2020届高考化学一轮复习电解池　金属的电化学腐蚀与防护作业(1)

2020届高考化学一轮复习电解池　金属的电化学腐蚀与防护作业(1)

核心素养提升练 十八 电解池　金属的电化学腐蚀与防护 ‎(25分钟　50分)‎ 一、选择题(本题包括4小题,每题6分,共24分)‎ ‎1.(2019·济南模拟)四个电解装置都以Pt作电极,它们分别装着如下电解质溶液进行电解,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 A B C D 电解质溶液 HCl AgNO3‎ KOH BaCl2‎ pH变化 减小 增大 增大 不变 ‎【解析】选C。电解盐酸,溶质HCl的量减小,溶剂量不变,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。‎ ‎【加固训练】‎ 某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,它们的物质的量之比为3∶1。滴入几滴石蕊溶液后,用石墨作电极电解该混合溶液,根据电极产物,电解过程可明显分为三个阶段。下列叙述错误的是 (　　)‎ A.阴极自始至终只产生H2‎ B.电解过程中,溶液颜色呈现红色→紫色→蓝色的变化 C.电解过程中,Na+和S的物质的量浓度保持不变 D.第一阶段中阴、阳两极产生的气体混合引燃后,恰好完全反应得到HCl ‎【解析】选C。阴极一直是2H++2e-H2↑,A正确;随电解的进行,溶液由酸性变为中性,最终变为碱性,B正确;电解的最后阶段实质是电解水,Na+和S的浓度均变大,C错误;第一个阶段分别是H+、Cl-放电,据电子守恒知,生成的氢气和氯气物质的量相等,引燃恰好完全反应生成氯化氢,D正确。‎ ‎2.据报道,中国生产的首艘国产航母“山东”号已经下水。为保护航母、延长服役寿命可采用两种电化学方法。方法1:舰体镶嵌一些金属块;方法2:航母舰体与电源相连。下列有关说法正确的是(　　)‎ A.方法1叫外加电流的阴极保护法 B.方法2叫牺牲阳极的阴极保护法 C.方法1中金属块可能是锌、锡和铜 D.方法2中舰体连接电源的负极 ‎【解析】选D。舰体是由钢板做的。方法1,舰体镶嵌一些金属块,必须是比铁活泼的金属,如锌等(锡和铜不行),这种方法叫牺牲阳极的阴极保护法;方法2,航母舰体与电源相连,必须与电源负极相连,这种方法叫外加电流的阴极保护法。‎ ‎【加固训练】‎ ‎(2019·岳阳模拟)全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道,使其免受腐蚀。关于此方法,下列说法不正确的是 (　　)‎ A.土壤中的钢铁易被腐蚀是因为在潮湿的土壤中形成了原电池 B.金属棒M的材料应该是比镁活泼的金属 C.金属棒M上发生反应:M-ne-Mn+‎ D.这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法 ‎【解析】选B。金属棒M只要比铁活泼即可,太活泼的金属易与水反应,B项错误。‎ ‎3.(2019·哈尔滨模拟)利用如图所示装置可制取H2,两个电极均为惰性电极,c 为阴离子交换膜。下列叙述正确的是 (　　)‎ A.a为电源的正极 B.工作时,OH-向左室迁移 C.右室电极反应为C2H5OH+H2O-4e-CH3COO-+5H+‎ D.生成H2和CH3COONa 的物质的量之比为 2∶1‎ ‎【解析】选D。根据图知,Pt电极上有氢气生成,说明Pt电极上得电子发生还原反应,为阴极,则Pd为阳极,连接阴极的电极为电源负极,所以a为负极、b为正极,故A错误;Pt为阴极、Pd为阳极,电解时,电解质溶液中OH-向阳极移动,则工作时,OH-向右室迁移,故B错误;右室中电解质溶液呈碱性,所以不能有H+生成,乙醇失电子和OH-反应生成CH3COO-和水,电极反应式为C2H5OH+5OH--4e-‎ CH3COO-+4H2O,故C错误;生成1 mol氢气转移2 mol电子,生成1 mol CH3COONa转移4 mol电子,所以生成H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1,故D正确。‎ ‎4.(2019·石家庄模拟)臭氧是常见的强氧化剂,广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多,其中高压放电法和电解纯水法原理如图所示,下列有关说法不正确的是 (　　)‎ A.高压放电法的反应原理为3O22O3‎ B.电解水时,H+由电极a经聚合电解质薄膜流向电极b ‎ C.高压放电出来的空气中,除含臭氧外还含有氮的氧化物 D.电解纯水时,电极b周围发生的电极反应有3H2O-6e-O3↑+6H+和2H2O-4e-‎ O2↑+4H+‎ ‎【解析】选B。空气中含有氧气,在高压放电的条件下发生反应3O22O3,A正确;由于在放电的条件下氧气也与氮气化合生成NO,而NO可以被氧化生成NO2,所以高压放电出来的空气中,除含臭氧外还含有氮的氧化物,B正确;根据装置图可知,b电极生成氧气和臭氧,这说明b电极是阳极,水电离出的OH-放电,电极反应式为3H2O-6e-O3↑+6H+和2H2O-4e-O2↑+4H+,C正确; a电极是阴极,水电离出的氢离子放电生成氢气,所以电解时,H+由电极b经聚合固体电解质膜流向电极a,D不正确。‎ 二、非选择题(本题包括2小题,共26分)‎ ‎5.(14分)历史上铝制皇冠曾被法国皇帝当作自己富有的象征炫耀过,但现在各种铝制品已走进寻常百姓家,这得益于电解法冶炼铝技术的发明。‎ ‎(1)现代工业在1 273 K的温度下电解熔融氧化铝(熔点2 323 K)与冰晶石(Na3AlF6)的混合物,可得到金属铝与氧气。阴极上的电极反应式为__________________‎ ‎_____________, 其中冰晶石的作用可能是________。 ‎ a.作催化剂 b.作熔剂以降低氧化铝的熔化温度 c.作电解质增强导电性 ‎(2)为使铝制品经久耐用,现代工业生产中常对铝材进行表面处理,具体过程通常为 ‎①铝材脱脂:先用碱液洗涤,然后水洗,以除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗过程中常有气泡产生,原因是 _______________________________________(用离子方程式表示)。 ‎ ‎②电解氧化:以铝材为阳极,在稀硫酸中进行电解,铝材表面形成氧化膜,则阳极的电极反应方程式为_______________________________________________, ‎ 电解过程中必须使电解质溶液的pH保持相对稳定的原因是______________‎ ‎______________________________________________________________。 ‎ ‎【解析】(1)因电解温度远低于氧化铝的熔点,故冰晶石的作用就是降低氧化铝的熔化温度;电解过程中Al3+在阴极上得到电子转化为Al。(2)碱洗过程中,有少量的铝单质与碱液反应而生成H2;电解中,铝失去电子转化为Al2O3,由此知有H2O参加电极反应,故还有H+生成。‎ 答案:(1)Al3++3e-Al　b　‎ ‎(2)①2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑‎ ‎②2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+　铝、Al2O3均是两性物质,pH过大或过小均会导致它们溶解 ‎6.(12分)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池,采用电解法制备Fe(OH)2,装置如图所示,其P端通入CO2。‎ ‎(1)石墨Ⅰ电极上的电极反应式为________________________。 ‎ ‎(2)通电一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色,则下列说法中正确的是________(填序号)。 ‎ A.X、Y两端都必须用铁作电极 B.可以用NaOH溶液作电解液 C.阴极发生的反应是2H++2e-H2↑‎ D.白色沉淀只能在阳极上产生 ‎(3)若将所得Fe(OH)2沉淀暴露在空气中,则其颜色变化为________,该反应的化学方程式为 ___________________________________________________。 ‎ ‎【解析】(1)石墨Ⅰ电极为负极,H2发生氧化反应,且C向负极移动参与反应。‎ ‎(2)电解法制备Fe(OH)2,阳极(Y)必须用Fe作电极,阴极(X)可以不用Fe作电极,A错误;电解质溶液可以为碱溶液,B正确;阴极上H+发生还原反应,C正确;白色沉淀不一定在阳极区生成,D错误。‎ ‎(3)Fe(OH)2暴露在空气中,会被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。‎ 答案:(1)H2-2e-+CCO2+H2O ‎(2)B、C ‎(3)白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色 ‎4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3‎ ‎(30分钟　50分)‎ 一、选择题(本题包括3小题,每题6分,共18分)‎ ‎1.(2019·沧州模拟)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-+S+4H+PbSO4+2H2O B.b为阴离子交换膜 C.阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,阴极区溶液pH升高 D.铅蓄电池中消耗2 mol H2SO4时,理论上生成2 mol RH2‎ ‎【解析】选D。电解目的是制备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B极应为H2O电离出的OH-放电,生成H+,即B极为阳极,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,A为阴极。N为铅蓄电池正极,电极反应为PbO2+2e-+‎ S+4H+PbSO4+2H2O,故A项正确;根据上述分析可知,b为阴离子交换膜,故B项正确;阴极应为H2O电离出的H+放电,生成OH-,故电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,OH-浓度增大,pH增大,故C项正确;铅蓄电池放电时总反应为Pb+PbO2+‎ ‎2H2SO42PbSO4+2H2O,当电池中消耗2 mol H2SO4时,则电路中转移2 mol e-。根据B极电极反应2H2O-4e-O2↑+4H+可知,转移2 mol e-,产品室有2 mol H+生成,R2-+2H+RH2,所以理论上可生成1 mol RH2,故D项错误。‎ ‎2.(2019·广州模拟)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,待镀金属作阴极,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,铜电极反应式:Cu-2e-Cu2+,由各电极上转移电子数相等,可得关系式:O2～2Cu,则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。‎ ‎【加固训练】‎ 工业上用惰性电极电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7。下列说法错误的是 (　　)‎ A.右侧电极连接电源的正极 B.阴极区溶液的pH增大 C.阳极电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-‎ D.在阳极区域发生2Cr+2H+Cr2+H2O ‎【解析】选C。据NaOH溶液浓度变化及Na+交换膜知,左侧为阴极区,右侧为阳极区,则右侧连接电源的正极,A正确;阴极2H2O+2e-H2↑+2OH-,c(OH-)增大,pH增大,B正确;阳极4OH--4e-O2↑+2H2O,C错误;由于阳极附近的OH-不断放电,所以阳极区域呈酸性,发生2Cr+2H+Cr2+H2O,D正确。‎ ‎3.(2019·茂名模拟)电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的原理如图所示,下列叙述错误的是 (　　)‎ A.N室中:a%

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