2023高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)考點規(guī)范練18第六單元化學(xué)反應(yīng)與能量新人教版

PAGEPAGE1考點標(biāo)準(zhǔn)練18電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)(時間:45分鐘總分值:100分)考點標(biāo)準(zhǔn)練第36頁

一、選擇題(此題共8小題,每題6分,共48分,每題只有一個選項符合題目要求)1.(2022湖南箴言中學(xué)三模)如圖是CO2電催化復(fù)原為CH4的工作原理示意圖。以下說法不正確的選項是()A.該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B.一段時間后,①池中n(KHCO3)不變C.一段時間后,②池中溶液的pH一定下降D.銅電極的電極反響式為CO2+8H++8e-CH4+2H2O答案:B解析:該裝置是一個電解池,電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,A項正確;在電解池的陰極上發(fā)生二氧化碳得電子的復(fù)原反響,即CO2+8H++8e-CH4+2H2O,一段時間后,氫離子濃度減小,氫氧根離子濃度增大,氫氧根離子會和①池中的碳酸氫鉀反響,所以n(KHCO3)會減小,B項錯誤;在電解池的陽極上,是陰離子(氫氧根離子)發(fā)生失電子的氧化反響,所以酸性增強(qiáng),pH一定下降,C項正確;銅電極的電極反響式為CO2+8H++8e-CH4+2H2O,D項正確。2.(2022河南信陽南五縣期末)為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計了如下圖裝置,以下有關(guān)說法中錯誤的選項是()A.正極的電極反響式為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.假設(shè)向自來水中參加少量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)得快答案:D解析:鐵是負(fù)極,失電子被氧化成Fe2+,在正極氧氣得電子發(fā)生復(fù)原反響生成OH-,故將氧氣吹向石墨電極,鐵銹出現(xiàn)得更快,A項正確、D項錯誤;假設(shè)將石墨電極換成Mg電極,那么負(fù)極為Mg,Fe被保護(hù),難以看到鐵生銹,B項正確;向自來水中參加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項正確。3.(2022上?；瘜W(xué),14)研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如下圖。以下有關(guān)說法錯誤的選項是()A.d為石墨,鐵片腐蝕加快B.d為石墨,石墨上電極反響為O2+2H2O+4e-4OH-C.d為鋅塊,鐵片不易被腐蝕D.d為鋅塊,鐵片上電極反響為2H++2e-H2↑?導(dǎo)學(xué)號16980322?答案:D解析:d為石墨,那么鐵、碳及海水形成原電池,發(fā)生鐵的吸氧腐蝕,從而加快鐵片腐蝕,A項正確;d為石墨時是正極,電極反響為O2+2H2O+4e-4OH-,B項正確;d為鋅塊,那么Zn、Fe和海水構(gòu)成原電池,由于活潑性Zn>Fe,那么鋅作負(fù)極,鐵片不易被腐蝕,C項正確;d為鋅塊時,鐵片上的反響為O2+2H2O+4e-4OH-,D項錯誤。4.(2022廣東啟迪教育段考)關(guān)于以下裝置的說法中正確的選項是()A.裝置①中,鹽橋中的K+移向ZnSO4溶液一端B.裝置②工作一段時間后,a極附近溶液的pH增大C.用裝置③精煉銅時,c極為粗銅D.裝置④中電子在外電路由Zn流向Fe,裝置中有Fe2+生成答案:B解析:在裝置①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項錯誤;裝置②是電解池,陰極上是氫離子得電子發(fā)生復(fù)原反響,氫離子濃度減小,所以a極附近溶液的pH增大,故B項正確;電解精煉銅時,電解池的陽極是粗銅,陰極是精銅,即c極為精銅,故C項錯誤;在裝置④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,裝置中鐵電極上會產(chǎn)生氫氣,故D項錯誤。5.(2022四川理綜,4)用如下圖裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時,控制溶液pH為9~10,陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體。以下說法不正確的選項是()A.用石墨作陽極,鐵作陰極B.陽極的電極反響式:Cl-+2OH--2e-ClO-+H2OC.陰極的電極反響式:2H2O+2e-H2↑+2OH-D.除去CN-的反響:2CN-+5ClO-+2H+N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O?導(dǎo)學(xué)號16980323?答案:D解析:假設(shè)鐵作陽極,那么鐵失電子生成Fe2+,那么CN-無法除去,故鐵只能作陰極,A項正確;Cl-要生成ClO-,Cl的化合價升高,故在陽極發(fā)生氧化反響,又該溶液呈堿性,故B項正確;陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生復(fù)原反響,堿性條件下,H2O提供陽離子H+,故C項正確;由于溶液呈堿性,故除去CN-發(fā)生的反響為2CN-+5ClO-+H2ON2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-,D項錯誤。6.(2022貴州黔南州聯(lián)考)納米級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Cu2O的裝置如下圖,總反響為2Cu+H2OCu2O+H2↑。以下說法不正確的選項是()A.鈦(Ti)電極外表發(fā)生氧化反響B(tài).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.陽極外表總反響式是2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O答案:A解析:鈦(Ti)電極為陰極,氫離子得電子,發(fā)生復(fù)原反響,A項錯誤;陽極附近溶液的氫氧根離子參加電極反響,pH逐漸減小,B項正確;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)移動到陽極區(qū),C項正確;陽極電極反響式為2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O,D項正確。7.(2022河南商丘模擬)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LiOH和LiCl溶液。以下說法正確的選項是()A.a是電源的負(fù)極B.B極區(qū)電解液為LiOH溶液C.A電極的電極反響式為4OH--4e-2H2O+O2↑D.每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L氫氣,就有0.1mol陽離子通過交換膜進(jìn)入陰極區(qū)答案:B解析:根據(jù)圖示可知,B電極上有氫氣生成,那么B為電解池陰極,A為陽極,a為正極、b為負(fù)極,陰極電極反響式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,陽極反響式為2Cl--2e-Cl2↑。根據(jù)以上分析知,A錯誤;A極是陽極、B極是陰極,B電極反響式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,有氫氧根離子生成,所以B極區(qū)電解液為LiOH溶液,A極區(qū)電解質(zhì)溶液為LiCl溶液,B正確;A電極上氯離子放電,電極反響式為2Cl--2e-Cl2↑,C錯誤;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錯誤。8.(2022福建四地六校第三次聯(lián)考)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,電解過程中,溶液pH隨時間t變化的曲線如下圖,那么以下說法錯誤的選項是()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?導(dǎo)學(xué)號16980324?答案:B解析:設(shè)Cu(NO3)2和KCl的物質(zhì)的量各為nmol,在AB段,陽極發(fā)生反響2Cl--2e-Cl2↑,陰極發(fā)生反響Cu2++2e-Cu,陽極nmol氯離子失nmol電子,陰極上nmol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項正確;在BC段,陽極發(fā)生反響2H2O-4e-4H++O2↑,陰極發(fā)生反響Cu2++2e-Cu,陰極上nmol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項錯誤;在CD段,陽極發(fā)生反響4OH--4e-2H2O+O2↑,陰極發(fā)生反響2H++2e-H2↑,實質(zhì)是電解水,溶液中氫離子濃度逐漸增大,pH減小,C項正確;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H2,D項正確。二、非選擇題(此題共3個小題,共52分)9.(2022寧夏銀川一中一模)(12分)甲烷和甲醇可以作燃料電池,具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景。答復(fù)以下問題:(1)甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注。DMFC工作原理如圖甲所示,通入a氣體的電極是原電池的極(填“正〞或“負(fù)〞),其電極反響式為。

甲(2)某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源,進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實驗,如圖乙所示U形管中氯化鈉溶液的體積為800mL。閉合K后,假設(shè)每個電池甲烷用量均為0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),且反響完全,那么理論上通過電解池的電量為(法拉第常數(shù)F=9.65×104C·mol-1),假設(shè)產(chǎn)生的氣體全部逸出,電解后溶液混合均勻,電解后U形管中溶液的pH為乙答案:(1)負(fù)CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+(2)7.72×103解析:(1)由電子流向知,通入a氣體的電極為負(fù)極,燃料電池中,負(fù)極通入燃料,發(fā)生氧化反響,被氧化生成二氧化碳。(2)電解氯化鈉溶液的化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,可得關(guān)系式1molCH4~8mole-~8molNaOH,故假設(shè)每個電池甲烷通入量為0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),生成0.08molNaOH,c(NaOH)==0.1mol·L-1,pH=13;電解池通過的電量為×8×9.65×104C·mol-1=7.72×1010.(20分)(1)(2022北京昌平區(qū)一模)用間接電化學(xué)法除去NO的過程,如下圖:電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間,寫出陰極的電極反響式:。

用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理:

。

(2)(2022山西晉城期末)目前已開發(fā)出電解法制取ClO2的新工藝。①用石墨作電極,在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2(如下圖),寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反響式:。

②電解一段時間,當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時,停止電解,通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為mol;用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因:

。

(3)(2022北京順義區(qū)一模)①鋼鐵銹蝕的圖示如圖a所示:用箭頭表示出圖a中電子的運動方向;請你分析高鐵鐵軌銹蝕的原因是

。

圖a圖b②我國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)計由SO2和O2來制備硫酸。設(shè)計裝置如圖b所示,電極A、B為多孔的材料。A極為(填“正極〞或“負(fù)極〞)。

B極的電極反響式是。

答案:(1)2HS+2e-+2H+S2+2H2O2NO+2S2+2H2ON2+4HS(2)①Cl--5e-+2H2OClO2↑+4H+②0.01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,OH-濃度增大,pH增大(3)①Fe-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+4e-+2H2O4OH-,發(fā)生吸氧腐蝕②正極SO2+2H2O-2e-S+4H+解析:(1)陰極發(fā)生復(fù)原反響,是亞硫酸氫根離子得電子生成S2,電極反響式為2HS+2e-+2H+S2+2H2O;S2與一氧化氮發(fā)生氧化復(fù)原反響,生成氮氣和亞硫酸氫根,離子反響方程式為2NO+2S2+2H2ON2+4HS。(2)①由題意可知,氯離子放電生成ClO2,由元素守恒可知,有水參加反響,同時生成氫離子,電極反響式為Cl--5e-+2H2OClO2↑+4H+。②在陰極發(fā)生2H++2e-H2↑,氫氣的物質(zhì)的量為=0.005mol,通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子,通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.005mol×2=0.01mol,電解時陰極H+濃度減小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移動,溶液的pH增大。(3)①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)生氧化反響Fe-2e-Fe2+。由于電解質(zhì)溶液中有H2CO3,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+4e-+2H2O4OH-,發(fā)生吸氧腐蝕。②由題意可知原電池目的是用SO2和O2來制備硫酸,B極生成硫酸,那么通入的氣體應(yīng)為SO2,硫元素由+4價升高到+6價,發(fā)生氧化反響,B極為負(fù)極,A極為正極。B極SO2中硫元素由+4價升高到+6價,發(fā)生氧化反響,發(fā)生的電極反響式為SO2+2H2O-2e-S+4H+。11.(2022湖北八校第一次聯(lián)考)(20分)如下圖的四個容器中分別盛有不同的溶液,除a、b外,其余電極均為石墨電極。甲為鉛蓄電池,其工作原理為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,其兩個電極的電極材料分別為PbO2和Pb。閉合K,發(fā)現(xiàn)g電極附近的溶液先變紅,20min后,將K斷開,此時c、d兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。據(jù)此答復(fù):(1)a電極的電極材料是(填“PbO2”(2)丙裝置中發(fā)生電解的總反響方程式為。

(3)電解20min時,停止電解,此時要使乙中溶液恢復(fù)到原來的狀態(tài),需要參加的物質(zhì)及其物質(zhì)的量是。

(4)20min后將乙裝置與其他裝置斷開,然后在c、d兩極間連接上靈敏電流計,發(fā)現(xiàn)電流計指針偏轉(zhuǎn),那么此時c電極為極,d電極上發(fā)生反響的電極反響為。

(5)電解后取amL丁裝置中的溶液,向其中逐滴參加等物質(zhì)的量濃度的CH3COOH溶液,當(dāng)參加bmLCH3COOH溶液時,混合溶液的pH恰好等于7(體積變化忽略不計)。CH3COOH的電離平衡常數(shù)為1.75×10-5,那么=。?導(dǎo)學(xué)號16980325?

答案:(1)PbO2(2)2H2O2H2↑+O2↑(3)0.1molCu(OH)2(4)負(fù)O2+4H++4e-2H2O(5)解析:甲池是原電池,作電源,發(fā)生的反響為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O;乙、丙、丁是電解池,閉合K,發(fā)現(xiàn)g電極附近的溶液變紅,說明g電極是電解池的陰極,h是電解池的陽極,所以a為正極,b為負(fù)極;c電極為陰極,d電極為陽極;e電極為陰極,f電極為陽極;20mi