2024届高考化学一轮复习 课时跟踪检测（三十） 电解池 金属的腐蚀与防护 （含答案）

这是一份2024届高考化学一轮复习 课时跟踪检测（三十） 电解池 金属的腐蚀与防护 （含答案），共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
课时跟踪检测（三十） 电解池 金属的腐蚀与防护 一、选择题1．2022年6月17日我国第三艘航母福建舰下水，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述中正确的是(  )A．由图示的金属腐蚀情况说明了Fe元素的金属性弱于Sn元素B．由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况C．两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe－3e－===Fe3＋D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”2．在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论认为厌氧 细菌可促使SO与H或H2反应生成S2－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是(  )A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．钢管腐蚀的产物中含有FeS、Fe(OH)2等C．SO与H2反应可表示为4H2＋SO－8e－S2－＋4H2OD．向钢中加入Cu制成合金可减缓钢管的腐蚀3．(2022·湖北等级考)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是(  )A．生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 mol电子B．阴极上的电极反应为P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－C．在电解过程中CN－向铂电极移动D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH4．研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2­CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中正确的是(　 )A．将熔融CaF2­CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D．石墨为阴极5. 电解法处理含有Cl－、NO的酸性废水，其工作原理及电极b中铁的化合物的催化机理如图所示，H表示氢原子。下列说法错误的是(  )A．电极b接电源负极B．处理1 mol NO，电路中转移5 mol e－C．HClO在阳极生成：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋D．H＋与NO反应的电极反应式为10H＋＋NO＋8e－===NH＋3H2O6．(2023·汕头一模)硬水除垢可以让循环冷却水系统稳定运行。某科研团队改进了主动式电化学硬水处理技术，原理如图所示(其中R为有机物)。下列说法不正确的是(  )A．b端为电源正极，处理后的水垢沉淀在阳极底部B．处理过程中Cl－可循环利用C．流程中发生离子反应：HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓D．若R为CO(NH2)2，则消耗1 mol CO(NH2)2生成N2时，铂电极N处产生的H2应大于3 mol7．天津大学研究团队以KOH溶液为电解质，CoP和Ni2P纳米片为催化电极材料，电催化合成偶氮化合物的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法不正确的是(　 )A．若用铅酸蓄电池作为电源，CoP极连接铅酸蓄电池的铅电极B．Ni2P电极反应式为RCH2NH2－4e－===RCN＋4H＋C．合成1 mol偶氮化合物，需转移8 mol电子D．离子交换膜是阴离子交换膜二、非选择题8．电化学在化学工业中有着广泛应用。(1)根据图示电化学装置，回答下列问题：①甲池通入乙烷(C2H6)一极的电极反应式为____________________________________。②乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，实验开始时，同时在两极附近溶液中各滴入几滴紫色石蕊溶液，X极的电极反应式为____________________；一段时间后，在Y极附近观察到的现象是________________________________________________。③乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，体积为0.2 L，则Y极的电极反应式为_______________；电解一段时间后，甲池消耗112 mL O2(标准状况下)，则乙池溶液的pH为____(忽略溶液体积的变化)。(2)若要用该装置在铁质钥匙表面镀一层金属铜，CuSO4溶液作电解液，则乙池中：①X极的材料是____，电极反应式为______________。②Y极的材料是____，电极反应式为____________。(3)工业上通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，则阳极的电极反应式为____________，阴极反应式为___________。 9．(1)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图。①写出阴极CO2还原为HCOO－的电极反应式：________________________。②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是________________________________________________。(2)化工生产的副产物氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，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，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。①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因：________________________。③c(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：________________________________________________。    课时跟踪检测（三十） 电解池 金属的腐蚀与防护 一、选择题1．2022年6月17日我国第三艘航母福建舰下水，它是采用模块制造然后焊接组装而成的，对焊接有着极高的要求。实验室模拟在海水环境和河水环境下对焊接金属材料使用的影响(如图)。下列相关描述中正确的是(  )A．由图示的金属腐蚀情况说明了Fe元素的金属性弱于Sn元素B．由图示可以看出甲是海水环境下的腐蚀情况，乙是河水环境下的腐蚀情况C．两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe－3e－===Fe3＋D．为了防止舰艇在海水中被腐蚀，可在焊点附近用锌块打“补丁”解析：选D Fe元素的金属性强于Sn元素，A错误；海水含大量的盐，腐蚀较快，由图示可以看出乙是海水环境下的腐蚀情况，B错误；两种环境下铁被腐蚀时的电极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋，C错误；焊点附近用锌块打“补丁”，可以防止舰艇在海水中被腐蚀，D正确。2．在潮湿的深层土壤中钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论认为厌氧 细菌可促使SO与H或H2反应生成S2－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是(  )A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．钢管腐蚀的产物中含有FeS、Fe(OH)2等C．SO与H2反应可表示为4H2＋SO－8e－S2－＋4H2OD．向钢中加入Cu制成合金可减缓钢管的腐蚀解析：选B 根据题中所给信息，潮湿的深层土壤中钢管发生厌氧腐蚀，则正极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A项错误；负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，厌氧细菌促使SO与H或H2反应生成S2－，S2－及正极上生成的OH－与Fe2＋可分别生成FeS、Fe(OH)2，B项正确；SO与H2反应可表示为4H2＋SOS2－＋4H2O，C项错误；向钢中加入铜，发生电化学腐蚀时，铜作正极，Fe作负极，从而加速钢管的腐蚀，D项错误。3．(2022·湖北等级考)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是(  )A．生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2 mol电子B．阴极上的电极反应为P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－C．在电解过程中CN－向铂电极移动D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH解析：选D 石墨电极发生反应的物质：P4→Li[P(CN)2]化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为阳极，对应的电极反应式为P4＋8CN－－4e－===4[P(CN)2]－，则生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1 mol电子，A错误；阴极上发生还原反应，应该得电子， B错误；石墨电极：P4→Li[P(CN)2]发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，CN－应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN－和H2，而HCN中的H来自LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D正确。4．研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2­CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中正确的是(　 )A．将熔融CaF2­CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D．石墨为阴极解析：选B　由图可知，石墨为阳极，阳极上的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，钛网电极是阴极，阴极上的电极反应式为2Ca2＋＋4e－===2Ca，钙还原二氧化钛反应的化学方程式为2Ca＋TiO2===Ti＋2CaO。5. 电解法处理含有Cl－、NO的酸性废水，其工作原理及电极b中铁的化合物的催化机理如图所示，H表示氢原子。下列说法错误的是(  )A．电极b接电源负极B．处理1 mol NO，电路中转移5 mol e－C．HClO在阳极生成：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋D．H＋与NO反应的电极反应式为10H＋＋NO＋8e－===NH＋3H2O解析：选B 由图知，电极b上硝酸根离子转化为铵根离子，被还原，则电极b为阴极，接电源负极，A正确；硝酸根离子转化为铵根离子N元素化合价从＋5降低到－3，则处理1 mol NO，电路中转移8 mol e－，B不正确；阳极氯离子失去电子被氧化生成HClO：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，C正确；电极b的反应式为10H＋＋NO＋8e－===NH＋3H2O，D正确。6．(2023·汕头一模)硬水除垢可以让循环冷却水系统稳定运行。某科研团队改进了主动式电化学硬水处理技术，原理如图所示(其中R为有机物)。下列说法不正确的是(  )A．b端为电源正极，处理后的水垢沉淀在阳极底部B．处理过程中Cl－可循环利用C．流程中发生离子反应：HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓D．若R为CO(NH2)2，则消耗1 mol CO(NH2)2生成N2时，铂电极N处产生的H2应大于3 mol解析：选A 硬水中存在镁离子、钙离子和碳酸氢根离子，阴极放电产生氢氧根离子，氢氧根离子与镁离子结合生成氢氧化镁，氢氧根离子与碳酸氢根离子生成碳酸根离子，钙离子与碳酸根离子结合生成碳酸钙，氢氧化镁和碳酸钙主要沉降在阴极附近，故A错误；阳极产生氯气，氯气与水反应生成次氯酸和HCl，HClO能将有机物氧化为二氧化碳和水，HClO自身被还原为氯离子，Cl－可以循环利用，故B、C正确；a极反应产生Cl2，氯气与水反应生成次氯酸为可逆反应，次氯酸将有机物R如CO(NH2)2氧化生成N2，通过消耗CO(NH2)2的量计算得到氯气的量小于反应生成的氯气的量，则消耗1 mol CO(NH2)2生成N2时，转移6 mol电子，铂电极N处产生的H2应大于3 mol，故D正确。7．天津大学研究团队以KOH溶液为电解质，CoP和Ni2P纳米片为催化电极材料，电催化合成偶氮化合物的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法不正确的是(　 )A．若用铅酸蓄电池作为电源，CoP极连接铅酸蓄电池的铅电极B．Ni2P电极反应式为RCH2NH2－4e－===RCN＋4H＋C．合成1 mol偶氮化合物，需转移8 mol电子D．离子交换膜是阴离子交换膜解析：选B　CoP电极为电解池的阴极，连接铅酸蓄电池的负极，故A正确；Ni2P电极上是RCH2NH2失电子生成RCN，发生氧化反应，电极反应式为RCH2NH2－4e－＋4OH－===RCN＋4H2O，故B错误；CoP电极上硝基苯变为偶氮化合物，发生还原反应，电极反应：2NO2＋8e－＋4H2O===NN＋8OH－，合成1 mol偶氮化合物，需转移8 mol e－，故C正确；阳极上的反应会消耗OH－，为保持电中性，左侧OH－通过阴离子交换膜移向右侧，所以该离子交换膜是阴离子交换膜，故D正确。二、非选择题8．电化学在化学工业中有着广泛应用。(1)根据图示电化学装置，回答下列问题：①甲池通入乙烷(C2H6)一极的电极反应式为____________________________________。②乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，实验开始时，同时在两极附近溶液中各滴入几滴紫色石蕊溶液，X极的电极反应式为____________________；一段时间后，在Y极附近观察到的现象是________________________________________________。③乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，体积为0.2 L，则Y极的电极反应式为_______________；电解一段时间后，甲池消耗112 mL O2(标准状况下)，则乙池溶液的pH为____(忽略溶液体积的变化)。(2)若要用该装置在铁质钥匙表面镀一层金属铜，CuSO4溶液作电解液，则乙池中：①X极的材料是____，电极反应式为______________。②Y极的材料是____，电极反应式为____________。(3)工业上通过电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，则阳极的电极反应式为____________，阴极反应式为___________。解析：(1)①甲池中乙烷(C2H6)通入左侧电极发生氧化反应，则左侧Pt电极为负极，电解质溶液为KOH溶液，故负极反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO＋12H2O。②乙池中，若X、Y都是石墨，A是Na2SO4溶液，则X是阳极，发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。Y是阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则Y极附近观察到的现象是电极表面产生气泡，附近溶液变蓝。③甲池中右侧Pt电极发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，消耗标准状况下112 mL O2(即0.005 mol)时电路中转移电子的物质的量为0.005 mol×4＝0.02 mol。乙池中，若X、Y都是石墨，A是足量AgNO3溶液，Y极是阴极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag。X极是阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，据得失电子守恒可知，电路中转移0.02 mol电子时，X极生成0.02 mol H＋，则乙池溶液中c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，溶液pH＝1。(2)①在铁表面镀一层金属铜，X极是阳极，要用镀层金属铜作阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。②Y极是阴极，要用待镀件——铁质钥匙作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。(3)由图可知，Fe电极与电源正极相连，作电解池的阳极，Fe被氧化生成FeO，故阳极的电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O。Cu极与电源的负极相连，作电解池的阴极，发生还原反应析出H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。答案：(1)①C2H6＋18OH－－14e－===2CO＋12H2O②4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 电极表面产生气泡，附近溶液变蓝 ③Ag＋＋e－===Ag 1(2)①铜 Cu－2e－===Cu2＋②铁质钥匙 Cu2＋＋2e－===Cu(3)Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑9．(1)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如图。①写出阴极CO2还原为HCOO－的电极反应式：________________________。②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是________________________________________________。(2)化工生产的副产物氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，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，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。①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因：________________________。③c(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)①CO2中的C为＋4价，HCOO－中的C为＋2价，1 mol CO2转化为HCOO－时，得2 mol e－。②阳极上水放电，生成O2和H＋，H＋会与HCO反应使HCO减少，由电荷平衡可知，K＋会移向阴极区，所以KHCO3溶液浓度降低。(2)①根据题意，镍电极有气泡产生是H＋得电子生成H2，发生还原反应，则铁电极上OH－被消耗且无补充，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。②H2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。③根据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。答案：(1)①CO2＋H＋＋2e－===HCOO－(或CO2＋HCO＋2e－===HCOO－＋CO)②阳极产生O2，pH减小，HCO浓度降低；K＋部分迁移至阴极区 (2)①阳极室 ②防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ③M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢[或N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低]