2021版高考化学大一轮复习课时达标作业20电解池金属的腐蚀与防护.doc

1、课时达标作业课时达标作业 2020 电解池电解池 金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护 基础题 1.关于如图装置说法正确的是( ) A装置中电子移动的途径是：负极FeM 溶液石墨正极 B若 M 为 NaCl 溶液，通电一段时间后，溶液中可能有 NaClO C若 M 为 FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁 D若 M 是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀 解析： 装置中电子移动的途径是： 负极Fe 电极， 然后是溶液中的阴离子在阳极(石墨) 放电电源的正极，A 错误；若 M 为 NaCl 溶液，通电一段时间后，阳极产生 Cl2，溶液中的 NaOH 与阳极产生的 Cl2发生反应生成

2、NaCl 和 NaClO，所以溶液中可能有 NaClO，B 正确；若 M 为 FeCl2溶液，在阳极，溶液中的 Fe 2失去电子变为 Fe3，所以不可能实现石墨上镀铁，C 错误；若 M 是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀，不是通 过“牺牲阳极的阴极保护法”，D 错误。 答案：B 2研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( ) Ad 为石墨，铁片腐蚀加快 Bd 为石墨，石墨上电极反应为：O22H2O4e =4OH Cd 为锌块，铁片不易被腐蚀 Dd 为锌块，铁片上电极反应为：2H 2e=H 2 解析：A 项，当 d 为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正

3、确；B 项，当 d 为石墨时，石 墨为原电池的正极，其电极反应为 O22H2O4e =4OH，正确；C 项，当 d 为锌块时，铁 片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D 项，当 d 为锌块时， 铁片为正极，电极反应为：O22H2O4e =4OH，错误。 答案：D 3下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的 pH 值明显下降的是( ) 解析：A 项，该装置是原电池装置，H 放电生成氢气，溶液的 pH 增大，错误；B 项，该 装置是电解池，Cu2H2O= 电解Cu(OH) 2H2，氢氧根离子浓度增大，溶液的 pH 增大，错误； C 项，电解食盐水，生成氢氧化钠使溶液的 p

4、H 增大，错误；D 项，电解硫酸铜实质是电解水 和硫酸铜，水中的氢氧根离子放电使溶液中的氢离子浓度增大，溶液的 pH 减小，正确。 答案：D 4下列有关电化学装置的说法正确的是( ) A用图 1 装置处理银器表面的黑斑(Ag2S)，银器表面发生的反应为 Ag2S2e =2Ag S 2 B用图 2 装置电解一段时间后，铜电极部分溶解，溶液中铜离子的浓度基本不变 C图 3 装置中若直流电源的 X 极为负极，则该装置可实现粗铜的电解精炼 D图 4 装置中若 M 是铜，则该装置能防止铁被腐蚀 解析：题图 1 装置中，银器、铝与食盐水构成原电池，银器是正极，银器上的 Ag2S 发 生还原反应生成银，A

5、项正确；题图 2 装置中，铜电极是阴极，铜不参与电极反应，B 项错 误；题图 3 装置中若 X 极为负极，则粗铜是阴极，电解精炼铜时粗铜应作阳极，C 项错误； 题图 4 装置中，铁作负极，铁被腐蚀，D 项错误。 答案：A 5电解法精炼含有 Fe、Zn、Ag 等杂质的粗铜。下列叙述正确的是( ) A电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极 B粗铜与电源负极相连，发生氧化反应 C阴极上发生的反应是 Cu 22e=Cu D电解后 Fe、Zn、Ag 等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥 解析：根据精炼池原理，粗铜作阳极，比铜活泼的 Zn、Fe 等杂质发生氧化反应，在阳 极底部沉积比 Cu 不活泼的金属单质

6、，如 Ag、Au 等；精铜作阴极，只发生 Cu 22e=Cu。 答案：C 6用石墨电极完成下列电解实验。 实验一 实验二 装置 现象 a、d 处试纸变蓝；b 处变红，局部褪色； c 处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生； n 处有气 泡产生； 下列对实验现象的解释或推测不合理的是( ) Aa、d 处：2H2O2e =H 22OH Bb 处：2Cl 2e=Cl 2 Cc 处发生了反应：Fe2e =Fe2 D根据实验一的原理，实验二中 m 处能析出铜 解析：A 项，a、 d 处试纸变蓝，说明溶液显碱性， 是溶液中的氢离子得到电子生成氢气， 氢氧根离子剩余造成的，正确；B 项，b 处变红，局部褪

7、色，说明是溶液中的氯离子放电生 成氯气同时与 H2O 反应生成 HClO 和 H ，CleH 2O=HClOH ，错误；C 项，c 处为阳 极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D 项，实验一中 ac 形成电解池，bd 形成电解池，所 以实验二中形成 3 个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n 的另一面(左面)为 阳极产生 Cu 2，Cu2在 m 的右面得电子析出铜，正确。 答案：B 7电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物 凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是( ) A可以用铝片或铜片代替铁片 B阳极产生的气体可能是 O2 C

8、电解过程中 H 向阳极移动 D若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸 解析：电解原理是铁作阳极发生氧化反应生成 Fe 2，阴极水中 H放电生成 H 2，阳极区 生成胶体吸附水中悬浮杂质沉降而净水。A 项，铜盐无净水作用，错误；B 项，阳极可能有 少量 OH 放电，正确；C 项，H在阴极放电，错误；D 项，加入的硫酸会与胶体反应，错误。 答案：B 8用 Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生， 这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列 有关说法中正确的是( ) AX 为直流电源的正极，Y 为直流电源的负极 B阳极区 pH

9、减小 C图中的ba，C 错误；阴极发 生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，D 错误。 答案：B 9 工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质 Ni 的原理如图所示。 下列说法不正确 的是( ) 已知：Ni 2在弱酸性溶液中发生水解 氧化性：Ni 2(高浓度)HNi2(低浓度) A碳棒上发生的电极反应：4OH 4e=O 22H2O B电解过程中，B 室中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断减小 C为了提高 Ni 的产率，电解过程中需要控制废水 pH D若将图中阳离子膜去掉，将 A、B 两室合并，则电解反应总方程式发生改变 解析：电极反应式为 阳极：4OH 4e=2H 2OO2 阴极：Ni 22e

10、=Ni 2H 2e=H 2 A 项正确；B 项，由于 C 室中 Ni 2、H不断减少，Cl通过阴离子膜从 C 室移向 B 室，A 室中 OH 不断减少，Na通过阳离子膜从 A 室移向 B 室，所以 B 室中 NaCl 溶液的物质的量浓 度不断增大，错误；C 项，由于 H 的氧化性大于 Ni2(低浓度)的氧化性，所以为了提高 Ni 的产率，电解过程需要控制废水的 pH，正确；D 项，若去掉阳离子膜，在阳极 Cl 首先放电 生成 Cl2，反应总方程式发生改变，正确。 答案：B 能力题 10.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示， 该装置能将 H2O 和 CO2转化为 O2和燃 料(C3H8O)

11、。下列说法正确的是( ) A该装置将化学能转化为光能和电能 B该装置工作时，H 从 b 极区向 a 极区迁移 C每生成 1 mol O2，有 44 g CO2被还原 Da 电极的反应为：3CO218H 18e=C 3H8O5H2O 解析：A 项，该装置是电解池，在电解和光的作用下 H2O 在光催化剂的表面转化为 O2和 H ，故该装置是将电能和光能转化为化学能，错误；B 项，根据同种电荷相互排斥、异种电 荷相互吸引的原则，该装置工作时，H 从阳极 b 极区向阴极 a 极区迁移，正确；C 项，该电 解池的总反应式为：6CO28H2O= 电解2C 3H8O9O2。根据总反应方程式可知，每生成 1

12、mol O2， 有2 3 mol CO 2被还原，其质量为88 3 g，错误；D 项，a 电极为阴极，发生还原反应，电极反应 式为：3CO218H 18e=C 3H8O5H2O，错误。 答案：B 11(1)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl 7和 AlCl 4组 成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_极，已知电镀 过 程 中 不 产 生 其 他 离 子 且 有 机 阳 离 子 不 参 与 电 极 反 应 ， 阴 极 电 极 反 应 式 为 _。 若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 _。 (2)电解 NO 制备 NH4NO3，其工作原

13、理如下图所示，为使电解产物全部转化为 NH4NO3，需 补充物质A，A是_，说明理由： _。 (3)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的 Na2FeO4，同时获得氢 气：Fe2H2O2OH = 电解FeO2 43H2，工作原理如图 1 所示。装置通电后，铁电极附近生 成紫红色 FeO 2 4，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物 质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被 H2还原。 电解一段时间后，c(OH )降低的区域在_(填“阴极室”或“阳极室”)。 电 解 过 程 中 ， 须 将 阴 极 产 生 的 气 体 及 时 排 出 ， 其

14、原 因 是 _。 c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图 2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4) 低于最高值的原因：_。 解析：(1)电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成 Al 可知 反应式为 4Al2Cl 73e =Al7AlCl 4。若改为 AlCl3水溶液作电解液，阴极反应为 2H 2e =H 2，产物为 H2。 (2)根据电解 NO 制备 NH4NO3的工作原理图知： 阴极反应式为 3NO15e 18H=3NH 4 3H2O，阳极反应式为 5NO15e 10H 2O=5NO 320H ，总反应式为：8NO7H 2O= 电解3NH 4NO

15、3 2HNO3为了使电解产生的 HNO3全部转化为 NH4NO3应补充 NH3。 (3)根据题意，镍电极有气泡产生是 H 得电子生成 H 2，发生还原反应，则铁电极上 OH 参加反应，溶液中的 OH减少，因此电解一段时间后，c(OH)降低的区域在阳极室。H 2 具有还原性，根据题意：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被 H2还原。因此，电解过程中， 须将阴极产生的气体及时排出， 防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低。 根据题意 Na2FeO4只在 强碱性条件下稳定，在 M 点：c(OH )低，Na 2FeO4稳定性差，且反应慢；在 N 点：c(OH )过 高，铁电极上有 Fe(OH)

16、3生成，使 Na2FeO4产率降低。 答案：(1)负 4Al2Cl 73e =Al7AlCl 4 H2 (2)NH3 根据反应：8NO7H2O= 电解3NH 4NO32HNO3，电解产生的 HNO3多 (3)阳极室 防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低 M点：c(OH )低，Na 2FeO4稳定性差，且反应慢或N点：c(OH )过高，铁电极上有 Fe(OH)3(或 Fe2O3)生成，使 Na2FeO4产率降低 12某混合物浆液含 Al(OH)3、MnO2和少量 Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使 Na2CrO4 不易完全被水浸出， 某研究小组利用设计的电解分离装置(如图所示)， 使浆

17、液分离成固体混 合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答和中的问题。 固体混合物分离利用的流程图 .固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明) (1)反应所加试剂NaOH的电子式为_， BC的反应条件为_， CAl 的制备方法称为_。 (2)该小组探究反应发生的条件。 D 与浓盐酸混合， 不加热， 无变化； 加热有 Cl2生成， 当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生 Cl2。由此判断影响该反应有效进行的 因素有(填序号)_。 a温度 bCl 的浓度 c溶液的酸度 (3)0.1 mol Cl2与焦炭、 TiO2完全反应， 生成一种还原性气体和一种易水解成 TiO2xH

18、2O 的液态化合物，放热 4.28 kJ，该反应的热化学方程式为_。 .含铬元素溶液的分离和利用 (4) 用 惰 性 电 极 电 解 时 ， CrO 2 4能 从 浆 液 中 分 离 出 来 的 原 因 是 _， 分离后含铬元素的粒子是_； 阴极室生成的物质为_(写化学式)。 解析：由电解装置分析及题目信息可知：阳极电极反应式为 4OH 4e=2H 2OO2， 阴极电极反应式为 4H 4e=2H 2。混合物浆液中的 Na 向阴极移动，CrO2 4向阳极移动， 最终混合物浆液中剩余固体混合物 Al(OH)3、MnO2。 (1)向固体混合物 Al(OH)3、MnO2中加入足量 NaOH(其电子式为

19、)， Al(OH)3与 NaOH 反应生成偏铝酸钠，所以溶液 A 中含有的溶质为偏铝酸钠和 NaOH，再通入 CO2得到的沉淀 B 为 Al(OH)3，Al(OH)3受热分解可得到固体 C(Al2O3)，电解熔融的 Al2O3可得 到 Al；固体 D 为 MnO2，MnO2可与浓盐酸在加热的条件下生成 Cl2。所以反应所加试剂 NaOH 的电子式为。BC 的反应条件为加热(或煅烧)，CAl 的制备方法称 为电解法。 (2)由题意“反应发生的条件。D 与浓盐酸混合，不加热，无变化，加热有 Cl2生成” 说明温度对反应有影响；由反应的离子方程式 MnO24H 2Cl= Mn 2Cl 22H2O 可

20、 知，当反应停止后，固体有剩余时仍有 Cl 剩余，H浓度减小至反应停止，此时滴加硫酸， 提供 H ，H浓度增大，故反应又开始产生 Cl 2。由此判断 H 对反应有影响。综上所述，故 选 ac。 (3) 由 所 给 数 据 不 难 计 算 ， 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 为 2Cl2(g) TiO2(s) 2C(s)=TiCl4(l)2CO(g) H85.6 kJmol 1。 (4)电解一段时间后阳极室生成 O2和 H 、移动过来的 CrO2 4，在酸性条件下 2CrO 2 42H =Cr 2O 2 7H2O，所以分离后含铬元素的粒子是 CrO 2 4和 Cr2O 2 7，阴极室生成的物质为 NaOH 和 H2。 答案：(1) 加热(或煅烧) 电解法 (2)ac (3)2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g) H85.6 kJmol 1 (4)在直流电场作用下，CrO 2 4通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液 CrO 2 4和 Cr2O 2 7 NaOH 和 H2