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课时规范练18电解池金属的腐蚀与防护一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌,下列说法正确的是()A.若通电前上述镀锌装置构成原电池,则电镀过程是该原电池的充电过程B.因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C.电镀时保持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率D.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用2.(2018四川绵阳模拟)下列表述不正确的是()B盐桥中的Cl-移向ZnSO4溶液a极附近产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝CD粗铜的电极反应式为Cu2+2e-Cu正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-3.(2018河南天一大联考阶段检测)普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含有杂质,利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述正确的是()A.电极a为粗铜,电极b为精铜B.甲膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C.乙膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区D.当电路中通过1 mol电子时,可生成32 g精铜4.深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示,下列与此原理有关的说法错误的是()A.正极反应为SO42-+5H2O+8e-HS-+9OH-B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3xH2OD.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀5.利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护,下列说法不正确的是()A.若X为锌棒,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒,开关K置于M处,铁电极的反应为Fe-2e-Fe2+C.若X为碳棒,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀D.若X为碳棒,开关K置于N处,铁电极的反应为2H+2e-H26.(2018广东深圳中学考试)电解法处理酸性含铬(主要含有Cr2O72-)废水时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式被除去,下列说法不正确的是()A.阳极反应为Fe-2e-Fe2+B.过程中有Fe(OH)3沉淀生成C.电解过程中溶液pH不会变化D.电路中每转移12 mol电子,最多有1 mol Cr2O72-被还原7.氢氧化锂是制取锂和锂的化合物的原料,用电解法制备氢氧化锂的工作原理如图所示。下列叙述不正确的是()A.b极附近溶液的pH增大B.a极发生的反应为2H2O-4e-O2+4H+C.该法制备LiOH还可得到硫酸和氢气等产品D.当电路中通过1 mol电子时,可得到2 mol LiOH8.(2018广东汕头月考)在固态金属氧化物电解池中,高温电解H2O、CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是()A.阴极的反应式:H2O+2e-H2+O2-、CO2+2e-CO+O2-B.X是电源的负极C.总反应可表示为H2O+CO2H2+CO+O2D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是119.(2018河北衡水模拟)1 L某溶液中含有的离子及其物质的量浓度如下表:离子Cu2+Al3+NO3-Cl-物质的量浓度/(molL-1)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pH=0B.阳极生成1.5 mol Cl2C.a=3D.阴极析出的金属是铜与铝10.(2018湖南怀化高三期末)中国首个空间实验室“天宫一号”的供电系统中,有再生氢氧燃料电池,工作原理如下图所示,a、b、c、d均为Pt电极。下列说法正确的是()A.B区的OH-通过隔膜向a电极移动,A区pH增大B.c是正极,电极上的电极反应为2H+2e-H2C.右边装置中右管中的OH-通过隔膜向c电极移动,d电极上发生氧化反应D.当有1 mol电子转移时,标准状况下,b电极理论上产生气体Y的体积为11.2 L二、非选择题(本题共2小题,共30分)11.(15分)有如图所示3套实验装置,根据所学知识回答下列问题。(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后,向插入铁钉的玻璃筒内滴入K3Fe(CN)6溶液,即可观察到铁钉附近的溶液出现蓝色沉淀,表明铁被(填“氧化”或“还原”);向插入石墨的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到石墨附近的溶液变红,该电极反应式为。(3)装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 molL-1的NaCl溶液,乙烧杯盛放100 mL 0.5 molL-1的CuSO4溶液。反应一段时间后,停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞,观察到石墨附近溶液首先变红。电源的M端为极;甲烧杯中铁极的电极反应式为。乙烧杯中电解反应的离子方程式为。停止通电后,取出Cu电极,洗涤、干燥、称量,电极增重0.64 g,甲烧杯中产生的气体在标准状况下的体积为mL。12.(2018课标全国,27)(15分)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:(1)KIO3的化学名称是。(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是。“滤液”中的溶质主要是。“调pH”中发生反应的化学方程式为。(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为,其迁移方向是。与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有(写出一点)。课时规范练18电解池金属的腐蚀与防护1.C电镀前,Zn与Fe构成原电池,Zn为负极,Fe为正极;电镀时,Fe为阴极,Zn为阳极;原电池充电时,原电池负极为阴极、正极为阳极,故电镀过程不属于原电池的充电过程,A项错误;根据电子守恒,通过电子的电量与析出Zn的量成正比,B项错误;电流恒定,单位时间通过的电子的物质的量恒定,即电解速率恒定,C项正确;镀层破损后,Zn与Fe仍能构成原电池,其中Zn为负极被腐蚀,Fe为正极被保护,D项错误。2.C根据原电池的工作原理,锌为负极,铜为正极,阴离子向负极移动,A正确;根据电解原理,a为阳极,其电极反应式为2Cl-2e-Cl2,b为阴极,电极反应式为Cu2+2e-Cu,因此a极产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,B正确;粗铜作阳极,Cu-2e-Cu2+,C错误;发生吸氧腐蚀时,正极得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,D正确。3.D由题意结合电解原理可知,电极a是阴极,为精铜;电极b是阳极,为粗铜,A项错误;甲膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区,B项错误;乙膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区,C项错误;当电路中通过1mol电子时,可生成0.5mol精铜,其质量为32g,D项正确。4.C原电池的正极发生还原反应,由图示可知发生的电极反应为SO42-+5H2O+8e-HS-+9OH-,故A正确;硫酸盐还原菌是蛋白质,在高温下易变性,会失去催化活性,则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀,故B正确;由图示可知,Fe腐蚀的最终产物不会是Fe2O3xH2O,故C错误;管道上刷富锌油漆,可形成Zn-Fe原电池,Fe作为正极,可以延缓管道的腐蚀,故D正确。5.B若X为锌棒,开关K置于M处,形成原电池,此时金属锌为负极,金属铁为正极,金属铁被保护,可减缓铁的腐蚀,故A项正确;若X为锌棒,开关K置于M处,形成原电池,此时金属锌为负极,金属铁为正极,氧气在该极发生还原反应,故B项错误;若X为碳棒,开关K置于N处,形成电解池,此时金属铁为阴极,铁被保护,可减缓铁的腐蚀,故C项正确;若X为碳棒,开关K置于N处,形成电解池,X极为阳极,发生氧化反应,铁电极为阴极,发生还原反应,故D项正确。6.CFe板作阳极,为活性电极,Fe失电子,发生氧化反应生成Fe2+,阳极反应式为Fe-2e-Fe2+,A项正确;阴极发生还原反应,溶液中的H+得到电子生成氢气,H+浓度减小,铁离子水解生成Fe(OH)3沉淀,B项正确;由反应Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O可知,处理过程中消耗H+,溶液的酸性减弱,溶液pH增大,C项错误;Fe-2e-Fe2+,则电路中每转移12mol电子需要消耗6molFe,再根据处理过程的反应方程式,得6Fe12e-6Fe2+Cr2O72-,故被还原的Cr2O72-的物质的量为1mol,D项正确。7.D由图可知,Li+向b极移动,则b极为阴极,电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2,由于b极生成OH-,故b极附近溶液的pH增大,A正确;a极为阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2+4H+,B正确;SO42-向a极移动,与a极产生的H+形成H2SO4,在b极上产生H2和LiOH,C正确;根据阴极反应式可知,电路中通过1mol电子时,生成1molOH-,可得到1molLiOH,D错误。8.D电解池阴极发生还原反应,电解H2O、CO2混合气体制备H2和CO,阴极发生的反应有:H2O+2e-H2+O2-、CO2+2e-CO+O2-,A项正确;根据图示知,与X相连的电极发生还原反应产生CO和H2,故X为电源的负极,B项正确;根据图示可知,阴极产生H2、CO,阳极产生O2,总反应可表示为H2O+CO2H2+CO+O2,C项正确;根据总反应可知,阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是21,D项错误。9.A当电路中有3mole-通过时,阳极首先发生反应2Cl-2e-Cl2,有0.5molCl2生成,后发生反应4OH-4e-O2+2H2O,生成2molH+,阴极首先发生Cu2+2e-Cu,析出1molCu,后发生2H+2e-H2,此时溶液中生成1molOH-,最终溶液里得到1molH+,则c(H+)=1molL-1,pH=0,故A正确,B错误;由溶液中电荷守恒可知:2c(Cu2+)+3c(Al3+)=c(NO3-)+c(Cl-),可求得c(NO3-)=4molL-1,即a=4,故C错误;根据阳离子放电顺序Cu2+H+Al3+,可知没有Al生成,故D错误。10.D依据图示知左边装置是电解池,右边装置是原电池,a、b电极是电解池的电极,由电源判断a为阳极产生的气体是氧气,b为阴极产生的气体是氢气;c、d电极是原电池的正负极,c是负极,d是正极;电解池中的电极反应为:a电极为阳极失电子发生氧化反应:4OH-4e-2H2O+O2;b电极为阴极得到电子发生还原反应:4H+4e-2H2;原电池中是碱性溶液,电极反应为:c为负极失电子发生氧化反应:2H2-4e-+4OH-4H2O;d电极为正极得到电子发生还原反应:O2+2H2O+4e-4OH-。a为阳极,电解时阴离子向阳极移动,发生反应4OH-4e-2H2O+O2,促进水的电离生成H+,pH减小,故A项错误;根据上述分析,c是负极,故B项错误;右边装置中右管中的OH-通过隔膜向负极移动,即向c电极移动,d为正极,发生还原反应,故C项错误;b为阴极,当有1mol电子转移时生成0.5mol氢气,标准状况下的体积为11.2L,故D项正确。11.答案(1)氧化O2+4e-+2H2O4OH-(2)正Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+(3)正Fe-2e-Fe2+2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+224解析(1)铁发生吸氧腐蚀,铁被氧化生成Fe2+,正极发生还原反应,氧气得到电子被还原生成OH-,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。(2)铜可被Fe3+氧化,发生反应Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+,形成原电池时,铜为负极,发生氧化反应,石墨为正极。(3)由题意知,甲池中石墨极为阴极,则铁极为阳极,乙池中铜作阴极,石墨作阳极。铁极为阳极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,则M端为正极;乙烧杯中用铜作阴极、石墨作阳极来电解硫酸铜溶液,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上铜离子放电析出铜,电解方程式为2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+;取出Cu电极,洗涤、干燥、称量,电极增重0.64g,则生成Cu的物质的量为0.64g64gmol-1=0.01mol,转移电子的物质的量为0.01mol2=0.02mol,甲烧杯中,阳极铁被氧化,阴极产生氢气,2H2O+2e-2OH-+H22mol22.4L0.02molVV=22.4L0.02mol2mol=0.224L,即224mL。12.答案(1)碘酸钾(2)加热KClKH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)(3)2H2O+2e-2OH-+H2K+由a到b产生Cl2易污染环境等解析(2)温度升高气体溶解度减小;Cl2被逐出,KH(IO3)2结晶析出,“滤液”中溶质主要是KCl;“调pH”目的是生成KIO3,所以选用KOH溶液,发生反应的化学方程式为KH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)。(3)阴极区电解质是KOH,被电解的是H2O:2H2O+2e-2OH-+H2;电解时,阳离子向阴极区移动,故K+由a向b迁移;“KClO3氧化法”中产生有毒气体Cl2,易污染环境。
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