版江苏高考化学总复习检测：专题6 3 第三单元　电解原理　金属的腐蚀与防护 Word版含解析

课后达标检测一、单项选择题1.下列说法正确的是()A.氯碱工业中，烧碱在阳极区生成B.电解熔融氯化铝冶炼金属铝C.电镀时，用镀层金属作阳极D.将钢闸门与外接电源正极相连，可防止其腐蚀 解析：选C。A项，水中的H在阴极放电，溶液中c(OH)增大，烧碱在阴极区生成，错误；B项，氯化铝是共价化合物，熔融状态不导电，错误；C项，电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，正确；D项，将钢闸门与外接电源负极相连，作阴极(外加电流阴极保护法)，可防止其腐蚀，错误。2.电渗析法是一种利用A、B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.是原电池装置，把化学能转化为电能B.是电解装置，只发生物理变化 C.左右池中得到淡水D.A膜是阴离子交换膜，B膜是阳离子交换膜解析：选D。A项，该装置有外接电源，是电解池，错误；B项，电解过程发生化学反应，错误；a为阳极，海水中的Cl、OH放电，海水中的阴离子透过阴离子交换膜进入左池，b为阴极，海水中的H放电，海水中的阳离子透过阳离子交换膜进入右池，所以左右两池得不到淡水，中间得到的是淡水，C错误，D正确。3.探究电解精炼铜(粗铜含有Ag、Zn、Fe)和电化学腐蚀装置如图，下列叙述正确的是()A.精炼铜时，电解质为硫酸铜溶液，X电极反应为Cu22e=Cu B.精炼铜时，溶液中Ag、Zn2、Fe2浓度增大C.X电极为石墨，Y电极为Cu，则铜受到保护 D.X电极为Fe，Y电极为Cu，则铁受到保护解析：选C。A项，精炼铜时，X为阳极，铜及比铜活泼的金属失电子，错误；B项，Ag的金属性弱于铜，不会在阳极放电，以沉淀形式形成阳极泥，错误；C项，Y为阴极，受到保护，正确；D项，X为阳极，铁作阳极，优先失电子，错误。4如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是()AX极是电源负极，Y极是电源正极Ba极的电极反应是2H2e=H2C电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐减小DPt极上有6.4 g Cu析出时，b极产生2.24 L(标准状况)气体解析：选C。a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，依据电解质溶液为氯化钠的酚酞溶液，判断b电极是阴极，Y为电源负极，X为电源正极，故A错误；a电极上氯离子失电子发生氧化反应，电极反应为2Cl2e=Cl2，故B错误；电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在Pt电极失电子生成氧气，溶液中铜离子在Cu电极得电子析出铜，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH逐渐减小，故C正确、D错误。5(2019济南高三检测)如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无味气体放出。符合这一情况的是下表中的()选项a极板b极板XZA锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2解析：选A。由题意知，通电后a极板质量增加，说明有金属析出，由此可知，a极为电解池的阴极，则X为电源负极，B、C均不符合；又b处放出的是无色、无味的气体，D不符合。6(2019山西四校联考)500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.3 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体1.12 L(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是()A原混合溶液中c(Na)0.2 molL1B电解后溶液中c(H)0.2 molL1C上述电解过程中共转移0.4 mol电子D电解后得到的Cu的物质的量为0.1 mol解析：选B。阳极是阴离子放电，放电能力：OHNO，根据题给信息，阳极一定是OH放电，生成0.05 mol氧气，转移0.2 mol电子；阴极离子放电能力：Cu2HNa，所以Cu2先放电，然后是H放电，阴极生成0.05 mol氢气时，转移0.1 mol电子，根据得失电子守恒知，Cu2转移0.1 mol电子，n(Cu2)0.05 mol。所以原溶液中nCu(NO3)20.05 mol，又n(NO)0.3 molL10.5 L0.15 mol，则n(NaNO3)0.05 mol。原混合溶液中c(Na)0.1 molL1，A项错误；结合以上分析及电解总方程式Cu22H2OCuH2O22H可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2、0.05 mol H2和0.1 mol H，电解后溶液中c(H)0.2 molL1，B项正确，D项错误；上述电解过程中共转移0.2 mol电子，C项错误。7用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；下列对实验现象的解释或推测不合理的是()Aa、d处：2H2O2e=H22OHBb处： 2Cl2e=Cl2Cc处发生了反应：Fe2e=Fe2D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜解析：选B。由于有外接电源，所以实验一和实验二均为电解池装置。实验一中，铁丝中的电流方向为从d到c，电子移动方向为从c到d，所以实验一的装置是比较复杂的电解池，其中a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。a、d处发生反应2H2O2e=H22OH，A项正确；若b处发生反应2Cl2e=Cl2，不足以解释b处“变红”和“褪色”现象，B项错误；c处铁作阳极，发生反应Fe2e=Fe2，由于生成的Fe2浓度较小，且pH试纸本身有颜色，故颜色上无明显变化，C项正确；实验二是一个更加复杂的电解池装置，两个铜珠的左端均为阳极，右端均为阴极，初始时两个铜珠的左端(阳极)均发生反应Cu2e=Cu2，右端(阴极)均发生反应2H2e=H2，一段时间后，Cu2移动到m处，m处附近Cu2浓度增大，发生反应Cu22e=Cu，m处能生成铜，D项正确。二、不定项选择题8如图所示为用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是TiO2中的氧解离进入熔融盐中而得到纯钛。下列说法中正确的是()Aa极是正极，石墨极是阴极B反应后，石墨电极的质量不发生变化C电解过程中，O2、Cl均向石墨极移动D阴极的电极反应式为TiO24e=Ti2O2解析：选CD。TiO2发生还原反应得到纯钛，故加入高纯TiO2的电极是电解池的阴极，a极是电源的负极，石墨极是阳极，A项错误；O2在阳极发生氧化反应生成O2，高温下，石墨与O2反应生成CO、CO2，导致石墨质量减小，B项错误；电解过程中，阴离子向阳极(石墨极)移动，C项正确；TiO2中的氧解离进入熔融盐而得到纯钛，发生了还原反应，生成了Ti和O2，D项正确。9(2019盐城高三一诊)一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是()A外电路电子的移动方向：A电源BB气体X在反应中通常体现还原性C电极D为惰性电极，E为活泼电极D电极D的电极反应式为C6H66H6e=C6H12解析：选D。苯环己烷，相当于加氢，为还原反应，所以电极D为阴极，电极E为阳极，A为负极，B为正极。A项，电子由A极电极D，电极EB极，错误；B项，阳极OH放电生成氧气，X气体为氧气，通常表现氧化性，错误；C项，E为阳极，若活泼电极为阳极，优先失电子，无气体X生成，错误。10(2019扬州模拟)H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图。下列叙述错误的是()AM室发生的电极反应式为2H2O4e=O24HBN室中：a%b%C膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸D理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L气体解析：选BD。A项，M室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为2H2O4e=O24H，正确；B项，N室为阴极室，H2O得电子发生还原反应，生成H2和OH，溶液中OH浓度增大，即a%b%，错误；C项，阳极室中H穿过阳膜扩散至产品室，原料室中B(OH)穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，则膜为阴膜，正确；D项，每生成1 mol 产品，转移电子数目为1 mol，阴极室生成0.5 mol H2，其标准状况下为11.2 L，错误。三、非选择题11ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。(1)该电池的负极材料是_，电池工作时，电子流向_(填“正极”或“负极”)。(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2，会加速某电极的腐蚀。其主要原因是_。欲除去Cu2，最好选用下列试剂中的_(填代号)。aNaOHbZncFe dNH3H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是_。若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为_。解析：(1)还原性较强的Zn作负极，电子由负极经外电路流向正极。(2)除杂原则是加入的物质要过量(以除尽杂质)且不能引入新杂质，故选Zn将Cu2置换而除去。(3)阴极上应是H得电子。由关系式知：MnSO4MnO22e，电路中通过2 mol电子产生1 mol MnO2，即87 g。答案：(1)Zn正极(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀b(3)2H2e=H287 g12如图所示为相互串联的甲、乙两电解池，试回答：(1)若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是_、_(填电极材料和电极名称)，电极反应式是_；B是_、_(要求同A)，电极反应式是_，应选用的电解质溶液是_。(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，铁极附近呈_色。(3)电解完毕，若甲槽阴极增重43.2 g，则乙槽中阳极上放出的气体在标况下的体积是_mL。(4)若乙槽中剩余溶液仍为400 mL，则电解后所得溶液的物质的量浓度为_molL1，pH等于_。解析：(2)Fe极附近H放电，破坏了附近水的电离平衡，使c(OH)增大，显碱性，遇酚酞试液呈红色。(3)甲槽阴极析出银：n(Ag)0.4 mol，乙槽中阳极上放出的气体是氯气：n(Cl2)0.2 mol，V(Cl2)0.2 mol22 400 mLmol14 480 mL。(4)由2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2可知：n(NaOH)0.2 mol20.4 mol，c(NaOH)1 molL1，pH14。答案：(1)铁阴极Age=Ag银阳极Age=AgAgNO3溶液(2)红(3)4 480(4)11413(1)电解硝酸工业的尾气NO可制备NH4NO3，其工作原理如图。 阴极的电极反应式为_。将电解生成的HNO3全部转化为NH4NO3，则通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为_。(2)由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电。该电池负极的电极反应式为_。若以该电池为电源，用石墨作电极电解200 mL含有如下离子的溶液。离子Cu2HClSOc/(molL1)0.5220.5电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件下)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，阳极上收集到氧气的质量为_。电解水蒸气和CO2产生合成气(H2CO)。较高温度下(7001 000 )，在SOEC两侧电极上施加一定的直流电压，H2O和CO2在氢电极发生还原反应产生O2，O2穿过致密的固体氧化物电解质层到达氧电极，在氧电极发生氧化反应得到纯O2。由下图可知A为直流电源的_(填“正极”或“负极”)，请写出以H2O为原料生成H2的电极反应式：_。(3)用如图装置电解MnSO4溶液制MnO2时，a极为_，电解MnSO4溶液制MnO2的化学方程式为_。电解一段时间后，溶液的pH将_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)工业上电解NO制备NH4NO3，由装置图可知阳极发生氧化反应，NO被氧化生成NO，阴极发生还原反应，NO被还原生成NH，阳极反应为5NO15e10H2O=5NO20H，阴极反应为3NO15e18H=3NH3H2O。总反应方程式为8NO7H2O3NH4NO32HNO3，生成的硝酸和反应的NO的物质的量之比为2814，通入的NH3的物质的量至少应与生成的硝酸的物质的量相等，因此通入的NH3与实际参加反应的NO的物质的量之比至少为14。(3)a为阳极，发生氧化反应，电极反应式为Mn22e2H2O=MnO24H；电解MnSO4溶液制MnO2的化学方程式为MnSO42H2OMnO2H2H2SO4；反应产生了硫酸，氢离子浓度增大，酸性增强，pH将减小。答案：(1)NO5e6H=NHH2O14(2)CH3OH6e8OH=CO6H2O3.2 g负极H2O2e=H2O2(3)阳极MnSO42H2OMnO2H2H2SO4减小14如图所示三套实验装置，分别回答下列问题。(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀，表明铁被_(填“氧化”或“还原”)；向插入石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到石墨棒附近的溶液变红，该电极反应式为_。(2)装置2中的石墨是_极(填“正”或“负”)，该装置发生总反应的离子方程式为_。(3)装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 molL1的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 molL1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，观察到石墨电极附近首先变红。电源的M端为_极；甲烧杯中铁电极的电极反应式为_。乙烧杯中电解反应的离子方程式为_。停止电解，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标准状况下的体积为_mL。解析：(1)装置1，由石墨棒附近的溶液变红可知，石墨棒作正极，电极反应式为O24e2H2O=4OH，铁钉作负极，发生氧化反应。(2)由装置2两电极活泼性强弱得Cu是负极，总反应的离子方程式，即该装置中自发的氧化还原反应：2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(3)由甲中石墨电极附近首先变红可知该极H放电，即该极为阴极，Fe为阳极，电极反应式为Fe2e=Fe2，由此可知，电源M端为正极；因电源M端为正极，则N端为负极，乙中Cu为阴极，石墨为阳极，发生反应的离子方程式为2Cu22H2O2CuO24H；两池中的对应关系：Cu2eH2 64 g 1 mol 0.64 g 0.01 mol即H2体积为224 mL。答案：(1)氧化O24e2H2O=4OH(2)正2Fe3Cu=2Fe2Cu2(3)正Fe2e=Fe22Cu22H2O2CuO24H22415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5.0 6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3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悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)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，设计如图所示装置示意图。(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，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的_。ABaSO4 BCH3CH2OHCNa2SO4 DNaOH(2)电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是._；._。(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)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料作电极。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，电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图)。A物质的化学式是_。解析：(1)为了增强溶液的导电性，因此可选用易溶性强电解质溶液，排除A和B，考虑到题中要求电解时保持污水的pH在5.06.0之间，因此不能添加NaOH。(2)电解时铁作阳极，因此主要发生Fe2e=Fe2，同时也发生副反应，即水中的OH失电子被氧化生成O2。(3)根据得失电子守恒和电荷守恒即可得离子方程式。(4)由于原电池的负极产物有水生成，所以负极必有CO参加反应，同时根据碳元素守恒可知A必为CO2，负极反应式可表示为CH44CO8e=5CO22H2O。答案：(1)C(2)Fe2e=Fe24OH4e=2H2OO2(3)4Fe210H2OO2=4Fe(OH)38H(4)CO2