2025届高考一轮复习专项练习 化学规范练19　电解池　金属的腐蚀与防护 Word版含解析

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1.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液,电解后溶液的pH依次为升高、不变、降低的是( )
A.AgNO3溶液 NaCl溶液 Cu(NO3)2溶液
B.KCl溶液 Na2SO4溶液 CuSO4溶液
C.CaCl2溶液 KOH溶液 NaNO3溶液
D.HCl溶液 HNO3溶液 K2SO4溶液
2.下列装置的线路接通后,经过一段时间,溶液的pH明显减小的是( )
3.(双选)金属镍有广泛的用途,粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述中正确的是(已知:氧化性Fe2+Zn2+,故阴极反应为Ni2++2e-Ni,可见,阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解,而阴极质量增加是因为Ni析出,B项错误;电解后溶液中的阳离子有Fe2+、Zn2+、Ni2+和H+,C项正确;电解时Cu和Pt不失电子,沉降在电解池底部形成阳极泥,D项正确。
4.A 以铜为阴极,石墨为阳极,电解饱和食盐水时,阳极的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑,A项正确;铅蓄电池放电时的正极反应式为PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O,负极反应为Pb-2e-+SO42-PbSO4,B项错误;粗铜精炼时,与电源正极相连的应是粗铜,该极发生的电极反应除Cu-2e-Cu2+外,还有比铜活泼的杂质金属失电子的反应,C项错误;钢铁发生电化学腐蚀的负极反应为Fe-2e-Fe2+,D项错误。
5.AD A项,铁锅中含有的Fe、C与电解质溶液构成原电池,活泼金属为负极,Fe易失电子,故腐蚀过程中,负极是Fe,正确;B项,原电池中电子由负极Fe直接向正极C流动,在电解质溶液中依靠离子的移动导电,错误;C项,该原电池中,C是正极,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,错误;D项,C是正极,O2在C表面上发生还原反应,正确。
6.C 电解Na2SO4溶液时,阳极上是OH-发生失电子的氧化反应,即a管中OH-放电,酸性增强,酸遇酚酞不变色,即a管中呈无色,A项错误;电解AgNO3溶液时,阴极上是Ag+发生得电子的还原反应,即b管中电极反应是析出金属Ag的反应,B项错误;电解CuCl2溶液时,阳极上是Cl-发生失电子的氧化反应,即b管中Cl-放电,产生Cl2,C项正确;电解NaOH溶液时,阴极上是H+放电,阳极上是OH-放电,实际上电解的是水,导致NaOH溶液的浓度增大,碱性增强,pH升高,D项错误。
7.B 正极反应得电子,反应①中,三氯乙烯(C2HCl3)中C为+1价,乙烯(C2H4)中C为-2价,C的化合价降低,得电子;反应②中,H+生成H2,H的化合价由+1价变为0价,化合价降低,得电子;反应③中,O2转化为OH-,O由0价降为-2价,得电子;反应④中,NO3-转化为NH4+,N由+5价降为-3价,得电子,A项正确;三氯乙烯(C2HCl3)转化为乙烯(C2H4),C元素从+1价降为-2价,1 ml三氯乙烯转移6 ml e-,则失去3 ml Cl时转移6 ml e-,即脱去a ml Cl时ne为2a ml,B项错误;NO3-转化为NH4+,N由+5价降为-3价,1 ml NO3-得8 ml e-,根据电荷守恒,补充H+配平反应,C项正确;单位体积内的0价铁越多,释放电子的物质的量越多,即nt增大,D项正确。
8.AD 甲装置为原电池装置,氧气在N电极被还原生成水,所以N电极为正极,M电极为负极;乙装置为电解池,a电极上Si被氧化成Si4+,发生氧化反应,所以a电极为阳极与N极相连,b电极为阴极与M极相连。根据分析可知M与b相连,A项正确;根据分析可知a电极为阳极,即液态Cu-Si合金为阳极,但固体硅不导电,所以不能为阴极,Si4+在铝电极上得电子被还原,B项错误;废水中尿素含量不同,电流强度不同,单位时间内转移的电子数不同,会影响硅提纯的速率,C项错误;CO(NH2)2在负极M上失电子发生氧化反应,生成N2、CO2,结合电荷守恒得到电极反应为CO(NH2)2+H2O-6e-CO2↑+N2↑+6H+,D项正确。
9.B 由2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑知,如果CuSO4溶液未电解完,加CuO即可复原,而加入Cu(OH)2溶液相当于加入等物质的量的CuO和H2O,故CuSO4溶液电解完后,还电解了部分水。电解析出了0.1 ml Cu,转移电子0.2 ml ,放出0.05 ml O2 ,而电解0.1 ml H2O转移电子0.2 ml ,阳极放出0.05 ml O2 ,故转移的电子的总物质的量为0.4 ml ,A项错误,B项正确;没有告诉溶液的体积无法计算溶液浓度,C项错误;根据以上分析,在标准状况下,阳极收集到的气体体积为(0.05+0.05) ml×22.4 L· ml-1=2.24 L,D项错误。
10.C 阴极为H+得电子生成H2,A项错误;S2O82-的结构为,其中S为+6价,中间两个O均为-1价,阳极电极反应中两个-1价的O失去电子,阳极反应中S的化合价没有变化,B项错误;S与O之间为极性键,中间两个O之间为非极性键,C项正确;铜为活泼电极,若铜为阳极,则阳极铜会失去电子,D项错误。
11.答案 Fe3++e-Fe2+,4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O 5.6
解析 负极区发生还原反应Fe3++e-Fe2+,生成的二价铁又被氧气氧化成三价铁,发生反应4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O。由反应可知电路中转移4 ml 电子消耗1 ml O2,则转移1 ml 电子消耗14 ml O2,其在标准状况下的体积为14 ml ×22.4 L·ml-1=5.6 L。
12.答案 (1)①2H2O+2e-2OH-+H2↑ 产生无色气体,溶液变红 ②2Cl--2e-Cl2↑ 将湿润的淀粉KI试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色
(2)①纯铜 Cu2++2e-Cu ②粗铜 Cu-2e-Cu2+
解析 (1)①若X、Y是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,X极与电源负极相连,则X极是阴极,发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑。由于生成OH-,X极附近溶液呈碱性,则观察到X极产生无色气体,溶液变成红色。②Y电极与电源的正极相连,则Y极是阳极,Cl-在阳极上发生氧化反应生成Cl2,电极反应为2Cl--2e-Cl2↑。可利用湿润的淀粉KI试纸检验生成的Cl2,试纸变成蓝色。
(2)①电解精炼粗铜时,纯铜为阴极,粗铜为阳极,则X电极是纯铜,Cu2+在该电极上发生还原反应生成Cu,电极反应为Cu2++2e-Cu。②Y电极是粗铜,Cu是活性电极,自身失电子发生氧化反应,则电极反应为Cu-2e-Cu2+。
13.答案 (1)①C2H6+18OH--14e-2CO32-+12H2O ②4OH--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铁钥匙 Cu2++2e-Cu
(3)Fe+8OH--6e-FeO42-+4H2O 2H2O+2e-2OH-+H2↑
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,故负极反应为C2H6+18OH--14e-2CO32-+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,电极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑。Y是阴极,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,电极附近显碱性,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 ml)时电路中转移电子的物质的量为0.005 ml×4=0.02 ml。乙池中,若X、Y都是石墨,A溶液是足量AgNO3溶液,Y极是阴极,电极反应为Ag++e-Ag。X极是阳极,电极反应为2H2O-4e-4H++O2↑,据得失电子守恒可知,电路中转移0.02 ml电子时,X极生成0.02 ml H+,则乙池溶液中c(H+)=0.02ml0.2 L=0.1 ml·L-1,溶液pH=1。
(2)①在铁钥匙表面镀一层金属铜,X极是阳极,则X极的材料是铜,电极反应为Cu-2e-Cu2+。②Y极是阴极,则Y极材料是铁钥匙,电极反应为Cu2++2e-Cu。选项
X极
实验前U形
管中液体
通电后现象及结论
A
正极
Na2SO4溶液
U形管两端滴入酚酞后,a管中呈红色
B
正极
AgNO3溶液
b管中电极反应是4OH--4e-O2↑+2H2O
C
负极
CuCl2溶液
b管中有气体逸出
D
负极
NaOH溶液
溶液pH降低