2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第九章化學(xué)反應(yīng)與電能第29講電解池金屬的腐蝕和防護(hù)課時(shí)作業(yè)含解析

PAGE7-第29講電解池金屬的腐蝕和防護(hù)建議用時(shí)：40分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共5小題，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．下列金屬防腐的措施中，運(yùn)用外加電流的陰極愛護(hù)法的是()A．水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極B．金屬護(hù)欄表面涂漆C．汽車底盤噴涂高分子膜D．地下鋼管連接鎂塊答案A解析水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極，鋼閘門為陰極，從而得以愛護(hù)，A正確；地下鋼管連接鎂塊形成了原電池，屬于犧牲陽極的陰極愛護(hù)法，D錯(cuò)誤。2．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是()A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)峻B．圖b中，開關(guān)由M改置于N時(shí)，Cu-Zn合金的腐蝕速率減小C．圖c中，接通開關(guān)時(shí)Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大D．圖d中，Zn-MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的答案B解析因液面處氧氣的濃度大且與海水接觸，故在液面處鐵棒腐蝕最嚴(yán)峻，A錯(cuò)誤；接通開關(guān)后形成原電池，Zn的腐蝕速率增大，H＋在Pt電極上放電產(chǎn)生H2，C錯(cuò)誤；干電池自放電腐蝕主要是由Zn的還原作用引起的，D錯(cuò)誤。3．(2024·全國卷Ⅰ考試大綱調(diào)研卷(二))全世界每年鋼鐵因銹蝕造成大量的損失。某城市擬用如圖所示方法愛護(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)當(dāng)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愛護(hù)法答案B解析金屬棒M的材料假如是比鎂活潑的金屬鉀、鈣、鈉時(shí)，活潑金屬能和水之間發(fā)生猛烈的反應(yīng)，它們不能做電極材料，B錯(cuò)誤；金屬棒M極的活潑性強(qiáng)于金屬鐵，做負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，C正確；原電池的負(fù)極被腐蝕，正極被愛護(hù)的方法稱為犧牲陽極的陰極愛護(hù)法，D正確。4．(2024·哈爾濱六中高三期末考試)利用食鹽水制取ClO2的工業(yè)流程如圖所示，裝置①中的反應(yīng)：NaCl＋3H2Oeq\o(=,\s\up11(電解))NaClO3＋3H2↑，裝置②中的反應(yīng)：2NaClO3＋4HCleq\o(=,\s\up11(電解))2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O。下列關(guān)于該流程說法不正確的是()A．該流程中Cl2、NaCl都可以循環(huán)利用B．裝置①中H2是陰極產(chǎn)物C．裝置②發(fā)生的反應(yīng)中，Cl2是氧化產(chǎn)物，NaCl是還原產(chǎn)物D．為了使H2完全轉(zhuǎn)化為HCl，須要向裝置③中補(bǔ)充Cl2答案C解析電解食鹽水得到氫氣和NaClO3，氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫得到濃鹽酸，2NaClO3＋4HCleq\o(=,\s\up11(電解))2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O＋2NaCl，該流程中Cl2、NaCl都可以循環(huán)利用，故A正確；裝置①是電解食鹽水，溶液中氫離子在陰極得到電子生成氫氣，是陰極產(chǎn)物，故B正確；2NaClO3＋4HCleq\o(=,\s\up11(電解))2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O，氯氣是氧化產(chǎn)物，ClO2是還原產(chǎn)物，故C錯(cuò)誤。5．(2024·成都市高三診斷)港珠澳大橋設(shè)計(jì)運(yùn)用壽命為120年，對橋體鋼構(gòu)件采納了多種防腐方法。下列分析錯(cuò)誤的是()A．防腐原理主要是避開發(fā)生反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2B．鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池C．采納外加電流的陰極愛護(hù)法時(shí)需外接鎂、鋅等作協(xié)助陽極D．鋼構(gòu)件可采納不銹鋼材料以減緩電化學(xué)腐蝕答案C解析該橋體鋼構(gòu)件主要發(fā)生吸氧腐蝕，吸氧腐蝕的總反應(yīng)為2Fe＋2H2O＋O2=2Fe(OH)2，防腐原理主要是避開發(fā)生該反應(yīng)，A正確；采納犧牲陽極的陰極愛護(hù)法時(shí)需外接鎂、鋅等作協(xié)助陽極，C錯(cuò)誤。二、選擇題(本題共3小題，每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意)6．(2024·安徽宣城高三期末調(diào)研)如圖所示，試驗(yàn)起先時(shí)先閉合K1，斷開K2。一段時(shí)間后，再斷開K1，閉合K2，電流表指針偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極質(zhì)量減輕。下列說法不正確的是()A．閉合K1，斷開K2后，B極：Ag－e－=Ag＋B．閉合K1，斷開K2后，乙池溶液濃度上升C．?dāng)嚅_K1，閉合K2后，A電極發(fā)生氧化反應(yīng)D．?dāng)嚅_K1，閉合K2后，NOeq\o\al(－,3)從甲池進(jìn)入乙池答案D解析閉合K1，斷開K2后，形成電解池，B是陽極，電極反應(yīng)式為Ag－e－=Ag＋，硝酸根離子透過離子交換膜由甲進(jìn)入乙，所以乙池溶液濃度上升，A、B正確；斷開K1，閉合K2后，形成原電池，乙池中的Ag作正極，甲池中Ag作負(fù)極，Ag(A)被氧化為Ag＋，NOeq\o\al(－,3)從乙向甲移動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤。7．(2024·資陽市高三其次次診斷性考試)在電鍍車間的含鉻酸性廢水中，鉻的存在形式有Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)兩種，其中以Cr(Ⅵ)的毒性最大。電解法處理含鉻廢水如圖，鉻最終以Cr(OH)3沉淀除去。下列說法正確的是()A．Fe為陽極，反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋B．陰極反應(yīng)為Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋7H2O＋6e－=2Cr(OH)3↓＋8OH－C．陽極每轉(zhuǎn)移3mol電子，可處理Cr(Ⅵ)物質(zhì)的量為1molD．離子交換膜為陽離子交換膜答案AD解析Cr2Oeq\o\al(2－,7)在陽極區(qū)被Fe2＋還原為Cr3＋，陰極上水放電生成氫氣和OH－，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故B錯(cuò)誤；陽極每轉(zhuǎn)移3mol電子，有1.5molFe2＋生成，由離子方程式Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋7H2O＋6Fe3＋可知，1.5molFe2＋還原0.25molCr2Oeq\o\al(2－,7)，即可處理Cr(Ⅵ)物質(zhì)的量為0.5mol，故C錯(cuò)誤；Cr2Oeq\o\al(2－,7)在陽極區(qū)與Fe2＋反應(yīng)生成Cr3＋和Fe3＋，陰極區(qū)水放電生成氫氣和OH－，Cr3＋和Fe3＋通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，與OH－反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，該離子交換膜是陽離子交換膜，故D正確。8．(2024·西安五校高三聯(lián)考)重鉻酸鉀(K2Cr2O7)具有強(qiáng)氧化性，是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于制革、印染、電鍍等工業(yè)。以鉻酸鉀(K2CrO4)和氫氧化鉀為原料，用電化學(xué)法制備重鉻酸鉀的試驗(yàn)裝置如圖所示。已知水溶液中存在平衡：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O。下列說法正確的是()A．氣體甲和乙分別為O2和H2B．該裝置中陰極區(qū)的pH增大C．Fe電極反應(yīng)式4OH－－4e－=O2↑＋2H2OD．當(dāng)鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%時(shí)，右池中eq\f(nK,nCr)＝eq\f(6,5)答案BD解析依據(jù)制備原理，可知右池中應(yīng)產(chǎn)生H＋，使2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CrOeq\o\al(2－,4)轉(zhuǎn)化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)，則右池中C為陽極，電極反應(yīng)式為：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，氣體乙為O2，左池中Fe為陰極，電極反應(yīng)式為：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，氣體甲為H2，A、C錯(cuò)誤；依據(jù)陰極反應(yīng)式可知，該裝置中陰極區(qū)c(OH－)增大，pH增大，B正確；設(shè)起先時(shí)K2CrO4的物質(zhì)的量是amol，依據(jù)題意列出三段式：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2Oeq\a\vs4\al(起始物質(zhì)的量/mol)a0eq\a\vs4\al(轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol)0.8a0.4aeq\a\vs4\al(某時(shí)刻物質(zhì)的量/mol)0.2a0.4a則陽極區(qū)n(K)＝(0.2a×2＋0.4a×2)mol＝1.2amol，n(Cr)＝amol，eq\f(nK,nCr)＝eq\f(1.2a,a)＝eq\f(6,5)，D正確。三、非選擇題(本題共2小題)9．(2024·北京東城高三期末)近年來，我國(PCB)印刷電路板制造業(yè)發(fā)展快速，總產(chǎn)值居世界第一。工業(yè)上常用CuCl2和鹽酸的混合液作為蝕刻液，蝕刻PCB表面的銅箔。已知：①肯定條件下，Cu與Cu2＋反應(yīng)可生成＋1價(jià)銅。②氯化亞銅(CuCl)難溶于水，可與Cl－形成CuCleq\o\al(2－,3)進(jìn)入溶液。Ⅰ.蝕刻過程中將Cu轉(zhuǎn)化為CuCleq\o\al(2－,3)去除。(1)蝕刻過程的離子方程式有__________________、CuCl＋2Cl－CuCleq\o\al(2－,3)。(2)蝕刻液中的鹽酸可大大提高蝕刻效率，結(jié)合上述反應(yīng)說明緣由：______________________________。Ⅱ.蝕刻一段時(shí)間后，將蝕刻廢液中的CuCleq\o\al(2－,3)轉(zhuǎn)化為Cu2＋，即可再生循環(huán)利用，常用方法如下：(1)化學(xué)再生：加入H2O2溶液可使蝕刻液再生，該反應(yīng)的離子方程式是______________________________。(2)電解再生(電極不參加反應(yīng))：按下圖裝置，使蝕刻液再生并回收金屬Cu。①在________極(填“a”或“b)”)回收得到金屬Cu。②結(jié)合電極反應(yīng)說明陽極區(qū)蝕刻液再生的原理：_____________________。答案Ⅰ.(1)Cu2＋＋Cu＋2Cl－=2CuCl(2)鹽酸可加速溶解覆蓋在Cu表面的CuCl，促進(jìn)蝕刻CuⅡ.(1)2CuCleq\o\al(2－,3)＋H2O2＋2H＋=2Cu2＋＋6Cl－＋2H2O(2)①b②陽極發(fā)生反應(yīng)：CuCleq\o\al(2－,3)－e－=Cu2＋＋3Cl－，陰極區(qū)的Cl－通過陰離子交換膜進(jìn)入陽極區(qū)，使蝕刻廢液再生解析Ⅰ.(1)從題給的信息來看，工業(yè)上用CuCl2和鹽酸的混合液作為蝕刻液，蝕刻過程分為兩個(gè)階段，第一階段是生成CuCl沉淀，其次階段是CuCl溶于過量的Cl－形成CuCleq\o\al(2－,3)進(jìn)入溶液。題目已給了其次階段的離子方程式，所以第一階段的反應(yīng)應(yīng)是生成CuCl階段：Cu2＋＋Cu＋2Cl－=2CuCl，留意CuCl作犯難溶物不拆寫。(2)鹽酸供應(yīng)了更多的Cl－，可加速溶解覆蓋在銅表面的CuCl，使銅與Cu2＋接著充分接觸反應(yīng)。Ⅱ.(1)收集題給信息：反應(yīng)微粒有CuCleq\o\al(2－,3)和H2O2，過氧化氫的作用就是將＋1價(jià)Cu氧化為＋2價(jià)Cu，此時(shí)配離子中的氯變?yōu)槁入x子，考慮酸性介質(zhì)，配平即可：2CuCleq\o\al(2－,3)＋H2O2＋2H＋=2Cu2＋＋6Cl－＋2H2O。10．如圖裝置甲是某可充電電池的示意圖，該電池放電的化學(xué)方程式為2K2S2＋KI3=K2S4＋3KI，圖中的離子交換膜只允許K＋通過，C、D、F均為石墨電極，E為銅電極。工作一段時(shí)間后，斷開K，此時(shí)C、D兩電極產(chǎn)生的氣體體積相同，E電極質(zhì)量削減1.28g。(1)裝置甲的A電極為電池的________極，電解質(zhì)中的K＋從離子交換膜的________(填“左側(cè)”或“右側(cè)”，下同)向離子交換膜的________遷移；B電極的電極反應(yīng)式為________________________。(2)裝置乙D電極析出的氣體是________，體積為________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(3)若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液。從反應(yīng)初始至反應(yīng)結(jié)束，丙裝置溶液中金屬陽離子物質(zhì)的量濃度與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量的改變關(guān)系如圖所示。Ⅰ.圖中②表示的是________(填金屬離子符號)的改變曲線。Ⅱ.反應(yīng)結(jié)束后，若用0.5mol·L－1NaOH溶液沉淀丙裝置溶液中的金屬陽離子(設(shè)溶液體積為100mL)，則至少須要0.5mol·L－1NaOH溶液________mL。答案(1)負(fù)左側(cè)右側(cè)Ieq\o\al(－,3)＋2e－=3I－(2)H2(或氫氣)224(3)Ⅰ.Fe2＋Ⅱ.28解析(1)由E電極(銅)的質(zhì)量削減可知E為陽極，則F為陰極，A為負(fù)極，B為正極，C為陽極，D為陰極。原電池中陽離子從負(fù)極移向正極，即K＋由左側(cè)透過離子交換膜移向右側(cè)。依據(jù)電池放電的化學(xué)方程式知，Ieq\o\al(－,3)在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成I－。(2)D電極上首先發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋2e－=Cu，當(dāng)Cu2＋消耗盡時(shí)，發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－=H2↑，依據(jù)得失電子守恒，該電極析出的H2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為：eq\f(\f(1.28g,64g·mol－1)×2－0.1L×0.1mol·L－1×2,2)×22400mL·mol－1＝224mL。(3)Ⅰ.若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液，則電解時(shí)，陽極(E電極)發(fā)生反應(yīng)Cu－2e－=Cu2＋