2019版高考化学一轮复习 第四单元 化学反应与能量转化 第3节 电解池 金属的电化学腐蚀与防护课时练.doc

第3节电解池金属的电化学腐蚀与防护一、选择题1(2018年江西和平联考)利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气，通过电化学法制取氢气的工艺如下图所示。下列说法不正确的是()。A电解池中惰性电极C1为阳极B该工艺优点之一是FeCl3溶液可循环利用C反应池中的离子方程式：2Fe3S2=2Fe2SD电解池总反应的化学方程式：2FeCl22HCl2FeCl3H22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3按如右图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确的是()。A铁腐蚀的速度由大到小的顺序：只闭合K3只闭合K1都断开只闭合K2B只闭合K3，正极的电极反应式：2H2OO24e=4OHC先只闭合K1，一段时间后，漏斗内液面上升，然后再只闭合K2，漏斗内液面上升D只闭合K2，U形管左、右两端液面均下降4下列说法正确的是()。A钢闸门容易被腐蚀Ba、b均为惰性电极，b极反应是：O24OH4e=2H2OC阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11D电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加5.大功率的镍氢电池使用在油电混合动力车辆中。镍氢电池NiMH电池正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金。下列关于该电池的说法中正确的是()。A放电时电池内部H向负极移动B充电时，将电池的负极与外接电源的正极相连C充电时阳极反应为Ni(OH)2OHe=NiOOHH2OD放电时负极的电极反应式为MHnne=MnH6(2018年广东潮州联考)工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN，装置如下图所示，依次发生的反应有：CN2e2OH=CNOH2O 2Cl2e=Cl23Cl22CNO8OH=N26Cl2CO4H2O下列说法正确的是()。A铁电极上发生的反应为Fe2e=Fe2B通电过程中溶液pH不断增大C为了使电解池连续工作，需要不断补充NaClD除去1 mol CN，外电路至少需转移5 mol电子7(2018届安徽安庆六校联考)下列图示中关于铜电极的连接错误的是()。 A B C D二、非选择题8(2018届北京海淀期末)某小组同学利用下图装置对电解氯化铜实验进行了研究。装置现象电解一段时间时，阳极石墨表面产生气体，阴极石墨上附着红色物质，烧杯壁变热，溶液由蓝色变为绿色(1)甲认为电解过程中阳极产生的_是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式：_。(2)乙查阅资料，CuCl2溶液中存在平衡：Cu24ClCuCl42(黄色)H0。据此乙认为：电解过程中，CuCl42(黄色)浓度增大，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。乙依据平衡移动原理推测在电解过程中CuCl42浓度增大的原因：_。(3)丙改用下图装置，在相同条件下电解CuCl2溶液，对溶液变色现象继续探究。装置现象电解相同时间时，阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色；阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色；U形管变热，冷却后阴极附近溶液仍为绿色丙通过对现象分析证实了甲和乙的观点均不是溶液变绿的主要原因。丙否定甲的依据是_，否定乙的依据是_。(4)丙继续查阅资料：.电解CuCl2溶液时可能产生CuCl2，CuCl2掺杂Cu2后呈黄色。.稀释含CuCl2的溶液生成CuCl白色沉淀。据此，丙认为：电解过程中，产生CuCl2掺杂Cu2后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。丙进行如下实验：a取电解后绿色溶液2 mL，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。b另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2 mL浓盐酸，加热获得含CuCl2的黄色溶液。c冷却后向上述溶液d取c中2 mL溶液，加20 mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。a的目的是_。写出b中生成CuCl2的离子方程式：_。补充c中必要的操作及现象：_。丙据此得出结论：电解时阴极附近生成CuCl2是导致溶液变绿的原因。9(2018届江西师大附中月考).氮肥的使用在提高粮食产量的同时，也导致了土壤、水体污染等环境问题。(1)长期过量使用铵态化肥NH4Cl，易导致土壤酸化，请用化学用语解释原因：_。(2)工业上处理氨氮废水的方法是采用电解法将NO转化为N2，部分装置如下图所示。B极的电极反应方程式是_。(3)常温下，除去60 L废水中的62 mg NO后，废水的pH_。.如下图所示C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。(1)若用甲醇、空气燃料电池作电源，电解质为KOH溶液，则A极的电极反应式为_。(2)欲用丙装置给铜镀银，银应该是_电极(填“G”或“H”)。(3)丁装置中Y极附近红褐色变_(填“深”或“浅”)。(4)通电一段时间后，C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为_。10.某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图1所示为某实验小组设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，导线中通过_mol电子。图1(2)如图1，其他条件不变，若将乙烧杯中的CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，则石墨电极的电极反应方程式为_。(3)如图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，乙装置中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应方程式为_。图2.氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：(1)与汽油等燃料相比，氢气作为燃料的两个明显的优点是_(写两点)。(2)化工生产的副产品也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气。总反应方程式为Fe2H2O2OHFeO3H2，工作原理如图3所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。 图3 图4电解一段时间后，c(OH)降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_。c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图4所示，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_。11(2017届福建厦大附中月考)下图所示甲、乙是电化学实验装置。(1)若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶液。甲中石墨棒上的电极反应式为_。乙中总反应的离子方程式为_。将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为过量的Cl2氧化了生成的I2。若反应中Cl2和I2的物质的量之比为51，且生成两种酸，该反应的化学方程式为_。(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。甲中铁棒上的电极反应式为_。如果起始时乙中盛有200 mL pH5的CuSO4溶液(25 )，一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入_(填写物质的化学式)_g。第3节电解池金属的电化学腐蚀与防护1C解析：C1极生成Fe3，应发生氧化反应，为阳极，C2极生成氢气，为阴极，发生还原反应，故A正确；电解池中生成的FeCl3可作为反应池的反应物，则FeCl3溶液可循环利用，故B正确；由装置可知反应池中的反应物为H2S和FeCl3，反应的化学方程式为H2S2FeCl3=2FeCl2S2HCl，离子方程式为2Fe3H2S=2Fe2S2H，故C错误；电解池中亚铁离子失去电子，氢离子得到电子，电解池总反应的离子方程式为2Fe22H2Fe3H2，故D正确。2D解析：防止铁钉锈蚀时铁钉应接电源负极，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。3A解析：金属腐蚀速率：电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极，闭合K3，是原电池，铁作负极，闭合K2，是电解池，铁作阴极，闭合K1，铁作阳极，因此腐蚀速率是只闭合K1只闭合K3都断开只闭合K2，故A错误；只闭合K3，发生吸氧腐蚀，正极：O22H2O4e=4OH，故B正确；只闭合K1，铁作阳极，阳极反应式为Fe2e=Fe2，阴极反应式为2H2e=H2，U形管中气体压强增大，因此漏斗中液面上升，然后只闭合K2，铁作阴极，阴极反应式为2H2e=H2，阳极反应式为2Cl2e=Cl2，U形管中气体压强增大，漏斗中液面上升，故C、D正确。4D解析：A是外接电源的阴极保护法，钢闸门不容易被腐蚀，故A错误；B是氢氧燃料电池，b为正极，电极反应为O22H2O4e=4OH，故B错误；C是电解H2OCO2混合气体制备H2和CO，总反应为H2OCO2H2COO2，阴极产生H2、CO，阳极产生氧气，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是21，故C错误；D项甲池中的Zn2通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中发生反应：Cu22e=Cu，为了保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2与放电的Cu2的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大，故D正确。5C解析：放电时电池内部H向正极移动，故A错误；充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连，故B错误；原电池正极反应为NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，则充电时阳极反应为Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O，故C正确；放电时负极的电极反应式为H22e2OH=2H2O，故D错误。6D解析：A项，金属铁是阴极，铁电极上发生的是还原反应，故A错误；B项，根据反应可知，OH被不断地消耗，所以通电过程中溶液pH不断减小，故B错误；C项，根据电极反应式，为了使电解池连续工作，需要补充氢氧化钠，故C错误；D项，根据反应，除去1 mol CNO，消耗1.5 mol氯气，转移电子3 mol，再根据反应，除去1 mol CN，转移电子2 mol，所以外电路至少需转移5 mol电子，故D正确。7C解析：A项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B项，电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正确；C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D项，电解氯化铜，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。8(1)Cl22Cl2e=Cl2(2)电解过程放热导致溶液温度升高，使Cu24ClCuCl42平衡正向移动(3)阳极附近溶液仍为蓝色U形管冷却后阴极附近溶液仍为绿色(4)证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在CuCl2Cu24ClCu=2CuCl2。加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同解析：(1)电解过程中阳极发生氧化反应，溶液中的氯离子放电生成氯气，氯气溶于水，溶液可能呈现绿色。(2)电解过程放热导致温度升高，使Cu24ClCuCl42平衡正向移动，CuCl42浓度增大。(3)阳极生成了氯气，但阳极附近溶液仍为蓝色，说明不是生成氯气的缘故；Cu24ClCuCl42(黄色)H0，温度降低，平衡逆向移动，溶液应该呈现蓝色，但U形管冷却后阴极附近溶液仍为绿色，因此乙的推断也不正确。9.(1)NHH2ONH3H2OH(2)2NO10e6H2O=N212OH(3)10.(1)O24e2H2O=4OH(2)G(3)深(4)1222解析：.(2)B极发生还原反应，NO转化为N2，电极反应式为2NO10e6H2O=N212OH。(3)62 mg硝酸根的物质的量是0.001 mol，根据电极反应式可知生成0.006 mol氢氧根，浓度是0.0001 molL1，因此pH10。.(1)向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F极附近有大量氢氧根离子，由此得出F极上氢离子放电生成氢气，所以F极是阴极，则电源B极是负极，A极是正极，电极反应式为O24e2H2O=4OH。(2)若用丙装置给铜镀银，G应该是Ag，H是铜，电镀液是AgNO3溶液。(3)丁装置中Y电极是阴极，氢氧化铁胶体的胶粒带正电荷，Y极附近红褐色变深。(4)甲装置中C电极上氢氧根离子放电生成氧气，D电极上铜离子放电生成铜单质，E电极上氯离子放电生成氯气，F电极上氢离子放电生成氢气，所以C、D、E、F电极均有单质生成。生成1 mol氧气转移4 mol电子，生成1 mol铜转移2 mol电子，生成1 mol氯气转移2 mol电子，生成1 mol氢气转移2 mol电子，所以转移相同物质的量的电子时生成单质的物质的量之比为1222。10.(1)0.2(2)2NH2e=2NH3H2(3)2Cl2e=Cl2.(1)燃烧热值高、燃烧无污染、是可再生能源(写两点即可)(2)阳极室防止生成的H2与高铁酸钠反应，使高铁酸钠的产率降低M点：氢氧根浓度偏小，高铁酸钠的稳定性差，且反应较慢(或N点：氢氧根浓度较大，铁电极上容易生成氢氧化铁，使高铁酸钠的产率降低)解析：.(1)图1为原电池反应，Fe为负极，发生反应Fe2e=Fe2，石墨为正极，发生反应Cu22e=Cu，总反应式为FeCu2=Fe2Cu。一段时间后，两电极质量相差12 g，则FeCu2=Fe2Cu质量差m转移电子56 g64 g 56 g64 g120 g2 mol1 2 gn则n0.2 mol。(2)若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，溶液呈酸性，铵根在正极放电，电极反应式为2NH2e=2NH3H2。(3)若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，甲装置发生铁的吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，则乙装置石墨为阳极，石墨(1)为阴极，乙为电解池装置，阳极反应式为2Cl2e=Cl2。.(2)根据题意镍电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室。氢气具有还原性，根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。故电解过程中须将阴极产生的气体及时排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点，c(OH)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢，在N点：c(OH)过高，铁电极上有氢氧化铁生成，使Na2FeO4产率降低。11(1)2H2OO24e=4OH2Cl2H2OH2Cl22OH5Cl2I26H2O=10HCl2HIO3(2)Fe2e=Fe2CuO(或CuCO3)0.8(或1.24)解析：(1) 若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶液。甲为铁的吸氧腐蚀，石墨是正极，石墨棒上的电极反应式为2H2OO24e=4OH。根据电子流向，石墨是阳极，乙为用惰性电极电解氯化钠溶液，乙中总反应的离子方程式为2Cl2H2OH2Cl22OH。根据电子守恒，5 mol氯气失电子10 mol,2 mol I2得电子10 mol，碘的化合价升高为5价，该反应的化学方程式为5Cl2I26H2O=10HCl2HIO3。(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。甲为原电池，铁为负极，铁棒上的电极反应式为Fe2e=Fe2。由2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，要使溶液恢复原状态，可加入CuO(或CuCO3)，一段时间后溶液的pH变为1，则c(H)0.1 molL1，n(H)0.2 L0.1 molL10.02 mol，则由电解反应可知析出的Cu的物质的量为0.01 mol，由Cu原子守恒可知，m(CuO)0.01 mol80 gmol10.8 g，或m(CuCO3)0.01 mol124 gmol11.24 g。