广西2019年高考化学一轮复习考点规范练18电解池金属的电化学腐蚀与防护新人教版.docx

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1、1考点规范练 18 电解池 金属的电化学腐蚀与防护(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 8小题,每小题 6分,共 48分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.如图是 CO2电催化还原为 CH4的工作原理示意图。下列说法不正确的是( )A.该过程是电能转化为化学能的过程B.一段时间后,池中 n(KHCO3)不变C.一段时间后,池中溶液的 pH一定下降D.铜电极的电极反应式为 CO2+8H+8e- CH4+2H2O2.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示装置,下列有关说法中错误的是( )A.正极的电极反应式为 O2+2H2O+4e- 4OH-B.将石墨电极改成 Mg电极,难以

2、观察到铁锈生成C.若向自来水中加入少量 NaCl(s),可较快地看到铁锈D.分别向铁、石墨电极附近吹入 O2,前者铁锈出现较快3.(2018河南天一大联考阶段检测)普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质,利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的 Cu。下列有关叙述中正确的是( )A.电极 a为粗铜,电极 b为精铜B.甲膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C.乙膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区D.当电路中通过 1 mol电子时,可生成 32 g精铜4.关于下列装置的说法中正确的是( )2A.装置中,盐桥中的 K+移向 ZnSO4溶液一端B.装置工作一段

3、时间后,a 极附近溶液的 pH增大C.用装置精炼铜时,c 极为粗铜D.装置中电子在外电路由 Zn流向 Fe,装置中有 Fe2+生成5.用如图所示装置除去含 CN-、Cl -废水中的 CN-时,控制溶液 pH为 910,阳极产生的 ClO-将 CN-氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是( )A.用石墨作阳极,铁作阴极B.阳极的电极反应式:Cl -+2OH-2e- ClO-+H2OC.阴极的电极反应式:2H 2O+2e- H2+2OH -D.除去 CN-的反应:2CN -+5ClO-+2H+ N2+2CO 2+5Cl -+H2O6.纳米级 Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交

4、换膜控制阳极电解液中 OH-的浓度制备纳米级 Cu2O的装置如图所示,总反应为 2Cu+H2O Cu2O+H2。下列说法不正确的是( )A.钛(Ti)电极表面发生氧化反应B.阳极附近溶液的 pH逐渐减小C.离子交换膜宜采用阴离子交换膜D.阳极表面总反应式是 2Cu+2OH-2e- Cu2O+H2O7.LiOH常用于制备锂离子电池的正极材料。工业上常利用如图装置电解制备 LiOH,两电极区电解液分别为 LiOH和 LiCl溶液。下列说法正确的是( )A.a是电源的负极3B.B极区电解液为 LiOH溶液C.A电极的电极反应式为 4OH-4e- 2H2O+O2D.每产生标准状况下 2.24 L氢气,

5、就有 0.1 mol阳离子通过交换膜进入阴极区8.将等物质的量浓度的 Cu(NO3)2和 KCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间 t变化的曲线如图所示,则下列说法错误的是( )A.AB段阳极只产生 Cl2,阴极只产生 CuB.BC段表示在阴极上是 H+放电产生了 H2C.CD段相当于电解水D.阳极先析出 Cl2,后析出 O2,阴极先产生 Cu,后析出 H2二、非选择题(本题共 3个小题,共 52分)9.(12分)如图所示 3套实验装置,分别回答下列问题。(1)装置 1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后,向插入铁钉的玻璃筒内滴入 K3Fe(CN)6溶液,即可观察到铁钉

6、附近的溶液出现蓝色沉淀,表明铁被 (填“氧化”或“还原”);向插入石墨电极的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到石墨电极附近的溶液变红,该电极反应式为 。 (2)装置 2中的石墨作 (填“正”或“负”)极,该装置发生的总反应的离子方程式为 。 (3)装置 3中甲烧杯盛放 100 mL 0.2 molL-1的氯化钠溶液,乙烧杯盛放 100 mL 0.5 molL-1的硫酸铜溶液。反应一段时间后,停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞溶液,观察到石墨电极附近溶液首先变红。电源的 M端为 极;甲烧杯中铁极的电极反应式为 。 乙烧杯中电解反应的离子方程式为 。 停止通电后,取出 Cu电极,洗涤、干燥、称量,电极增

7、重 0.64 g,甲烧杯中产生的气体在标准状况下的体积为 mL。 10.(20分)(1)用间接电化学法除去 NO的过程,如图所示:4已知电解池的阴极室中溶液的 pH在 47之间,写出阴极的电极反应式: 。 用离子方程式表示吸收池中除去 NO的原理: 。 (2)目前已开发出电解法制取 ClO2的新工艺。用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取 ClO2(如图所示),写出阳极产生 ClO2的电极反应式: 。 电解一段时间,当阴极产生的气体体积为 112 mL(标准状况)时,停止电解,通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为 mol;用平衡移动原理解释阴极区 pH增大的原因: 。 (3)钢铁锈蚀的图

8、示如图 a所示:用箭头表示出图 a中电子的运动方向;请你分析高铁铁轨锈蚀的原因是 。 图 a图 b我国的科技人员为了消除 SO2的污染,变废为宝,利用原电池原理,设计由 SO2和 O2来制备硫酸。设计装置如图 b所示,电极 A、B 为多孔的材料。A极为 (填“正极”或“负极”)。 B极的电极反应式是 。 11.(2018山东烟台自主练习)(20 分)铬是常见的过渡金属之一,研究铬的性质具有重要意义。(1)在如图装置中,观察到装置甲中铜电极上产生大量的无色气体;而装置乙中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是 。 (2)工业上使用下图装置,采用石墨作电极电解 Na2C

9、rO4溶液,使 Na2CrO4转化为 Na2Cr2O7,其转化原理为 。 5(3)CrO3和 K2Cr2O7均易溶于水,它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将 Cr()转化为 Cr()常见的处理方法是电解法。将含 Cr2 的废水通入电解槽内,用铁作阳极,在酸性环境中,加入适量的 NaCl进行电解,使阳极O2-7生成的 Fe2+和 Cr2 发生反应,其离子方程式为 。O2-7阴极上 Cr2 、H +、Fe 3+都可能放电。若 Cr2 放电,则阴极的电极反应式为 ;若O2-7 O2-7H+放电,则阴极区形成 Fe(OH)3和 Cr(OH)3沉淀,已知:常温下,Cr 3+ Cr(OH)3Cr ,则

10、阴极区溶液 pH的范围为 。 O-26考点规范练 18 电解池 金属的电化学腐蚀与防护1.B 该装置是一个电解池,电解池是将电能转化为化学能的装置,A 项正确;在电解池的阴极上发生二氧化碳得电子的还原反应,即 CO2+8H+8e- CH4+2H2O,一段时间后,氢离子浓度减小,氢氧根离子浓度增大,氢氧根离子会和池中的碳酸氢钾反应,所以 n(KHCO3)会减小,B 项错误;在电解池的阳极上,是阴离子(氢氧根离子)发生失电子的氧化反应,所以酸性增强,pH 一定下降,C 项正确;铜电极的电极反应式为 CO2+8H+8e- CH4+2H2O,D项正确。2.D 铁是负极,失电子被氧化成 Fe2+,在正极

11、氧气得电子发生还原反应生成 OH-,故将氧气吹向石墨电极,铁锈出现得更快,A 项正确、D 项错误;若将石墨电极换成 Mg电极,则负极为 Mg,Fe被保护,难以看到铁生锈,B 项正确;向自来水中加入 NaCl(s),可使电解质溶液的导电能力增强,加快腐蚀速率,C项正确。3.D 由题意结合电解原理可知,电极 a是阴极,为精铜,电极 b是阳极,为粗铜,A 项错误;甲膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区,B 项错误;乙膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区,C 项错误;当电路中通过 1mol电子时,可生成 0.5mol精铜,其质量为 32g,D项正确。4.B 在装置中,金属锌是负极,金

12、属铜是正极,盐桥中的 K+移向 CuSO4溶液一端,故 A项错误;装置是电解池,阴极上是氢离子得电子发生还原反应,氢离子浓度减小,所以 a极附近溶液的 pH增大,故 B项正确;电解精炼铜时,电解池的阳极是粗铜,阴极是精铜,即 c极为精铜,故 C项错误;在装置中,金属锌是负极,金属铁是正极,电子在外电路从负极 Zn流向正极 Fe,装置中铁电极上会产生氢气,故 D项错误。5.D 若铁作阳极,则铁失电子生成 Fe2+,则 CN-无法除去,故铁只能作阴极,A 项正确;Cl -要生成 ClO-,Cl的化合价升高,故在阳极发生氧化反应,又已知该溶液呈碱性,故 B项正确;阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反

13、应,碱性条件下,H 2O提供阳离子 H+,故 C项正确;由于溶液呈碱性,故除去 CN-发生的反应为 2CN-+5ClO-+H2O N2+2CO 2+5Cl -+2OH-,D项错误。6.A 钛(Ti)电极为阴极,氢离子得电子,发生还原反应,A 项错误;阳极附近溶液的氢氧根离子参加电极反应,pH 逐渐减小,B 项正确;离子交换膜宜采用阴离子交换膜,氢氧根离子能从阴极区移动到阳极区,C 项正确;阳极电极反应式为 2Cu+2OH-2e- Cu2O+H2O,D项正确。7.B 根据图示可知,B 电极上有氢气生成,则 B为电解池阴极,A 为阳极,a 为正极、b 为负极,阴极电极反应式为 2H2O+2e- 2

14、OH-+H2,阳极反应式为 2Cl-2e- Cl2。根据以上分析知,A 项错误;A极是阳极、B 极是阴极,B 电极反应式为 2H2O+2e- 2OH-+H2,有氢氧根离子生成,所以 B极区电解液为 LiOH溶液,A 极区电解质溶液为 LiCl溶液,B 项正确;A 电极上氯离子放电,电极反应式为2Cl-2e- Cl2,C 项错误;每产生标准状况下 2.24L氢气 ,就有 0.2mol电子转移,根据电荷守恒知,有0.2mol阳离子通过交换膜进入阴极区,D 项错误。8.B 设 Cu(NO3)2和 KCl的物质的量各为 nmol,在 AB段,阳极发生反应 2Cl-2e- Cl2,阴极发生反应 Cu2+

15、2e- Cu,阳极 nmol氯离子失 nmol电子,阴极上 nmol铜离子得 nmol电子,由于混合后12的溶液呈酸性,铜离子浓度逐渐减小,溶液 pH逐渐增大,A 项正确;在 BC段,阳极发生反应 2H2O-4e-4H+O2,阴极发生反应 Cu2+2e- Cu,阴极上 nmol铜离子再得 nmol电子,溶液中氢离子浓度12增大,溶液的 pH迅速减小,B 项错误;在 CD段,阳极发生反应 4OH-4e- 2H2O+O2,阴极发生反应2H+2e- H2,实质是电解水,溶液中氢离子浓度逐渐增大 ,pH减小,C 项正确;由上述分析可知,阳极先析出 Cl2,后析出 O2,阴极先产生 Cu,后析出 H2,

16、D项正确。9.答案(1)氧化 O 2+4e-+2H2O 4OH-(2)正 Cu+2Fe 3+ Cu2+2Fe2+(3)正 Fe-2e - Fe2+ 2Cu 2+2H2O 2Cu+O2+4H + 224解析(1)铁发生吸氧腐蚀,铁被氧化生成 Fe2+,正极发生还原反应,氧气得到电子被还原生成 OH-,电极反应式为 O2+4e-+2H2O 4OH-。(2)铜可被 Fe3+氧化,发生反应 Cu+2Fe3+ Cu2+2Fe2+,形成原电池时,铜为负极,发生氧化反应,石墨电极为正极。(3)由题意知,甲池中石墨电极为阴极,则铁极为阳极,乙池中铜作阴极,石墨电极作阳极。铁极为阳极,电极反应式为 Fe-2e-

17、 Fe2+,则 M端为正极;乙烧杯中用铜作阴极、石墨电极作阳极来电解硫酸铜溶液,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上铜离子放电析出铜,电解方程式为 2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H +;取出 Cu电极,洗涤、干燥、称量,电极增重 0.64g,则生成 Cu的物质的量为 =0.01mol,转移电子的物质的量为0.64g64gmol-10.01mol2=0.02mol,甲烧杯中,阳极铁被氧化,阴极产生氢气,72H2O+2e- 2OH-+H22mol 22.4L0.02mol VV= =0.224L,即 224mL。22.4L0.02mol2mol10.答案(1)2HS +2H+2e- S2 +

18、2H2OO-3 O2-42NO+2S2 +2H2O N2+4HS (2)Cl -+2H2O-5e- ClO2+4H + 0.01 在阴极发生 2H+2e-O2-4 O-3H2,H +浓度减小,使得 H2O OH-+H+的平衡向右移动,OH -浓度增大,pH 增大 (3)Fe-2e- Fe2+;由于电解质溶液中有 H2CO3溶液,电离出氢离子 ,2H+2e- H2,发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气,O 2+2H2O+4e- 4OH-,发生吸氧腐蚀 正极 SO 2+2H2O-2e- S +4H+O2-4解析(1)阴极发生还原反应,是亚硫酸氢根离子得电子生成 S2 ,电极反应式为 2HS +2H

19、+2e-O2-4 O-3S2 +2H2O;S2 与一氧化氮发生氧化还原反应,生成氮气和亚硫酸氢根 ,离子反应方程式为O2-4 O2-42NO+2S2 +2H2O N2+4HS 。O2-4 O-3(2)由题意可知,氯离子放电生成 ClO2,由元素守恒可知,有水参加反应,同时生成氢离子,电极反应式为 Cl-+2H2O-5e- ClO2+4H +。在阴极发生 2H+2e- H2,氢气的物质的量为=0.005mol,通过阳离子交换膜的阳离子为+1 价离子,通过阳离子交换膜的阳离子的物质0.112L22.4Lmol-1的量为 0.005mol2=0.01mol,电解时阴极 H+浓度减小,使得 H2O O

20、H-+H+的平衡向右移动,溶液的pH增大。(3)钢铁含有铁和碳,铁为负极,碳为正极,电子由负极流向正极,故电子的移动方向可表示为;高铁铁轨锈蚀的原因是铁为负极发生氧化反应 Fe-2e- Fe2+。由于电解质溶液中有 H2CO3,电离出氢离子,2H +2e- H2,发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气 ,O2+2H2O+4e- 4OH-,发生吸氧腐蚀。由题意可知原电池目的是用 SO2与 O2反应来制备硫酸,B 极生成硫酸,则通入的气体应为 SO2,硫元素由+4 价升高到+6 价,发生氧化反应,B 极为负极,A 极为正极。B 极 SO2中硫元素由+4 价升高到+6 价,发生氧化反应,发生的电极反应

21、式为 SO2+2H2O-2e- S+4H+。O2-411.答案(1)由装置甲中现象知铬的金属活动性比铜强;由装置乙中现象知常温下铬在浓硝酸中钝化(2)阳极反应为 4OH-4e- O2+2H 2O,使 c(H+)增大,从而导致反应2Cr +2H+ Cr2 +H2O发生O2-4 O2-7(3)Cr2 +6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O Cr 2 +6e-+14H+ 2Cr3+7H2O 8pH8)解析(1)由装置甲中现象知铬的金属活动性比铜强;由装置乙中现象知常温下铬在浓硝酸中钝化。(3)阳极生成的 Fe2+和 Cr2 发生反应,其离子方程式为O2-7Cr2 +6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O。若 Cr2 放电 ,则阴极的电极反应式为 Cr2 +6e-+14H+O2-7 O2-7 O2-72Cr3+7H2O;若 H+放电,则阴极区形成 Fe(OH)3和 Cr(OH)3沉淀,根据题意,若生成 Cr(OH)3,则 10-6molL-1c(OH-)10-4molL-1,则阴极区溶液 pH的范围为 8pH10。