2022届新高考化学第一轮复习课时作业：电解池 金属的电化学腐蚀与防护（含解析）

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2022届新高考化学第一轮复习课时作业电解池 金属的电化学腐蚀与防护一、选择题1、为延长舰船服役寿命可采用的电化学防腐的方法有①舰体与直流电源相连；②舰体上镶嵌某种金属块。下列有关说法正确的是(　　)A．方法①中舰体应连电源的正极B．方法②中镶嵌金属块可以是锌C．方法①为牺牲阳极的阴极保护法D．方法②为外加电流的阴极保护法解析：方法①舰体做阴极，应连电源的负极，故A错误；方法②为牺牲阳极的阴极保护法，镶嵌金属块作原电池的负极，其活泼性需要大于Fe，可以是锌，故B正确；方法①利用电解原理，为外加电流的阴极保护法，故C错误；方法②利用原电池原理，为牺牲阳极的阴极保护法，故D错误。答案：B2、远洋轮船的船体材料是合金钢，为了保障航行安全，延长轮船的使用寿命，通常在与海水接触的船壳(船底及船侧)上镶嵌一些金属块M。下列有关说法不正确的是(　　)A．上述保护船壳免受腐蚀的方法叫牺牲阳极的阴极保护法B．M可能是锌、铜等金属C．船壳主要发生吸氧腐蚀D．在上述保护船壳的过程中，负极反应为M－ne－===Mn＋解析：M不可能是铜，因为满足条件的金属应该较活泼。答案：B3、下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是(　　)A．钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀解析：弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A正确；当镀层破损时，Sn、Fe可形成原电池，Fe作负极，加快了Fe的腐蚀，B错误；Fe、Zn、海水形成原电池，Zn失去电子作负极，从而保护了Fe，C正确；采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，D正确。答案：B4、下列图示中关于铜电极的连接错误的是(　　)解析：A项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B项，电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正确；C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D项，电解氯化铜溶液，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。答案：C5、下列关于电化学知识的说法正确的是(　　)A．电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠B．电解精炼铜时，阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加C．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Al、Fe、CuD．电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2＋未反应完)，加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态解析：A项，电解饱和食盐水在阳极Cl－失电子得到Cl2，阴极H＋得电子得到H2和NaOH，错误；B项，阳极除铜放电外，比铜活泼的金属如Zn、Fe也放电，但阴极上只有Cu2＋放电，正确；C项，根据金属活动性顺序可知，阴极上离子的放电顺序是Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Al3＋，Fe2＋和Al3＋不放电，Fe3＋得电子生成Fe2＋，不会析出Fe和Al，错误；D项，电解 CuSO4 溶液，阴极析出Cu，阳极生成O2，应加入CuO或CuCO3。答案：B6、如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH和SO。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H2SO4C．阴极的电极反应为NO－5e－＋6H＋===NH＋H2OD．(NH4)2SO4可作为肥料解析：阳极上SO2失电子生成SO，则阳极的电极反应式是SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，故A正确；SO2中S化合价升高，发生氧化反应，溶液介质为酸性，SO2被转化为SO，则可判断产物M为H2SO4，故B正确；NO转化为NH，N化合价降低，得到电子发生还原反应，则阴极的电极反应式为NO＋6H＋＋5e－===NH＋H2O，故C错误；(NH4)2SO4是铵态氮肥，可作为肥料，故D正确。答案：C7、下列各组中，每种电解质溶液用惰性电极电解时只生成氢气和氧气的一组是(　　)A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：用惰性电极电解时，常见离子的放电顺序：阳离子的放电顺序为Ag＋>Cu2＋>H＋>Na＋>K＋，阴离子的放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>常见含氧酸根离子。电解HCl溶液生成H2和Cl2，电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2，电解Ba(OH)2溶液生成H2和O2，A不符合；电解NaOH和H2SO4溶液均生成H2和O2，电解CuSO4溶液则生成Cu和O2，B不符合；电解NaOH、H2SO4、Ba(OH)2溶液均相当于电解水，均生成H2和O2，C符合；电解NaBr溶液生成Br2和H2，D不符合。答案：C8、工业上通过电化学原理在铝表面形成氧化膜来提高其抗腐蚀能力，工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．碳棒可用铜棒代替，其作用是传递电流B．通电一段时间后，溶液的pH减小C．通电后电子被强制从碳棒通过电解质溶液流向铝片使铝表面形成氧化膜D．可通过调节滑动变阻器来控制氧化膜的形成速度解析：根据电解原理的装置图，碳棒为阴极，电极反应为6H＋＋6e－===3H2↑，铝片为阳极，电极反应为2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋。通过上述分析可知：碳棒作阴极，其作用是传递电流，可以用铜棒代替，A项正确；根据总反应方程式2Al＋3H2O===Al2O3＋3H2↑，溶液中H＋的物质的量不变，但由于消耗水，c(H＋)增大，pH减小，B项正确；通电后电子从电源负极流出，流向碳棒，C项错误；氧化膜的形成速度与电流强度有关，调节滑动变阻器可以控制电流强度，从而控制氧化膜的形成速度，D项正确。答案：C9、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↑＋2H2OB．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pHD．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－===2H2O＋O2↑阴极：Ni2＋＋2e－===Ni　2H＋＋2e－===H2↑A项正确；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，B项错误；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，C项正确；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，D项正确。答案：B10、按如图所示装置进行下列不同的操作，其中不正确的是( )A．铁腐蚀的速率由快到慢的顺序：只闭合K3>只闭合K1>都断开>只闭合K2B．只闭合K3，正极的电极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－C．先只闭合K1，一段时间后，漏斗内液面上升，然后只闭合K2，漏斗内液面上升D．只闭合K2，U形管左、右两端液面均下降解析：金属腐蚀速率：电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极，闭合K3，是原电池，铁作负极；闭合K2，是电解池，铁作阴极；闭合K1，铁作阳极，因此腐蚀速率由快到慢的顺序：只闭合K1>只闭合K3>都断开>只闭合K2，故A错误；只闭合K3，构成原电池，铁棒发生吸氧腐蚀，正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B正确；先只闭合K1，铁作阳极，阳极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，U形管中气体压强增大，因此漏斗中液面上升；然后只闭合K2，铁作阴极，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，U形管中气体压强增大，漏斗中液面上升，故C正确；根据选项C的分析，只闭合K2，两极均有气体放出，气体压强增大，左、右两端液面均下降，故D正确。答案：A11、H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图。下列叙述错误的是(　　)A．M室发生的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋B．N室中：a%<b%C．Ⅱ膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸D．理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L 气体解析：A项，M室为阳极室，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，正确；B项，N室为阴极室，溶液中水电离的H＋得电子发生还原反应，生成H2，促进水的电离，溶液中OH－浓度增大，即a%<b%，正确；C项，阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的B(OH)穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3BO3，则Ⅱ膜为阴膜，正确；D项，每生成1 mol 产品，转移电子数目为1 mol，阴极室生成0.5 mol H2，其标准状况下的体积为11.2 L，错误。答案：D12、四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如图所示(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)，下列说法不正确的是(　　)A．N为正极B．标准状况下制备0.75NA (CH3)4NOH，a、b两极共产生16.8 L气体C．c、e均为阳离子交换膜D．b极电极反应式：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O解析：电解后左侧(CH3)4NOH溶液由稀变浓，说明a极发生还原反应，2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，据此判断a为阴极，b为阳极，所以N为正极，故A正确；b极为OH－放电生成O2：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，标准状况下制备0.75NA(CH3)4NOH，需要阴极提供0.75 mol OH－，转移电子0.75 mol，a、b两极共产生×22.4 L·mol－1＝12.6 L气体，故B错误，D正确；(CH3)4NOH溶液由稀变浓，说明(CH3)4N＋穿过c膜，c膜是阳离子交换膜，NaCl溶液由稀变浓，说明Na＋穿过e膜，e膜是阳离子交换膜，故C正确。答案：B二、非选择题13、如图所示，E为浸过含酚酞的Na2SO4溶液的滤纸。A、B分别为铂片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni制成的电极，在碱溶液中可视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，将开关K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。请回答下列问题：(1)R为____________(填“正”或“负”)极。(2)A附近溶液的现象是__________________，B附近发生的电极反应式为____________________。(3)滤纸上的紫色点向______(填“A”或“B”)方向移动。(4)当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间后，C、D中的气体逐渐减少，C中的电极为____________(填“正”或“负”)极，电极反应式为_________。解析：电解KOH溶液就是电解水，两极分别产生H2和O2，因为相同条件下产生H2的体积是O2体积的两倍，所以C管中收集到的是H2，D管中收集到的是O2。(1)H2是在阴极产生的，所以M是阴极，与之相连的R是电源的负极。(2)B是电解池的阳极，A是电解池的阴极。电解Na2SO4溶液也是电解水，电解时H＋移动到A极，得电子被还原为H2，破坏了A极附近水的电离平衡，导致A极附近的溶液显碱性，使酚酞溶液变红。B极上OH－被氧化生成O2。(3)KMnO4溶液中，紫红色的MnO向阳极移动。(4)当C、D中的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，此时装置变为燃料电池。经过一段时间，C、D中的气体逐渐减少，H2和O2反应生成水，在碱性条件下，C中H2发生氧化反应。答案：(1)负(2)溶液变红　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(3)B(4)负　2H2＋4OH－－4e－===4H2O14．(1)①电镀时，镀件与电源的____________极连接。②化学镀的原理是利用化学反应生成金属单质沉积在镀件表面形成镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用____________(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。(2)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极____________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为___________________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为___________________________________。(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法中正确的是____________。a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反应c．溶液中Cu2＋向阳极移动d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属(4)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl和AlCl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______________。解析：(1)①电镀池中，镀件就是待镀金属制品，为阴极，与电源的负极相连；镀层金属为阳极，与电源正极相连。②要把铜从铜盐中置换出来，Cu2＋被还原，所以应加入还原剂。(2)粗铜电解精炼时，粗铜作阳极与电源正极相连，所以粗铜板是图中电极c，d是阴极，发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu，Au、Ag不如铜活泼，以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe比铜活泼，以Fe2＋的形式进入电解质溶液中。(3)粗铜电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能，a错误；粗铜作阳极与电源正极相连，发生氧化反应，b正确；溶液中的Cu2＋向阴极移动，c错误；不活泼金属Ag、Pt、Au等金属在阳极沉积，可以回收，d正确。(4)在钢制品上电镀铝，故钢制品应作阴极，与电源的负极相连；因为电镀过程中“不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应”，Al元素在熔融盐中以Al2Cl和AlCl形式存在，则电镀过程中负极上得到电子的反应是4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl；在水溶液中，得电子能力：H＋>Al3＋，故阴极上发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑。答案：(1)①负　②还原剂(2)c　Cu2＋＋2e－===Cu　Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解质溶液中(3)bd(4)负　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H215．(1)电化学沉解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO的原理如图，电源正极为______(填“A”或“B”)，阴极反应式为___________________。(2)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。①为了不影响H2O2的产量，需要向废氨水中加入适量HNO3调节溶液的pH约为5，则所得溶液中c(NH)__________(填“>”“<”或“＝”)c(NO)。②Ir－Ru惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式为__________________________。③理论上电路中每转移3 mol e－，最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是____________g。(3)电解法也可以利用KHCO3使K2CO3溶液再生。其原理如右图所示，KHCO3应进入______(填“阴极”或“阳极”)室。结合方程式简述再生K2CO3的原理是__________________。解析：(1)由题给原理图可知，Ag－Pt电极上NO发生还原反应生成氮气，因此Ag－Pt电极为阴极，电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，则B为负极，A为电源正极。(2)①溶液呈现电中性，c(NH)＋c(H＋)＝c(NO)＋c(OH－)，pH约为5呈酸性，即c(H＋)>c(OH－)，则c(NH)<c(NO)；②Ir－Ru惰性电极有吸附氧气作用，氧气得电子发生还原反应，O2＋2H＋＋2e－===H2O2；③4NH3＋3O2===2N2＋6H2O中，4 mol氨气转移12 mol电子，因此转移3 mol电子，最多可以处理NH3的物质的量为1 mol，其质量为17 g。(3)电解法也可以使K2CO3溶液再生。根据图所示，可知水电离产生的H＋在阴极获得电子变为氢气逸出，产生的OH－和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生。答案：(1)A　2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O(2)①<　②O2＋2H＋＋2e－===H2O2　③17(3)阴极　水电离出H＋在阴极得电子生成H2，使水的平衡正移，产生的OH－和HCO反应生成CO，使得K2CO3再生