2022届高三化学每天练习20分钟——电解池原理在金属腐蚀、防护及环保中的应用

这是一份2022届高三化学每天练习20分钟——电解池原理在金属腐蚀、防护及环保中的应用，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．(2019·潍坊模拟)我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应
B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn
D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀
2．[2017·全国卷Ⅰ，11]支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )
A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
3．(2019·山西孝义模拟)深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根离子腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．铁管道发生的是吸氧腐蚀
B．输送暖气的管道也易发生此类腐蚀
C．这种情况下，土壤的pH增大
D．管道上刷富铜油漆可以延缓管道的腐蚀
4．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：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解；
②氧化性：Ni2＋(高浓度)＞H＋＞Ni2＋(低浓度)。
A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
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的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
5.(2019·昆明质检)铈(Ce)是镧系金属元素。空气污染物NO通常用含Ce4＋的溶液吸收，生成HNO2、NOeq \\al(－,3)，再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质，同时生成Ce4＋，其原理如图所示。下列说法正确的是 ( )
A．H＋由右室进入左室
B．Ce4＋从电解槽的c口流出，且可循环使用
C．阴极的电极反应式：2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O
D．若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6 L甲烷时，理论上可转化HNO2 2 ml
6．(2019·贵阳模拟)如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NHeq \\al(＋,4)和SOeq \\al(2－,4)。下列关于该装置的说法错误的是( )
A．SO2通入阳极，该电极上发生氧化反应
B．物质M为H2SO4
C．阴极的电极反应为NO－5e－＋6H＋===NHeq \\al(＋,4)＋H2O
D．(NH4)2SO4可作为肥料
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
7.用如图所示装置除去含CN－、Cl－废水中的CN－时，控制溶液pH为9～10，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．阳极的电极反应式为Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O
C．阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．除去CN－的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O
8．(2020·商丘调研)H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。反应原理为2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－632 kJ·ml－1。如图为质子膜H2S燃料电池的示意图。下列说法正确的是( )
A．电极a为电池的负极
B．电极b上发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电路中每流过4 ml电子，电池内部释放632 kJ热能
D．每17 g H2S参与反应，有1 ml H＋经质子膜进入正极区
9．(2020·宣城月考)某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意如图，下列说法不正确的是( )
A．a为电源正极
B．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2Oeq \\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
C．若不考虑气体的溶解，当收集到H2 13.44 L(标准状况)时，有0.1 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)被氧化
D．阴极区附近溶液pH降低
三、非选择题
10．按照要求回答下列问题。
(1)工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN－，装置如图所示，
依次发生的反应有：
ⅰ.CN－－2e－＋2OH－===CNO－＋H2O
ⅱ.2Cl－－2e－===Cl2↑
ⅲ.3Cl2＋2CNO－＋8OH－===N2＋6Cl－＋2COeq \\al(2－,3)＋4H2O
①a为电源________(填“正”或“负”)极。
②通电过程中溶液pH不断________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③除去1 ml CN－，外电路中至少需要转移________ ml电子。
④为了使电解池连续工作，需要不断补充____________。
(2)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2来解决环境污染问题。
①阴极的电极反应式为：__________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
②阳极的电极反应式为：__________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
③电解时，H＋通过阳离子交换膜的方向是___________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。
①图中a极要连接电源的__________(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是___________。
②SOeq \\al(2－,3)放电的电极反应式为______________________________________________________
______________________________________________________________________________。
③电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：_________________________
______________________________________________________________________________。
(4)氨的转化与去除。
微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术，如图为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。
①A极的电极反应式为__________________________________________________________，
A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为________。
②用化学用语简述NHeq \\al(＋,4)去除的原理：_______________________________________________
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案精析
1．C 2.C 3.C
4．B [电极反应式为 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
阴极：Ni2＋＋2e－===Ni、2H＋＋2e－===H2↑
A项正确；B项，由于C室中Ni2＋、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，电解过程中需要控制废水的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。]
5．C [A项，根据电解原理，H＋由左室向右室移动，错误；B项，空气污染物NO通常用含Ce4＋溶液吸收，生成HNO2、NOeq \\al(－,3)，N的化合价升高，Ce4＋的化合价降低，然后对此溶液进行电解，又产生Ce4＋，根据电解原理，应在阳极上产生Ce4＋，即Ce4＋从a口流出，可循环使用，错误；C项，根据电解原理，阴极上得电子，化合价降低，HNO2转化为无毒物质，即转化为N2，阴极电极反应式为2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O，正确；D项33.6 L甲烷参与反应转移电子物质的量为eq \f(33.6×8,22.4) ml＝12 ml，理论上可转化HNO2的物质的量为12×eq \f(2,6) ml＝4 ml，错误。]
6．C 7.D 8.AD
9．CD [根据图示，a作阳极，b作阴极，电极反应式为阳极：Fe－2e－===Fe2＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，然后发生Cr2Oeq \\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，由于在阴极区c(H＋)减小，故pH增大。根据6H2～6Fe2＋～Cr2Oeq \\al(2－,7)得，当有13.44 L(标准状况)H2放出时，应有0.1 ml Cr2Oeq \\al(2－,7)被还原。]
10．(1)①正 ②减小 ③5 ④NaOH和NaCl
(2)①2HSOeq \\al(－,3)＋2H＋＋2e－===S2Oeq \\al(2－,4)＋2H2O ②SO2＋2H2O－2e－===SOeq \\al(2－,4)＋4H＋ ③由阳极室到阴极室
(3)①负 硫酸
②SOeq \\al(2－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2H＋
③H2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强
(4)①CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋ 5∶2
②NHeq \\al(＋,4)在好氧微生物反应器中转化为NOeq \\al(－,3)：NHeq \\al(＋,4)＋2O2===NOeq \\al(－,3)＋2H＋＋H2O，NOeq \\al(－,3)在MFC电池正极转化为N2：2NOeq \\al(－,3)＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O