2020高考化学二轮复习课时作业6电化学金属腐蚀含解析

2020高考化学二轮复习课时作业6电化学金属腐蚀含解析

课时作业(六)‎ ‎1．结合题图判断，下列说法不正确的是(　　)‎ A．钢铁表面水膜酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀 B．钢铁表面水膜酸性较强，发生析氢腐蚀 C．钢闸门作为阴极而受到保护 D．将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好 答案　D 解析　当钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性时，铁在负极放电，氧气在正极上放电生成OH－，发生吸氧腐蚀，A项正确；当钢铁表面的水膜呈酸性时，铁在负极放电，水膜中的氢离子在正极放电生成氢气，发生析氢腐蚀，B项正确；在电解池中，阴极被保护，故要保护钢闸门，就要使钢闸门做电解池的阴极，C项正确；在原电池中，正极被保护，钢是铁的合金，金属活动性顺序：锌>铁>铜，当将锌板换成铜板后，铜做正极被保护，钢闸门做负极被腐蚀，起不到保护钢闸门的作用，D项错误。‎ ‎2．二氧化氯(ClO2，黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备，其原理如图所示：‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ 10‎ A．b电极接电源的负极，在b极区流出的Y溶液是稀盐酸 B．二氧化氯发生器中排出的X溶液中溶质主要为NaCl和NaOH C．电解过程中二氧化氯发生器中产生2.24 L(标准状况)NH3，则b极产生0.6 g H2‎ D．电解池a极的电极反应式为NH4＋－6e－＋4OH－＋3Cl－===NCl3＋4H2O 答案　D 解析　电解池右侧产生氢气，则b电极接电源的负极，氢离子得电子产生氢气，氯离子通过阴离子交换膜进入左侧，盐酸变稀，则流出的Y溶液是稀盐酸，A项正确；二氧化氯发生器中发生的反应为NCl3＋6NaClO2＋3H2O===3NaCl＋3NaOH＋6ClO2↑＋NH3↑，则排出的X溶液中溶质主要为NaCl和NaOH，B项正确；电解过程中二氧化氯发生器中产生2.24 L(标准状况)NH3，根据反应NCl3＋6NaClO2＋3H2O===3NaCl＋3NaOH＋6ClO2↑＋NH3↑可知，转移的电子的物质的量为0.6 mol，则b极产生0.6 g H2，C项正确；电解池a极的电极反应式为NH4＋－6e－＋3Cl－===NCl3＋4H＋，D项错误。‎ ‎3．研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池，充放电时AlCl4－和Al2Cl7－两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，其放电工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时，电子由石墨(Cn)电极经用电器流向铝电极 B．放电时，有机阳离子向铝电极方向移动 C．充电时，铝电极上发生氧化反应 D．放电时，负极的电极反应为Al－3e－＋7AlCl4－===4Al2Cl7－‎ 答案　D 解析　放电时该装置是原电池，铝是活性电极，石墨为惰性电极，因此铝为负极，石墨为正极，电子由铝电极经用电器流向石墨(Cn)电极，A项错误；放电时该装置是原电池，在原电池中，阳离子向正极移动，有机阳离子由铝电极向石墨电极方向移动，B项错误；充电时，铝电极为阴极，阴极发生还原反应，C项错误；根据题图可知，放电时，铝为负极，铝得电子生成Al2Cl7－，负极反应为Al－3e－＋7AlCl4－===4Al2Cl7－，D项正确。‎ ‎4．近几年我国科学家对于可充放电式锌－空气电池的研究取得重大进展。电池装置如图所示，该电池的核心是驱动氧化还原反应(ORR)和析氧反应(OER)，KOH溶液为电解质溶液，放电的总反应方程式为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)42－。下列有关说法正确的是(　　)‎ 10‎ A．可逆锌－空气电池实际上是二次电池，放电时电解质溶液中K＋向负极移动 B．在电池产生电力的过程中，空气进入电池，发生ORR反应，并释放OH－‎ C．发生OER反应的电极反应式为2H2O－4e－===O2＋4H＋‎ D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)‎ 答案　B 解析　放电时该装置为原电池，溶液中阳离子向正极移动，即K＋向正极移动，A项错误；O2作为反应物时氧元素的化合价降低，被还原，通入O2的电极为原电池的正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，在电池产生电力的过程中，空气进入电池，发生ORR反应，并释放OH－，B项正确；发生OER反应的电极反应式为4OH－－4e－===O2＋2H2O，C项错误；由放电的总反应方程式可知反应每转移4 mol电子，消耗1 mol氧气，故放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气11.2 L(标准状况)，D项错误。‎ ‎5．图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能，图乙是一种用惰性电极电解饱和食盐水的消毒液发生器。下列说法不正确的是(　　)‎ A．图甲的X点要与图乙中的a极连接 B．图乙中b极的电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑‎ C．当N极消耗1 mol气体时，有2 mol H＋通过离子交换膜 D．若有机废水中主要含有淀粉，则图甲中M极反应为：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2↑＋24nH＋‎ 答案　C 解析　图甲中N极上O2转化为H2O，发生还原反应，则N极为正极，M极为负极，图乙通过电解饱和食盐水获得消毒液，则a极析出H2，b极析出Cl2，a极为阴极，b极为阳极，电解池的阳极与电源正极相连，电解池的阴极与电源负极相连，故X点与a极相连，A项正确；图乙中b极析出氯气，电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑，B项正确；根据O2＋4e－＋4H＋===2H2O，当N极消耗1 mol气体时，转移4 mol电子，故有4 mol H＋通过离子交换膜，C 10‎ 项错误；若有机废水中主要含有淀粉，则图甲中M极上淀粉转化为CO2，电极反应为：(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne－===6nCO2↑＋24nH＋，D项正确。‎ ‎6．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SO42－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 答案　D 解析　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＋＋SO42－===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SO42－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；原电池负极发生反应：Pb－2e－＋SO42－===PbSO4，电解池阴极发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，由图可知原电池和电解池串联，因此各电极上转移电子数相等，由此可得关系式：Pb～H2，每消耗103.5 g Pb，理论上阴极生成H2的物质的量n(H2)＝n(Pb)＝＝0.5 mol，D项正确。‎ ‎7．一种太阳能储能电池的工作原理如图所示，已知锂离子电池的总反应为：Li1－xNiO2＋xLiC6LiNiO2＋xC6。下列说法错误的是(　　)‎ A．该锂离子电池为二次电池 B．该锂离子电池充电时，n型半导体作为电源正极 10‎ C．该锂离子电池放电时，Li＋从a极移向b极 D．该锂离子电池放电时，b极上发生还原反应，电极反应式为：Li1－xNiO2＋xe－＋xLi＋===LiNiO2‎ 答案　B 解析　题图所示锂离子电池能实现充电和放电，为二次电池，A项正确；充电时a极为阴极，则n型半导体为电源负极，B项错误；电池放电时，Li＋从负极向正极移动，即Li＋从a极向b极移动，C项正确；电池放电时，b极为正极，发生还原反应，其电极反应式为Li1－xNiO2＋xe－＋xLi＋===LiNiO2，D项正确。‎ ‎8．全钒电池以惰性材料作电极，在电解质溶液中发生的原电池反应为：VO2＋(黄色)＋V2＋(紫色)＋2H＋===VO2＋(蓝色)＋H2O＋V3＋(绿色)。下列说法不正确的是(　　)‎ A．正极反应为VO2＋＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O B．负极附近的溶液由紫色逐渐变为绿色 C．反应每生成1 mol H2O时转移电子的物质的量为0.5 mol D．原电池使用过程中溶液的pH逐渐增大 答案　C 解析　由电池总反应VO2＋(黄色)＋V2＋(紫色)＋2H＋===VO2＋(蓝色)＋H2O＋V3＋(绿色)可得，VO2＋为正极的活性物质，V2＋为负极的活性物质，所以左室为正极室，右室为负极室。正极反应为VO2＋＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，A项正确；负极反应为V2＋－e－===V3＋，所以负极附近溶液的颜色由紫色逐渐变为绿色，B项正确；由电极反应VO2＋＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O可知，反应每生成1 mol H2O时转移电子的物质的量为1 mol，C项错误；由原电池总反应可知，反应过程中H＋被不断消耗，所以溶液的pH逐渐增大，D项正确。‎ ‎9．高压直流电线路的瓷绝缘子经日晒雨淋容易出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ 10‎ C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn D．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 答案　C 解析　通电时，锌环与电源正极相连，作阳极，发生氧化反应，A项正确；通电时，铁帽为阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B项正确；断电时，形成原电池，锌环为负极，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋，C项错误；断电时，形成原电池，铁帽为正极，此为牺牲阳极的阴极保护法，仍能防止铁帽被腐蚀，D项正确。‎ ‎10．金属－硫电池价格低廉，使用寿命长，能量密度高，因而在电池研究领域得到广泛关注。常温下新型Mg－S电池放电时的总反应为：Mg＋nS===MgSn。下列关于该电池的说法正确的是(　　)‎ A．负极材料为金属镁，正极材料为固体硫 B．电解质溶液可选用硫酸铜溶液 C．放电时，溶液中的阳离子向负极移动 D．将金属镁换成金属钠或锂也可以形成原电池 答案　D 解析　该电池的负极材料为Mg，但正极材料不是固体硫，因为固体硫不导电，A项错误；电解质溶液不能选用硫酸铜溶液，否则正极为Cu2＋得电子而不是S得电子，B项错误；放电时溶液中的阳离子向正极移动，C项错误；若将金属镁换成金属钠或锂，则总反应为2Na＋nS===Na2Sn或2Li＋nS===Li2Sn，也可以形成原电池，D项正确。‎ ‎11．燃烧产生的尾气中含有一定量的NO。科学家们设计了一种间接电化学处理法除去其中NO的装置，如图所示，它可以将NO转化为NH4＋。下列说法正确的是(　　)‎ A．a连接电源的正极 B．图中的离子交换膜应为阴离子交换膜 C．当NO吸收柱中产生1 mol SO32－时，理论上处理的NO气体的体积为8.96 L(标准状况)‎ D．Pt电极B上发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ 答案　D 解析　由题图可知，电极A上SO22－→S2O42－，S元素的化合价由＋4价降低至＋3价，电极A上发生还原反应，则电极A作阴极，a连接电源的负极，A项错误；电极B作阳极，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑；电极A上发生反应：2SO32－＋4H＋＋2e－‎ 10‎ ‎===S2O42－＋2H2O，阳极上生成H＋，阴极上消耗H＋，故题图中的离子交换膜是阳离子交换膜，B项错误，D项正确；1 mol NO转化为1 mol NH4＋时转移5 mol电子，而NO吸收柱中生成1 mol SO32－时转移1 mol电子，即消耗0.2 mol NO，其在标准状况下的体积为4.48 L，C项错误。‎ ‎12．空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。如图为RFC工作原理示意图，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．当有0.8 mol电子转移时，b极产生4.48 L O2‎ B．为了增强导电性可以将左边容器中的水改为NaOH溶液 C．d极上发生的电极反应是2H＋＋2e－===H2↑‎ D．c极上发生氧化反应，A池中的H＋可以通过隔膜进入B池 答案　B 解析　A项，没有说明气体所处状况，无法根据物质的量计算生成气体的体积，错误；B项，NaOH是强电解质，可以增强溶液的导电性，正确；C项，气体X是H2，气体Y是O2，所以d电极是负极，c电极是正极，d电极上是H2发生失去电子的氧化反应：H2－2e－===2H＋，错误；D项，c电极上是O2在酸性介质中发生得到电子的还原反应，H＋从B池通过隔膜进入A池，错误。‎ ‎13．原电池装置Ⅰ若把盐桥(含氯化钾的琼胶)换成粗铜丝，左侧电解质溶液换成硫酸铜溶液，如图Ⅱ所示，两装置均工作一段时间(假设电极材料和电解质溶液均充足，且忽略能量损耗)，下列关于两装置的说法正确的是(　　)‎ A．两装置中锌(a)、锌(c)两电极均发生氧化反应 B．当装置Ⅰ中铜(b)电极增重64 g时，盐桥中转移2 mol电子 C．取出装置Ⅱ中粗铜丝小心洗涤，干燥称重，比原铜丝质量小 D．装置Ⅰ中右侧硫酸铜溶液浓度几乎不变 10‎ 答案　A 解析　两装置中Zn均发生失电子的氧化反应，A项正确；装置Ⅰ为原电池，原电池中电子在外电路中定向移动，阴、阳离子在电解质溶液和盐桥中定向移动，B项错误；装置Ⅱ中左侧烧杯粗铜丝上析出铜、右侧烧杯中粗铜丝溶解，由得失电子守恒可知溶解的铜与析出的铜质量相等，所以粗铜丝的质量不变，C项错误；装置Ⅰ中右侧Cu(b)上析出铜，所以CuSO4溶液的浓度减小，D项错误。‎ ‎14．氧化亚铜可作杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂、红色玻璃染色剂，电解制备氧化亚铜的原理如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A．理论上，除铜电极外，只需对电解液补充水，电解便可连续进行 B．溶液中生成Cu2O的离子方程式为2CuCl32－＋H2O===Cu2O↓＋6Cl－＋2H＋‎ C．N极的电极反应式为Cu－e－＋3Cl－===CuCl32－‎ D．M与电源的负极相连，发生还原反应 答案　B 解析　由图中信息可得，该装置有电源，M极H2O转化为H2和OH－，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，发生还原反应，M作电解池的阴极，则N作阳极，金属Cu在阳极失电子，与Cl－结合生成CuCl32－，CuCl32－中Cu元素化合价为＋1价，可知电极反应式为Cu－e－＋3Cl－===CuCl32－，C项正确；结合阴、阳极的电极反应式可得电池总反应式为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，因此理论上，除铜电极外，只需对电解液补充水，电解便可连续进行，A项正确；阳极生成的CuCl32－与阴极生成的OH－发生反应生成Cu2O，故离子方程式为2CuCl32－＋2OH－===Cu2O↓＋6Cl－＋H2O，B项错误；M作阴极，与电源的负极相连，发生还原反应，D项正确。‎ ‎15．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(　　)‎ 10‎ A．M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．乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸的化学方程式：Cl2＋OHC—CHO＋H2O===HOOC—CHO＋2HCl 答案　D 解析　该电池为电解池，N极附近乙二酸生成乙醛酸发生还原反应，应为阴极，故N极与直流电源的负极相连、M极与直流电源的正极相连，A项错误；N极的电极反应式为HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O，当阴极有1 mol乙醛酸生成时，有2 mol H＋由左室移向右室，但是M极也会生成乙醛酸，M极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，M极附近乙二醛与Cl2发生反应生成乙醛酸，故得到1 mol乙醛酸时，阴极生成的乙醛酸为0.5 mol，将有1 mol H＋从左室迁移到右室，B、C两项错误；氯气具有氧化性，能将醛基氧化为羧基，乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸的化学方程式为Cl2＋OHC—CHO＋H2O===HOOC—CHO＋2HCl，D项正确。‎ ‎16.直接甲醇燃料电池以其供电量大，持续时间长而极具发展前景，其工作原理如图。下列关于它的说法正确的是(　　)‎ A．电子自b极经外电路流向a极 B．b极的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O C．质子交换膜中的H＋流向a极 D．用该电池电解CuSO4溶液，理论上每生成0.1 mol Cu消耗氧气1.12 L 答案　B 解析　A项，由图可知，CH3OH通入a极，空气通入b极，则a极是负极，b极是正极，则电子由a极经外电路流向b极，错误；B项，该燃料电池的电解液呈酸性，则b极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，正确；C项，原电池中阳离子向正极迁移，则质子交换膜中H＋流向b极，错误；D项，电解CuSO4溶液时生成0.1 mol Cu，电路中转移0.2 mol电子，据得失电子守恒可知消耗0.05 mol O2，在标准状况下的体积为1.12 L，但题目未指明1.12 L氧气是否处于标准状况下，错误。‎ ‎17．以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电时工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ 10‎ A．放电时，正极反应为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]‎ B．充电时，Mo(钼)箔接外加电源的负极 C．充电时，Na＋通过离子交换膜从左室移向右室 D．外电路中通过0.2 mol电子的电量时，负极的质量变化为2.4 g 答案　B 解析　由新型可充电钠离子电池放电工作原理图可知，电极为Mo箔和Mg箔，放电时Mg发生氧化反应，则Mg箔是负极，Mo箔是正极。A项，由图可知，放电时，正极上Fe[Fe(CN)6]发生还原反应生成Na2Fe[Fe(CN)6]，则电极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]，正确；B项，充电时，Mo箔连接外加电源的正极，作电解池的阳极，表面发生氧化反应，错误；C项，充电时，Mo箔作阳极，Mg箔作阴极，阳离子向阴极移动，则Na＋通过离子交换膜从左室向右室移动，正确；D项，Mg箔是负极，由图可知，负极反应式为2Mg＋2Cl－－4e－===[Mg2Cl2]2＋，则外电路中通过0.2 mol电子时，负极上消耗0.1 mol Mg，故负极质量变化为2.4 g，正确。‎ 10‎