2020届高考化学一轮复习电解池　金属的腐蚀与防护作业

2020届高考化学一轮复习电解池　金属的腐蚀与防护作业

考点集训(二十)　电解池　金属的腐蚀与防护 ‎(建议用时：40分钟)‎ ‎(对应考点集训第241页)‎ ‎[A级　基础达标]‎ ‎1．(2019·公安三中质检)若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑。则下列关于该装置的有关说法中正确的是(　　)‎ A．该装置可能是原电池，也可能是电解池 B．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极 C．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸 D．该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸 B　[铜和盐酸或稀硫酸不能自发地进行氧化还原反应，铜和硝酸能自发地进行氧化还原反应，但生成的气体是氮氧化物而不是氢气，所以该反应只能是电解池反应而不是原电池反应，该装置只能构成电解池而不能构成原电池。该电解池中，铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上氢离子得电子发生还原反应，所以该电解池的阳极必须是铜电极，故答案选B。]‎ ‎2．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是(　　)‎ A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2‎ B．NaOH、CuSO4、H2SO4‎ C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2‎ D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2‎ C　[电解时只生成H2和O2时电解对象是H2O，电解溶液应是强碱，含氧酸及活泼金属的含氧酸盐。]‎ ‎3．用下列装置能达到预期目的的是(　　)‎ A．甲图装置可用于电解精炼铝 B．乙图装置可得到持续、稳定的电流 C．丙图装置可达到保护钢闸门的目的 D．丁图装置可达到保护钢闸门的目的 D　[AlCl3溶液中存在Al3＋、H＋，通电时阴极H＋得电子，故阴极得到的不是铝，而是氢气，A不能达到预期目的；乙中的这种原电池电流会迅速衰减，乙装置不能达到预期目的；丙装置是牺牲阳极的阴极保护法，其中阳极材料应为比铁活泼的金属，C不能达到预期目的。]‎ ‎4．(2018·延庆一模)原电池与电解池在生活和生产中有着广泛应用。下列有关判断中错误的是(　　)‎ A．装置①研究的是电解CuCl2溶液，b电极上有红色固体析出 B．装置②研究的是金属的吸氧腐蚀，铁钉上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋‎ C．装置③研究的是电解饱和食盐水，B电极发生的反应：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ D．三个装置中涉及的主要反应都是氧化还原反应 C　[装置③中由电源正负极可知B电极为阴极，发生得电子的还原反应，C选项错误。]‎ ‎5．用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 装置 现象 a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……‎ 下列对实验现象的解释或推测不合理的是(　　)‎ A．a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ B．b处：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋‎ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 B　[根据a、d处试纸变蓝，可判断a、d两点都为电解池的阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A选项正确；b处变红，局部褪色，说明b为电解池的阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑，氯气溶于水生成盐酸和次氯酸：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl溶液显酸性，HClO具有漂白性，B选项不正确；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，C选项正确；实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也形成电解池，铜珠的左端为电解池的阳极，铜失电子生成铜离子，m、n是铜珠的右端，为电解池的阴极，开始时产生气体，后来铜离子得到电子生成单质铜，故D选项正确。]‎ ‎6．(2019·惠州模拟)‎ 某同学设计如图装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是(　　)‎ A．石墨电极与直流电源的负极相连 B．铜电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na＋向石墨电极迁移 D．用湿润的淀粉KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色 B　[氯碱工业的反应原理为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，而Cu为活性电极，故应将Cu电极与电源的负极相连，石墨电极与电源的正极相连，A错误；Cu电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)，B正确；电解池中，‎ 电解质溶液中的阳离子向阴极移动，则Na＋向Cu电极迁移，在Cu电极附近与反应生成的OH－结合生成NaOH，C错误；由B项分析可知，Cu电极上产生H2，石墨电极的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，故用湿润的淀粉KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸不变色，D错误。]‎ ‎7．模拟电渗析法淡化海水的工作原理示意图如下。已知X、Y均为惰性电极，模拟海水中富含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子。下列叙述中不正确的是(　　)‎ A．N是阴离子交换膜 B．Y电极上产生有色气体 C．X电极区域有浑浊产生 D．X电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑‎ D　[Y电极为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，为保持Y电极附近溶液呈电中性，M、N之间海水中的阴离子需透过离子交换膜N进入右侧溶液，则N为阴离子交换膜，A正确；电解时，Y电极上产生的Cl2为有色气体，B正确；X为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，溶液中c(OH－)增大，易产生Mg(OH)2、Ca(OH)2沉淀而使X电极区域出现浑浊，C正确；X电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，D错误。]‎ ‎8．(2019·广东名校联考)乙醛酸(HOOC—CHO)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法正确的是(　　)‎ A．M电极与直流电源的负极相连 B．每得到1 mol乙醛酸将有2 mol H＋从右室迁移到左室 C．N电极上的电极反应式：HOOC—COOH－2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O D．每消耗0.1 mol乙二醛，在M电极放出2.24 L气体(标准状况下)‎ D　[A.M电极上放出Cl2，Cl2氧化乙二醛生成乙醛酸，N电极上HOOC—COOH放电生成OHC—COOH，故M电极是阳极，M电极与直流电源的正极相连，N电极为阴极，N电极与直流电源的负极相连，故A错误；B.2 mol H＋通过质子交换膜，则电池中转移2 mol电子，根据电极方程式HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，可知生成1 mol乙醛酸，由于两极均有乙醛酸生成，所以生成的乙醛酸为2 mol，故B错误；C.N电极上HOOC—COOH得电子生成HOOC—CHO，则电极反应式为HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，故C错误；D.由N电极的电极反应式可知，每消耗0.1 mol乙二醛转移电子0.2 mol, M电极上发生氧化反应2Cl－－2e－===Cl2↑，则所得氯气的物质的量为0.1 mol，体积为2.24 L(标准状况下)，故D正确。]‎ ‎9．(2018·广西名校联考)K2S2O8(过硫酸钾)是强氧化剂，在水溶液中能将Mn2＋、Cr3＋氧化成MnO、Cr2O。某学习小组拟设计如图装置制备K2S2O8。下列说法正确的是(　　)‎ A．铜极发生氧化反应 B．阳极反应式为2SO－2e－===S2O C．电解时，H＋从交换膜左侧向右侧迁移 D．若产生22.4 L氢气，则转移电子为2 mol B　[由题图知，与电源负极相连的为阴极，铜极为阴极，发生还原反应，A项错误；石墨极为阳极，发生氧化反应，B项正确；氢离子由质子交换膜右侧(阳极)向左侧(阴极)迁移，C项错误；没有指明标准状况，不能根据产生的氢气体积计算转移电子的物质的量，D项错误。]‎ ‎10．城市地下潮湿的土壤中常埋有纵横交错的管道和输电线路，当有电流泄漏并与金属管道形成回路时，就会引起金属管道的腐蚀。原理如图所示，但若电压等条件适宜，钢铁管道也可能减缓腐蚀，此现象被称为“阳极保护”。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．该装置能够将电能转化为化学能 B．管道右端腐蚀比左端快，右端电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ C．如果没有外加电源，潮湿的土壤中的钢铁管道比较容易发生吸氧腐蚀 D．钢铁“阳极保护”的实质是在阳极金属表面形成一层耐腐蚀的钝化膜 B　[该装置相当于电解池，能将电能转化为化学能，A正确。左端是阳极，腐蚀得更快，B错误。如果没有外加电源，潮湿的土壤(接近中性)中的钢铁管道发生原电池反应，所以发生的是吸氧腐蚀，C正确。根据题意，此种腐蚀较慢，所以“阳极保护”实际上是在金属表面形成了一层致密的保护膜，D正确。]‎ ‎11．(2018·全国卷Ⅰ，T13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：‎ ‎①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋‎ ‎②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋‎ 该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)‎ A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTAFe3＋/EDTAFe2＋，溶液需为酸性 C　[根据装置图中物质的转化关系分析电极反应类型，如EDTAFe2＋生成EDTAFe3＋，发生了氧化反应，EDTAFe3＋将H2S氧化成S，本身被还原成EDTAFe2＋，EDTAFe3＋和EDTAFe2＋可循环使用，故石墨烯电极为阳极，阳极与光伏电池的正极连接。CO2发生还原反应生成CO，故ZnO@石墨烯电极为阴极。‎ 阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。]‎ ‎12．(2018·黄石模拟)如图为相互串联的甲、乙两电解池。‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A是__________极，材料是__________，电极反应为__________，电解质溶液为__________。当一极有1 mol纯铜析出时，另一极溶解的铜________________________________________________________________________‎ ‎1 mol(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ ‎(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，电解一段时间后Fe电极附近呈__________色，电极反应式为 ____________________。‎ ‎(3)若甲池为电镀铜装置，当阴极增重12.8 g时，乙池中阳极放出的气体在标准状况下的体积为__________L，若此时乙池剩余液体为400 mL，则电解后溶液的pH为__________。‎ ‎[解析]　(1)与电源负极相连的电极是电解池的阴极，与电源正极相连的电极是电解池的阳极。由图示装置知甲池中A为阴极，B为阳极，乙池中Fe为阴极，C(碳棒)为阳极。‎ 甲池若为精炼铜的装置，则A极材料是纯铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，电解质溶液为CuSO4溶液。阳极材料为粗铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Ni－2e－===Ni2＋，根据电极反应和电子守恒知阴极有1 mol纯铜析出时，阳极溶解的铜小于1 mol。‎ ‎(2)乙池中是电解NaCl溶液，C为阳极，放出Cl2，Fe为阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区溶液呈碱性，若滴入少量酚酞溶液，电解一段时间后Fe极附近呈红色。‎ ‎(3)若甲池为电镀铜装置，阴极增重12.8 g，生成铜的质量为12.8 g，物质的量为0.2 mol，转移电子的物质的量为0.4 mol，根据电子守恒知乙池中阳极放出氯气的物质的量为0.2 mol，在标准状况下的体积为4.48 L；根据2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－知生成OH－的物质的量为0.4 mol，溶液的体积为0.4 L，c(OH－)＝1 mol·L－1，pH＝14。‎ ‎[答案]　(1)阴　纯铜　Cu2＋＋2e－===Cu　CuSO4溶液(其他合理答案也可以)　小于 ‎(2)红　2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)‎ ‎(3)4.48　14‎ ‎[B级　能力提升]‎ ‎13．电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．为增强导电性，可用金属铜作阳极 B．电解过程中阴、阳极产生的气体的物质的量之比为3∶1‎ C．阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．阳极的电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋8OH－===CO＋N2↑＋6H2O A　[如用金属铜作电解池的阳极，则电极本身会发生氧化反应，不能达到电解尿素的目的，故A错误；根据得失电子守恒，电解过程中阴极产生的H2和阳极产生的N2的物质的量之比为3∶1，故B正确；阴极发生还原反应生成氢气的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故C正确；阳极发生氧化反应得到N2的电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋8OH－===CO＋N2↑＋6H2O，故D正确。]‎ ‎14．(2019·荆州模拟)电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，以下说法正确的是(　　)‎ A．产物丙为硫酸溶液 B．a极与电源的负极相连 C．离子交换膜d为阴离子交换膜 D．a电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ A　[电解Na2SO4溶液的实质是电解水，则两极产生的气体为H2和O2；测得同温同压下，气体甲和气体乙的体积比约为1∶2，则甲为O2，乙为H2；所以电极a为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，Na2SO4溶液中的SO透过阴离子交换膜(c)进入左侧溶液，则产物丙为H2SO4溶液，A正确；a为阳极，则a极与电源的正极相连，B错误；b极为阴极，溶液中阳离子要透过离子交换膜向b极移动，则离子交换膜d为阳离子交换膜，C错误；a极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，D错误。]‎ ‎15．某同学进行下列实验：‎ 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴入1滴含酚酞和K3[Fe(CN)6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如右图所示的“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　[食盐水呈中性，生铁片在食盐水中发生吸氧腐蚀，A正确；中心区域为蓝色，说明有Fe2＋生成，则中心区发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，B正确；边缘处为红色，说明有OH－生成，使酚酞显红色，则边缘处反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；在两色环交界处出现铁锈，则交界处发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3分解生成铁锈Fe2O3，D错误。]‎