2020届高考化学一轮复习电解池金属的腐蚀和防护作业

2020届高考化学一轮复习电解池金属的腐蚀和防护作业

‎　　建议用时：40分钟　　　满分：100分 一、选择题(每题6分，共60分)‎ ‎1．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　)‎ A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 答案　A 解析　水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，A正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，C错误；地下钢管连接镁块形成了原电池，属于牺牲阳极的阴极保护法，D错误。‎ ‎2．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(　　)‎ A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B．图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小 C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大 D．图d中，Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 答案　B 解析　因液面处氧气的浓度大且与海水接触，故在液面处铁棒腐蚀最严重，A错误；接通开关后形成原电池，Zn的腐蚀速率增大，H＋在Pt电极上放电产生H2，C错误；干电池自放电腐蚀主要是由Zn的还原作用引起的，D错误。‎ ‎3．以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(　　)‎ A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体 C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小 答案　D 解析　以石墨为电极，电解KI溶液的方程式是2KI＋2H2OI2＋H2↑＋2KOH。在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞溶液变为红色，A正确；阴极有H2生成，B正确；由于其中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质遇淀粉，溶液变为蓝色，C正确；因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的pH变大，D错误。‎ ‎4.如图是一个石墨作电极，电解稀的Na2SO4溶液的装置，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．逸出气体的体积，A电极的小于B电极的 B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 C．A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶解呈中性 答案　D 解析　A、B电极反应式分别为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，相同温度和压强下，A电极生成气体体积大于B电极，A错误；阳极上生成O2，阴极上生成H2，O2和H2都是无色无味气体，B错误；由电极反应式知，A电极附近溶液呈碱性，B电极附近溶液呈酸性，则A电极溶液呈蓝色，B电极溶液呈红色，C错误；惰性电极电解稀的Na2SO4溶液，实际是电解水，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性，D正确。‎ ‎5.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是(　　)‎ A．氯碱工业中，X电极上反应式是 ‎4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变 C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜 D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁 答案　D 解析　氯碱工业中阳极是Cl－放电生成Cl2，A错误；电解精炼铜时阳极粗铜溶解，阴极Cu2＋放电析出Cu，但是粗铜中含有锌、铁、镍等杂质，使得溶液中Cu2＋浓度变小，B错误；铁片上镀铜时，阴极应该是铁片，阳极是纯铜，C错误；D正确。‎ ‎6.工业上，常用NCl3制备水的消毒剂ClO2。利用如图装置电解氯化铵和盐酸的混合溶液制得NCl3(已知NCl3的水溶液具有漂白性)。下列推断正确的是(　　)‎ A．石墨极为正极 B．铁极附近电解质溶液的pH减小 C．每生成1 mol NCl3时必转移3 mol电子 D．电解反应为NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑‎ 答案　D 解析　石墨极为阳极，A错误；铁为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故溶液的酸性逐渐减弱，pH增大，B错误；每生成1 mol NCl3，必转移6 mol电子，C错误。‎ ‎7．在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．a电极为电解池的阳极 B．阳极的电极反应式：NH＋3F－－6e－===NF3＋4H＋‎ C．H＋由b极移向a极，并参与电极反应 D．电解过程中可能还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是F2‎ 答案　C 解析　由图示可知H＋在阴极(b)得到电子生成H2，则a电极是电解池的阳极，A正确；阳极是NH失去电子生成NF3和H＋，B正确；阳离子(H＋)由阳极(a)流向阴极(b)，并参与电极反应，C错误；电解过程中，F－可能在阳极失去电子生成氧化性极强的F2，D正确。‎ ‎8．电解法处理酸性含铬(主要含有Cr2O)废水时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式被除去，下列说法不正确的是(　　)‎ A．阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋‎ B．过程中有Fe(OH)3沉淀生成 C．电解过程中溶液pH不会变化 D．电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O被还原 答案　C 解析　Fe板作阳极，为活性电极，Fe失电子，发生氧化反应生成Fe2＋，阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋，A项正确；阴极发生还原反应，溶液中的H＋得到电子生成氢气，H＋浓度减小，铁离子水解生成Fe(OH)3沉淀，B项正确；由反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O可知，处理过程中消耗H＋，溶液的酸性减弱，溶液pH增大，C项错误；Fe－2e－===Fe2＋，则电路中每转移12 mol电子需要消耗6 mol Fe，再根据处理过程的反应方程式，得6Fe～12e－～6Fe2＋～Cr2O，故被还原的Cr2O的物质的量为1 mol，D项正确。‎ ‎9．(2018·青岛模拟)假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是(　　)‎ A．当K闭合时，装置A发生吸氧腐蚀，在电路中作电源 B．当K断开时，装置B锌片溶解，有氢气产生 C．当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④‎ D．当K闭合后，装置A、B中溶液的pH均变大 答案　A 解析　当K闭合时，装置B能自发进行氧化还原反应，所以装置B为原电池，则装置A、C、D都是电解池，A项错误；当K断开时，装置B不能构成原电池，锌片和稀硫酸发生化学腐蚀而溶解，有氢气产生，B项正确；当K闭合后，装置B为原电池，装置A、C、D为电解池，电子从负极流向阴极，再从阳极流向阴极，所以整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④，C项正确；当K闭合后，装置A中阴极上H＋放电，阳极上Cl－放电，导致溶液中OH－浓度增大，溶液的pH增大，装置B中正极上H＋放电导致溶液中H＋浓度减小，溶液的pH增大，D项正确。‎ ‎10．(2018·武汉调研)厨房垃圾发酵液通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。下列说法正确的是(　　)‎ A．通电后，阳极附近pH增大 B．电子从负极经电解质溶液回到正极 C．通电后，A－通过阴离子交换膜从阴极区进入浓缩室 D．当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol O2生成 答案　C 解析　由题图可知，阳极上电解水产生H＋和O2，所以通电后，阳极附近pH减小，A项错误；电子不进入电解质溶液，电解质溶液导电是通过带电离子的定向移动，B项错误；电解池中，阴离子向阳极方向移动，故通电后，A－‎ 通过阴离子交换膜从阴极区进入浓缩室，C项正确；根据阳极的电极反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有0.5 mol O2生成，D项错误。‎ 二、非选择题(共40分)‎ ‎11．(20分)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为__________________________。‎ ‎(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳级”)，总反应方程式为______________________________。‎ ‎(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况下)，丙池中________极析出________g铜。‎ ‎(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ 答案　(1)原电池　CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O ‎(2)阳极　4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3‎ ‎(3)280　D　1.60　(4)减小　增大 解析　(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。‎ ‎(2)乙池中为用惰性电极电解AgNO3溶液，其中A作阳极，B作阴极，总反应式为：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。‎ ‎(3)根据各电极上转移的电子相同，得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝ L＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝ g＝1.60 g。‎ ‎(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，则溶液pH增大，而甲中总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH减小。‎ ‎12．(20分)如图装置甲是某可充电电池的示意图，该电池放电的化学方程式为2K2S2＋KI3===K2S4＋3KI，图中的离子交换膜只允许K＋通过，C、D、F均为石墨电极，E为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时C、D两电极产生的气体体积相同，E电极质量减少1.28 g。‎ ‎(1)装置甲的A电极为电池的________极，电解质中的K＋从离子交换膜的________(填“左侧”或“右侧”，下同)向离子交换膜的________迁移；B电极的电极反应式为________________________。‎ ‎(2)装置乙D电极析出的气体是________，体积为________ mL(标准状况)。‎ ‎(3)若将装置丙中的NaCl溶液改换成FeCl2和FeCl3的混合溶液。从反应初始至反应结束，丙装置溶液中金属阳离子物质的量浓度与转移电子的物质的量的变化关系如图所示。‎ Ⅰ.图中②表示的是________(填金属离子符号)的变化曲线。‎ Ⅱ.反应结束后，若用0.5 mol·L－1 NaOH溶液沉淀丙装置溶液中的金属阳离子(设溶液体积为100 mL)，则至少需要0.5 mol·L－1 NaOH溶液________ mL。‎ 答案　(1)负　左侧　右侧　I＋2e－===3I－　‎ ‎(2)H2(或氢气)　224　(3)Ⅰ.Fe2＋　Ⅱ.28‎ 解析　(1)由E电极(铜)的质量减少可知E为阳极，则F为阴极，A为负极，B为正极，C为阳极，D为阴极。原电池中阳离子从负极移向正极，即K＋由左侧透过离子交换膜移向右侧。根据电池放电的化学方程式知，I在正极得电子发生还原反应，生成I－。‎ ‎(2)D电极上首先发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，当Cu2＋消耗尽时，发生反应2H＋＋2e－===H2↑，根据得失电子守恒，该电极析出的H2的体积(标准状况下)为：‎ ×22400 mL·mol－1＝224 mL。‎ ‎(3)Ⅰ.若将装置丙中的NaCl溶液改换成FeCl2和FeCl3的混合溶液，则电解时，阳极(E电极)发生反应Cu－2e－===Cu2＋，阴极(F电极)发生反应Fe3＋＋e－===Fe2＋，故①、②、③分别表示Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋的变化曲线。Ⅱ.由题图中曲线可以看出，反应后溶液中c(Cu2＋)＝2×10－2 mol·L－1，c(Fe2＋)＝5×10－2 mol·L－1，c(Fe3＋) ＝0 mol·L－1，要使溶液中的金属阳离子完全沉淀，需要n(NaOH)＝[n(Cu2＋)＋n(Fe2＋)]×2＝(0.02 mol·L－1＋0.05 mol·L－1)×0.1 L×2＝0.014 mol，V(NaOH)＝＝0.028 L，即28 mL。‎