2019-2020年高考化学大一轮复习 9.2电解池 金属的电化学腐蚀与防护课时训练.doc

2019-2020年高考化学大一轮复习 9.2电解池 金属的电化学腐蚀与防护课时训练一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分，每小题只有一个选项符合题目要求)1.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而进入电解液中，在阴极析出使铝不纯。答案：A2下列关于金属腐蚀的说法正确的是()A金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是：MnH2O=M(OH)nH2B金属的化学腐蚀的实质是：Mne=Mn，电子直接转移给还原剂C金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D在潮湿的中性环境中金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀解析：金属在潮湿的空气中发生的如果是吸氧腐蚀，则不生成氢气。金属发生化学腐蚀时，电子直接转移给氧化剂。金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行。答案：D3.常温下，用惰性电极电解下列物质的量浓度为1 molL1的溶液，pH保持不变的是()A盐酸 BNaOH溶液CNa2SO4溶液 DAgNO3溶液解析：本题考查电解原理，意在考查学生对电解原理的理解及分析判断能力。A项，酸性减弱；B项实质是电解水，碱性增强；C项实质是电解水，溶液始终显中性；D项是Ag和OH放电，溶液酸性增强。答案：C4.如图为电解精炼粗银(含Al、Zn、Pt、Au等杂质)的示意图，其中b极有少量无色气体生成，该气体遇空气变红棕色，下列说法不正确的是()A在电解过程中，含有杂质的粗银应是电极aBb极生成气体的电极反应式为NO3e4H=NO2H2OC当纯银片增重2.16 g时，电路中通过0.02 mol电子D电解后Pt、Au以单质的形式沉积在a极下方解析：电解时，粗银为阳极，接电源正极，A项正确；b电极生成NO，该气体是NO得电子发生还原反应产生的，B项正确；阳极上Ag发生氧化反应，Al、Zn也发生氧化反应，阳极上Ag发生还原反应，NO也发生还原反应，故纯银片增重2.16 g时，电路中通过的电子大于0.02 mol，C项错误；Pt、Au不能发生氧化反应，D项正确答案：C5.以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A阴极附近溶液呈红色 B阴极逸出气体C阳极附近溶液呈蓝色 D溶液的pH变小解析：本题考查电解池原理。电解KI溶液，阳极发生氧化反应：2I2e=I2，阴极发生还原反应：2H2O2e=H22OH，总反应为2KI2H2OI2H22KOH。A项，阴极附近溶液呈碱性，遇酚酞变红，正确；B项，阴极生成H2，正确；C项，阳极生成I2，遇淀粉变蓝，正确；D项，根据总反应知，溶液pH增大，错误。答案：D6.用惰性电极电解某无色溶液时，有如下实验现象：阳极上有无色气体产生；阴极附近有白色沉淀生成。则原溶液中可能大量共存的离子组是()ANa、Ba2、NO、ClBH、Mg2、Na、SOCCO、K、Cl、NaDFe3、NO、SO、Na解析：本题主要考查离子反应知识和电化学知识，意在考查学生分析问题和解决(解答)化学问题的能力。A、C项，用惰性电极电解时，阳极上均是Cl失电子生成Cl2，Cl2不是无色气体；D项中Fe3有颜色，可排除。答案：B7.如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中。下列分析正确的是()AK1闭合，铁棒上发生的反应为2H2eH2BK1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高CK2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法DK2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001 mol气体解析：本题考查电化学知识，考查学生综合思维能力。A项，K1闭合时，装置为原电池，负极Fe的反应为Fe2e=Fe2，错误；B项，石墨棒为正极，电极反应为O2得电子还原为OH，因此石墨棒周围溶液pH升高，正确；C项，K2闭合，装置为电解池，铁为阴极被保护，该保护方法是外接电源的阴极保护法，错误；D项，电解饱和食盐水，当电路中通过0.002 mol电子时，阴阳两极分别产生H2、Cl2，气体物质的量均为0.001 mol，错误。答案：B8.某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则()A电流方向：电极A电极B电极发生还原反应C电极逐渐溶解D电极的电极反应：Cu22e=Cu解析：本题考查电化学，考查学生分析问题的能力。由题意知，图中左侧装置构成双液原电池，电极为负极，发生氧化反应，B项错误；电极为正极，发生反应：Cu22e=Cu，C项错误；右侧装置为电解池，电极为阳极，发生反应：Cu2e=Cu2，D项错误；电极为阴极，电路中电流由电极经电流表到电极，A项正确。答案：A91 L某溶液中含有的离子如下表：离子Cu2Al3NOCl物质的量浓度(mol/L)11a1用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电解产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是()A电解后溶液的pH0Ba3C阳极生成1.5 mol Cl2D阴极析出的金属是铜与铝解析：根据电子守恒可知，该反应过程中涉及的反应有：阳极：2Cl2e=Cl2(产生氯气的体积，标况下为0.5 mol)，4OH4e=2H2OO2；阴极：Cu22e=Cu,2H2e=H2。从电子守恒的角度知，电解后溶液的pH0，A项正确，从电荷守恒的角度可知，a4，B不正确。答案：A10.如图装置电解一段时间，当某极析出0.32 g Cu时，、中溶液pH分别为(常温下，溶液足量，体积均为100 mL且电解前后溶液的体积变化忽略不计)()A13、7、1 B12、7、2C1、7、13 D7、13、1解析：本题考查了电解装置及pH的计算，意在考查学生综合分析问题的能力和逻辑思维能力。中发生反应：2KCl2H2O2KOHCl2H2，中反应的实质是电解水，pH7，中发生反应：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，三个电解槽串联，则三个电解槽相同时间内转移电子的物质的量相同：n(e)2n(Cu)20.32 g(64 g/mol)0.01 mol，所以中的产物：n(H2)0.005 mol，n(KOH)0.01 mol，c(OH)0.1 mol/L，则pH13，中的产物：n(H2SO4)n(Cu)0.005 mol，c(H)0.1 mol/L，所以pH1。答案：A11.铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸中电解，装置如图所示。下列说法正确的是()A阳极电极方程式为Al6OH3e=Al2O3H2OB随着电解的进行，溶液的pH逐渐增大C当阴极生成气体3.36 L(标准状况)时，阳极增重2.4 gD电解过程中H移向Al电极解析：本题考查了电解原理及应用，意在考查学生对电解原理的理解以及计算能力。由题给电解装置图可知，铝作阳极，发生反应：2Al3H2O6e=Al2O36H，A选项错误；阴极发生反应：6H6e=3H2，溶液中水被消耗，pH逐渐减小，B选项错误；阴极生成气体3.36 L(标准状况)即0.15 mol，转移电子0.3 mol，则阳极增重2.4 g，C选项正确；电解过程中阳离子移向阴极，即H移向石墨电极，D选项错误。答案：C12.镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(NO)2M=NiOOHMH已知：6NiOOHNH3H2OOH=6Ni(OH)2NO下列说法正确的是()ANiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB充电过程中OH离子从阳极向阴极迁移C充电过程中阴极的电极反应式：H2OMe=MHOH，H2O中的H被M还原DNiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液解析：从所给方程式知：电池的正极是NiOOH，负极是MH。B项，OH是阴离子，向阳极移动，错。C项，H2O中的H被阴极提供的电子还原，不是被M还原，错。D项，从信息知：NiOOH与NH3能发生氧化还原反应，所以不能用氨水作电解质，错。考法点拨：有关原电池，通常考法有：给出原电池反应方程式(或给出电池原理图)，四个选项分别考查反应是氧化还是还原、粒子的移动方向、电极反应(放电或充电)、电极的连接、计算(电子转移数目、质量变化、气体体积)等。点拨：首先根据信息方程式或图找出正、负极，再写出正、负极的电极反应，各种设问便可迎刃而解。答案：A二、非选择题(本题共4小题，共52分)13(11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，使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用_作电极。解析：本题主要考查了甲烷燃料电池、电解氯化钠溶液制烧碱以粗铜精炼、制备漂白液和氢氧化亚铁等知识，意在考查学生对原电池原理和电解原理的综合应用能力。(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溶液中甲烷被氧化后生成碳酸钾，负极反应为CH410OH8e=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，电极反应为2Cl2e=Cl2。(3)n(O2)0.1 mol，甲池中正极反应为O22H2O4e=4OH，由电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的物质的量为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，电极反应为Cu22e=Cu，n(Cu)0.2 mol，n(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)CH410OH8e=CO7H2O(2)2Cl2e=Cl2(3)4.4812.8(4)负饱和氯化钠溶液(或饱和食盐水)铁14(13分)如图所示，若电解5 min时，铜电极质量增加2.16 g。试回答：(1)电源电极X名称为_(填“正极”或“负极”)。(2)电解池中溶液的pH变化：B_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，C_。(3)B中的阳极的电极反应式为_；若通电5 min时B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL，则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度约为_。(4)A中发生反应的化学方程式为_。若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液的pH_。(5)若将C装置单独取出，导线连接铜、银后，请写出负极的电极反应式：_。解析：(1)C装置中铜电极上电镀了银，质量增加，则铜为阴极，所以X为负极。(2)B中是OH和Cu2参加反应，故溶液中H浓度变大，酸性增强，pH变小；C中Ag电极溶解，电解池中Ag反应，生成Ag，故溶液仍呈中性，pH不变。(3)B中阳极是OH放电，所以电极反应式为4OH4e=2H2OO2；因铜电极质量增加的2.16 g为Ag的质量，n(Ag)0.02 mol，所以转移电子为n(e)0.02 mol。电池串联，故B中转移的电子也为0.02 mol，只能生成0.005 mol氧气，但共收集气体0.01 mol，所以B中气体一定为H2和O2的混合气体，(即阴极Cu2反应完全后H放电)，n(O2)n(H2)0.01 mol，结合电子守恒，可以求出n(Cu2)0.005 mol，所以c(Cu2)0.025 mol/L。(4)A中电解的是KCl溶液，故其发生的反应方程式为2KCl2H2O2KOHH2Cl2，由于转移了0.02 mol电子，故n(KOH)0.02 mol，c(KOH)0.1 mol/L，即pH13。(5)Cu()、Ag()、AgNO3溶液、闭合回路，构成了原电池装置。负极反应为Cu2e=Cu2。答案：(1)负极(2)减小不变(3)4OH4e=O22H2O0.025 mol/L(4)2KCl2H2O2KOHH2Cl213(5)Cu2e=Cu215(13分)本大题分、两部分：.某兴趣小组用如图装置做了两次实验。实验：向甲池的Pt电极表面通氢气，发现电流计指针发生了偏转，乙池的Pt电极表面出现气泡。实验：向乙池的Pt电极表面通氧气，发现电流计指针也发生了偏转，且偏转方向与实验相同，同时甲池的Pt电极表面也出现气泡。(1)实验，甲池通氢气的Pt电极为_极，电极反应为_。(2)实验，甲池通氢气的Pt电极为_极，电极反应为_。(3)两次实验中原电池的总反应相同，总反应的离子方程式为_。.电解法污水处理技术已很成熟富含悬浮物的工业污水采用如图装置进行处理：保持污水的pH在5.06.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体，吸附部分悬浮物沉降，同时阴极产生的气泡将部分悬浮物带到水面形成浮渣层，然后滤去沉淀、撇掉浮渣层。富含有机废物的生活污水也可用同样方法进行处理。污水中的有机废物能被阳极的某一产物迅速降解成二氧化碳、水等无机物。(1)在电解处理过程中，若污水中离子浓度较小，导电能力较差，处理效率下降，此时可向污水中加入适量的_。aBaSO4 bCH3COOHcNaNO3 dCH3OH(2)电解处理过程中，阳极实际发生了两个电极反应，阳极的电解反应分别是_；_。解析：本题考查了电化学知识，意在考查学生对电化学知识综合运用的能力。.(1)实验中，通氢气的一极为负极，在碱性条件下，电极反应方程式为H22OH=2H2O。(2)实验中，通氧气的一极为正极，在酸性条件下，电极反应方程式为O24H4e=2H2O。(3)两次实验中原电池的总反应相同，总反应的离子方程式为HOH=H2O。.(1)要增强溶液的导电能力，但不能使电极反应发生改变，故加入溶于水的强电解质，如题中的NaNO3，即选c。(2)电解过程中，铁为阳极，铁先失去电子，Fe2e=Fe2，同时，还会发生：2H2O4e=4HO2。答案：.(1)负H22OH2e=2H2O(2)正O24H4e=2H2O(3)HOH=H2O.(1)c(2)Fe2e=Fe22H2O4e=O24H16(15分)某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验探究。.利用如图所示装置探究金属的防护措施，实验现象是锌电极不断溶解，铁电极表面有气泡产生。(1)写出负极的电极反应式：_。(2)某学生认为，铁电极可能参与反应，并对产物做出假设：假设1：铁参与反应，被氧化生成Fe2；假设2：铁参与反应，被氧化生成Fe3；假设3：_。(3)为了探究假设1、2，他采取如下操作：取0.01 mol/L FeCl3溶液2 mL于试管中，加入过量铁粉；取操作试管的上层清液加入2滴K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀；取少量正极附近溶液加入2滴K3Fe(CN)6溶液，未见蓝色沉淀生成；取少量正极附近溶液加入2滴KSCN溶液，未见溶液变红。据、现象得出的结论是_。(4)该实验原理可应用于防护钢铁腐蚀，请再举一例防护钢铁腐蚀的措施：_。.利用如图所示装置做电解50 mL 0.5 mol/L的CuCl2溶液实验。实验记录：A阳极上有黄绿色气体产生，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色(提示：Cl2氧化性大于IO)；B电解一段时间以后，阴极表面除吸附有铜外，还出现了少量气泡和浅蓝色固体。(1)分析实验记录A中试纸颜色变化，用离子方程式解释：_；_。(2)分析实验记录B中浅蓝色固体可能是_(写化学式)，试分析生成该物质的原因：_。解析：本题考查原电池原理和电解原理等知识，意在考查学生分析问题、解决问题的能力。.(1)锌比铁活泼，锌为负极，电极反应为Zn2e=Zn2。(2)根据假设1、2进行分析，得出假设3为铁参与反应，被氧化生成Fe2和Fe3。(3)从分析得出的试管中含有Fe2；现象说明不含Fe2；现象说明不含Fe3；故可得出的结论是正极附近溶液不含Fe2和Fe3。(4)防护钢铁腐蚀的措施有油漆、电化学保护法。.(1)阳极上有氯气产生，由于2ICl2=I22Cl，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；当氯气过量时，会发生反应5Cl2I26H2O=10Cl2IO12H，颜色褪去。答案：.(1)Zn2e=Zn2(2)铁参与反应，被氧化生成Fe2和Fe3(3)正极附近溶液不含Fe2和Fe3(4)油漆.(1)2ICl2=I22Cl5Cl2I26H2O=10Cl2IO12H(2)Cu(OH)2电解一段时间后，Cu2浓度下降，H开始放电，溶液pH增大，Cu2转化为Cu(OH)2