高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)規(guī)范練18《電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)》(含詳解)

1、PAGE PAGE 8考點(diǎn)規(guī)范練18電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.如圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說法不正確的是()A.該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B.一段時(shí)間后,池中n(KHCO3)不變C.一段時(shí)間后,池中溶液的pH一定下降D.銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8H+8e-CH4+2H2O2.為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計(jì)了如圖所示裝置,下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是()A.正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-B.將石墨電極改成Mg電極,難以觀察到鐵銹生成C.若

2、向自來水中加入少量NaCl(s),可較快地看到鐵銹D.分別向鐵、石墨電極附近吹入O2,前者鐵銹出現(xiàn)較快3.(2018河南天一大聯(lián)考階段檢測(cè))普通電解精煉銅的方法所制備的銅中仍含雜質(zhì),利用下面的雙膜(陰離子交換膜和過濾膜)電解裝置可制備高純度的Cu。下列有關(guān)敘述中正確的是()A.電極a為粗銅,電極b為精銅B.甲膜為過濾膜,可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū)C.乙膜為陰離子交換膜,可阻止雜質(zhì)陽離子進(jìn)入陰極區(qū)D.當(dāng)電路中通過1 mol電子時(shí),可生成32 g精銅4.關(guān)于下列裝置的說法中正確的是()A.裝置中,鹽橋中的K+移向ZnSO4溶液一端B.裝置工作一段時(shí)間后,a極附近溶液的pH增大C.用裝置精煉

3、銅時(shí),c極為粗銅D.裝置中電子在外電路由Zn流向Fe,裝置中有Fe2+生成5.用如圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時(shí),控制溶液pH為910,陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是()A.用石墨作陽極,鐵作陰極B.陽極的電極反應(yīng)式:Cl-+2OH-2e-ClO-+H2OC.陰極的電極反應(yīng)式:2H2O+2e-H2+2OH-D.除去CN-的反應(yīng):2CN-+5ClO-+2H+N2+2CO2+5Cl-+H2O6.納米級(jí)Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。采用離子交換膜控制陽極電解液中OH-的濃度制備納米級(jí)Cu2O的裝置如圖所示,總反應(yīng)為2Cu+H2OCu2

4、O+H2。下列說法不正確的是()A.鈦(Ti)電極表面發(fā)生氧化反應(yīng)B.陽極附近溶液的pH逐漸減小C.離子交換膜宜采用陰離子交換膜D.陽極表面總反應(yīng)式是2Cu+2OH-2e-Cu2O+H2O7.LiOH常用于制備鋰離子電池的正極材料。工業(yè)上常利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。下列說法正確的是()A.a是電源的負(fù)極B.B極區(qū)電解液為L(zhǎng)iOH溶液C.A電極的電極反應(yīng)式為4OH-4e-2H2O+O2D.每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L氫氣,就有0.1 mol陽離子通過交換膜進(jìn)入陰極區(qū)8.將等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和KCl溶液等體積混合后,用石墨電極進(jìn)行電解,

5、電解過程中,溶液pH隨時(shí)間t變化的曲線如圖所示,則下列說法錯(cuò)誤的是()A.AB段陽極只產(chǎn)生Cl2,陰極只產(chǎn)生CuB.BC段表示在陰極上是H+放電產(chǎn)生了H2C.CD段相當(dāng)于電解水D.陽極先析出Cl2,后析出O2,陰極先產(chǎn)生Cu,后析出H2二、非選擇題(本題共3個(gè)小題,共52分)9.(12分)如圖所示3套實(shí)驗(yàn)裝置,分別回答下列問題。(1)裝置1為鐵的吸氧腐蝕實(shí)驗(yàn)。一段時(shí)間后,向插入鐵釘?shù)牟Ａ矁?nèi)滴入K3Fe(CN)6溶液,即可觀察到鐵釘附近的溶液出現(xiàn)藍(lán)色沉淀,表明鐵被(填“氧化”或“還原”);向插入石墨電極的玻璃筒內(nèi)滴入酚酞溶液,可觀察到石墨電極附近的溶液變紅,該電極反應(yīng)式為。(2)裝置2中的石墨

6、作(填“正”或“負(fù)”)極,該裝置發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為。(3)裝置3中甲燒杯盛放100 mL 0.2 molL-1的氯化鈉溶液,乙燒杯盛放100 mL 0.5 molL-1的硫酸銅溶液。反應(yīng)一段時(shí)間后,停止通電。向甲燒杯中滴入幾滴酚酞溶液,觀察到石墨電極附近溶液首先變紅。電源的M端為極;甲燒杯中鐵極的電極反應(yīng)式為。乙燒杯中電解反應(yīng)的離子方程式為。停止通電后,取出Cu電極,洗滌、干燥、稱量,電極增重0.64 g,甲燒杯中產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 mL。10.(20分)(1)用間接電化學(xué)法除去NO的過程,如圖所示:已知電解池的陰極室中溶液的pH在47之間,寫出陰極的電極反應(yīng)式:。用離子方

7、程式表示吸收池中除去NO的原理:。(2)目前已開發(fā)出電解法制取ClO2的新工藝。用石墨作電極,在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2(如圖所示),寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式:。電解一段時(shí)間,當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí),停止電解,通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為mol;用平衡移動(dòng)原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因:。(3)鋼鐵銹蝕的圖示如圖a所示:用箭頭表示出圖a中電子的運(yùn)動(dòng)方向;請(qǐng)你分析高鐵鐵軌銹蝕的原因是。圖a圖b我國(guó)的科技人員為了消除SO2的污染,變廢為寶,利用原電池原理,設(shè)計(jì)由SO2和O2來制備硫酸。設(shè)計(jì)裝置如圖b所示,電極A、B為多孔的材料。A極為(填“正極”

8、或“負(fù)極”)。B極的電極反應(yīng)式是。11.(2018山東煙臺(tái)自主練習(xí))(20分)鉻是常見的過渡金屬之一,研究鉻的性質(zhì)具有重要意義。(1)在如圖裝置中,觀察到裝置甲中銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣體;而裝置乙中銅電極上無氣體產(chǎn)生,鉻電極上產(chǎn)生大量紅棕色氣體。由此可得到的結(jié)論是。(2)工業(yè)上使用下圖裝置,采用石墨作電極電解Na2CrO4溶液,使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7,其轉(zhuǎn)化原理為。(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它們是工業(yè)廢水造成鉻污染的主要原因。要將Cr()轉(zhuǎn)化為Cr()常見的處理方法是電解法。將含Cr2O72-的廢水通入電解槽內(nèi),用鐵作陽極,在酸性環(huán)境中,加入適量的NaCl進(jìn)行

9、電解,使陽極生成的Fe2+和Cr2O72-發(fā)生反應(yīng),其離子方程式為。陰極上Cr2O72-、H+、Fe3+都可能放電。若Cr2O72-放電,則陰極的電極反應(yīng)式為;若H+放電,則陰極區(qū)形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,已知:常溫下,Cr3+Cr(OH)3CrO2-,則陰極區(qū)溶液pH的范圍為?？键c(diǎn)規(guī)范練18電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1.B該裝置是一個(gè)電解池,電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,A項(xiàng)正確;在電解池的陰極上發(fā)生二氧化碳得電子的還原反應(yīng),即CO2+8H+8e-CH4+2H2O,一段時(shí)間后,氫離子濃度減小,氫氧根離子濃度增大,氫氧根離子會(huì)和池中的碳酸氫鉀反應(yīng),所以n(KHCO3)會(huì)減小

10、,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在電解池的陽極上,是陰離子(氫氧根離子)發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),所以酸性增強(qiáng),pH一定下降,C項(xiàng)正確;銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8H+8e-CH4+2H2O,D項(xiàng)正確。2.D鐵是負(fù)極,失電子被氧化成Fe2+,在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-,故將氧氣吹向石墨電極,鐵銹出現(xiàn)得更快,A項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤;若將石墨電極換成Mg電極,則負(fù)極為Mg,Fe被保護(hù),難以看到鐵生銹,B項(xiàng)正確;向自來水中加入NaCl(s),可使電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力增強(qiáng),加快腐蝕速率,C項(xiàng)正確。3.D由題意結(jié)合電解原理可知,電極a是陰極,為精銅,電極b是陽極,為粗銅,A項(xiàng)錯(cuò)誤;甲膜為陰離子交換膜,可阻止雜質(zhì)陽離子

11、進(jìn)入陰極區(qū),B項(xiàng)錯(cuò)誤;乙膜為過濾膜,可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū),C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)電路中通過1mol電子時(shí),可生成0.5mol精銅,其質(zhì)量為32g,D項(xiàng)正確。4.B在裝置中,金屬鋅是負(fù)極,金屬銅是正極,鹽橋中的K+移向CuSO4溶液一端,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;裝置是電解池,陰極上是氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng),氫離子濃度減小,所以a極附近溶液的pH增大,故B項(xiàng)正確;電解精煉銅時(shí),電解池的陽極是粗銅,陰極是精銅,即c極為精銅,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;在裝置中,金屬鋅是負(fù)極,金屬鐵是正極,電子在外電路從負(fù)極Zn流向正極Fe,裝置中鐵電極上會(huì)產(chǎn)生氫氣,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.D若鐵作陽極,則鐵失電子生成Fe2+,則CN-無法除去,

12、故鐵只能作陰極,A項(xiàng)正確;Cl-要生成ClO-,Cl的化合價(jià)升高,故在陽極發(fā)生氧化反應(yīng),又已知該溶液呈堿性,故B項(xiàng)正確;陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng),堿性條件下,H2O提供陽離子H+,故C項(xiàng)正確;由于溶液呈堿性,故除去CN-發(fā)生的反應(yīng)為2CN-+5ClO-+H2ON2+2CO2+5Cl-+2OH-,D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.A鈦(Ti)電極為陰極,氫離子得電子,發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;陽極附近溶液的氫氧根離子參加電極反應(yīng),pH逐漸減小,B項(xiàng)正確;離子交換膜宜采用陰離子交換膜,氫氧根離子能從陰極區(qū)移動(dòng)到陽極區(qū),C項(xiàng)正確;陽極電極反應(yīng)式為2Cu+2OH-2e-Cu2O+H2O,D項(xiàng)正確。7.B根據(jù)圖

13、示可知,B電極上有氫氣生成,則B為電解池陰極,A為陽極,a為正極、b為負(fù)極,陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2,陽極反應(yīng)式為2Cl-2e-Cl2。根據(jù)以上分析知,A項(xiàng)錯(cuò)誤;A極是陽極、B極是陰極,B電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2,有氫氧根離子生成,所以B極區(qū)電解液為L(zhǎng)iOH溶液,A極區(qū)電解質(zhì)溶液為L(zhǎng)iCl溶液,B項(xiàng)正確;A電極上氯離子放電,電極反應(yīng)式為2Cl-2e-Cl2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L氫氣,就有0.2mol電子轉(zhuǎn)移,根據(jù)電荷守恒知,有0.2mol陽離子通過交換膜進(jìn)入陰極區(qū),D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.B設(shè)Cu(NO3)2和KCl的物質(zhì)的量各為nmol,在AB段

14、,陽極發(fā)生反應(yīng)2Cl-2e-Cl2,陰極發(fā)生反應(yīng)Cu2+2e-Cu,陽極nmol氯離子失nmol電子,陰極上12nmol銅離子得nmol電子,由于混合后的溶液呈酸性,銅離子濃度逐漸減小,溶液pH逐漸增大,A項(xiàng)正確;在BC段,陽極發(fā)生反應(yīng)2H2O-4e-4H+O2,陰極發(fā)生反應(yīng)Cu2+2e-Cu,陰極上12nmol銅離子再得nmol電子,溶液中氫離子濃度增大,溶液的pH迅速減小,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在CD段,陽極發(fā)生反應(yīng)4OH-4e-2H2O+O2,陰極發(fā)生反應(yīng)2H+2e-H2,實(shí)質(zhì)是電解水,溶液中氫離子濃度逐漸增大,pH減小,C項(xiàng)正確;由上述分析可知,陽極先析出Cl2,后析出O2,陰極先產(chǎn)生Cu,后析出

15、H2,D項(xiàng)正確。9.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)鐵發(fā)生吸氧腐蝕,鐵被氧化生成Fe2+,正極發(fā)生還原反應(yīng),氧氣得到電子被還原生成OH-,電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O4OH-。(2)銅可被Fe3+氧化,發(fā)生反應(yīng)Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+,形成原電池時(shí),銅為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),石墨電極為正極。(3)由題意知,甲池中石墨電極為陰極,則鐵極為陽極,乙池中銅作陰極,石墨電極作陽極。鐵極為陽極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,則M端為正極;乙燒杯中用銅作

16、陰極、石墨電極作陽極來電解硫酸銅溶液,陽極上氫氧根離子放電生成氧氣,陰極上銅離子放電析出銅,電解方程式為2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+;取出Cu電極,洗滌、干燥、稱量,電極增重0.64g,則生成Cu的物質(zhì)的量為0.64g64gmol-1=0.01mol,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01mol2=0.02mol,甲燒杯中,陽極鐵被氧化,陰極產(chǎn)生氫氣,2H2O+2e-2OH-+H22mol22.4L0.02molVV=22.4L0.02mol2mol=0.224L,即224mL。10.答案(1)2HSO3-+2H+2e-S2O42-+2H2O2NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3-(

17、2)Cl-+2H2O-5e-ClO2+4H+0.01在陰極發(fā)生2H+2e-H2,H+濃度減小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移動(dòng),OH-濃度增大,pH增大(3)Fe-2e-Fe2+;由于電解質(zhì)溶液中有H2CO3溶液,電離出氫離子,2H+2e-H2,發(fā)生析氫腐蝕。電解質(zhì)溶液中又溶有氧氣,O2+2H2O+4e-4OH-,發(fā)生吸氧腐蝕正極SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+解析(1)陰極發(fā)生還原反應(yīng),是亞硫酸氫根離子得電子生成S2O42-,電極反應(yīng)式為2HSO3-+2H+2e-S2O42-+2H2O;S2O42-與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成氮?dú)夂蛠喠蛩釟涓?離子反應(yīng)方程式為2NO+2S2

18、O42-+2H2ON2+4HSO3-。(2)由題意可知,氯離子放電生成ClO2,由元素守恒可知,有水參加反應(yīng),同時(shí)生成氫離子,電極反應(yīng)式為Cl-+2H2O-5e-ClO2+4H+。在陰極發(fā)生2H+2e-H2,氫氣的物質(zhì)的量為0.112L22.4Lmol-1=0.005mol,通過陽離子交換膜的陽離子為+1價(jià)離子,通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.005mol2=0.01mol,電解時(shí)陰極H+濃度減小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移動(dòng),溶液的pH增大。(3)鋼鐵含有鐵和碳,鐵為負(fù)極,碳為正極,電子由負(fù)極流向正極,故電子的移動(dòng)方向可表示為;高鐵鐵軌銹蝕的原因是鐵為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)Fe-2e-Fe2+。由于電解質(zhì)溶液中有H2CO3,電離出氫離子,2H+2e