化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 20電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)配餐作業(yè)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE配餐作業(yè)(二十）電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)A組·全員必做題1．某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖裝置研究不同能量之間的轉(zhuǎn)化問題。下列說法正確的是（)A．?dāng)嚅_開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能等B．?dāng)嚅_開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于電解池C．?dāng)嚅_開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于原電池D．?dāng)嚅_開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能解析從裝置圖可知斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，構(gòu)成原電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,電能轉(zhuǎn)化為光能等，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤;斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1，此時(shí)構(gòu)成的裝置屬于電解池，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案A2．糕點(diǎn)包裝中常用的脫氧劑組成為還原性鐵粉、氯化鈉、炭粉等，其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同.下列分析正確的是（）A．脫氧過程是吸熱反應(yīng)，可降低溫度，延長糕點(diǎn)保質(zhì)期B．脫氧過程是鐵作原電池正極,電極反應(yīng)為Fe－3e－→Fe3＋C．脫氧過程中碳作原電池負(fù)極，電極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－→4OH－D．含有1。12g鐵粉的脫氧劑，理論上最多能吸收氧氣336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況）解析鋼鐵的吸氧腐蝕為放熱反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤。脫氧過程,鐵為負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋；碳作正極，電極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，B、C項(xiàng)均錯(cuò)誤。根據(jù)電極反應(yīng)可得電池反應(yīng)為2Fe＋O2＋2H2O=2Fe（OH)2，F(xiàn)e（OH)2可繼續(xù)被氧化:4Fe（OH)2＋O2＋2H2O=4Fe（OH)3，因此可得關(guān)系式：4Fe→3O2，1.12gFe完全反應(yīng)最多可吸收O2336mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）,D項(xiàng)正確。答案D3．（2017·湖南岳陽一模）全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖方法保護(hù)埋在酸性土壤中的鋼質(zhì)管道，使其免受腐蝕。關(guān)于此方法，下列說法不正確的是（）A．土壤中的鋼鐵易被腐蝕是因?yàn)樵诔睗竦耐寥乐行纬闪嗽姵谺．金屬棒M的材料應(yīng)該是比鎂活潑的金屬C．金屬棒M上發(fā)生反應(yīng):M－ne－=Mn＋D．這種方法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法解析金屬棒M只要比鐵活潑即可，太活潑的金屬易與水反應(yīng),B選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B4．(2017·武漢調(diào)研)某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置,探究氯堿工業(yè)原理,下列說法正確的是（)A．石墨電極與直流電源負(fù)極相連B．用濕潤淀粉－KI試紙?jiān)阢~電極附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色C．氫氧化鈉在石墨電極附近產(chǎn)生，Na＋向石墨電極遷移D．銅電極的反應(yīng)式為：2H＋＋2e－=H2↑解析若該裝置是探究氯堿工業(yè)原理，則Cu電極應(yīng)該與電源的負(fù)極連接，石墨電極與直流電源正極相連,A項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu電極為陰極,在陰極發(fā)生反應(yīng):2H＋＋2e－=H2↑；在陽極C電極上發(fā)生反應(yīng):2Cl－－2e－=Cl2↑；所以用濕潤KI淀粉試紙?jiān)谔茧姌O附近檢驗(yàn)氣體，試紙變藍(lán)色，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Cu電極為陰極，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑；破壞了附近的水的電離平衡，最終在Cu電極附近氫氧化鈉產(chǎn)生，Na＋向銅電極遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；銅電極的反應(yīng)式為：2H＋＋2e－=H2↑，D項(xiàng)正確。答案D5．（2017·天星高三聯(lián)考）據(jù)報(bào)道，近日微軟新推出一款諾基亞品牌的功能手機(jī)Nokia230，該款手機(jī)使用新型鋰釩氧化物電池，續(xù)航時(shí)間可達(dá)到27天。已知電池的總反應(yīng)為V2O5＋xLieq\o（，\s\up10(放電)，\s\do10（充電))LixV2O5，下列說法正確的是（)A．電池在放電時(shí),Li＋向電源負(fù)極移動(dòng)B．充電時(shí)陽極的反應(yīng)為LixV2O5－xe－=V2O5＋xLi＋C．放電時(shí)負(fù)極失重7.0g,則轉(zhuǎn)移2mol電子D．該電池以Li、V2O5為電極,酸性溶液作介質(zhì)解析電池在放電時(shí)，Li＋向正極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電池充電時(shí)陽極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式是LixV2O5－xe－=V2O5＋xLi＋，B項(xiàng)正確;負(fù)極的反應(yīng)為,每消耗1molLi(7.0g）則轉(zhuǎn)移1mol電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Li是活潑金屬,會(huì)與酸性溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2，因而電池介質(zhì)不會(huì)是酸性溶液,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B6．(2017·山東重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)工業(yè)上可采用惰性電極處理含Na2SO4的廢水，得到其他工業(yè)產(chǎn)品。其原理如圖所示，ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－，4)可通過離子交換膜，而兩端隔室中的離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述不正確的是（）A．通電后中間隔室的SOeq\o\al(2－，4）向正極區(qū)遷移，電解后正極區(qū)pH減小B．a(chǎn)b為陽離子交換膜，負(fù)極區(qū)得到NaOH溶液C．負(fù)極區(qū)反應(yīng)為2H2O－4e－=O2＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．每有1molO2生成，會(huì)有4molNa＋進(jìn)入負(fù)極區(qū)解析電解時(shí)陰離子向陽極移動(dòng)，故SOeq\o\al(2－,4)向正極區(qū)遷移，電解時(shí)陽極上OH－發(fā)生氧化反應(yīng):4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，c(OH－)減小,故電解后正極區(qū)pH減小,A項(xiàng)正確；負(fù)極區(qū)H＋放電，c(H＋）減小，Na＋向負(fù)極區(qū)移動(dòng)，故ab為陽離子交換膜,負(fù)極區(qū)得到NaOH溶液，B項(xiàng)正確;負(fù)極區(qū)H＋放電，發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑,c（H＋）減小，pH增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;每有1molO2生成，轉(zhuǎn)移4mol電子,根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，故有4molNa＋進(jìn)入負(fù)極區(qū)，D項(xiàng)正確。答案C7．電滲析法是指在外加電場作用下，利用陰離子交換膜和陽離子交換膜的選擇透過性,使部分離子透過離子交換膜而遷移到另一部分水中，從而使一部分水淡化而另一部分水濃縮的過程。如圖是利用電滲析法從海水中獲得淡水的原理圖，已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al（2－,4)等離子，電極為石墨電極。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是（）A．陽離子交換膜是A，不是BB．通電后陽極區(qū)的電極反應(yīng)式:2Cl－－2e－=Cl2↑C．陰極可以使用鐵絲網(wǎng)增強(qiáng)導(dǎo)電性D．陰極區(qū)的現(xiàn)象是電極上產(chǎn)生無色氣體，溶液中出現(xiàn)少量白色沉淀解析A項(xiàng)，溶液的Cl－移向陽極放電生成Cl2，為使Cl－通過,所以A為陰離子交換膜，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Cl－在OH－前放電，正確；C項(xiàng)，陰極的電極不參加反應(yīng),但鐵的導(dǎo)電能力強(qiáng)，正確；D項(xiàng)，陰極為H＋放電，留下OH－，與Ca2＋、Mg2＋生成白色沉淀，正確。答案A8．在水中加入等物質(zhì)的量的Ag＋、Ba2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4）、NOeq\o\al(－,3)、Cl－.該溶液放在用惰性材料作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為（）A．35.5∶108 B．16∶137C．8∶1 D．108∶35。5解析Ag＋與Cl－生成AgCl↓,Ba2＋與SOeq\o\al（2－,4)生成BaSO4↓,電解硝酸鈉溶液實(shí)際上電解水。答案C9．（2017·吉林市第一次摸底考試）用含鋅、銀雜質(zhì)的粗銅作陽極，純銅作陰極，CuSO4溶液做電解液進(jìn)行電解,下列有關(guān)電解液中Cu2＋物質(zhì)的量濃度的敘述中,正確的是（）A．c(Cu2＋）增大 B．c（Cu2＋）減小C．c（Cu2＋)不變 D．無法確定解析用含鋅、銀雜質(zhì)的粗銅作陽極,純銅作陰極，CuSO4溶液做電解液進(jìn)行電解，則在陽極，Zn會(huì)失去電子變?yōu)閆n2＋進(jìn)入溶液，溶液中的Cu2＋在陰極得到電子變?yōu)镃u析出,因此電解液中Cu2＋物質(zhì)的量濃度減小，故選項(xiàng)是B。答案B10．（2017·廣東五校診斷一)如圖甲是一種利用微生物將廢水中的尿素（H2NCONH2)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，并生成環(huán)境友好物質(zhì)的裝置,同時(shí)利用此裝置的電能在鐵上鍍銅,下列說法中正確的是（）A．乙裝置中溶液顏色會(huì)變淺B．鐵電極應(yīng)與Y相連接C．M電極反應(yīng)式：H2NCONH2＋H2O－6e－=CO2↑＋N2↑＋6H＋D．當(dāng)N電極消耗0。25mol氣體時(shí)，銅電極質(zhì)量減少16g解析乙裝置為電鍍裝置，電鍍液的濃度不變，因此溶液顏色不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電鍍時(shí),待鍍金屬作陰極，與電源負(fù)極相連，而N電極上O2轉(zhuǎn)化為H2O發(fā)生還原反應(yīng)，N電極為正極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；M電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：H2NCONH2＋H2O－6e－=CO2↑＋N2↑＋6H＋，C項(xiàng)正確；根據(jù)N電極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O、銅電極反應(yīng)式：Cu－2e－=Cu2＋，由各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，可得關(guān)系式：O2～2Cu，則N電極消耗0.25molO2時(shí),銅電極質(zhì)量減少0.25mol×2×64g·mol－1＝32g,D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案C11．利用如圖所示裝置電解硝酸銀溶液和飽和硫酸鈉溶液（甲中盛有AgNO3溶液,乙中盛有飽和Na2SO4溶液)。（1）通電一段時(shí)間，觀察到濕潤的淀粉－KI試紙的______（填“C"或“D”)端變藍(lán)。（2)裝置甲中陽極為_____，陰極的電極反應(yīng)式為_____________。(3)裝置乙中觀察到的現(xiàn)象是__________________.(4)電解一段時(shí)間后，裝置甲、乙中共收集到氣體0。168L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下),而且該時(shí)間段內(nèi)裝置乙中析出硫酸鈉晶體(Na2SO4·10H2O)wg，測得裝置甲中溶液的體積為1L,則裝置甲中溶液的pH為________。電解前飽和Na2SO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為________________________(計(jì)算時(shí)忽略電解過程中的其他副反應(yīng)）。解析(1）由于D連接電源負(fù)極，作陰極，則C極作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成I2，故淀粉－KI試紙的C端變藍(lán)。（2）裝置甲中Pt電極作陽極,而Fe極發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極。（3）裝置乙中Cu為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2＋，Cu極附近溶液中有Cu2＋的顏色，石墨電極上水得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣,溶液的pH增大，故生成氫氧化銅沉淀。（4)相同時(shí)間內(nèi),裝置甲、乙通過的電子的物質(zhì)的量相等,裝置甲中生成1molO2時(shí)，裝置乙中生成2molH2，故0。168L氣體中有1/3是氧氣,即氧氣為0。056L，且裝置甲中存在關(guān)系式:4H＋～O2,故裝置甲中c（H＋)＝0。01mol/L，即裝置甲中溶液的pH＝2。對(duì)于裝置乙，陽極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋,陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，電解的總反應(yīng)式為Cu＋2H2Oeq\o（=,\s\up10（電解）)Cu（OH）2↓＋H2↑。當(dāng)陰極析出0.005molH2時(shí)，耗水0.01mol,析出的晶體中Na2SO4的質(zhì)量除以晶體質(zhì)量和電解時(shí)消耗水的質(zhì)量之和即為飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。答案（1）C(2）PtAg＋＋e－=Ag（3）石墨極有氣泡產(chǎn)生，Cu極周圍變藍(lán),溶液中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀（4）2eq\f（142w,322w＋0.18)×100%12．某課外活動(dòng)小組用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試回答下列問題：（1)若開始時(shí)開關(guān)K與a連接，則B極的電極反應(yīng)式為_________________________________________________________。(2)若開始時(shí)開關(guān)K與b連接,則B極的電極反應(yīng)式為_________________,總反應(yīng)的離子方程式為_________________.有關(guān)上述實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________（填序號(hào))。①溶液中Na＋向A極移動(dòng)②從A極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán)③反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度④若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24L氣體，則溶液中轉(zhuǎn)移0。2mol電子（3）該小組同學(xué)認(rèn)為，如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法，那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。①該電解槽的陽極反應(yīng)式為______________________。此時(shí)通過陰離子交換膜的離子數(shù)________(填“大于”“小于”或“等于")通過陽離子交換膜的離子數(shù).②制得的氫氧化鉀溶液從出口（填“A”“B”“C”或“D”）________導(dǎo)出.③通電開始后,陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡述原因_________________________________________________________。④若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池，則電池正極的電極反應(yīng)式為_________________________________.解析（1）開關(guān)K與a相連，裝置構(gòu)成原電池，F(xiàn)e失去電子為原電池負(fù)極。（2）開關(guān)K與b相連,裝置構(gòu)成電解NaCl溶液的電解池，B為電解池的陰極，溶液中的H＋在B極放電生成H2。電解過程中Na＋應(yīng)該向陰極B移動(dòng)；A極產(chǎn)生的氣體為Cl2，Cl2能將I－氧化為I2,I2遇淀粉變藍(lán);根據(jù)電解反應(yīng)：2NaCl＋2H2Oeq\o(=，\s\up10(電解））2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，電解一段時(shí)間后若加入鹽酸會(huì)增加H2O的質(zhì)量,應(yīng)通入HCl氣體使其恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度;若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24L氣體,即0。1molH2，則有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，但在溶液中轉(zhuǎn)移的不是電子，而是離子。(3）①溶液中的OH－在陽極失電子產(chǎn)生O2：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，所以在B口放出O2，從A口導(dǎo)出H2SO4。溶液中的H＋在陰極得到電子產(chǎn)生H2：2H＋＋2e－=H2↑,則從C口放出H2，從D口導(dǎo)出KOH溶液.因SOeq\o\al（2－,4）所帶電荷數(shù)大于K＋所帶電荷數(shù)，SOeq\o\al（2－,4）通過陰離子交換膜，K＋通過陽離子交換膜，所以通過陽離子交換膜的離子數(shù)大于通過陰離子交換膜的離子數(shù).O2、H2、KOH溶液構(gòu)成燃料電池時(shí),O2在電池正極放電：O2＋4e－＋2H2O=4OH－。答案(1）Fe－2e－=Fe2＋(2)2H＋＋2e－=H2↑2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up10（電解)）2OH－＋H2↑＋Cl2↑②(3)①4OH－－4e－=2H2O＋O2↑小于②D③H＋在陰極附近放電，引起水的電離平衡向右移動(dòng),使c（OH－）〉c（H＋）④O2＋2H2O＋4e－=4OH－B組·重點(diǎn)選做題13.如圖裝置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極,甲、乙中溶液的體積和濃度都相同（假設(shè)通電前后溶液體積不變)，A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色。請(qǐng)回答下列問題：(1)B極是電源的________,一段時(shí)間后，甲中溶液顏色________，丁中X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，這表明________________________________________________________，在電場作用下向Y極移動(dòng).(2）若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí)，對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為________.(3）現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H應(yīng)是____________________(填“鍍層金屬"或“鍍件”），電鍍液是________溶液。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)(此時(shí)乙溶液體積為500mL）,丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為________，甲中溶液的pH________(填“變大”“變小”或“不變”）。(4)若將C電極換為鐵，其他裝置都不變，則甲中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為________________________________________。解析(1）由裝置圖知，直流電源與各電解池串聯(lián)；由“F極附近呈紅色”知,F極為陰極，則E極為陽極、D極為陰極、C極為陽極、G極為陽極、H極為陰極、X極為陽極、Y極為陰極、A極為正極、B極為負(fù)極。甲裝置是用惰性電極電解CuSO4溶液，由于Cu2＋放電，導(dǎo)致c(Cu2＋）降低，溶液顏色逐漸變淺；丁裝置是膠體的電泳實(shí)驗(yàn)，由于X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深,說明氫氧化鐵膠粒帶正電荷。（2)當(dāng)甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí)，C、D、E、F電極的產(chǎn)物分別為O2、Cu、Cl2、H2，根據(jù)各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同,則對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2∶2。(3）給銅件鍍銀，根據(jù)電鍍?cè)?，銅件作陰極,銀作陽極，電鍍液是可溶性銀鹽。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)，則乙中n（OH－）＝0。1mol·L－1×0。5L＝0。05mol，即各電極轉(zhuǎn)移電子0。05mol,所以丙中析出銀0。05mol；甲裝置中由于電解產(chǎn)生H＋，導(dǎo)致溶液的酸性增強(qiáng)，pH變小。(4）若將C電極換為鐵，則鐵作陽極發(fā)生反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋，D極發(fā)生:Cu2＋＋2e－=Cu，則總反應(yīng)的離子方程式為Fe＋Cu2＋eq\o（=,\s\up10(電解))Cu＋Fe2＋。答案（1）負(fù)極逐漸變淺氫氧化鐵膠粒帶正電荷(2)1∶2∶2∶2（3）鍍件AgNO3(合理即可)5。4g變?。?)Fe＋Cu2＋eq\o(=，\s\up10(電解））Cu＋Fe2＋14．（2017·河北衡水二中測試)鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)，鋼鐵生銹現(xiàn)象卻隨處可見，為此每年國家損失大量資金。請(qǐng)回答鋼鐵腐蝕與防護(hù)過程中的有關(guān)問題：甲乙（1)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理:在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕，在中性或堿性環(huán)境中發(fā)生吸氧腐蝕。①分別寫出圖甲中鐵電極和石墨電極的電極反應(yīng)式:______________，______________。②將該裝置作簡單修改即可成為鋼鐵電化學(xué)防護(hù)的裝置,請(qǐng)?jiān)趫D甲虛線框內(nèi)所示位置作出修改，并用箭頭標(biāo)出導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向。③寫出修改后石墨電極的電極反應(yīng)式：___________________。（2)工業(yè)上常用鹽酸除去鐵銹.現(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中,溶液中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式有________________。（3）在實(shí)際生產(chǎn)中，可在鐵制品的表面鍍銅防止鐵被腐蝕。裝置示意如圖乙：①A電極對(duì)應(yīng)的金屬是__________(寫出元素名稱)，B電極的電極反應(yīng)式是________________。②若電鍍前鐵、銅兩片金屬質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧?/p>