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2021版高考化学(人教版)一轮复习(课件+学案+课后检测)第21讲 电解池 金属腐蚀与防护 (共3份打包)
展开一、选择题1.(2020·济南高三模拟)四个电解装置都以Pt做电极,它们分别装有如下电解质溶液,电解一段时间后,测定其pH变化,所记录的结果正确的是( )选项ABCD电解质溶液HClAgNO3KOHBaCl2pH变化减小增大增大不变解析:选C。电解盐酸,溶质HCl的量减少,溶剂的量不变,所以酸性减弱,pH增大,A项错误;电解硝酸银溶液生成硝酸、金属银和氧气,溶液酸性增强,pH减小,B项错误;电解氢氧化钾溶液的实质是电解水,溶质的量不变,溶剂减少,碱性增强,pH增大,C项正确;电解氯化钡溶液得到氢氧化钡、氢气和氯气,溶液碱性增强,pH增大,D项错误。2.(2020·哈尔滨高三一模)观察如图装置,下列说法正确的是( )A.a、b接电流表,该装置一定为原电池B.a、b接直流电源,该装置一定为电解池C.a、b接直流电源,铁可能不易被腐蚀D.a、b接电流表或接直流电源,铁都可能是负极解析:选C。A项,a、b接电流表,若液体c为非电解质溶液,不满足原电池的构成条件,不能形成原电池,错误;B项,若液体c为非电解质溶液,溶液不导电,所以不能发生电解,即不是电解池,错误;C项,若该装置是电解池,Fe与负极相连时做阴极被保护,即铁可能不易被腐蚀,正确;D项,接直流电源时,该装置可能为电解池,Fe可能做阴极或阳极,错误。3.(2020·贵阳高三调研)在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧:一艘名叫“阿那吉纳”号的货轮满载着精铜砂,在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水,最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢?事后的事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精铜砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是( )A.精铜砂装载过多导致沉船B.运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大,超过船的承载能力C.在潮湿的环境中,船体与铜构成了原电池,加速了作为负极的船体的腐蚀D.在潮湿的环境中,船体与铜构成了电解池,钢制船体作为阳极而被氧化腐蚀解析:选C。在潮湿的环境中,Cu、Fe形成原电池加快了轮船的腐蚀。4.(教材改编题)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做电解液,精铜做阳极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Cu2++2e-===CuD.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:选C。A项,精铜应做阴极;B项,粗铜应做阳极,与电源正极相连;D项,Fe、Zn比Cu活泼,在阳极先放电,不会形成阳极泥。5.锌元素对婴儿及青少年的智力和身体发育有重要的作用,被称为生命火花。利用恒电势电解NaBr溶液间接将葡萄糖[CH2OH(CHOH)4CHO]氧化为葡萄糖酸[CH2OH(CHOH)4COOH],进而制取葡萄糖酸锌,装置如图所示,下列说法错误的是( )A.钛网与直流电源的正极相连,发生还原反应B.石墨电极上的电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-C.电解过程中硫酸钠溶液浓度保持不变D.生成葡萄糖酸的化学方程式为CH2OH(CHOH)4CHO+Br2+H2O===CH2OH(CHOH)4COOH+2HBr解析:选A。根据题意和题图可知,在钛网上NaBr转化为溴单质,失电子,发生氧化反应,钛网做阳极,故与电源正极相连,A错误;石墨电极做阴极,发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,B正确;电解过程中左侧发生反应:2Br--2e-===Br2、CH2OH(CHOH)4CHO+Br2+H2O===CH2OH(CHOH)4COOH+2HBr,右侧发生反应:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,左侧产生的H+通过质子交换膜不断向右侧提供被消耗的H+,故硫酸钠溶液浓度保持不变,C、D正确。6.(2020·沧州高三质量监测)以铅蓄电池为电源,通过电解法制备酒石酸(C4H6O6,简写为RH2)的原理如图所示(A、B为惰性电极,a、b为离子交换膜):下列叙述不正确的是( )A.N极的电极反应式为PbO2+2e-+SO+4H+===PbSO4+2H2OB.b为阴离子交换膜C.阴极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,阴极区溶液pH增大D.铅蓄电池中消耗2 mol H2SO4时,理论上生成2 mol RH2解析:选D。电解的目的为制备RH2,则装置右侧为产品室,若原料室中的R2-通过阴离子交换膜进入产品室与H+结合,则可制得RH2,所以电极B上应为H2O电离出的OH-放电,生成O2和H+,即电极B为阳极,电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,b为阴离子交换膜,N为正极,M为负极,电极A为阴极。N为铅蓄电池正极,电极反应为PbO2+2e-+SO+4H+===PbSO4+2H2O,A项正确;根据上述分析可知,b为阴离子交换膜,B项正确;阴极应为H2O电离出的H+放电,生成H2和OH-,故电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,OH-浓度增大,pH增大,C项正确;铅蓄电池放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,当电池中消耗2 mol H2SO4时,电路中转移2 mol e-,根据电极B上的电极反应2H2O-4e-===O2↑+4H+可知,转移2 mol e-,产品室有2 mol H+生成,又R2-+2H+===RH2,所以理论上可生成1 mol RH2,D项错误。7.(经典题)下列关于如图所示装置说法正确的是( )A.装置中电子移动的途径是负极→Fe→M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NaClOC.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:选B。装置中电子移动的途径是负极→Fe,石墨→正极,电子不能在溶液中传递,A错误;若M为NaCl溶液,通电一段时间后,阴极产生的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO,所以溶液中可能有NaClO,B正确;若M为FeCl2溶液,石墨为阳极,发生氧化反应,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,而不是牺牲阳极的阴极保护法,D错误。8.(2020·德州高三模拟)高氯酸在化工生产中有广泛应用,工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示。下列说法正确的是( )A.装置中,f极为光伏电池的正极B.阴极的电极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑C.d处得到较浓的NaOH溶液,c处得到HClO4浓溶液D.若转移2 mol电子,理论上生成100.5 g HClO4解析:选C。根据内电路中“阴阳相吸”判断,电解池中阳离子(Na+)向阴极移动,即右侧为阴极区,f极为光伏电池的负极,A错误;阳极“放氧生酸”,电极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑,得到HClO4浓溶液,阴极“放氢生碱”,电极反应为4H2O+4e-===4OH-+2H2↑,得到较浓的NaOH溶液,B错误,C正确;由阳极反应式知,转移2 mol电子时,生成2 mol HClO4,质量为201 g,D错误。9.(2020·天星高三联考)锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其他材料电池,其成本低,便于大量推广,且对环境无污染。已知电池的总反应为V2O5+xLiLixV2O5,下列说法正确的是( )A.放电时,Li+向负极移动B.充电时,阳极的电极反应式为LixV2O5-xe-===V2O5+xLi+C.放电时,负极失重7.0 g,则转移2 mol电子D.该电池以Li、V2O5为电极,酸性溶液做介质解析:选B。放电时,Li+向正极移动,A项错误;充电时,阳极发生氧化反应,电极反应式是LixV2O5-xe-===V2O5+xLi+,B项正确;放电时,负极的电极反应式为Li-e-===Li+,每消耗1 mol Li(7.0 g)转移1 mol电子,C项错误;Li是活泼金属,会与酸性溶液反应产生H2,因而该电池介质不能是酸性溶液,D项错误。10.(2020·广东五校诊断)如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素(H2NCONH2)的化学能直接转化为电能,并生成环境友好物质的装置,同时利用此装置的电能在铁上镀铜,下列说法中正确的是( )A.乙装置中溶液颜色会变浅B.铁电极应与Y相连接C.M电极反应式:H2NCONH2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+D.当N电极消耗0.25 mol气体时,铜电极质量减少16 g解析:选C。乙装置为电镀装置,电镀液的浓度不变,因此溶液颜色不变,A项错误;电镀时,待镀金属做阴极,与电源负极相连,而N电极上O2转化为H2O发生还原反应,N电极为正极,B项错误;M电极为负极,发生氧化反应:H2NCONH2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+,C项正确;根据N电极反应式:O2+4H++4e-===2H2O以及铜电极反应式:Cu-2e-===Cu2+,各电极上转移电子数相等,可得关系式:O2~2Cu,则当N电极消耗0.25 mol O2时,铜电极质量减少0.25 mol×2×64 g·mol-1=32 g,D项错误。二、非选择题11.知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理,形成如下问题(显示的电极均为石墨)。(1)图1中,电解一段时间后,气球b中的气体是________(填化学式),U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器,电解可制备“84”消毒液的有效成分,则c为电源的________极;该发生器中反应的总离子方程式为__________________________。(3)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。下图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。①阳极产生ClO2的电极反应式:___________________________________________________________________________________________________________________。②当阴极产生标准状况下112 mL气体时,通过阳离子交换膜的离子的物质的量为________。解析:(1)图1中,根据电子流向知,左边电极是电解池阳极,右边电极是电解池阴极,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气,同时阴极附近产生NaOH。(2)要制取“84”消毒液,应创造氯气和氢氧化钠反应生成NaClO的环境,为了使反应更充分,则下面电极生成氯气,上面电极附近有NaOH生成,上面电极生成氢气,为阴极,则c为负极,d为正极。(3)①依据题干信息,阳极上Cl-被氧化为ClO2,根据电子守恒和电荷守恒,写出电极反应式。②电极上得到或失去一个电子,电解质溶液中必然有一个阳离子通过阳离子交换膜。答案:(1)H2 右(2)负 Cl-+H2OClO-+H2↑(3)①Cl--5e-+2H2O===ClO2↑+4H+②0.01 mol12.Ⅰ.高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。图1是高铁电池的模拟实验装置:(1)该电池放电时正极的电极反应式为_______________________________________________________________________________________________________________。(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”)移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.电解制取KIO3电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应3I2+6KOH===5KI+KIO3+3H2O,将该溶液加入阳极区,另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却。电解时,阳极上发生反应的电极反应式为____________________________;电解过程中阴极附近溶液pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。解析:Ⅰ.(1)根据题图1可知,该电池中C做正极,正极上FeO发生还原反应:FeO+4H2O+3e-===Fe(OH)3+5OH-。(3)根据题图2可知,高铁电池具有使用时间长、工作电压稳定的优点。Ⅱ.阳极附近的阴离子有碘离子、碘酸根离子和氢氧根离子,电解过程中阳极上碘离子失去电子生成碘酸根离子,电极反应式为I-+6OH--6e-===IO+3H2O;阴极上氢离子放电生成氢气,所以阴极附近水的电离平衡被破坏,溶液中的氢氧根离子浓度增大,pH变大。答案:Ⅰ.(1)FeO+4H2O+3e-===Fe(OH)3+5OH- (2)右 左 (3)使用时间长、工作电压稳定Ⅱ.I-+6OH--6e-===IO+3H2O 变大
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