2021高三化学人教版一轮课后限时集训：20 电解池 金属的腐蚀与防护 Word版含解析

这是一份2021高三化学人教版一轮课后限时集训：20 电解池 金属的腐蚀与防护 Word版含解析，共11页。试卷主要包含了下列表述不正确的是，氯碱工业的原理改进方法如图所示等内容，欢迎下载使用。
电解池　金属的腐蚀与防护(建议用时：35分钟)1．(2019·绵阳模拟)下列表述不正确的是(　　)C　[根据原电池的工作原理，锌为负极，铜为正极，阴离子向负极移动，A正确；根据电解原理，a为阳极，其电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，b为阴极，Cu2＋＋2e－===Cu，因此a极产生的气体能使淀粉碘化钾试纸变蓝，B正确；粗铜作阳极，Cu－2e－===Cu2＋，C错误；发生吸氧腐蚀，正极得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。]2．(2019·广东名校联考)“水”电池是一种利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电的电池，其总反应为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，如图以“水”电池为电源电解酸性FeCl2溶液，X电极附近溶液先变黄，下列有关分析不正确的是(　　)A．该装置只涉及两种能量之间的转化B．在线路中安装电压调节装置，可通过现象判断Fe2＋和Cl－的还原性强弱C．“水”电池内Na＋不断向正极移动D．Ⅱ为负极，其电极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgClA　[“水”电池工作时化学能转化为电能，同时伴随着热量的变化，A项错误；根据X电极附近溶液先变黄可知，先是Fe2＋被氧化，后是Cl－被氧化，若在线路中安装电压调节装置，则可根据电压和现象判断Fe2＋和Cl－的还原性强弱，B项正确；“水”电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故C项正确；结合上述分析，可知Ⅱ为“水”电池的负极，负极上Ag失电子发生氧化反应，其电极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl，D项正确。]3．用如图所示装置电解一段时间后，下列叙述错误的是(　　)A．电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Fe，A为NaCl溶液，两电极间可能会出现白色沉淀B．电极Ⅰ、电极Ⅱ均为石墨，A为FeCl2溶液，电极Ⅱ附近溶液变成黄绿色C．电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Pt，A为饱和Na2SO4溶液，电解质溶液中有晶体析出D．电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Al，A为AlCl3溶液，电极Ⅰ质量增加D　[A项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Fe，A为NaCl溶液，则在阳极、阴极分别生成亚铁离子和氢氧根离子，两电极间可能会出现白色沉淀，正确；B项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为石墨，A为FeCl2溶液，电极Ⅱ上氯离子失电子变成氯气，而使其附近溶液变成黄绿色，正确；C项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Pt，A为饱和Na2SO4溶液，电解后水减少，电解质溶液中有晶体析出，正确；D项，电极Ⅰ、电极Ⅱ均为Al，A为AlCl3溶液，电极Ⅰ上氢离子得电子生成H2，电极Ⅰ质量不增加，错误。]4．(2019·三晋质检)一种脱除废水中NH的电化学装置如图所示，下列说法正确的是(　　)A．该装置将化学能转变为电能B．该装置工作时，Cl－向阴极移动C．NH在阴极上被还原为N2，阴极周围溶液的pH增大D．阳极的电极反应式为Cl－＋H2O－2e－===ClO－＋2H＋D　[该装置为电解池，将电能转变为化学能，故A错误；电解池中阴离子向阳极移动，故B错误；用电解法处理含有NH的废水，阴极上是水电离出的氢离子得电子发生还原反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极的电极反应式为Cl－＋H2O－2e－===ClO－＋2H＋，ClO－、H＋再将NH氧化为N2，故C错误，D正确。]5．如图所示实验装置，下列说法不正确的是   (　　)A．装置为铁的吸氧腐蚀实验B．一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀C．向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊试液，可观察到石墨附近的溶液变红D．若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置内发生析氢腐蚀C　[无锈铁钉通过导线与石墨棒相连并插入饱和食盐水中形成原电池，由于NaCl溶液呈中性，故铁钉发生吸氧腐蚀，则正极反应式为2H2O＋O2＋4e－=== 4OH－，A正确；发生腐蚀时，Fe作负极被氧化，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，一段时间后，铁钉附近溶液中含有Fe2＋，滴入NaOH溶液时，先生成Fe(OH)2沉淀，后被氧化生成Fe(OH)3沉淀，B正确；发生吸氧腐蚀时，石墨棒周围溶液呈碱性，滴入石蕊试液，溶液变成蓝色，C错误；将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，电解质溶液呈酸性，发生腐蚀时，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故发生析氢腐蚀，D正确。]6．(2019·沈阳模拟)氯碱工业的原理改进方法如图所示：分两个阶段进行，下列说法错误的是(　　)A．在阶段Ⅰ中，a为电源正极、b为电源负极B．阶段Ⅱ阴极反应：Na0.44－xMnO2＋xe－＋xNa＋===Na0.44MnO2C．该方法比传统氯碱工业减少了阳离子交换膜，避免氢气和氯气混合，便于NaOH提纯D．阶段Ⅰ、Ⅱ的反应不能都在饱和食盐水的条件下进行A　[阶段Ⅰ中，左侧电极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则该电极为阴极，a为电源负极，b为电源正极，A项错误；阶段Ⅱ中，Na0.44－xMnO2在阴极发生还原反应生成Na0.44MnO2，其电极反应式为Na0.44－xMnO2＋xe－＋xNa＋===Na0.44MnO2，B项正确；和传统氯碱工业相比，该方法减少了阳离子交换膜，阶段Ⅰ和阶段Ⅱ分别产生H2和Cl2，便于NaOH提纯，C项正确；若阶段Ⅰ在饱和食盐水中进行，则阴极和阳极分别产生H2和Cl2，达不到改进目的，故阶段Ⅰ、Ⅱ的反应不能都在饱和食盐水中进行，D项正确。]7．(2019·武汉模拟)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是(　　)A．Y极的电极反应：Pb－2e－===Pb2＋B．铅蓄电池工作时SO向Y极移动C．电解池中发生的反应仅有2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑D．每消耗103.5 g Pb，理论上电解池阴极上有0.5 mol H2生成D　[根据电解池中Fe电极上H2O转化为H2，发生还原反应，知Fe电极为阴极，故X极为负极，Y极为正极，Y极的电极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，A项错误；原电池中阴离子向负极移动，因此铅蓄电池工作时SO向X极移动，B项错误；根据图像可知Al电极上既有铝离子生成，又有氧气放出，说明铝电极上发生的氧化反应有两个：Al－3e－===Al3＋、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，因此电解池中发生的反应有2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑、2H2O2H2↑＋O2↑，C项错误。]8．(2019·湖南四校联考)碳呼吸电池被誉为改变世界的创新技术，用碳呼吸电池为钠硫电池充电的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．b极是多孔碳电极B．充电时，Na＋通过固体氧化铝陶瓷向M极移动C．随着反应的进行，碳呼吸电池中C2O浓度不断减小D．充电过程中碳呼吸电池每消耗1 mol Al，N极上可生成1.5x mol S单质C　[由题图可知，碳呼吸电池为原电池，钠硫电池充电装置为电解池，根据各电极上物质变化及固体氧化铝陶瓷可传导Na＋进行分析： 电极电极反应碳呼吸电池(原电池)Al电极(负极)2Al＋3C2O－6e－===Al2(C2O4)3多孔碳电极(正极)2CO2＋2e－===C2O总反应2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3钠硫电池充电装置(电解池)M极(阴极)Na＋＋e－===NaN极(阳极)S－2e－===xS总反应Na2Sx===2Na＋xS由上述分析知N极为阳极，应接外接电源的正极，故b极为碳呼吸电池的正极，即b极为多孔碳电极，A项正确；电解池中，阳离子向阴极移动，即Na＋移向M极，B项正确；由碳呼吸电池的总反应知，C2O浓度不变，C项错误；由各电极上转移电子数相等可知，每消耗1 mol Al，N极上可生成1.5x mol S单质，D项正确。]9．(2019·惠州模拟)如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是(　　)A．甲池是化学能转化为电能的装置，总反应式为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2OB．乙池中的Ag不断溶解C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量Cu(OH)2固体D．当甲池中280 mL(标准状况下)O2参加反应时，乙池中理论上可析出1.6 g固体D　[甲池是化学能转化为电能的装置，属于碱性燃料电池，总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，A项错误；乙池Ag电极上Cu2＋放电，Ag不溶解，B项错误；根据乙池中总反应知，要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO，C项错误；甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2时转移电子0.05 mol，根据各电极上转移电子数相等知，乙池中理论上生成0.025 mol Cu，所以析出固体的质量＝0.025 mol×64 g·mol－1＝1.6 g，D项正确。]10．(2019·合肥质检)如图所示，U形管内盛有100 mL的溶液，按要求回答下列问题：(1)断开K2，闭合K1，若所盛溶液为CuSO4溶液，则A极为________极，B极的电极反应式为_______________________________________________________________________________________________________________________。若所盛溶液为KCl溶液，则B极的电极反应式为__________________________________________________________________________________________。(2)断开K1，闭合K2，若所盛溶液为滴有酚酞的足量NaCl溶液，则：①A电极附近可以观察到的现象是________，Na＋移向________(填“A”或“B”)极。②B电极上的电极反应式为_______________________________________，总反应的化学方程式是__________________________________________。③反应一段时间后断开K2，若忽略溶液的体积变化和气体的溶解，B极产生气体的体积(标准状况)为11.2 mL，将溶液充分混合，常温下溶液的pH约为________。若要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内加入或通入一定量的________。[解析]　(1)断开K2，闭合K1时，该装置是原电池，锌作负极，碳作正极，正极上铜离子得电子生成铜，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；所盛溶液为KCl溶液时发生吸氧腐蚀，正极(B极)的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。(2)断开K1，闭合K2，若所盛溶液为滴有酚酞的NaCl溶液，该装置是电解池。①碳棒是阳极，锌棒是阴极，电解时，锌棒上氢离子放电生成氢气，同时电极附近生成的氢氧根离子导致溶液呈碱性，加入酚酞溶液后变红；溶液中的Na＋向阴极移动，即向A电极移动；②电解时，阳极B上氯离子放电生成氯气：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中生成氢氧化钠，所以电池总反应式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；③由②可知，B极产生(标准状况)11.2  mL Cl2，生成0.001 mol NaOH。故c(OH－)＝0.01 mol·L－1，c(H＋)＝＝ mol·L－1＝10－12 mol·L－1，故pH＝12。两极逸出的气体分别是H2和Cl2，故要使电解质溶液恢复到原状态，需向U形管内通入一定量的HCl气体。[答案]　(1)负　Cu2＋＋2e－===Cu　O2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)①溶液变红　A　②2Cl－－2e－===Cl2↑　2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑　③12　HCl11．(2019·唐山模拟)某科研小组将含硫化氢的工业废气进行了资源化利用，将获得的电能用于制取“84”消毒液。已知：2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－632 kJ·mol－1。下图为该小组设计的原理图。下列说法正确的是(　　)A．电极a为燃料电池正极B．电极b上发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．电路中每流过4 mol电子，电池内部释放热能小于632 kJD．a极每增重32 g，导气管e将收集到气体11.2 L(标准状况)C　[电极a上H2S转化为S2，发生氧化反应，为燃料电池的负极，A项错误；电极b上O2转化为H2O，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项错误；电路中每流过4 mol电子，消耗1 mol O2，但该装置将化学能转化为电能，电池内部基本上不放出热量，故释放热能小于632 kJ，C项正确；a极为负极，电极反应为2H2S－4e－===4H＋＋S2，电极c为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，根据各电极上转移电子数目相等，可得关系式：S2～2H2，故导气管e收集到的H2在标准状况下的体积为×2×22.4 L·mol－1＝22.4 L，D项错误。][教师用书独具]某同学进行下列实验：操作现象取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈下列说法不合理的是    (　　)A．生铁片发生吸氧腐蚀B．中心区：Fe－2e－===Fe2＋C．边缘处：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．交界处：4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe(OH)3＋8H＋D　[生铁片边缘处为红色，说明生成了氢氧根离子，O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了亚铁离子，Fe－2e－===Fe2＋，故B合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化生成了氢氧化铁，故D不合理。]12．(2019·试题调研)爱迪生蓄电池在充电和放电时发生的反应为Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2。用其电解NaOH浓溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)A．放电时，蓄电池Fe电极上的电极反应式为Fe＋2H2O－2e－===Fe(OH)2＋2H＋B．X极为NiO2极，Ni电极发生还原反应C．离子交换膜为阳离子交换膜D．当生成1.66 g Na2FeO4时，通过离子交换膜的OH－为0.06 molD　[放电时蓄电池为原电池，由方程式可知此电池为碱性电池，铁电极不能生成H＋，负极反应式为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，A项错误；制备Na2FeO4，需由Fe作阳极失去电子，则Y极是正极，所以X极是负极，而蓄电池中Fe失电子，故Fe作负极，因此X极为Fe极，发生氧化反应，Ni电极为阴极，发生还原反应，B项错误；电解池中，铁电极是阳极，电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，Ni电极上氢离子放电，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，图中的离子交换膜为阴离子交换膜，C项错误；生成1.66 g即0.01 mol Na2FeO4，失去0.06 mol电子，为保持电荷守恒，通过离子交换膜的OH－为0.06 mol，D项正确。]13．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”)。阳极反应式为_____________________________________________________________________________________________________________________。(2)电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是____________。(3)c(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)根据电解总反应：Fe＋2H2O＋2OH－FeO＋3H2↑，结合阳极发生氧化反应知，阳极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，结合阴极发生还原反应知，阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则阳极室消耗OH－且无补充，故c(OH－)降低。(2)结合题给信息“Na2FeO4易被氢气还原”知，阴极产生的氢气不能接触到Na2FeO4，故需及时排出。(3)图示中随着c(NaOH)增大，c(Na2FeO4)先增大后减小，结合已知信息“Na2FeO4只在强碱性条件下稳定”知，M点c(Na2FeO4)低的原因是c(OH－)低，反应速率小且Na2FeO4稳定性差。结合已知信息“若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质”知，N点c(Na2FeO4)低的原因是c(OH－)过高，铁电极上产生Fe(OH)3或Fe2O3，使Na2FeO4产率降低。[答案]　(1)阳极室　Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O　(2)防止Na2FeO4与H2反应使产率降低　(3)M点：c(OH－)低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成，使Na2FeO4产率降低