纯水B.Na2SO4溶液C.H2SO4溶液 D.CuCl2溶液当生成1 mol Fe(OH)2白色沉淀时将消耗MnO2 mol。12.(15分)(探究题)请分析下列有关铝盐溶液电解时的变化情况。(1)用石墨作电极，用如图装置电解AlCl3溶液，两极均产生气泡，阴极区有沉淀生成。持续电解，在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是，解释此现象的离子方程式是_。(2)若用石墨作电极电解NaCl和Al2(SO4)3的混合溶液，混合溶液中二者的物质的量浓度分别为3 molL1、0.5 molL1，则下列表示电解过程的曲线正确的是_。13.(13分)(预测题)已知铅蓄电池的工作原理为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol 电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。(1)A是铅蓄电池的极，铅蓄电池正极反应式为_，放电过程中电解液的密度(填“减小”、“增大”或“不变”)。(2)Ag电极的电极反应式是，该电极的电极产物共g。(3)Cu电极的电极反应式是，CuSO4溶液的浓度(填“减小”、“增大”或“不变”)。(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示。a.各U形管中产生的气体的体积b.各U形管中阳极质量的减少量c.各U形管中阴极质量的增加量答案解析1.【解析】选B 。A项中搪瓷层破损后，铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层破损后不能起到防止铁生锈的作用；B项中镀层破损后，由于锌的金属活泼性比铁的强，与铁构成原电池，锌作负极，保护铁不被腐蚀；C选项是牺牲阳极的阴极保护法；D项中是用沥青作涂层的涂层保护法。2.【解析】选D。A中Zn为负极；B中左池应为ZnSO4溶液，右池应为CuSO4溶液；C中粗铜应作阳极，精铜应作阴极。3.【解析】选D。在酸性条件下发生析氢腐蚀：2H2e=H2，产生的氢气使试管内压强增大，造成U形管左端红墨水水柱下降，A项正确。发生析氢腐蚀一段时间后，溶液中的c(H)逐渐减小，在酸性很弱或中性条件下则发生吸氧腐蚀：2H2OO24e=4OH，反应中消耗氧气使试管内压强减小，造成U形管左端红墨水水柱上升，B项正确。无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，负极都是铁失去电子，即：Fe2e=Fe2，C项正确。析氢腐蚀，负极：Fe2e=Fe2，正极：2H2e=H2，总反应式为Fe2H=Fe2H2，D项错误。4.【解析】选D。A项，在海轮上装铜块，海轮外壳(含铁)、铜和溶有电解质的海水，形成原电池，铁的腐蚀加快，A项错；B项，铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应，B项错误；C项，因氧化性：Fe3Cu2HFe2Al3，故电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上Fe3首先生成Fe2，然后析出铜，最后能生成H2，但不能析出铝和铁，故C错误；D项，电解食盐水消耗的是HCl，通入HCl可使溶液复原，D正确。5.【解析】选B。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。6.【解析】选C。由总反应式和题意可知，电解过程中，Fe作阳极，被氧化，电解液应是强碱溶液，A、B项错误；Fe生成FeO时失去6 mol电子，C项正确；若Fe失去3 mol电子，则阴极上可生成1.5 mol H2，但不说明温度和压强，无法判断H2的体积，D项错误。7.【解题指南】解答本题时要注意以下两点：(1)电池的充、放电过程必须是可逆过程；(2)电解时电路中通过的电量与反应物有定量关系，与能量的转化形式无关。【解析】选C。A项，未通电前上述镀锌装置可构成原电池，原电池反应为吸氧腐蚀反应，而电镀时所发生的反应为Zn22e=Zn，它们是不同的两个反应，故电镀过程不是该原电池的充电过程，A错误；B项，电解过程中确实存在电能转化成热能的情况，但电镀时通过的电量与析出的锌的量存在确定的关系，与能量的转化形式无关，B错误；C项，电解速率与电流强度有关，与温度无关，C正确；D项，镀锌层破损后，能形成锌铁原电池，铁为正极，锌为负极，同样起到保护铁的作用，D错误。8.【解析】选C。通电前10 min，阳极(银片)上发生氧化反应：Age=Ag，银电极质量减轻，阴极(铂片)发生还原反应：Age=Ag，铂电极质量增加。当电源反接后，由于电流强度是原来的2倍，故先考虑前5 min的情况，此时附有Ag的铂片作阳极：电极反应式为Age=Ag，通电5 min后，前一过程析出的银全部溶解，阴极反应式为Age=Ag，前一过程溶解的银又复原，银电极又恢复为原来的质量。通电的后5 min，阳极(铂片)上溶液中的氢氧根离子放电生成O2，而阴极(银片)上继续析出银，且析出银的质量和溶解的银的质量相等。对照图像得只有选项C符合题意。9.【解析】选B。由电解规律可得：类型化学物质pH变化放O2生酸型CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2降低放H2生碱型KCl、CaCl2升高电解电解质型CuCl2升高HCl升高电解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不变KOH升高HNO3降低故选B。10.【解析】选A。紫红色斑即MnO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SO向Pt电极移动，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，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确。11.【解题指南】解答本题要注意两点：(1)由水电池的总反应式判断正、负极反应；(2)电解制备Fe(OH)2的电极反应和对电解液的要求。【解析】(1)纳米材料颗粒小，表面积大，有较强的吸附能力。(2)该电池负极材料是银，发生氧化反应生成AgCl。(3)图中与a极连接的是电池的正极，电极材料是MnO2纳米棒。a极是电解池的阳极，电极材料应是Fe，电极反应式为Fe2e=Fe2。纯水不能作电解液，为制备Fe(OH)2，电解液不能用酸性溶液，也不能用CuCl2溶液，故选B。水电池的正极反应为5MnO22e=Mn5O，电解池的阳极反应为Fe2e2OH=Fe(OH)2得Fe(OH)25MnO2。答案：(1)较强吸附能力(或较大表面积)(2)AgCle=AgCl(3)AFe2e=Fe2B512.【解析】(1)用惰性电极电解AlCl3溶液，起始时总反应方程式可表示为2AlCl36H2O2Al(OH)33Cl23H2，阴极区产物为Al(OH)3和H2，故阴极区有白色沉淀Al(OH)3生成，随着电解的进行，AlCl3消耗完，这时相当于电解水，阴极上H放电，导致阴极区碱性增强，之前生成的Al(OH)3又慢慢溶解，离子方程式可表示为Al(OH)3OH=AlO2H2O。(2)本题是对混合溶液的电解，可对4种离子进行重新组合，由题知，电解NaCl和Al2(SO4)3的混合溶液相当于电解1 molL1 AlCl3溶液，电解过程中总反应式可表示为2AlCl36H2O2Al(OH)33H23Cl2，由此可知选项A、D正确。答案：(1)白色沉淀逐渐溶解至消失Al(OH)3OH=AlO2H2O(2)A、D13.【解析】根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H2e=H2，Fe作阳极，电极反应式为Fe2e=Fe2，左侧U形管中总反应式为Fe2H=Fe2H2。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu22e=Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu2e=Cu2，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。答案：(1)负PbO24HSO2e=PbSO42H2O减小(2)2H2e=H20.4(3)Cu2e=Cu2不变(4)b内容总结（1）析氢腐蚀，负极：Fe2e=Fe2，正极：2H2e=H2，总反应式为Fe2H=Fe2H2，D项错误（2）B项，电解过程中确实存在电能转化成热能的情况，但电镀时通过的电量与析出的锌的量存在确定的关系，与能量的转化形式无关，B错误