2023屆新高考化學一輪復(fù)習電解池　金屬的腐蝕與防護提能力

課練20電解池金屬的腐蝕與防護————————————綜合測評·提能力————————————一、選擇題1.[2021·上海崇明區(qū)模擬]如圖所示，兩個裝置都是將鐵棒和石墨棒插入滴有酚酞的飽和食鹽水中。一段時間后（）A.兩裝置中鐵棒都被氧化而減少B.兩裝置中產(chǎn)生的氣體體積相同C.兩裝置中石墨棒質(zhì)量都保持不變D.兩裝置中鐵棒附近溶液都先變紅2.[2021·北京朝陽區(qū)模擬]在不同電壓下，用惰性電極電解飽和NaCl溶液制備少量NaClO，實驗結(jié)果如下：實驗①②③電壓U1U2U3現(xiàn)象a極產(chǎn)生少量氣泡，b極無明顯氣泡a極產(chǎn)生較多氣泡，b極產(chǎn)生少量氣泡a極產(chǎn)生大量氣泡，b極逸出大量黃綠色氣體下列分析不正確的是（）A.①②③中，a極均發(fā)生了還原反應(yīng)B.①②③中均能發(fā)生Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2OC.電解時，OH－由b極向a極移動D.不宜采用實驗③的電壓制備NaClO3.[2021·河南南陽模擬]用石墨作電極電解下列四種溶液，以下說法錯誤的是（）A.電解AgNO3溶液，陽極生成O2，溶液的酸性增強B.電解ZnBr2溶液，陰極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－=ZnC.電解AlCl3溶液，總反應(yīng)的離子方程式：2H2O＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(通電))2OH－＋Cl2↑＋H2↑D.電解Pb（NO3）2和CuCl2的混合溶液，可明顯分為三個階段4.[2021·貴州貴陽模擬]某實驗小組模擬光合作用，采用電解CO2和H2O的方法制備CH3CH2OH和O2，裝置如圖所示。下列說法不正確的是（）A.鉑極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.電解過程中，H＋由交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移C.陰極的電極反應(yīng)式為2CO2＋12H＋＋12e－=CH3CH2OH＋3H2OD.電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時，鉑極產(chǎn)生11.2LO2（標準狀況）5.[2022·四川宜賓診斷]連二亞硫酸鈉（Na2S2O4）俗稱保險粉，是一種強還原劑。工業(yè)常用惰性電極電解亞硫酸氫鈉的方法制備連二亞硫酸鈉，原理及裝置如圖所示，下列說法正確的是（）A.b電極應(yīng)該接電源的負極B.a電極的電極反應(yīng)式2HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2H2OC.裝置中所用離子交換膜為陰離子交換膜D.電路中每轉(zhuǎn)移1mol電子，消耗SO2的體積為11.2L6.Koble法制取乙烯的裝置如圖所示，電極a上的產(chǎn)物為乙烯和碳酸根離子，下列說法正確的是（）A.該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為電能B.圖中為陽離子交換膜C.陰極周圍溶液的pH不斷減小D.每生成1mol乙烯，理論上電路中轉(zhuǎn)移2mol電子7.將金屬M連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關(guān)說法正確的是（）A.陰極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱C.鋼鐵設(shè)施表面因積累大量電子而被保護D.鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快二、非選擇題8.電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。（1）電解食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)。目前比較先進的方法是陽離子交換膜法，電解示意圖如圖所示，圖中的陽離子交換膜只允許陽離子通過，請回答以下問題：①圖中A極要連接電源的（填“正”或“負”）極。②精制飽和食鹽水從圖中位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中（填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”）位置流出。③電解總反應(yīng)的離子方程式是。（2）電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。實驗室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖所示（圖中電極均為石墨電極）。用NO2氣體進行模擬電解法吸收實驗。①寫出電解時NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)：。②若有標準狀況下2.24LNO2被吸收，通過陽離子交換膜（只允許陽離子通過）的H＋為mol。（3）為了減緩鋼制品的腐蝕，可以在鋼制品的表面鍍鋁。電解液采用一種非水體系的室溫熔融鹽，由有機陽離子、Al2Cleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(7))和AlCleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))組成。①鋼制品應(yīng)接電源的極。②已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為（提示：陰離子轉(zhuǎn)化）。③若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極電極反應(yīng)式為。9.（1）在稀H2SO4中利用電催化可將CO2同時轉(zhuǎn)化為多種燃料，其原理如圖所示。①一段時間后，Cu極區(qū)溶液質(zhì)量（填“增加”“減少”或“不變”）。②銅極上產(chǎn)生乙烯的電極反應(yīng)式為。③若陰極只生成0.17molCO和0.33molHCOOH，則電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為mol。（2）如圖所示，某同學利用CO2生成的甲醚（CH3OCH3）設(shè)計了一個甲醚燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。①寫出甲中通入甲醚一極的電極反應(yīng)式：。②乙中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為。③將0.2molAgNO3、0.4molCu（NO3）2、0.6molKCl溶于水，配成100ml溶液，用惰性電極電解一段時間后，某一電極上析出了0.3molCu，此時在另一電極上產(chǎn)生的氣體體積（標準狀況）為L。10.[2021·淄博實驗中學月考]肼（N2H4）－空氣堿性燃料電池放電效率高，以該電池為電源模擬工業(yè)制燒堿，裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）乙裝置的能量轉(zhuǎn)化形式主要是。（2）乙裝置中離子交換膜的類型是（填字母序號）。A．質(zhì)子交換膜B．陽離子交換膜C.陰離子交換膜（3）鉑電極的名稱是（填“正極”“負極”“陰極”或“陽極”）。（4）寫出銅電極的電極反應(yīng)式：。（5）電解過程中，石墨電極附近溶液的pH減小，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________（用化學用語和必要的文字說明）。（6）若鉑電極上有4.48LO2（標準狀況）發(fā)生反應(yīng)，裝置的電流效率為80%，理論上制備純度為96%的燒堿g（結(jié)果保留1位小數(shù)）。綜合測評提能力1．C裝置Ⅰ是原電池，鐵棒作負極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，鐵棒被氧化而質(zhì)量減小；裝置Ⅱ是電解池，鐵棒作陰極，則鐵棒的質(zhì)量不變，A錯誤。裝置Ⅰ中原電池的電解質(zhì)溶液呈中性，正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，不產(chǎn)生氣體，B錯誤。石墨棒是惰性電極，在原電池和電解池中都起導(dǎo)電作用，本身質(zhì)量不變，C正確。裝置Ⅰ中石墨棒附近溶液c（OH－）增大，則石墨棒附近溶液先變紅；裝置Ⅱ中鐵棒作陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，則鐵棒附近溶液先變紅，D錯誤。2．C實驗①～③中a極是陰極，均發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；實驗①～③中，b極是陽極，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極反應(yīng)產(chǎn)生NaOH,Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaCl、NaClO，B正確；電解時，陰離子向陽極移動，則OH－由a極向b極移動，C錯誤；實驗③中產(chǎn)生大量黃綠色氣體，說明電解速率過快，產(chǎn)生的Cl2并未與NaOH反應(yīng)，故不宜采用該實驗的電壓制備NaClO，D正確。3．C石墨是惰性電極，電解AgNO3溶液，陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，陰極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=Ag，則陽極生成O2，溶液的酸性增強，A正確；電解ZnBr2溶液，由于Zn2＋的氧化性強于水電離出的H＋的氧化性，則陰極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－=Zn，B正確；電解AlCl3溶液，陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，電解產(chǎn)生的OH－與Al3＋結(jié)合生成Al（OH）3沉淀，故電池總反應(yīng)的離子方程式為2Al3＋＋6H2O＋6Cl－eq\o(=,\s\up7(通電))2Al（OH）3↓＋3Cl2↑＋3H2↑，C錯誤；電解Pb（NO3）2和CuCl2的混合溶液，陽離子的氧化性：Cu2＋>Pb2＋>H＋（水），陰離子的還原性：Cl－>OH－>NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，第一階段電解CuCl2，第二階段電解Pb（NO3）2和H2O，第三階段電解HNO3，D正確。4．B由圖可知，鉑極與電源的正極相連，則鉑極是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；電解時，陽離子向陰極移動，則H＋由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，B錯誤；陰極上CO2被還原生成CH3CH2OH，電極反應(yīng)式為2CO2＋12H＋＋12e－=CH3CH2OH＋3H2O，C正確；鉑極是陽極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，轉(zhuǎn)移2mol電子時生成0.5molO2，在標準狀況下的體積為11.2L，D正確。5．BNaHSO3在a電極被還原生成Na2S2O4，則a電極是陰極，b電極是陽極，故b電極接電源的正極，A錯誤；a電極發(fā)生還原反應(yīng)，HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))被還原生成S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，電極反應(yīng)式為2HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2H2O，B正確；b電極是陽極，電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，陽極生成H＋，陰極消耗H＋，為維持溶液呈電中性，H＋透過離子交換膜向陰極遷移，則該交換膜是陽離子交換膜，C錯誤；電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，陽極消耗0.5molSO2，在標準狀況下的體積為11.2L，題目未指明SO2是否處于標準狀況下，D錯誤。6．D該裝置是電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學能，A錯誤；電極a是陽極，電極反應(yīng)式為，陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，則右側(cè)陰極區(qū)產(chǎn)生的OH－要透過離子交換膜進入左側(cè)，并參與陽極反應(yīng)，故應(yīng)是陰離子交換膜，B錯誤；陰極區(qū)周圍溶液中c（OH－）逐漸增大，溶液的pH不斷增大，C錯誤；由陽極反應(yīng)式可知，生成1mol乙烯時，電路中轉(zhuǎn)移2mol電子，D正確。7．C該裝置中陰極發(fā)生還原反應(yīng)，A項錯誤；金屬M被氧化，即金屬活動性：M>Fe，B項錯誤；鋼鐵設(shè)施為原電池的正極，表面積累大量電子而被保護，C項正確；海水中含有大量的NaCl等電解質(zhì)，而河水中電解質(zhì)較少，故鋼鐵設(shè)施在河水中的腐蝕速率比在海水中的慢，D項錯誤。8．答案：（1）①正②ad③2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))Cl2↑＋H2↑＋2OH－（2）①NO2－e－＋H2O=NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2H＋②0.1（3）①負②4Al2Cleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(7))＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))③2H＋＋2e－=H2↑解析：（2）①根據(jù)圖知，電解時，左室中電極上H＋放電生成氫氣，則左室為陰極室，右室為陽極室，陽極上通入的是氮氧化物，生成硝酸，所以陽極上氮氧化物失電子和水生成硝酸，陽極反應(yīng)式為NO2－e－＋H2O=NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2H＋。②n（NO2）＝eq\f(2.24L,22.4L/mol)＝0.1mol，陽極反應(yīng)式為NO2－e－＋H2O=NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2H＋，有0.2molH＋生成，因為有0.1mol硝酸生成，故有0.1molH＋通過陽離子交換膜。（3）①依據(jù)電鍍原理分析，鋼鐵上鍍鋁是利用鋁作陽極與電源正極相連，鋼鐵作陰極與電源負極相連；②由有機陽離子、Al2Cleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(7))和AlCleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))組成的離子液體作電解液，是一種室溫熔融鹽，為非水體系，電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極反應(yīng)是發(fā)生生成鋁的還原反應(yīng)，分析離子液體成分，結(jié)合電荷守恒分析可知是Al2Cleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(7))得到電子生成Al和AlCleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，電極反應(yīng)為4Al2Cleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(7))＋3e－=Al＋7AlCleq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))；③改用AlCl3水溶液作電解液，則溶液中氫離子在陰極放電生成氫氣：2H＋＋2e－=H2↑。9．答案：（1）①增加②2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O③1（2）①CH3OCH3－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋11H2O②2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5())Cl2↑＋H2↑＋2OH－③5.6解析：（1）①銅電極與電源負極相連，為陰極，溶液中銅電極區(qū)域發(fā)生CO2得到電子生成CH4、C2H4、HCOOH、CO等的反應(yīng)，甲酸與水互溶，且電解池中氫離子可透過陽離子交換膜進入Cu極區(qū)，所以Cu電極附近的溶液質(zhì)量增加；②CO2得到電子生成乙烯，結(jié)合電荷守恒、得失電子守恒、原子守恒，則電極反應(yīng)為2CO2＋12H＋＋12e－=C2H4＋4H2O；③CO2→CO碳元素化合價降低2價，則生成0.17molCO轉(zhuǎn)移0.34mol電子，CO2→HCOOH碳元素的化合價降低2價，則生成0.33molHCOOH轉(zhuǎn)移0.66mol電子，共轉(zhuǎn)移電子0.66mol＋0.34mol＝1mol。（2）①燃料電池中通入甲醚的電極是負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下生成碳酸鹽，即負極反應(yīng)式為CH3OCH3－12e－＋16OH－=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋11H2O；②鐵與燃料電池的負極相連，為陰極，所以乙中相當于惰性電極電解飽和食鹽水，總反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5())Cl2↑＋H2↑＋2OH－；③混合溶液中發(fā)生的反應(yīng)為AgNO3＋KCl=AgCl↓＋KNO3，根據(jù)化學方程式可知，0.2molAgNO3完全反應(yīng)需要0.2molKCl，還剩余0.4molKCl，且同時生成0.2molKNO3，所以混合后溶液中的溶質(zhì)為0.2molKNO3、0.4molCu（NO3）2、0.4molKCl，用惰性電極電解一段時間后，若在一極析出n（Cu）＝0.3mol，根據(jù)Cu2＋＋2e－=Cu，則轉(zhuǎn)移電子0.6mol；陽極上Cl－完全放電時，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.4mol×1＝0.4mol，則剩余的0.2mol電子轉(zhuǎn)移時生成氧氣，生成n（O2）＝eq\f(0.2mol,4)＝0.05mol，生成n（Cl2）＝eq\f(1,2)×0.4mol