2019版高考化学总复习 第6章 化学反应与能量 第3节 电解池 金属的电化学腐蚀模拟预测通关 新人教版.doc

第3节 电解池 金属的电化学腐蚀一、选择题1取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是()Ab电极是阴极Ba电极与电源的正极相连接C电解过程中，水是氧化剂Db电极附近溶液的pH变小解析：选D。电解饱和NaCl溶液，阳极生成Cl2，Cl2与水反应生成HClO和HCl，盐酸具有酸性，可使pH试纸变红色，HClO具有漂白性，又可将红色漂白，故内圆为白色，外圈为红色，可推出a为阳极，b为阴极，A正确；a为阳极与电源正极相连，B正确；电解过程中，H2O得电子，为氧化剂，C正确；b电极附近有OH生成，pH增大，D错误。2下列有关电化学装置完全正确的是()ABCD铜的精炼铁上镀银防止Fe被腐蚀构成铜锌原电池解析：选C。电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，精铜作阴极，A错误；铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，B错误；C是外加电流的阴极保护法，正确；铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中，D错误。3烧杯A中盛放0.1 mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1 mol/L的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，组成的装置如图所示。下列说法不正确的是()AA为原电池，B为电解池BA为电解池，B为原电池C当A烧杯中产生0.1 mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 molD经过一段时间，B烧杯中溶液溶质的浓度减小解析：选B。构成A装置的是活泼性不同的两电极，两电极均浸在电解质溶液中，两极形成了闭合回路，所以A装置为原电池装置，且A装置为B装置提供电能，B装置为电解池。A装置中的电极反应式为正极：2H2e=H2，负极：Fe2e=Fe2。B装置中的电极反应式为阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2。B装置是电解氯化铜溶液，放出Cl2并析出Cu，溶液溶质的浓度减小。4载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2CO24e2H2O=2CO4OH。下列判断错误的是()A上述电化学装置相当于电解池B上述装置进行的总反应为2CO2=2COO2C反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强D失电子的电极发生的反应是4OH4e=2H2OO2解析：选C。A该电池是利用化学能转化为电能，符合电解池原理，所以上述电化学装置相当于电解池，故A正确；B该电池中，阴极上电极反应式为2CO24e2H2O=2CO4OH，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，得失电子相同条件下将两个电极反应式相加即得电池总反应式为2CO2=2COO2，故B正确；C阴极反应生成的OH在阳极完全反应，电池总反应式为2CO2=2COO2，所以反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性不变，故C错误；D阳极上氢氧根离子失电子生成氧气供给呼吸，电极反应式为4OH4e=2H2OO2，故D正确。5如图中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 BCu电极质量减小，Pt电极质量增大CZ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=2H2OO2，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电极定向移动，B、D不正确。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确。6.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，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是()A阳极电极方程式为Al3e6OH=Al2O33H2OB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移向铝电极解析：选C。电解质为硫酸溶液，OH不可能参加反应，A错误；根据原电池装置和题目信息可知电解总反应方程式为2Al3H2OAl2O33H2，H2O减少，溶液的pH逐渐减小，B错误；阴极反应为2H2e=H2，H2的物质的量为3.36 L22.4 Lmol10.15 mol，则转移电子为20.15 mol0.3 mol，阳极反应为2Al6e3H2O=Al2O36H。根据差量法进行计算：设阳极增重的质量为x。2Al3H2OAl2O33H26em6 mol 48 g 0.3 mol x，解得x2.4 g，即阳极增重2.4 g，C正确；根据电流的方向可知，阳离子移向阴极，所以H移向石墨电极，D错误。7把物质的量均为0.1 mol的CuCl2和H2SO4溶于水制成100 mL的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是()A电路中共转移0.6NA个电子B阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2 molC阴极质量增加3.2 gD电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 molL1解析：选A。阳极开始产生Cl2，后产生O2，阴极开始产生Cu，后产生H2，根据题意两极收集到的气体在相同条件下体积相同，则阴极产生0.2 mol H2，阳极产生0.1 mol Cl2和0.1 mol O2，则转移电子数为0.6NA，A正确、B错误；阴极析出铜0.1 mol，即6.4 g，C错误；电解后溶液的体积未知，故不能计算浓度，D错误。81 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极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是()A电解后溶液呈酸性Ba3C阳极生成1.5 mol Cl2D阴极析出的金属是铜与铝解析：选A。 1 mol Cu2放电的过程中，另一极Cl和OH各放电1 mol，故溶液显酸性，A正确；根据电荷守恒可推知a4，B不正确；Cl的物质的量为1 mol，阳极不会产生1.5 mol Cl2，C不正确；铝较活泼，在溶液中Al3不会放电，D不正确。9用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是()A阳极反应式为4OH4e=2H2OO2B通电后阴极区附近溶液pH会增大CK通过交换膜从阴极区移向阳极区D纯净的KOH溶液从b口导出解析：选C。A项，阳极发生氧化反应，电极反应式为4OH4e=2H2OO2，A正确；B项，阴极发生还原反应，消耗氢离子产生氢气，必然会使溶液中氢离子浓度减小，所以溶液pH增大，B正确；C项，钾离子是通过交换膜从阳极移向阴极，这样才可以达到提纯氢氧化钾的作用，C错误；D项，纯净的KOH在阴极制得从b口排出，D正确。10用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是()AX为直流电源的负极，Y为直流电源的正极B阳极区pH增大C图中的baD该过程中的产品主要为H2SO4和H2解析：选B。由图可知与X电极相连的电极区发生还原反应：2H2e=H2，所以Pt()为阴极，X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极，A正确。在阴极区由于发生反应2H2e=H2，破坏了附近的水的电离平衡，水继续电离，最终导致阴极区的 c(OH)增大，pH增大，溶液碱性增强；在阳极区，发生反应SO2eH2O=SO2H，HSO2eH2O=SO3H，溶液中的 c(H)增大，溶液的酸性增强，pH减小，B错误。根据B选项的分析可知在阳极区由于不断产生硫酸，所以产生的硫酸的浓度比加入的硫酸的浓度要大，C正确。在反应的过程中，阳极区不断产生H2SO4，阴极区不断产生H2，阴极区得到的Na2SO3溶液则循环使用，因此该过程中的产品主要为H2SO4和H2，D正确。二、非选择题11.如图所示为探究金属腐蚀条件的实验装置图，请分析实验并回答下列问题：(1)若起始时甲、乙、丙3套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是_。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越_(填“高”或“低”)，钢铁越易腐蚀。(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为_。.利用化学反应：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，请你选择合适的电极材料和电解质溶液，设计一个原电池。可供选择的电极材料：铁棒、铜棒、石墨棒。可供选择的电解质溶液：CuCl2溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液。请填写下列空白：(1)选择_作正极材料，_作负极材料；选择_作电解质溶液。(2)写出有关的电极反应式：正极：_；负极：_。解析：.(1)甲、乙、丙3套装置中的乙装置形成了原电池，铁作负极失电子，碳作正极，氧气得电子，使试管内压强降低，所以乙中导管中液面上升最高。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高，越易形成原电池，钢铁越易腐蚀。(3)乙装置形成了原电池，碳作正极，氧气得电子，电极反应式：2H2OO24e=4OH。.把氧化还原反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2拆成两个半反应：2Fe32e=2Fe2(还原反应)，是正极的反应式；Cu2e=Cu2(氧化反应)，是负极的反应式；含Fe3的溶液作电解液，活泼性不同的金属或非金属作两极，其中铜棒作负极，石墨棒作正极。答案：.(1)乙(2)高(3)2H2OO24e=4OH.(1)石墨棒铜棒FeCl3溶液(2)2Fe32e=2Fe2Cu2e=Cu212电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是AgNO3 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴石蕊试液，则：电解池中Y电极上的电极反应式为_；在Y电极附近观察到的实验现象是_；检验该电极反应产物的方法是_。X电极上的电极反应式为_。(2)如要用电解方法精炼粗镍，电解液a选用Ni(NO3)2溶液，则：X电极的材料是_，电极反应式为_。Y电极的材料是_，电极反应式为_。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)解析：(1)用惰性电极电解AgNO3溶液时，阳极反应：2H2O4e=4HO2；阴极反应：4Ag4e=4Ag。与电源正极相连的电极为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。Y电极在反应过程中消耗了H2O电离出的OH，生成了H，溶液呈酸性，加入石蕊试液显红色，Y电极产生氧气，能使带火星的木条复燃；X电极产生Ag。(2)电解精炼Ni时，用粗镍作阳极，纯镍为阴极。反应过程中阳极上的Ni以及比Ni活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Ni差的金属形成阳极泥；在阴极只有Ni2能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极，所以，X电极的材料是纯镍，电极反应式为Ni22e=Ni；Y电极的材料是粗镍，电极反应式为Ni2e=Ni2。答案：(1)2H2O4e=4HO2有无色气体放出，溶液变红用带火星的木条检验，木条复燃4Ag4e=4Ag(2)纯镍Ni22e=Ni粗镍Ni2e=Ni213知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是_(填化学式)，U形管_(填“左”或“右”)边的溶液变红。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的_极；该发生器中反应的总离子方程式为_。(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示(其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过)。燃料电池B中的电极反应式分别为负极：_，正极：_。分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为_。解析：(1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球a中气体是氯气，气球b中气体是氢气，同时阴极附近有NaOH生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以U形管右边溶液变红色。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有NaOH生成，氯气和氢氧化钠反应生成NaClO，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近有NaOH生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极，总反应离子方程式为ClH2OClOH2。(3)B是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体Y，则Y是氢气，则电解池中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；燃料电池中通入空气的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极、正极反应式分别为2H24e4OH=4H2O、O24e2H2O=4OH。图3电解池中加入NaOH的目的是增大溶液导电性，通入电解池后生成氢氧化钠，所以加入的NaOH浓度小于出来的NaOH浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%a%c%。答案：(1)H2右(2)负ClH2OClOH2(3)2H24e4OH=4H2O O24e2H2O=4OH b%a%c%14(1)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO的原理如图，电源正极为_(填“A”或“B”)，阴极反应式为_。(2)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中c(NH)_(填“”“”或“”)c(NO)。IrRu惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式为_。理论上电路中每转移3 mol e，最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是_g。(3)电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如图所示，KHCO3应进入_(填“阴极”或“阳极”)室。简述再生K2CO3的原理：_。解析：(1)由题给原理图可知，AgPt电极上NO发生还原反应生成氮气，因此AgPt电极为阴极，电极反应式为2NO12H10e=N26H2O，则B为电源负极，A为电源正极。(2)溶液呈现电中性，c(NH)c(H)c(NO)c(OH)，pH约为5呈酸性，即c(H)c(OH)，则c(NH)c(NO)；IrRu惰性电极吸附氧气，氧气得电子发生还原反应：O22H2e=H2O2；4NH33O2=2N26H2O中，4 mol氨气转移12 mol电子，因此转移3 mol电子时，最多可以处理氨水中溶质NH3的物质的量为1 mol，其质量为17 g。(3)根据题图所示，可知在阴极水电离产生的H获得电子变为氢气逸出，产生的OH和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生。答案：(1)A2NO12H10e=N26H2O(2)O22H2e=H2O217(3)阴极在阴极水电离产生的H得电子生成H2，产生的OH和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生