2019-2020年高考化学一轮复习 第3单元 第3节 电解池《金属的电化学腐蚀与防护》分享到：课时检测.doc

2019-2020年高考化学一轮复习 第3单元 第3节 电解池金属的电化学腐蚀与防护分享到：课时检测一、单项选择题(本大题共24分，每小题4分，每小题只有一个正确选项)1关于如下图装置所示的两个实验，说法正确的是()。A中均发生了化学变化，均是化学能转变为电能的装置B中电流方向是从Zn经导线流入CuC反应开始阶段，中均有氢气产生D电极反应式：中阳极：2Cl2e=Cl2，中正极：2H2e=H22下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()。A图甲中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图乙中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小C图丙中，接通开关时Zn的腐蚀速率增大，Zn上放出的气体的速率也增大D图丁中，ZnMnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的3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时，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是：Fe3e=Fe34下列装置或操作能达到实验目的的是()。A防止铁钉生锈 B构成铜锌原电池C构成铜银原电池 D验证NaCl溶液(含酚酞)电解产物5(2011年广东高考)某小组为研究电化学原理，设计如下图装置。下列叙述不正确的是()。Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动6(xx年上海高考)下图装置中发生反应的离子方程式为：Zn2H=Zn2H2，下列说法错误的是()。Aa、b不可能是同种材料的电极B该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸C该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸D该装置可看作是铜锌原电池，电解质溶液是稀硫酸二、双项选择题(本大题共12分，每小题6分，每小题有二个正确选项。选对一个给3分，选错一个不给分)7下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()。A纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀8三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是()。A可用铁作阳极材料B电解过程中阳极附近溶液的pH升高C阳极反应方程式为：2Cl2e=Cl2D1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1 mol电子三、非选择题(本大题共64分)9(16分)(1)利用如下图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处；若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。(2)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：NiO(OH)MHNi(OH)2M。电池放电时，负极的电极反应式为：_；充电完成时，Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为：_。(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_g。10(16分)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示：(1)溶液A的溶质是_；(2)电解饱和食盐水的离子方程式是：_；(3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在23，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用：_；(4)电解所用的盐水需精制，去除有影响的Ca2、Mg2、NH、SOc(SO)c(Ca2)。精制流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池)：盐泥a除泥沙外，还含有的物质是_；过程中将NH转化为N2的离子方程式是_；BaSO4的溶解度比BaCO3的小，过程中除去的离子有：_。11(16分)(1)镀铝电解池中，金属铝为_，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl 和Al2Cl形式存在，铝电镀的主要电极反应式为：_。钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是_。(2)电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图见下图(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。电解时，阳极的电极反应式为：_。(3)电镀时，镀件与电源的_极连接。化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用_(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。某化学镀铜的反应速率随镀液pH变化如下图所示。该镀铜过程中，镀液pH控制在12.5左右。据图中信息，给出使反应停止的方法：_。12(16分)工业废水中常含有一定量的Cr2O和CrO，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。方法1：还原沉淀法。该法的工艺流程为：CrOCr2OCr3Cr(OH)3其中第步存在平衡：2CrO(黄色)2HCr2O(橙色)H2O(1)若平衡体系的pH2，则溶液显_色。(2)能说明第步反应达平衡状态的是_。aCr2O和CrO的浓度相同b2v(Cr2O)v(CrO)c溶液的颜色不变(3)第步中，还原1 mol Cr2O，需要_mol的FeSO47H2O。(4)第步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3 (aq)3OH(aq)。常温下，Cr(OH)3的溶度积Kspc(Cr3)c3(OH)1032，要使c(Cr3)降至105 molL1，溶液的pH应调至_。方法2：电解法。该法用Fe作电极电解含Cr2O的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。(5)用Fe作电极的原因为_。(6)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)_。溶液中同时生成的沉淀还有_。第3节电解池金属的电化学腐蚀与防护1D解析：A项装置为电解池，将电能转化为化学能；B项中电流方向从Cu流向Zn；C项中产生的气体是Cl2。2B解析：图甲中，铁棒发生化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，A错误；图乙中开关由M置于N，CuZn合金作正极，腐蚀速率减小，B正确；图丙中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt上放出，C错误；图丁中干电池放电时MnO2发生还原反应，体现还原性，D错误。3B解析：对钢铁制品进行电化学防腐时，需接电源的负极，接正极会加快腐蚀，A错误；铁钝化的两个前提是常温、浓硝酸(或浓硫酸)，钝化的结果是表面形成致密氧化膜，B正确；钢管与铜管堆放在一起，当形成原电池时，钢管作负极，腐蚀加快，C错误；钢铁发生析氢腐蚀时，Fe只能失去2个电子生成Fe2，Fe2e=Fe2，D错误。4D解析：铁钉应接电源负极，A错误； Zn电极放于CuSO4溶液中，二者直接发生置换反应而不能构成原电池，B错误； CuCuSO4溶液Ag不能构成原电池，C错误；直流电源右端为阳极，发生反应：2Cl2e=Cl2，可用KI淀粉溶液检验Cl2产生，阴极发生反应：2H2e=H2，同时溶液中c(OH)增大，酚酞溶液变红，D正确。5D解析：若a和b不连接，则不能构成原电池，单质铁直接与Cu2发生氧化还原反应而置换出铜，方程式为：FeCu2=Fe2Cu，A正确；若a和b用导线连接，则构成原电池，此时铁作负极，铜作正极，方程式分别为：Fe2e=Fe2，Cu22e=Cu，B正确；由A、B分析可知， C正确；若a和b分别连接直流电源正、负极，则构成电解池，此时铜作阳极，失去电子被氧化，铁作阴极，在电解池中阳离子向阴极运动， D错误。6A解析：若该装置为电解池，则a、b两电极的材料可以都为Zn，A错误；在保证阳极为Zn时，该电解池的电解质溶液可以为稀盐酸，B正确；在保证其中一电极的材料为Zn，另一电极的材料的活泼性比Zn弱的情况下，该原电池的电解质溶液可以为稀盐酸或稀硫酸，C、D正确。7AC解析：银器在空气中久置会被O2所氧化变黑，为化学腐蚀，A正确；当镀层破损时，SnFe可形成原电池，不再起到保护作用，B错误；与锌块形成原电池，Zn作负极(阳极)，从而保护Fe正极(阴极)，C正确；外加电流保护法应该与直流电源的负极相连，D错误。8CD解析：阳极不可能是活泼性电极如铁，A错误；阳极产生Cl2与碱反应，故pH降低，B错误；电解时阳极产生Cl2，电极反应为2Cl2e=Cl2，C正确；二价镍全部转化为三价镍失e， D正确。9(1)N牺牲阳极的阴极保护法(2)MHOHe=MH2O2H2OO24e=4OH(3)2H2e=H287解析：(1)若K置于N处，必须让被保护的金属接电源负极；若开关K置于M处，形成原电池，锌作负极，为牺牲阳极保护法(或牺牲阳极的阴极保护法)。(3)电解时阴极发生还原反应，溶液中的H在阴极得电子被还原。由关系式Mn2MnO22e可得电路中通过2 mol电子时，MnO2的理论产量为87 g。(3)蓄电池放电时是原电池，充电时是电解池。只要记清原电池中“负氧化、正还原”，电解池中“阳氧化、阴还原”的规律，在写电极反应式时先弄清楚是原电池还是电解池，然后将给出的总反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应按需选取即可。阴极的电极反应有两个，第一阶段是充电时的反应式：MH2Oe=MHOH，第二阶段为吸收氧气的电解反应式，由题意氧气在阴极被还原，结合该蓄电池中电解质溶液显碱性可知氧气被还原为OH，所以其电极方程式为：2H2OO24e=4OH。10(1)NaOH(2)2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)氯气与水反应：Cl2H2OHClHClO，增大HCl的浓度可使平衡逆向移动，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气的逸出(4)Mg(OH)22NH3Cl28OH=8H2O6ClN2SO、Ca2解析：第(2)问中电解时在电极的作用下，溶液中的阳离子向阴极作定向运动，阴离子向阳极作定向运动，所以电解饱和食盐水时Na和H向阴极运动并放电，但H比Na易得电子，所以H首先放电，电极式为：2H2e=H2；由于H是水电离出的，所以随着H的不断放电，就破坏了阴极周围水的电离平衡，OH的浓度就逐渐增大，因此溶液A的溶质是NaOH。由于Cl比OH易失电子，所以在阳极上Cl首先放电，电极式为：2Cl2e=Cl2；因此电解饱和食盐水的离子方程式为：2Cl2H2O2OHH2Cl2。第(3)问中由于阳极上生成氯气，而氯气可溶于水，并发生下列反应：Cl2H2OHClHClO，根据平衡移动原理可知增大盐酸的浓度可使平衡向逆反应方向移动，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气的逸出。第(4)问中由于溶液中含有Mg2，所以用溶液A(即NaOH)调节溶液的pH时，会产生Mg(OH)2沉淀，即盐泥a中还含有Mg(OH)2；淡盐水中含有氯气，氯气具有强氧化性，可将NH氧化为N2，而氯气被还原成Cl，方程式为：2NH3Cl28OH=8H2O6ClN2；沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动，一般说来，溶解度小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀。由于BaSO4的溶解度比BaCO3的小，所以加入BaCO3后，溶液中的SO就结合Ba2生成更难溶的BaSO4沉淀，同时溶液中还存在Ca2，因此还会生成CaCO3沉淀。11(1)阳极Al7AlCl3e=4Al2Cl致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的O2、CO2和H2O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生(2)CO(NH2)28OH6e=CON26H2O(3)负还原剂调节溶液pH在89之间解析：(1)既然是镀铝，所以铝必需作阳极，由于熔融盐中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，所以阳极的电极反应式为：Al7AlCl3e=4Al2Cl。铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止内部的金属继续被氧化，起到防腐蚀保护作用。(2)阳极发生氧化反应，只能是尿素中氮失去电子，元素化合价升高，生成氮气，碳元素在碱性溶液中变成CO。(3)电镀池中，镀件与电源的负极相连，待镀金属为阳极与电源正极相连。要把铜从铜盐中置换出来，则应加入还原剂。根据图示信息，pH在89之间时，反应速率为0。12(1)橙(2)c(3)6(4)5(5)阳极反应为：Fe2e=Fe2，提供还原剂Fe2(6)2H2e=H2Fe(OH)3解析：(1)pH2溶液呈酸性，促使平衡正向移动，溶液为橙色。(2)平衡时Cr2O和CrO的浓度不一定相同，a错误；b未指明速度所表示的方向；溶液颜色不变表示反应混合物有色物质的浓度不变化，c正确。(3)由Cr2O2Cr3，化合价降低6价，而Fe2Fe3化合价升高1价，故根据电子守恒可知存在如下关系：Cr2O6Fe2。(4)将c(Cr3)105molL1代入Cr(OH)3的Ksp表达式，可得溶液的c(OH)109 molL1，故c(H)105 molL1，溶液的pH5。从题给信息可知Cr2O转化为Cr(OH)3发生还原反应，故为阴极反应；则阴极活泼电极铁将发生氧化反应生成Fe2。