2020年高考化學一輪總復習 第九章 第29講 電解池 金屬的腐蝕和防護課后作業(yè)（含解析）.doc

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電解池 金屬的腐蝕和防護 　　建議用時：40分鐘　　　滿分：100分 一、選擇題(每題6分，共60分) 1．下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護法的是(　　) A．水中的鋼閘門連接電源的負極 B．金屬護欄表面涂漆 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極，鋼閘門為陰極，從而得以保護，A正確；金屬護欄表面涂漆的原理是隔絕金屬護欄與空氣接觸，從而減緩金屬護欄的腐蝕，B錯誤；汽車底盤噴涂高分子膜的原理也是隔絕與空氣的接觸，C錯誤；地下鋼管連接鎂塊形成了原電池，屬于犧牲陽極的陰極保護法，D錯誤。 2．下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是(　　) A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重 B．圖b中，開關由M改置于N時，Cu－Zn合金的腐蝕速率減小 C．圖c中，接通開關時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重，A錯誤；接通開關后形成原電池，Zn的腐蝕速率增大，H＋在Pt電極上放電產生H2，C錯誤；干電池自放電腐蝕主要是由Zn的還原作用引起的，D錯誤。 3．以石墨為電極，電解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列說法錯誤的是(　　) A．陰極附近溶液呈紅色 B．陰極逸出氣體 C．陽極附近溶液呈藍色 D．溶液的pH變小 答案　D 解析　以石墨為電極，電解KI溶液的方程式是2KI＋2H2OI2＋H2↑＋2KOH。在陰極由于產生氫氣，溶液顯堿性，遇酚酞溶液變?yōu)榧t色，A正確；陰極有H2生成，B正確；由于其中含有少量酚酞和淀粉，所以在陽極附近碘單質遇淀粉，溶液變?yōu)樗{色，C正確；因為產生了堿，溶液堿性增強，所以溶液的pH變大，D錯誤。 4.如圖是一個石墨作電極，電解稀的Na2SO4溶液的裝置，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關敘述正確的是(　　) A．逸出氣體的體積，A電極的小于B電極的 B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體 C．A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍色 D．電解一段時間后，將全部電解液轉移到同一燒杯中，充分攪拌后溶解呈中性 答案　D 解析　A、B電極反應式分別為4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，相同溫度和壓強下，A電極生成氣體體積大于B電極，A錯誤；陽極上生成O2，陰極上生成H2，O2和H2都是無色無味氣體，B錯誤；由電極反應式知，A電極附近溶液呈堿性，B電極附近溶液呈酸性，則A電極溶液呈藍色，B電極溶液呈紅色，C錯誤；惰性電極電解稀的Na2SO4溶液，實際是電解水，將全部電解液轉移到同一燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性，D正確。 5.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產中的應用。下列說法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應式是 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時，Y是純銅 D．制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂 答案　D 解析　氯堿工業(yè)中陽極是Cl－放電生成Cl2，A錯誤；電解精煉銅時陽極粗銅溶解，陰極Cu2＋放電析出Cu，但是粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質，使得溶液中Cu2＋濃度變小，B錯誤；鐵片上鍍銅時，陰極應該是鐵片，陽極是純銅，C錯誤；D正確。 6.工業(yè)上，常用NCl3制備水的消毒劑ClO2。利用如圖裝置電解氯化銨和鹽酸的混合溶液制得NCl3(已知NCl3的水溶液具有漂白性)。下列推斷正確的是(　　) A．石墨極為正極 B．鐵極附近電解質溶液的pH減小 C．每生成1 mol NCl3時必轉移3 mol電子 D．電解反應為NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑ 答案　D 解析　石墨極為陽極，A錯誤；鐵為陰極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，故溶液的酸性逐漸減弱，pH增大，B錯誤；每生成1 mol NCl3，必轉移6 mol電子，C錯誤。 7．在微電子工業(yè)中NF3常用作氮化硅的蝕刻劑，工業(yè)上通過電解含NH4F等的無水熔融物生產NF3，其電解原理如圖。下列說法不正確的是(　　) A．a電極為電解池的陽極 B．陽極的電極反應式：NH＋3F－－6e－===NF3＋4H＋ C．H＋由b極移向a極，并參與電極反應 D．電解過程中可能還會生成少量氧化性極強的氣體單質，該氣體的分子式是F2 答案　C 解析　由圖示可知H＋在陰極(b)得到電子生成H2，則a電極是電解池的陽極，A正確；陽極是NH失去電子生成NF3和H＋，B正確；陽離子(H＋)由陽極(a)流向陰極(b)，并參與電極反應，C錯誤；電解過程中，F(xiàn)－可能在陽極失去電子生成氧化性極強的F2，D正確。 8．電解法處理酸性含鉻(主要含有Cr2O)廢水時，以鐵板作陰、陽極，處理過程中存在反應Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式被除去，下列說法不正確的是(　　) A．陽極反應為Fe－2e－===Fe2＋ B．過程中有Fe(OH)3沉淀生成 C．電解過程中溶液pH不會變化 D．電路中每轉移12 mol電子，最多有1 mol Cr2O被還原 答案　C 解析　Fe板作陽極，為活性電極，F(xiàn)e失電子，發(fā)生氧化反應生成Fe2＋，陽極反應為Fe－2e－===Fe2＋，A項正確；陰極發(fā)生還原反應，溶液中的H＋得到電子生成氫氣，H＋濃度減小，鐵離子水解生成Fe(OH)3沉淀，B項正確；由反應Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O可知，處理過程中消耗H＋，溶液的酸性減弱，溶液pH增大，C項錯誤；Fe－2e－===Fe2＋，則電路中每轉移12 mol電子需要消耗6 mol Fe，再根據(jù)處理過程的反應方程式，得6Fe～12e－～6Fe2＋～Cr2O，故被還原的Cr2O的物質的量為1 mol，D項正確。 9．(2018青島模擬)假設圖中原電池產生的電壓、電流強度均能滿足電解、電鍍要求，即為理想化。①～⑧為各裝置中的電極編號。下列說法錯誤的是(　　) A．當K閉合時，裝置A發(fā)生吸氧腐蝕，在電路中作電源 B．當K斷開時，裝置B鋅片溶解，有氫氣產生 C．當K閉合后，整個電路中電子的流動方向為③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④ D．當K閉合后，裝置A、B中溶液的pH均變大 答案　A 解析　當K閉合時，裝置B能自發(fā)進行氧化還原反應，所以裝置B為原電池，則裝置A、C、D都是電解池，A項錯誤；當K斷開時，裝置B不能構成原電池，鋅片和稀硫酸發(fā)生化學腐蝕而溶解，有氫氣產生，B項正確；當K閉合后，裝置B為原電池，裝置A、C、D為電解池，電子從負極流向陰極，再從陽極流向陰極，所以整個電路中電子的流動方向為③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④，C項正確；當K閉合后，裝置A中陰極上H＋放電，陽極上Cl－放電，導致溶液中OH－濃度增大，溶液的pH增大，裝置B中正極上H＋放電導致溶液中H＋濃度減小，溶液的pH增大，D項正確。 10．(2018武漢調研)廚房垃圾發(fā)酵液通過電滲析法處理，同時得到乳酸的原理如圖所示(圖中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根離子)。下列說法正確的是(　　) A．通電后，陽極附近pH增大 B．電子從負極經(jīng)電解質溶液回到正極 C．通電后，A－通過陰離子交換膜從陰極區(qū)進入濃縮室 D．當電路中通過2 mol電子的電量時，會有1 mol O2生成 答案　C 解析　由題圖可知，陽極上電解水產生H＋和O2，所以通電后，陽極附近pH減小，A項錯誤；電子不進入電解質溶液，電解質溶液導電是通過帶電離子的定向移動，B項錯誤；電解池中，陰離子向陽極方向移動，故通電后，A－通過陰離子交換膜從陰極區(qū)進入濃縮室，C項正確；根據(jù)陽極的電極反應式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，當電路中通過2 mol電子的電量時，會有0.5 mol O2生成，D項錯誤。 二、非選擇題(共40分) 11．(20分)某興趣小組的同學用如圖所示裝置研究有關電化學的問題。當閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流計的指針發(fā)生了偏轉。 請回答下列問題： (1)甲池為________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應式為__________________________。 (2)乙池中A(石墨)電極的名稱為________(填“正極”“負極”“陰極”或“陽級”)，總反應方程式為______________________________。 (3)當乙池中B極質量增加5.40 g時，甲池中理論上消耗O2的體積為________mL(標準狀況下)，丙池中________極析出________g銅。 (4)若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時間后，甲中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)；丙中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)。 答案　(1)原電池　CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O (2)陽極　4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3 (3)280　D　1.60　(4)減小　增大 解析　(1)甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負極，電極反應式為CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。 (2)乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液，其中A作陽極，B作陰極，總反應式為：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。 (3)根據(jù)各電極上轉移的電子相同，得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝ L＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝ g＝1.60 g。 (4)若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，根據(jù)丙中總反應2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，則溶液pH增大，而甲中總反應為2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH減小。 12．(20分)如圖裝置甲是某可充電電池的示意圖，該電池放電的化學方程式為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。工作一段時間后，斷開K，此時C、D兩電極產生的氣體體積相同，E電極質量減少1.28 g。 (1)裝置甲的A電極為電池的________極，電解質中的K＋從離子交換膜的________(填“左側”或“右側”，下同)向離子交換膜的________遷移；B電極的電極反應式為________________________。 (2)裝置乙D電極析出的氣體是________，體積為________ mL(標準狀況)。 (3)若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液。從反應初始至反應結束，丙裝置溶液中金屬陽離子物質的量濃度與轉移電子的物質的量的變化關系如圖所示。 Ⅰ.圖中②表示的是________(填金屬離子符號)的變化曲線。 Ⅱ.反應結束后，若用0.5 molL－1 NaOH溶液沉淀丙裝置溶液中的金屬陽離子(設溶液體積為100 mL)，則至少需要0.5 molL－1 NaOH溶液________ mL。 答案　(1)負　左側　右側　I＋2e－===3I－　 (2)H2(或氫氣)　224　(3)Ⅰ.Fe2＋?、?28 解析　(1)由E電極(銅)的質量減少可知E為陽極，則F為陰極，A為負極，B為正極，C為陽極，D為陰極。原電池中陽離子從負極移向正極，即K＋由左側透過離子交換膜移向右側。根據(jù)電池放電的化學方程式知，I在正極得電子發(fā)生還原反應，生成I－。 (2)D電極上首先發(fā)生反應Cu2＋＋2e－===Cu，當Cu2＋消耗盡時，發(fā)生反應2H＋＋2e－===H2↑，根據(jù)得失電子守恒，該電極析出的H2的體積(標準狀況下)為： 22400 mLmol－1＝224 mL。 (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，陽極(E電極)發(fā)生反應Cu－2e－===Cu2＋，陰極(F電極)發(fā)生反應Fe3＋＋e－===Fe2＋，故①、②、③分別表示Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋的變化曲線。Ⅱ.由題圖中曲線可以看出，反應后溶液中c(Cu2＋)＝210－2 molL－1，c(Fe2＋)＝510－2 molL－1，c(Fe3＋) ＝0 molL－1，要使溶液中的金屬陽離子完全沉淀，需要n(NaOH)＝[n(Cu2＋)＋n(Fe2＋)]2＝(0.02 molL－1＋0.05 molL－1)0.1 L2＝0.014 mol，V(NaOH)＝＝0.028 L，即28 mL。