2019高考化学总复习 第六章 化学反应与能量 课时作业19 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 新人教版.doc

课时作业19电解池金属的电化学腐蚀与防护一、选择题1下列有关电化学原理的说法错误的是()A氯化铝的熔点比氧化铝低，因此工业上最好采用电解熔融氯化铝来制备单质铝B电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极C冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法D对大型船舶的外壳进行的“牺牲阳极的阴极保护法”，是应用了原电池原理解析：氯化铝是共价化合物，工业上采用电解熔融氧化铝来制备单质铝，A错误；电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，B正确；钠、钙、镁、铝是活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法，C正确；对大型船舶的外壳连接更活泼的金属，进行的“牺牲阳极的阴极保护法”，是应用了原电池原理，D正确。答案：A2下列关于电化学知识说法正确的是()A电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Al、Fe、CuB电解CuSO4溶液，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态C铅蓄电池在充电时，连接电源正极的电极发生的电极反应为PbSO42e=PbSOD将钢闸门与直流电源的负极相连，可防止钢闸门腐蚀解析：根据金属活动性顺序表可知，阴极上离子的放电顺序是Fe3Cu2HFe2Al3，Fe2和Al3不放电，Fe3得电子成为Fe2，不会析出铁，所以铁和Al不会析出，A错误；电解CuSO4溶液，阴极析出Cu，阳极生成氧气，应加入CuO使溶液恢复至原状态，故B错误；C.铅蓄电池充电时，与正极相连的电极是阳极，发生氧化反应，电极反应为PbSO42H2O2e=PbO2SO4H，C错误；将钢闸门与直流电源的负极相连，作阴极，属于外加电源的阴极保护法，D正确。答案：D3下列叙述正确的是()AK与M连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大BK与N连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：2H2e=H2CK与N连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大DK与M连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：4OH4e=2H2OO2解析：K与M连接时，X为硫酸，该装置是电解池，铁作阴极，氢离子放电生成氢气，石墨作阳极，氢氧根离子放电生成氧气，电解一段时间后溶液的浓度增大，pH减小，A错误；K与N连接时，X为氯化钠，该装置是原电池，铁作负极，石墨作正极，石墨上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H2OO24e=4OH，B错误；K与N连接时，X为硫酸，该装置是原电池，石墨作正极，正极上氢离子放电生成氢气，铁作负极，铁失电子生成2价铁，溶液的浓度降低，溶液的pH增大，C正确；K与M连接时，X为氯化钠，该装置是电解池，石墨作阳极，铁作阴极，阳极上氯离子放电，所以阳极上的电极反应式为2Cl2e=Cl2，D错误。答案：C4.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：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=O22H2O，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。答案：A5.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=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移向铝电极解析：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Al3e=Al3。根据差量法进行计算：设阳极增重的质量为x。2Al3H2O=Al2O33H26em6 mol 48 g0.3 molx，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。答案：C6假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。为各装置中的电极编号。下列说法错误的是()A当K闭合时，A装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源B当K断开时，B装置锌片溶解，有氢气产生C当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为；D当K闭合后，A、B装置中pH变大，C、D装置中pH不变解析：当K闭合时，B装置构成原电池，在电路中作电源，整个电路中电子的流动方向为；B装置中消耗H，pH变大，A装置中相当于电解饱和食盐水，pH变大；C装置中相当于在银上镀铜，pH不变；D装置中相当于铜的电解精炼，pH不变。答案：A7下图是CO2电催化还原为CH4的工作原理示意图。下列说法不正确的是()A该过程是电能转化为化学能的过程B铜电极的电极反应式为CO28H8e=CH42H2OC一段时间后，池中n(KHCO3)不变D一段时间后，池中溶液的pH一定减小解析：分析工作原理图可知此装置为电解池，铜电极通入CO2，还原为CH4，所以铜电极为阴极，发生还原反应CO28H8e=CH42H2O，铂电极为阳极，OH放电，被氧化，导致pH减小，同时盐桥中的K向池中移动，池中溶有CO2，故n(KHCO3)增大，C项错误。答案：C8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：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；电解后溶液的体积未知，故不能计算浓度，D错误。答案：A9工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是()已知：Ni2在弱酸性溶液中发生水解氧化性：Ni2(高浓度)HNi2(低浓度)A碳棒上发生的电极反应：4OH4e=O22H2OB电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少C为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变解析：电极反应式为阳极：4OH4e=2H2OO2阴极：Ni22e=Ni2H2e=H2A项正确；B项，由于C中Ni2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从C移向B，A中OH不断减少，Na通过阳离子膜从A移向B，所以B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H的氧化性大于Ni2(低浓度)的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。答案：B10下列关于电化学的叙述正确的是()A图两极均有气泡产生，滴加酚酞溶液时石墨一极变红B图装置可以验证牺牲阳极的阴极保护法C图可以模拟钢铁的吸氧腐蚀，碳棒一极的电极反应式：O22H2O4e=4OHD上述4个装置中，图、中Fe腐蚀速率较快，图中Fe腐蚀速率较慢解析：图阳极为惰性电极石墨，电解时阳极产生Cl2，阴极产生H2，两极均有气泡产生，滴加酚酞溶液时Fe电极附近溶液变红，A错误。牺牲阳极的阴极保护法利用的原电池原理，将受保护的金属作原电池的正极，而图为电解池，可验证外加电源的阴极保护法，B错误。NaCl溶液呈中性，钢铁发生吸氧腐蚀，碳棒作正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，C正确。图中Fe作负极，腐蚀速率最快；图和中Fe作阴极，图中铁作正极，均受到保护，不易被腐蚀，D错误。答案：C11如图所示，甲池的总反应式为N2H4O2=N22H2O。下列说法正确的是()A甲池中负极上的电极反应式为N2H44e=N24HB乙池中石墨电极上发生的反应为4OH4e=2H2OO2C甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小D甲池中每消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出6.4 g固体解析：分析图知甲是燃料电池，则乙是电解池，甲的电解质溶液是KOH，则负极不可能生成H，应该是N2H44e4OH=N24H2O，A错误；乙的石墨极是阳极，发生氧化反应，B正确；根据甲池总反应生成了水，则KOH溶液浓度变小，pH减小，乙的阴极析出铜，结合B项则乙池的溶液pH减小，C错误；根据各个电极流过的电量相等知N2H42Cu，消耗0.1 mol N2H4乙池电极上则会析出12.8 g铜，D错误。答案：B12如图所示装置是一种可充电电池，装置为电解池。离子交换膜只允许Na通过，充放电的化学方程式为2Na2S2NaBr3Na2S43NaBr。闭合开关K时，b极附近先变红色。下列说法正确的是()A负极反应为4Na4e=4NaB闭合K后，b电极附近的pH变小C当有0.01 mol Na通过离子交换膜时，b电极上析出气体在标准状况体积为112 mLD闭合K后，a电极上产生的气体具有漂白性解析：当闭合开关K时，b附近溶液先变红，即b附近有OH生成，在b极析出氢气，b极是阴极，a极是阳极，与阴极连接的是原电池的负极，所以B极是负极，A极是正极。闭合K时，负极发生氧化反应，电极反应为2Na2S22e=2NaNa2S4，A错误；闭合开关K时，b极附近先变红色，该极上生成H2和OH，pH增大，B错误；闭合K时，有0.01 mol Na通过离子交换膜，说明有0.01 mol电子转移，阴极上生成0.005 mol H2，标准状况下体积为0.005 mol22.4 Lmol10.112 L112 mL，C正确；闭合开关K时，a极是阳极，该极上金属铜被氧化，电极反应为Cu2e=Cu2，没有气体产生，D错误。答案：C二、非选择题13在如图所示均用石墨作电极的电解池中，甲池中为500 mL含某一溶质的蓝色溶液，乙池中为500 mL稀硫酸，闭合K1，断开K2进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成；当溶液中的原有溶质完全电解后，立即停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极质量增重1.6 g。请回答下列问题：(1)电解过程中，乙池C电极发生反应的电极反应式为_。(2)甲池电解时反应的离子方程式为_。(3)甲池电解后溶液的pH_，要使电解后的溶液恢复到电解前的状态，则需加入_，其质量为_g。(假设电解前后溶液的体积不变)(4)电解后若再将K1断开，闭合K2，电流计指针发生偏转，则D电极发生反应的电极反应式为_。解析：(1)甲池为CuSO4溶液，闭合K1，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，说明A电极为阴极，发生反应：Cu22e=Cu；B为阳极，发生反应：2H2O4e=4HO2；B电极有无色气体O2生成；则p为负极，q为正极，C为阴极，D为阳极。在乙池C电极发生还原反应，电极反应式是2H2e=H2；在D电极发生反应2H2O4e=4HO2。(2)根据(1)分析及电极反应式可知，甲池电解的总反应方程式是2Cu22H2O2CuO24H。(3)当溶液中的原有溶质完全电解后，立即停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极质量增重1.6 g。n(Cu)1.6 g64 g/mol0.025 mol，n(H)2n(Cu)0.025 mol20.05 mol，所以c(H)0.05 mol0.5 L0.1 mol/L，因此pH1；由于从两个电极分别产生了Cu、O2，所以要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入CuO；n(CuO)0.025 mol，则m(CuO)0.025 mol80 g/mol2 g。(4)电解后若再将K1断开，闭合K2，乙池形成的是氢氧燃料电池，电流计指针发生偏转，则D电极是原电池的正极，发生反应的电极反应式是O24e4H=2H2O。C电极发生的反应是H22e=2H。答案：(1)2H2e=H2(2)2Cu22H2O2CuO24H(3)1CuO2(4)O24e4H=2H2O14已知铅蓄电池的工作原理为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题：(1)A是铅蓄电池的_极，铅蓄电池正极反应式为_，放电过程中电解液的密度_(填“减小”“增大”或“不变”)。(2)Ag电极的电极反应式是_，该电极的电极产物共_g。(3)Cu电极的电极反应式是_，CuSO4溶液的浓度_(填“减小”“增大”或“不变”)。(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示_。a各U形管中产生的气体的体积b各U形管中阳极质量的减少量c各U形管中阴极质量的增加量解析：根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H2e=H2，Fe作阳极，电极反应式为Fe2e=Fe2，左侧U形管中总反应式为Fe2H=Fe2H2。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu22e=Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu2e=Cu2，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。答案：(1)负PbO24HSO2e=PbSO42H2O减小(2)2H2e=H20.4(3)Cu2e=Cu2不变(4)b15如下图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。请回答：(1)B极是电源的_，一段时间后，甲中溶液颜色_，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明_，在电场作用下向Y极移动。(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为_。(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应是_(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是_溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为_，甲中溶液的pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为_。解析：(1)由装置图知，直流电源与各电解池串联；由“F极附近呈红色”知，F极为阴极，则E极为阳极、D极为阴极、C极为阳极、G极为阳极、H极为阴极、X极为阳极、Y极为阴极、A极为正极、B极为负极。甲装置是用惰性电极电解CuSO4溶液，由于Cu2放电，导致c(Cu2)降低，溶液颜色逐渐变浅；丁装置是胶体的电泳实验，由于X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。(2)当甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，C、D、E、F电极的产物分别为O2、Cu、Cl2、H2，根据各电极转移电子数相同，则对应单质的物质的量之比为1222。(3)给铜件镀银，根据电镀原理，铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性银盐。当乙中溶液的pH是13时，则乙中n(OH)0.1 molL10.5 L0.05 mol，即各电极转移电子0.05 mol，所以丙中析出银0.05 mol；甲装置中由于电解产生H，导致溶液的酸性增强，pH变小。(4)若将C电极换为铁，则铁作阳极发生反应：Fe2e=Fe2，D极发生：Cu22e=Cu，则总反应的离子方程式为FeCu2CuFe2。答案：(1)负极逐渐变浅氢氧化铁胶粒带正电荷(2)1222(3)镀件AgNO3(合理即可)5.4 g变小(4)FeCu2CuFe2