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    新高考化学一轮复习巩固练习[19]第六章第19讲 电解池 金属的腐蚀与防护(含解析)
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    新高考化学一轮复习巩固练习[19]第六章第19讲 电解池 金属的腐蚀与防护(含解析)

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    这是一份新高考化学一轮复习巩固练习[19]第六章第19讲 电解池 金属的腐蚀与防护(含解析),共7页。

    巩固练习[19]

    19讲 电解池 金属的腐蚀与防护

    A组 基础必做题

    1关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是( B )

    A.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色

    B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色

    C.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠

    D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性

    [解析] 电解食盐水时发生的反应,阳极:2Cl2e===Cl2,阴极:H2O2e===H22OH,总反应:2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。对照选项分析,A错误;阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2,滴加KI溶液后发生反应:Cl22I===I22Cl,溶液呈棕色,B正确;阴极上是H2O电离产生的H放电产生H2,不是Na放电生成钠,C错误;电解后生成NaOH溶液呈碱性,D错误。

    2(2022·广西岑溪月考)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如图所示。下列说法不正确的是( B )

    A.因铁的金属性比铜强,所以铁铆钉被氧化而腐蚀

    B.若水膜中溶解了SO2,则铁铆钉腐蚀的速率变小

    C.铜极上的反应是2H2e===H2O24e4H===2H2O

    D.在金属表面涂一层油脂,能防止铁铆钉被腐蚀

    [解析] 金属性:铁强于铜,形成原电池时铁作负极,则铁铆钉被氧化而腐蚀,A正确;若水膜中溶解了SO2,并转化成H2SO3,水膜酸性增强,则铁铆钉腐蚀的速率变大,B不正确;铜板上既发生析氢腐蚀,又发生吸氧腐蚀,其电极反应分别为2H2e===H2O24e4H===2H2OC正确;在金属表面涂一层油脂,使铁铆钉与空气隔绝,能防止铁铆钉被腐蚀,D正确。

    3(2022·山东省实验中学一诊)下列说法正确的是( D )

    A.用惰性电极电解饱和食盐水,阴极逸出的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝

    B.粗铜电解精炼时,若电路中通过2 mol e,阳极减少64 g

    C.用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl2H2OCl2H22OH

    D.在镀件上电镀铜时,镀件应连接电源的负极

    [解析] 用惰性电极电解饱和食盐水,阳极逸出的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,故A错误;在电解精炼铜时,阳极上是粗铜,阳极上放电的不只是铜,还有比铜活泼的铁、锌等金属杂质,则当转移2 mol电子时,阳极减少的质量不一定等于64 g,故B错误;用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为Mg22Cl2H2OCl2H2Mg(OH)2,故C错误;在镀件上电镀铜时,镀件应作阴极,连接电源的负极,故D正确。

    4.用如图所示装置(XY是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则下表中各项所列对应关系均正确的一项是( C )

    选项

    X

    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4OH4e===O22H2O

    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

    [解析] 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Cl2C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。

    5(2022·辽宁凌源模拟)电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图表示一个电解池,装有电解质溶液aXY是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答下列问题:

    (1)XY都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两侧各滴加几滴酚酞溶液,则:

    电解池中X极上的电极反应为__2H2O2e===2OHH2__,在X极附近观察到的现象是__产生无色气体,溶液变红__

    Y电极上的电极反应为__2Cl2e===Cl2__,检验该电极反应产物的方法是__将湿润的淀粉-KI试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色__

    (2)若用电解法精炼粗铜,电解质溶液a选用CuSO4溶液,则有:

    X电极的材料是__纯铜__,电极反应为__Cu22e===Cu__

    Y电极的材料是__粗铜__,电极反应为__Cu2e===Cu2__(说明:杂质发生的电极反应不必写出)

    [解析] (1)XY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2H2O2e===2OHH2。由于生成OHX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。Y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2Cl2e===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)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Cu22e===CuY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Cu2e===Cu2

    6(1)为了减小某水库的铁闸门被腐蚀的速率,连接在铁闸门上的固体材料可以采用__C__(填写字母序号)

    A.铜  B.钠 

    C.锌  D.石墨

    (2)如图所示的方案也可以减小铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门应该连接在直流电源的____极。

    (3)在海洋工程上,通常用铝合金(AlZnCd)保护海底钢铁设施,其中负极发生的电极反应为__Al3e===Al3__;在实际应用中,用铝合金而不选用纯铝,纯铝不能很好地起到保护作用,其原因是__铝表面易被氧化,生成一层致密而坚固的氧化物薄膜,使金属铝呈现惰性__

    [解析] Fe发生吸氧腐蚀,常见保护方法有牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。

    B组 能力提升题

    7(2022·山东济宁1月模拟)(双选)甲是一种在微生物作用下将废水中的尿素CO(NH2)2转化为环境友好物质、实现化学能转化为电能的装置,利用甲、乙两装置,实现对冶金硅(CuSi为硅源)进行电解精炼制备高纯硅。

    下列说法正确的是( AD )

    A.电极Mb相连接

    B.液态CuSi合金为阳极,固体硅为阴极

    C.废水中的尿素的含量不会影响硅提纯速率

    DM电极反应式为CO(NH2)2H2O6e===CO2N26H

    [解析] 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Mb相连,A项正确;根据分析可知a电极为阳极,即液态CuSi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N2CO2,结合电荷守恒得到电极反应为CO(NH2)2H2O6e===CO2N26HD项正确。

    8(2022·山东济南联考)202055日,广东省东莞虎门大桥出现桥面抖动现象,专家对桥墩的主体钢筋进行了全面检测,并确定了其安全性。以下说法正确的是( B )

    A.桥墩钢筋容易发生化学腐蚀

    B.在海面与空气交界处的钢铁,比海水中的钢铁更容易被腐蚀

    C.可以在桥墩钢铁上嵌附铜片,减慢其腐蚀速率

    D.将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法,称为牺牲阳极的阴极保护法

    [解析] 桥墩钢筋可与海水形成原电池,容易发生电化学腐蚀,A说法错误;铁的活动性大于铜,钢铁桥墩上镶嵌铜,腐蚀速率加快,C说法错误;将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法,称为外加电流的阴极保护法,D说法错误。

    9.如图所示的装置,CDEFXY都是惰性电极,将电源接通后,向乙中滴入酚酞溶液,在F极附近显红色,则以下说法正确的是( D )

    A.电源B极是正极

    B.丁装置中X极附近红褐色变深,说明氢氧化铁胶粒带正电荷

    C.欲用丙装置给铜镀银,H应该是Ag,电镀液是AgNO3溶液

    D.甲、乙装置的CDEF电极均有单质生成,其物质的量之比为1222

    [解析] 由题给信息可知,F极为阴极,电源B极是负极,故A错误;丁装置中Y电极是阴极,如果Y极附近红褐色变深,说明氢氧化铁胶粒带正电荷,故B错误;若用丙装置给铜镀银,G应该是AgH是铜,电镀液是AgNO3溶液,故C错误。

    10.在日常生活中,我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等金属腐蚀现象。可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是( D )

    A.按图装置实验,为了更快更清晰地观察到导管内液柱上升,可用酒精灯加热左侧试管

    B.图装置是图所示装置的原理示意图,图装置的正极材料是铁

    C.铝制品表面出现白斑可以通过图所示装置进行探究,Cl由活性炭区向铝箔区迁移,并发生电极反应:2Cl2e===Cl2

    D.图装置的总反应方程式为4Al3O26H2O===4Al(OH)3,生成的Al(OH)3脱水形成白斑

    [解析] A项,左侧试管内气体受热压强增大,不能更快更清晰地观察到液柱上升,错误;B项,在铁被腐蚀的原电池反应中,铁作负极,错误;C项,负极反应式为Al3e===Al3,正极反应式为O22H2O4e===4OH,总反应方程式为4Al3O26H2O===4Al(OH)3,错误;D项,由上述分析可知图装置的总反应方程式为4Al3O26H2O===4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑,正确。

    11.如图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH3O24KOH===2K2CO36H2O

    请回答:

    (1)甲池是__原电池__(原电池电解池),通入O2的电极作____极,电极反应式为__O22H2O4e===4OH__

    (2)乙池是__电解池__(原电池电解池),石墨电极为____极,电极反应式为__2H2O4e===O24H__。乙池中总反应的离子方程式为__4Ag2H2O4AgO24H__,一段时间后溶液pH__减小__(增大”“减小不变)

    (3)当乙池中Ag极的质量增加5.40 g时,甲池中理论上消耗O2__280__mL(标准状况)

    [解析] (1)甲池能自发地进行氧化还原反应,所以甲池为原电池,通入氧气的一极为原电池的正极,发生还原反应,电极反应式为O22H2O4e===4OH(2)乙池为电解池,石墨与原电池正极相连,为电解池的阳极,根据离子放电顺序,水电离出的OH放电,则电极反应式为2H2O4e===O24H。电解硝酸银溶液,阳极生成氧气,阴极生成银,电解总反应式为4Ag2H2O4AgO24H,生成H,则一段时间后溶液pH减小。(3)乙池中Ag极发生还原反应,电极反应式为Age===Agn(Ag)0.05 mol,则转移电子0.05 mol,由电极反应式O22H2O4e===4OH可知消耗O2的物质的量为0.012 5 mol,则V(O2)0.012 5 mol×22.4 L/mol0.28 L280 mL

    12.按如图1所示装置进行电解,ABCD均为铂电极,回答下列问题。

    (1)甲槽电解的是200 mL一定浓度的NaClCuSO4的混合溶液,理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积,电解前后溶液的体积变化忽略不计)

    原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为__0.1__mol·L1CuSO4的物质的量浓度为__0.1__mol·L1

    t2 s时所得溶液的pH__1__

    (2)乙槽为200 mL CuSO4溶液,乙槽内电解的总离子方程式:__2Cu22H2O2CuO24H__

    C极析出0.64 g物质时,乙槽溶液中生成的H2SO4__0.01__mol。电解后,若使乙槽内的溶液完全复原,可向乙槽中加入__BC__(填字母)

    ACu(OH)2 BCuO

    CCuCO3 DCu2(OH)2CO3

    若通电一段时间后,向所得的乙槽溶液中加入0.2 molCu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度,则电解过程中转移的电子数为__0.8NA__

    [解析] (1)ABCD均为惰性电极Pt,甲槽电解NaClCuSO4的混合溶液,阳极上离子放电顺序为Cl>OH>SO,阴极上离子放电顺序为Cu2>H>Na,开始阶段阴极上析出Cu,阳极上产生Cl2,则题图2中曲线代表阴极产生气体体积的变化,曲线代表阳极产生气体体积的变化。阳极上发生的反应依次为2Cl2e===Cl24OH4e===2H2OO2,由曲线可知,Cl放电完全时生成224 mL Cl2,根据Cl原子守恒可知,溶液中c(NaCl)0.1 mol·L1;阴极上发生的反应依次为Cu22e===Cu2H2e===H2,由曲线可知Cu2放电完全时,阳极上产生224 mL Cl2112 mL O2,则电路中转移电子的物质的量为0.01 mol×20.005 mol×40.04 mol,据得失电子守恒可知,n(Cu2)0.04 mol×0.02 mol,故混合液中c(CuSO4)0.1 mol·L10t1 s内相当于电解CuCl2,电解反应式为CuCl2CuCl2t1t2 s内相当于电解CuSO4,而电解CuSO4溶液的离子反应为2Cu22H2O2CuO24H,则生成H的物质的量为0.005 mol×40.02 mol,则有c(H)0.1 mol·L1,故溶液的pH1(2)电解CuSO4溶液时,Cu2在阴极放电,水电离的OH在阳极放电,电解的总离子方程式为2Cu22H2O2CuO24HC极为阴极,电极反应式为Cu22e===Cu,析出0.64 g Cu(0.01 mol)时,生成H2SO4的物质的量也为0.01 mol。电解CuSO4溶液时,阴极析出Cu,阳极上产生O2,故可向电解质溶液中加入CuOCuCO3等使电解质溶液完全复原。加入0.2 mol Cu(OH)2相当于加入0.2 mol CuO0.2 mol H2O,则电解过程中转移电子的物质的量为0.2 mol×20.2 mol×20.8 mol,即0.8NA个电子。

     

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