（江蘇專用）高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)精練 第五章專題五 第三單元 電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)

第三單元 電解池 金屬的腐蝕與防護(hù) (時(shí)間：45分鐘　滿分：100分) 考　點(diǎn) 題　號(hào) 電解原理 2、3、4、6、7 金屬腐蝕與防護(hù) 1、5、10 電解原理的綜合應(yīng)用 8、9、11 一、選擇題(本題包括4個(gè)小題，共24分，每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意) 1．下列說(shuō)法正確的是 (　　)。 A．鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹 (2012·江蘇，10B) B．銅的金屬活潑性比鐵的弱，可在海輪外殼上裝若干銅塊以減緩其腐蝕 (2011·江蘇，3D) C．鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽(yáng)極均發(fā)生還原反應(yīng)(2011·江蘇，12C) D．鉛蓄電池在放電過(guò)程中，負(fù)極質(zhì)量減小，正極質(zhì)量增加 (2010·江蘇，8A) 解析　A項(xiàng)，鍍層是銅，當(dāng)鍍層破壞時(shí)，易形成電化學(xué)腐蝕而使相對(duì)活潑金屬被腐蝕，即鐵的腐蝕會(huì)加?。籅項(xiàng)，在海輪外殼上應(yīng)裝上比鐵活潑的鋅，不能用銅，否則加快鐵的腐蝕，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)、充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)均失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鉛蓄電池負(fù)極反應(yīng)為：Pb－2e－＋SO42－===PbSO4，PbSO4不溶于水，負(fù)極質(zhì)量增加，錯(cuò)誤。 答案　A 2．(2012·自貢四診)下列電極反應(yīng)式與出現(xiàn)的環(huán)境相匹配的是 (　　)。 電極反應(yīng)式 出現(xiàn)的環(huán)境 A O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 堿性環(huán)境下氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng) B 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 弱酸性環(huán)境下鋼鐵的吸氧腐蝕 C 2H＋＋2e－===H2↑ 用銅做電極電解NaOH溶液的陰極反應(yīng) D H2－2e－===2H＋ 用惰性電極電解H2SO4溶液的陽(yáng)極反應(yīng) 解析　燃料電池，氧氣在正極反應(yīng)，A錯(cuò)誤；吸氧腐蝕為氧氣參與反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陰極陽(yáng)離子(H＋)放電，正確；D項(xiàng)，陽(yáng)極陰離子OH－放電，錯(cuò)誤。 答案　C 3．(2013·甘肅五市模擬)關(guān)于如圖所示①、②兩個(gè)裝置的敘述評(píng)價(jià)正確的是(　　)。 選擇 敘述 評(píng)價(jià) A 裝置名稱：①是電解池，②是原電池 錯(cuò)誤 B 硫酸濃度變化：①增大，②減小 正確 C 電極反應(yīng)式：①中陽(yáng)極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ ②中正極：Zn－2e－===Zn2＋ 正確 D 離子移動(dòng)方向：①中H＋向陰極方向移動(dòng) ②中H＋向正極方向移動(dòng) 錯(cuò)誤 解析　A項(xiàng)，敘述正確，評(píng)價(jià)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，前者電解H2O，后者消耗H2SO4，敘述正確，評(píng)價(jià)正確；C項(xiàng)，①中陽(yáng)極反應(yīng)正確，②中正極為H＋放電，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，敘述正確，評(píng)價(jià)錯(cuò)誤。 答案　B 4．鎳鋅電池具有綠色環(huán)保、大電流、性能好等優(yōu)點(diǎn)，是電動(dòng)玩具和數(shù)碼產(chǎn)品的理想電源，如圖是其工作原理示意圖。下列說(shuō)法正確的是 (　　)。 A．a(chǎn)為電池負(fù)極，電池放電時(shí)發(fā)生還原反應(yīng) B．電池放電時(shí)，負(fù)極附近區(qū)域pH升高 C．電池充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH)2－2e－＋2OH－===2NiOOH＋2H2O D．電池充電時(shí)，總反應(yīng)為Zn＋2NiOOH＋H2O===ZnO＋2Ni(OH)2 解析　電解質(zhì)溶液為強(qiáng)堿溶液，放電時(shí)電池負(fù)極反應(yīng)應(yīng)為：Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，鋅被氧化，負(fù)極附近溶液pH降低；正極反應(yīng)為2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－。電池充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為正極的逆反應(yīng)，陰極反應(yīng)為負(fù)極的逆反應(yīng)；D項(xiàng)反應(yīng)為電池的放電總反應(yīng)。 答案　C 二、選擇題(本題包括3個(gè)小題，共18分，每小題有1～2個(gè)選項(xiàng)符合題意) 5．(2010·北京，6)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法正確的是 (　　)。 A．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù) B．鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕 C．鋼管與銅管露天堆放在一起，鋼管不易被腐蝕 D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是Fe－3e－===Fe3＋ 解析　在外加電流保護(hù)時(shí)，被保護(hù)的金屬要與電源的負(fù)極相連，A項(xiàng)錯(cuò)。鐵與銅接觸易構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，鐵更易被腐蝕，C項(xiàng)錯(cuò)。鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是Fe－2e－===Fe2＋。 答案　B 6．(2013·鹽城模擬)用惰性電極電解某溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩極只有H2和O2生成。則電解一段時(shí)間后，下列有關(guān)該溶液(與電解前同溫度)的說(shuō)法中，正確的有 (　　)。 ①該溶液的pH可能增大?、谠撊芤旱膒H可能減小 ③該溶液的pH可能不變?、茉撊芤旱臐舛瓤赡茉龃蟆、菰撊芤旱臐舛瓤赡懿蛔儭、拊撊芤旱臐舛瓤赡軠p小 A．三種 B．四種 C．五種 D．六種 解析　若電解的是不飽和的強(qiáng)堿(如NaOH)溶液，則電解后溶液的pH增大，濃度增大；若電解的是不飽和的非還原性的含氧酸(如H2SO4)，則對(duì)應(yīng)溶液的pH將降低，濃度增大；若電解的是活潑金屬的含氧酸鹽(如Na2SO4)的飽和溶液，則溶液pH保持不變，濃度不變。 答案　C 7．圖中X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中央的紫紅色斑向d端擴(kuò)散。下列判斷正確的是 (　　)。 A．濾紙上c點(diǎn)附近會(huì)變紅色 B．Cu電極質(zhì)量減小，Pt電極質(zhì)量增大 C．Z中溶液的pH不斷減小 D．溶液中的SO42－向Cu電極定向移動(dòng) 解析　紫紅色斑即MnO4－向d端擴(kuò)散，根據(jù)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)的原理，可知d端為陽(yáng)極，即b為正極，a為負(fù)極。c端為陰極，NaCl溶液中H＋放電，產(chǎn)生OH－，c點(diǎn)附近會(huì)變紅色，A正確。電解硫酸銅溶液時(shí)，Pt為陽(yáng)極，溶液中的OH－放電：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu為陰極，溶液中的Cu2＋得電子，生成銅，總反應(yīng)式為2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt電極附近生成H＋，則SO42－向Pt極移動(dòng)，B、D不正確。隨著電解的進(jìn)行，Z中溶液變?yōu)榱蛩崛芤海匐娊鈩t為電解水，硫酸濃度不斷增大，pH不斷減小，C正確。 答案　AC 三、非選擇題(本題共4個(gè)小題，共58分) 8．(14分)下列四種裝置中，①盛200 mL 0.005 mol·L－1硫酸銅溶液　②盛200 mL 0.01 mol·L－1硫酸?、凼?00 mL氯化鋅溶液?、苁?00 mL氯化鉀溶液。 (1)上述四種裝置中，為電解池的是________(用編號(hào)回答)，裝置①中兩電極的電極反應(yīng)式分別是____________________________________(注明電極名稱)； (2)用離子方程式回答：通電時(shí)裝置④中的總反應(yīng)是____________________，溶液中可能發(fā)生的副反應(yīng)是____________________________； (3)工作一段時(shí)間后，測(cè)得導(dǎo)線上均通過(guò)0.002 mol電子，則上述四種裝置中溶液pH最小的是________(用編號(hào)回答，溶液體積變化忽略不計(jì))； (4)若將裝置④中的外加電源拆去，用導(dǎo)線將兩個(gè)電極連接，則Fe極上發(fā)生的反應(yīng)是________________________，C極上發(fā)生的反應(yīng)是________________。 解析　(1)電解池的標(biāo)志是有外加電源，①③④中都有直流電源，①③④是電解池。 (2)裝置④中就是惰性電極電解氯化鉀溶液，生成氫氣、氯氣、KOH，其中Cl2與KOH會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 (3)工作一段時(shí)間后，①②③溶液呈現(xiàn)酸性，④中呈堿性，通過(guò)0.002 mol電子時(shí)，①中生成H＋為0.002 mol，H＋濃度為0.01 mol·L－1；②中消耗H＋為0.002 mol，剩余H＋為0.01 mol·L－1×2×200×10－3 L－0.002 mol＝0.002 mol，同時(shí)溶液中的硫酸鋅也會(huì)水解；③中為氯化鋅溶液，其酸性是由Zn2＋水解所得，酸性較弱，所以②中酸性最強(qiáng)，pH最小。 (4)若將裝置④中的外加電源拆去，用導(dǎo)線將兩個(gè)電極連接，因?yàn)槁然浫芤菏侵行匀芤海匝b置④就成了電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕。 答案　(1)①③④　陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu 陽(yáng)極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　(2)2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－　Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O　(3)②　(4)2Fe－4e－===2Fe2＋　O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 9．(16分)某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問(wèn)題。當(dāng)閉合該裝置的開(kāi)關(guān)時(shí)，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)甲池為_(kāi)_______(填“原電池”、“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH的電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)乙池中A(石墨)電極的名稱為_(kāi)_______(填“正極”、“負(fù)極”、“陰極”或“陽(yáng)極”)，乙池中發(fā)生反應(yīng)的總電極反應(yīng)式為_(kāi)____________________ ___________________________________________________。 (3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40 g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為_(kāi)_______mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，丙池中________(填“C”或“D”)極析出________g銅。 (4)若丙池中電極不變，將其中溶液換成NaCl溶液，開(kāi)關(guān)閉合一段時(shí)間后，甲池中溶液的pH將________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)；丙池中溶液的pH將________。 解析　(1)甲池為原電池，通入CH3OH的電極發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－===CO32－＋6H2O。 (2)乙池為用惰性電極電解AgNO3溶液，總電極反應(yīng)式為 4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。 (3)根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目相同得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，V(O2)＝××22.4 L·mol－1＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝×× 64 g·mol－1＝1.60 g。 (4)若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，根據(jù)總反應(yīng)式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，可知電解一段時(shí)間后，溶液的pH將增大，而甲池中總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，電解一段時(shí)間后，溶液pH將減小。 答案　(1)原電池　CH3OH－6e－＋8OH－===CO32－＋6H2O　(2)陽(yáng)極　4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3　(3)280　D　1.60　(4)減小　增大 10．(14分)(2013·無(wú)錫模擬)鋼鐵工業(yè)是國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)，鋼鐵生銹現(xiàn)象卻隨處可見(jiàn)，為此每年國(guó)家損失大量資金。請(qǐng)回答鋼鐵腐蝕與防護(hù)過(guò)程中的有關(guān)問(wèn)題。 (1)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理如圖所示。 ①寫(xiě)出石墨電極的電極反應(yīng)式：_____________ _______________________________________。 ②將該裝置作簡(jiǎn)單修改即可成為鋼鐵電化學(xué)防護(hù)的裝置，請(qǐng)?jiān)趫D中虛線框內(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(xiě)出修改后石墨電極的電極反應(yīng)式：________________________________ _________________________________________________________________。 (2)生產(chǎn)中可用鹽酸來(lái)除鐵銹。現(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當(dāng)鐵銹被除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________。 (3)防止鋼鐵腐蝕可以延長(zhǎng)鋼鐵制品的使用壽命。在鋼鐵制品表面鍍銅可以有效地防止其腐蝕，電鍍的裝置如圖所示： ①電鍍裝置圖的“直流電源”中，________(填“a”或“b”)是正極。Fe電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________________________________________ _________________________________________________________________。 ②接通電源前，裝置圖中的銅、鐵兩個(gè)電極質(zhì)量相等，電鍍完成后，將兩個(gè)電極取出，用蒸餾水小心沖洗干凈、烘干，然后稱量，二者質(zhì)量之差為5.12 g，由此計(jì)算電鍍過(guò)程中電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______。 ③上述鐵鍍件破損后，鐵更容易被腐蝕。請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明鍍銅鐵鍍件破損后，鐵更容易被腐蝕的原因：________________________________，由此可推知鍍________(填一種金屬)鐵鍍件在破損時(shí)鐵不易被腐蝕。 解析　(1)在中性溶液中發(fā)生吸氧腐蝕，將虛線中改為直流電源，這屬于外加電流的陰極保護(hù)法，外加電源后石墨電極為陽(yáng)極，氯離子失電子生成氯氣。 (2)鐵銹的主要成分為氧化鐵的水合物，與鹽酸反應(yīng)后生成了三價(jià)鐵離子，而后鐵與三價(jià)鐵離子會(huì)化合生成亞鐵離子。 (3)鐵上鍍銅，則銅為陽(yáng)極，鐵為陰極，故a為正極；Fe極上電極反應(yīng)式為 Cu2＋＋2e－===Cu；陽(yáng)極溶解的銅等于陰極上析出的銅，故陽(yáng)極溶解的銅為2.56 g，即0.04 mol，故電鍍過(guò)程中電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為0.08 mol；鍍件破損時(shí)，鍍層金屬與鍍件金屬在周?chē)h(huán)境中形成原電池，活潑性強(qiáng)的金屬更容易被腐蝕。 答案　(1)①O2＋4e－＋2H2O===4OH－ ②如圖所示 ③2Cl－－2e－===Cl2↑ (2)2FeCl3＋Fe===3FeCl2 (3)①a　Cu2＋＋2e－===Cu　②0.08 mol?、坭F比銅活潑，鐵與銅構(gòu)成原電池的兩個(gè)電極，鐵作負(fù)極，更易被腐蝕　鋅 11．(14分)(2013·蘇北四市聯(lián)考)電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之間，通過(guò)電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3沉淀有吸附性，可吸附污物而沉積下來(lái)，具有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中的懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設(shè)計(jì)裝置如圖所示： (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)若污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，則無(wú)法使懸浮物形成浮渣。此時(shí)，應(yīng)向污水中加入適量的________(填序號(hào))。 a．H2SO4　b．BaSO4　c．Na2SO4　d．NaOH　e．CH3CH2OH (2)電解池陽(yáng)極的電極反應(yīng)式分別是①____________________；②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。 (3)電極反應(yīng)①和②的生成物反應(yīng)得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是________________________________________________________________。 (4)熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。 已知負(fù)極的電極反應(yīng)式：CH4＋4CO32－－8e－===5CO2＋2H2O。 ①正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________________________。 ②為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)，則A物質(zhì)的化學(xué)式是______________________________________________________________。 (5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若在陰極產(chǎn)生了44.8 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，則熔融鹽燃料電池消耗CH4________ L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 解析　(1)通過(guò)電解生成Fe(OH)3沉淀，不能加酸，a項(xiàng)不符合；BaSO4難溶于水，b項(xiàng)不符合；Na2SO4對(duì)電解產(chǎn)物沒(méi)有影響，可以增強(qiáng)導(dǎo)電能力，故c項(xiàng)符合；保持污水的pH在5.0～6.0之間，NaOH顯然不符合；CH3CH2OH為非電解質(zhì)，導(dǎo)電能力差，e項(xiàng)不符合。(2)燃料電池中，通入CH4的一極為負(fù)極，通入空氣的一極為正極，故燒杯中鐵為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋。(3)電極反應(yīng)①和②的生成物反應(yīng)得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋。(4)①已知負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH4＋ 4CO32－－8e－===5CO2＋2H2O，而總的反應(yīng)化學(xué)方程式為CH4＋2O2===CO2＋2H2O，用總反應(yīng)化學(xué)方程式減去負(fù)極的電極反應(yīng)式得正極的電極反應(yīng)式，為O2＋2CO2＋4e－===2CO32－。②根據(jù)電極反應(yīng)式知，A物質(zhì)的化學(xué)式應(yīng)是CO2。 (5)陰極電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，產(chǎn)生44.8 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，轉(zhuǎn)移 4 mol電子；根據(jù)CH4＋4CO32－－8e－===5CO2＋2H2O知，熔融鹽燃料電池消耗CH4 11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 答案　(1)c　(2)Fe－2e－===Fe2＋　(3)4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋ 8H＋　(4)①O2＋2CO2＋4e－===2CO32－(2O2＋4CO2＋8e－===4CO32－) ②CO2　(5)11.2