安徽专用版高考化学 课时提能演练二十七 92 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 新人教版含精细解析

安徽专用版高考化学 课时提能演练二十七 92 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 新人教版含精细解析

‎【安徽】2019版化学复习方略 课时提能演练(二十七) 9.2 电解池 金属的电化学腐蚀与防护（人教版）‎ ‎（45分钟 100分）‎ 一、选择题(本题包括10小题，每小题6分，共60分)‎ ‎1.下列有关金属保护方法的说法中正确的是(　　)‎ A.我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B.白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很慢 C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法 D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法 ‎2.下列有关电化学的示意图中正确的是(　　)‎ ‎3.如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降，一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法中不正确的是(　　)‎ A.开始时发生的是析氢腐蚀 B.一段时间后发生的是吸氧腐蚀 C.两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋‎ D.析氢腐蚀的总反应式为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2‎ ‎4.下列说法正确的是(　　)‎ A.(2019·江苏高考)铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀 B.(2019·江苏高考)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应 C.(2019·山东高考)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al D.(2019·潍坊模拟)电解食盐水一段时间后，可通入一定量的HCl气体来恢复原溶液 ‎5.(2019·昆明模拟)如图是模拟电化学反应装置图。下列说法正确的是(　　)‎ A.开关K置于N处，则铁电极的电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋‎ B.开关K置于N处，可以减缓铁的腐蚀 C.开关K置于M处，则铁电极的电极反应式为： 2Cl－－2e－===Cl2↑‎ D.开关K置于M处，电子从碳棒经开关K流向铁棒 ‎6.(2019·黄山模拟)高铁酸盐在能源、环境保护等方面有着广泛的用途，可以用电解法制高铁酸盐(已知高铁酸盐在酸性条件下不稳定)，总反应式为：Fe＋2H2O＋2OH－3H2↑＋FeO。下列说法正确的是(　　)‎ A.铁为阳极，H2SO4为电解液 B.铁为阴极，浓NaOH为电解液 C.阳极发生的电极反应为：Fe＋8OH－－6e－===4H2O＋FeO D.若铁失去3 mol电子，在阴极可以得到‎33.6 L氢气 ‎7.(2019·山东高考)以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是(　　)‎ A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程 B.因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C.电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率 D.镀锌层破损后对铁制品失去保护作用 ‎8.(2019·池州模拟)将质量相等的银片和铂片插入硝酸银溶液(足量)中，银片与电源正极相连，铂片与电源负极相连。以电流强度‎1 A通电10 min，然后反接电源，以电流强度‎2 A继续通电10 min。下列为表示银电极的质量、铂电极的质量、电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图，正确的是(　　)‎ ‎9.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH依次为升高、不变、降低的是(　　)‎ A.AgNO3　CuCl2　Cu(NO3)2‎ B.KCl　Na2SO4　CuSO4‎ C.CaCl2　KOH　NaNO3‎ D.HCl　HNO3　K2SO4‎ ‎10.(易错题)图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的 是(　　)‎ A.滤纸上c点附近会变红色 B.Cu电极质量减小，Pt电极质量增大 C.Z中溶液的pH先减小，后增大 D.溶液中的SO向Cu电极定向移动 二、非选择题(本题包括3小题，共40分)‎ ‎11.(12分)(2019·宿州模拟)“水”电池是利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电的一种新型电池。‎ ‎(1)研究表明，电池用二氧化锰纳米棒为正极材料可提高发电效率，这是利用纳米材料具有______________________的特性，使之能与钠离子充分接触。‎ ‎(2)“水”电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，该电池的负极反应式为　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(3)利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。‎ ‎①若图中的电池为“水”电池，则其与a极相连的电极是由下列物质中的　　　　制成。‎ A.MnO2　 B.Ag　 C.NaCl D.Na2Mn5O10　 E.AgCl ‎②a极的电极反应式为______________________________________________。‎ ‎③电解液c可以是__________________________________________________。‎ A.纯水　　　　 　　B.Na2SO4溶液 C.H2SO4溶液 D.CuCl2溶液 ‎④当生成1 mol Fe(OH)2白色沉淀时将消耗MnO2　　　 mol。‎ ‎12.(15分)(探究题)请分析下列有关铝盐溶液电解时的变化情况。‎ ‎(1)用石墨作电极，用如图装置电解AlCl3溶液，两极均产生气泡，阴极区有沉淀生成。持续电解，在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是　　　　　　，解释此现象的离子方程式是____________________________________________‎ ‎__________________________________________________________________。‎ ‎(2)若用石墨作电极电解NaCl和Al2(SO4)3的混合溶液，混合溶液中二者的物质的量浓度分别为3 mol·L－1、0.5 mol·L－1，则下列表示电解过程的曲线正确的是________________________________________________________________。‎ ‎13.(13分)(预测题)已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol 电子时铁电极的质量减少‎11.2 g。请回答下列问题。‎ ‎(1)A是铅蓄电池的　　　　极，铅蓄电池正极反应式为____________________‎ ‎　　　　，放电过程中电解液的密度　　　　(填“减小”、“增大”或“不变”)。‎ ‎(2)Ag电极的电极反应式是　　　　，该电极的电极产物共　　　　g。‎ ‎(3)Cu电极的电极反应式是　　　　，CuSO4溶液的浓度　　　　(填“减小”、“增大”或“不变”)。‎ ‎(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示　　　　　　　。‎ a.各U形管中产生的气体的体积 b.各U形管中阳极质量的减少量 c.各U形管中阴极质量的增加量 答案解析 ‎1.【解析】选B 。A项中搪瓷层破损后，铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层破损后不能起到防止铁生锈的作用；B项中镀层破损后，由于锌的金属活泼性比铁的强，与铁构成原电池，锌作负极，保护铁不被腐蚀；C选项是牺牲阳极的阴极保护法；D项中是用沥青作涂层的涂层保护法。‎ ‎2.【解析】选D。A中Zn为负极；B中左池应为ZnSO4溶液，右池应为CuSO4溶液；C中粗铜应作阳极，精铜应作阴极。‎ ‎3.【解析】选D。在酸性条件下发生析氢腐蚀：2H＋＋2e－===H2↑，产生的氢气使试管内压强增大，造成U形管左端红墨水水柱下降，A项正确。发生析氢腐蚀一段时间后，溶液中的c(H＋)逐渐减小，在酸性很弱或中性条件下则发生吸氧腐蚀：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，反应中消耗氧气使试管内压强减小，造成U形管左端红墨水水柱上升，B项正确。无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，负极都是铁失去电子，即：Fe－2e－===Fe2＋，C项正确。析氢腐蚀，负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：2H＋＋2e－===H2↑，总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，D项错误。‎ ‎4.【解析】选D。A项，在海轮上装铜块，海轮外壳(含铁)、铜和溶有电解质的海水，形成原电池，铁的腐蚀加快，A项错；B项，铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应，B项错误；C项，因氧化性：Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞‎ Fe2＋＞Al3＋，故电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上Fe3＋首先生成 Fe2＋，然后析出铜，最后能生成H2，但不能析出铝和铁，故C错误；D项，电解食盐水消耗的是HCl，通入HCl可使溶液复原，D正确。‎ ‎5.【解析】选B。开关K置于N处，构成电解池，铁电极为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，铁的腐蚀减缓；开关K置于M处，构成原电池，铁电极为负极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋，电子从铁棒经开关K流向碳棒。‎ ‎6.【解析】选C。由总反应式和题意可知，电解过程中，Fe作阳极，被氧化，电解液应是强碱溶液，A、B项错误；Fe生成FeO时失去6 mol电子，C项正确；若Fe失去3 mol电子，则阴极上可生成1.5 mol H2，但不说明温度和压强，无法判断H2的体积，D项错误。‎ ‎7.【解题指南】解答本题时要注意以下两点：‎ ‎(1)电池的充、放电过程必须是可逆过程；‎ ‎(2)电解时电路中通过的电量与反应物有定量关系，与能量的转化形式无关。‎ ‎【解析】选C。A项，未通电前上述镀锌装置可构成原电池，原电池反应为吸氧腐蚀反应，而电镀时所发生的反应为Zn2＋＋2e－===Zn，它们是不同的两个反应，故电镀过程不是该原电池的充电过程，A错误；B项，电解过程中确实存在电能转化成热能的情况，但电镀时通过的电量与析出的锌的量存在确定的关系，与能量的转化形式无关，B错误；C项，电解速率与电流强度有关，与温度无关，C正确；D项，镀锌层破损后，能形成锌铁原电池，铁为正极，锌为负极，同样起到保护铁的作用，D错误。‎ ‎8.【解析】选C。通电前10 min，阳极(银片)上发生氧化反应：Ag－e－===Ag＋，银电极质量减轻，阴极(铂片)发生还原反应：Ag＋＋e－===Ag，铂电极质量增加。当电源反接后，由于电流强度是原来的2倍，故先考虑前5 min的情况，此时附有Ag的铂片作阳极：电极反应式为Ag－e－===Ag＋，通电5 min后，前一过程析出的银全部溶解，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag，前一过程溶解的银又复原，银电极又恢复为原来的质量。通电的后5 min，阳极(铂片)上溶液中的氢氧根离子放电生成O2，而阴极(银片)上继续析出银，且析出银的质量和溶解的银的质量相等。对照图像得只有选项C符合题意。‎ ‎9.【解析】选B。由电解规律可得：‎ 类　型 化学物质 pH变化 放O2生酸型 CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2‎ 降低 放H2生碱型 KCl、CaCl2‎ 升高 电解电解质型 CuCl2‎ 升高 HCl 升高 电解H2O型 NaNO3、Na2SO4、K2SO4‎ 不变 KOH 升高 HNO3‎ 降低 故选B。‎ ‎10.【解析】选A。紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H＋放电，产生OH－，c点附近会变红色，A正确；电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH－放电：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2＋得电子，生成铜，总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt电极附近生成H＋，则SO 向Pt电极移动，B、D不正确。随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，再电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，C不正确。‎ ‎11.【解题指南】解答本题要注意两点：‎ ‎(1)由水电池的总反应式判断正、负极反应；‎ ‎(2)电解制备Fe(OH)2的电极反应和对电解液的要求。‎ ‎【解析】(1)纳米材料颗粒小，表面积大，有较强的吸附能力。‎ ‎(2)该电池负极材料是银，发生氧化反应生成AgCl。‎ ‎(3)①图中与a极连接的是电池的正极，电极材料是MnO2纳米棒。‎ ‎②a极是电解池的阳极，电极材料应是Fe，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。‎ ‎③纯水不能作电解液，为制备Fe(OH)2，电解液不能用酸性溶液，也不能用CuCl2溶液，故选B。‎ ‎④水电池的正极反应为5MnO2＋2e－===Mn5O，电解池的阳极反应为Fe－2e－＋‎ ‎2OH－===Fe(OH)2得Fe(OH)2～5MnO2。‎ 答案：(1)较强吸附能力(或较大表面积)‎ ‎(2)Ag＋Cl－－e－===AgCl ‎(3)①A　②Fe－2e－===Fe2＋　③B　④5‎ ‎12.【解析】(1)用惰性电极电解AlCl3溶液，起始时总反应方程式可表示为2AlCl3＋6H2O2Al(OH)3↓＋3Cl2↑＋3H2↑，阴极区产物为Al(OH)3和H2，故阴极区有白色沉淀Al(OH)3生成，随着电解的进行，AlCl3消耗完，这时相当于电解水，阴极上H＋放电，导致阴极区碱性增强，之前生成的Al(OH)3又慢慢溶解，离子方程式可表示为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。‎ ‎(2)本题是对混合溶液的电解，可对4种离子进行重新组合，由题知，电解NaCl和Al2(SO4)3的混合溶液相当于电解1 mol·L－1 AlCl3溶液，电解过程中总反应式可表示为2AlCl3＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑＋3Cl2↑，由此可知选项A、D正确。‎ 答案：(1)白色沉淀逐渐溶解至消失 Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O ‎(2)A、D ‎13.【解析】根据在电解过程中铁电极质量的减少可判断A是电源的负极，B是电源的正极，电解时Ag极作阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，左侧U形管中总反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。右侧U形管相当于电镀装置，Zn电极作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，铜电极作阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，电镀过程中CuSO4溶液的浓度保持不变，根据上述分析可得答案。‎ 答案：(1)负　PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　减小 ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑　0.4‎ ‎(3)Cu－2e－===Cu2＋　不变　(4)b