2014复习备考高考化学红对勾系列一轮复习课时作业22电解池金属的电化学腐蚀与防护

2014复习备考高考化学红对勾系列一轮复习课时作业22电解池金属的电化学腐蚀与防护

课时作业22　电解池　‎ 金属的电化学腐蚀与防护 时间：45分钟　　分值：100分 一、选择题(共48分，每小题4分)‎ ‎1．下列关于工业冶金的描述中不正确的是(　　)‎ A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，阳极反应式为2O2－－4e－===O2↑‎ B．电解法精炼铜，用粗铜作为阴极 C．电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极产物相同 D．在电镀件上电镀锌，用锌盐(如硫酸锌)溶液作为电镀液 ‎[答案]B ‎[解析]向熔融氧化铝中通直流电电解时，氧离子在阳极失电子而生成氧气，故A正确；电解精炼铜时，粗铜为阳极，粗铜中的铜失电子变为铜离子进入溶液，然后在阴极又得电子析出铜，故B错；电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极反应都是氯离子失电子生成氯气，故C正确；电镀锌的目的是使溶液中的锌离子在镀件上得电子而析出，所以电镀液需要选用锌盐溶液。‎ ‎2．某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法不正确的是(　　)‎ A．电解过程中，铜电极上有H2产生 B．电解初期，总反应方程式为 Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑‎ C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出 D．整个电解过程中，H＋的浓度不断减小 ‎[答案]A ‎[解析]电解的开始阶段，阳极Cu放电：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑；随着反应的进行，溶液中Cu2＋浓度增大，一段时间后阴极上会发生Cu2＋＋2e－===Cu，有铜析出，且在不断的反应中消耗H＋，使H＋浓度不断减小。‎ ‎3．氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水。下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中正确的是(　　)‎ A．可以选用石墨棒作为阴、阳极材料，但阳极材料也可以用铁棒 B．用湿润的淀粉－KI试纸靠近阴极区域，试纸变蓝 C．电解过程中，在阳极区域溶液中滴加品红，品红褪色 D．实验结束后，将溶液搅拌，然后用pH试纸检验，溶液呈中性 ‎[答案]C ‎[解析]电解时阳极不能选用活泼的金属材料，故A错；电解时阴极产物为还原产物，故B错；电解时阳极产物为氧化产物，电解饱和食盐水的阳极产物为氯气，故C正确；电解饱和食盐水除生成氢气和氯气外，在阴极还有NaOH产生，所以电解实验结束后，搅拌溶液，溶液中有NaOH，显碱性，故D错。‎ ‎4．下列有关电化学的示意图中正确的是(　　)‎ ‎[答案]D ‎[解析]A项ZN电极应为负极；B项中ZN应插入ZNSO4溶液中，Cu插入CuSO4溶液中；C项电解精炼铜，应粗铜作阳极，精铜作阴极。‎ ‎5 .将含有0.400 mOL Cu(NO3)2和0.400 mOL KCL的水溶液‎1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上析出0.300 mOL Cu，此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为(　　)‎ A．‎3.36 L　　　　　　　 B．‎‎6.72 L C．小于‎5.60 L D．大于‎5.60 L ‎[答案]C ‎[解析]根据电子守恒规律，当在阴极析出0.3 mOL Cu时，电子转移为0.6 mOL。此时在阴极上0.4 mOL CL－已全部反应，除生成 0.2 mOL CL2外，还有0.2 mOL OH－失电子生成O2：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。0.2 mOL OH－失e－生成0.05 mOL O2，放出气体最多为：0.25 mOL ×‎22.4 L/mOL＝‎5.6 L，考虑CL2的溶解应小于‎5.60 L。‎ ‎6．用石墨作为电极电解下列溶液，电解完成之后，向剩余的溶液中加入适量蒸馏水，能使溶液和电解前相同的是(　　)‎ A．NaCL B．H2SO4‎ C．HCL(盐酸) D．AgNO3‎ ‎[答案]B ‎[解析]电解硫酸溶液相当于电解水。‎ ‎7．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，用石墨作电极电解溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是(　　)‎ A．阴极只析出H2‎ B．阳极先析出CL2，后析出O2‎ C．电解最后阶段为电解水 D．溶液pH不断增大，最后为7‎ ‎[答案]D ‎[解析]电解质溶液中N(Na＋)∶N(CL－)∶N(H＋)∶N(SO)＝3∶3∶2∶1，开始电解时产生H2和CL2，产生H2和CL2的同时生成的OH－中和H2SO4，且OH－过量。最后是电解水，因而最后溶液的pH>7，阴极只析出H2，三个阶段分别相当于电解HCL→NaCL→H2O。‎ ‎8．三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCL2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的CL2 在弱碱性条件下生成CLO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是(　　)‎ A．可用铁作为阳极材料 B．电解过程中阳极附近溶液的pH升高 C．阳极反应方程式为：2CL－ －2e－===CL2↑‎ D．1 mOL 二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了0.5 mOL电子 ‎[答案]C ‎[解析]本题考查电解的知识。由题意知阳极：2CL－－2e－===CL2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阴极溶液呈碱性，pH升高，故A、B错误；由Ni2＋―→Ni3＋，失去1 mOL e－故外电路中转移1 mOL e－，即CL－失去1 mOL e－ ，H＋得到1 mOL e－。‎ ‎9．(2013·惠州质检)下列叙述不正确的是(　　)‎ A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2CL－－2e－===CL2↑‎ ‎[答案]A ‎[解析]选项A，铁作阳极，铁要溶解，铁应该作阴极。选项B，ZN的活泼性比Fe强，ZN失去电子而保护了船体。选项C，钢铁发生吸氧腐蚀时，O2在正极获得电子。选项D，CL－的失电子能力强于OH－，电解饱和食盐水时，CL－在阳极失去电子变为CL2。‎ ‎10．现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽，用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。‎ 下列说法中正确的是(　　)‎ A．阳极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ B．从A口出来的是H2SO4溶液 C．a是阳离子交换膜，允许H＋通过 D．Na2SO4溶液从E口加入 ‎[答案]B ‎[解析]惰性电极电解Na2SO4溶液，阳极电解得到O2和H＋，阴极电解得到H2和OH－。离子交换膜将电解槽分为3个区域，Na2SO4溶液从中间区域加入，Na＋通过阳离子交换膜B移向阴极室，SO通过阴离子交换膜a移向阳极室，这样即可得到NaOH和H2SO4。阳极室和阴极室在电解开始时只需分别加入少量H2SO4和NaOH溶液，以增强溶液导电性而又不带入杂质。‎ ‎11．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]图a 中，铁棒发生化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，A项错误；图B中开关由M置于N，Cu—ZN作正极，腐蚀速率减小，B对；图c中接通开关时ZN作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt上放出，C项错误；图D中干电池自放电腐蚀是ZN与C活动性不同形成原电池，与MNO2性质无关，D项错误。‎ ‎12．某同学用下图所示装置进行铜的电解精炼实验(粗铜中有锌、铁、镍、银等杂质，部分导线未画出)，下列说法正确的是(　　)‎ A．a应与c相连接，B应与D相连接 B．电解一段时间，B与D两极析出物质的物质的量相等 C．电解一段时间，B极附近溶液的pH降低 D．电解过程中，Y装置中Cu2＋的浓度始终不变 ‎[答案]B ‎[解析]a为负极，应与纯铜即与D极相连，B为正极，应与粗铜即与c极相连，A错误。B极析出H2，而D极析出Cu，B正确。B极附近溶液的pH升高，C错误。电解过程中，D极析出Cu，c极溶解的不仅有Cu，还有各种金属杂质，因而Y装置中Cu2＋的浓度是减小的，D错误。‎ 二、非选择题(共52分)‎ ‎13．(12分)在50 mL、0.2 mOL·L－1 CuSO4溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)则：‎ ‎(1)若两极均为铜片，电解过程中CuSO4溶液的浓度____(填“增大”“减小”或“不变”)；‎ ‎(2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是_______________‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎_________________；‎ ‎(3)若阳极为纯锌，阴极为铜片，如不考虑H＋在阴极上放电，当电路中有0.04 mOL 电子通过时，阴极增重______g，阴极上的电极反应式是______________。‎ ‎[答案](1)不变　(2)ZN=== ZN2＋＋2e－　(3)1.28　Cu2＋＋2e－=== Cu ‎[解析](1)两极均为铜片，电解液为CuSO4溶液，这是一个电镀装置，电解过程中电解质溶液的浓度不变。‎ ‎(2)阳极为纯锌，为活泼金属，通电电解时，锌发生氧化反应：ZN===ZN2＋＋2e－。‎ ‎(3)若阳极为纯锌，阴极为铜片，不考虑H＋在阴极上放电，则阴极反应为Cu2＋得电子的还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu。当电路中有0.04 mOL电子通过时，有0.04 mOL/2×‎64 g·mOL－1＝‎1.28 g铜析出。‎ ‎14．(14分)如下图所示，A为直流电源，B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空：‎ ‎(1)电源A的a为________极。‎ ‎(2)滤纸B上发生的总反应方程式为：____________________。‎ ‎(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、D两点短路，则电极e上发生的反应为：______________________，电极F 上发生的反应为：______________________，槽中盛放的电镀液可以是____________或____________。(只要求填两种电解质溶液)。‎ ‎[答案](1)正　(2)2NaCL＋2H2O2NaOH＋H2↑＋CL2↑‎ ‎(3)ZN－2e－===ZN2＋　ZN2＋＋2e－===ZN　ZNSO4溶液　ZNCL2溶液 ‎[解析]电解饱和氯化钠溶液时发生的电解反应为：2NaCL＋2H2O2NaOH＋H2↑＋CL2↑，根据“B上的c点显红色”可以判断c电极为阴极(为H＋放电)，故B为直流电源负极，a为直流电源正极。在电镀槽中实现铁上镀锌，则锌为阳极(e电极)，发生的反应为：ZN－2e－===ZN2＋；铁为阴极(F电极)，发生的反应为：ZN2＋＋2e－===ZN，电解液为含有ZN2＋的可溶性盐溶液。‎ ‎15．(14分)(2011·天津，10，节选)工业废水中常含有一定量的Cr2O和CrO，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。‎ 方法1：还原沉淀法 该法的工艺流程为 CrOCr2OCr3＋Cr(OH)3↓‎ 其中第①步存在平衡：‎ ‎2CrO(黄色)＋2H＋Cr2O(橙色)＋H2O ‎(1)若平衡体系的pH＝2，则溶液显________色。‎ ‎(2)能说明第①步反应达平衡状态的是________。‎ A．Cr2O和CrO的浓度相同 B．2v (Cr2O )＝v(CrO)‎ C．溶液的颜色不变 ‎(3)第②步中，还原1mOL Cr2O 离子，需要________mOL的 FeSO4·7H2O。‎ 方法2：电解法 该法用Fe作电极电解含Cr2O的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。‎ ‎(4)用Fe作电极的原因为___________________________。‎ ‎(5)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 溶液中同时生成的沉淀还有_______________________。‎ ‎[答案](1)橙　(2)c　(3)6‎ ‎(4)阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋，提供还原剂Fe2＋‎ ‎(5)2H＋＋2e－===H2↑　Fe(OH)3‎ ‎[解析]本题以工业废水处理为命题点，将平衡移动及电解原理等融合在一起考查。方法1：(1)pH＝2溶液呈酸性，促使平衡正向移动，溶液为橙色。‎ ‎(2)平衡时Cr2O 和CrO的浓度不一定相同，a错误；B未指明速率所表示的方向；溶液颜色不变表示反应混合物有色物质的浓度不变化，c正确。‎ ‎(3)由Cr2O～2Cr3＋，化合价降低6价，而Fe2＋～Fe3＋化合价升高1价，故根据电子守恒可知存在如下关系：Cr2O～6Fe2＋。‎ 方法2：从题给信息可知Cr2O转化为Cr(OH)3发生还原反应，故为阴极反应；则阳极活泼电极铁将发生氧化反应生成Fe2＋。‎ ‎16．(12分)(2013·潍坊质检)如图甲、乙是电化学实验装置。‎ ‎(1)若甲、乙两烧杯中均盛有NaCL溶液。‎ ‎①甲中石墨棒上的电极反应式为___________________。‎ ‎②乙中总反应的离子方程式为__________________。‎ ‎③将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为过量的CL2氧化了生成的I2。若反应中CL2和I2的物质的量之比为51，且生成两种酸，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。‎ ‎①甲中铁棒上的电极反应式为_______________________。‎ ‎②如果起始时乙中盛有200 mL pH＝5的CuSO4溶液(‎25℃‎)，一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入__________________(填写物质的化学式)________g。‎ ‎[答案](1)①O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎②2CL－＋2H2O2OH－＋H2↑＋CL2↑‎ ‎③5CL2＋I2＋6H2O===10HCL＋2HIO3‎ ‎(2)①Fe－2e－===Fe2＋‎ ‎②CuO(或CuCO3)　0.8(或1.24)‎ ‎[解析](1)①甲装置是原电池装置，铁棒作负极、碳棒作正极发生吸氧腐蚀，故碳棒上发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。②‎ 乙装置是电解池装置。根据电子流向可判断出碳棒为阳极、铁棒为阴极，故其实质为惰性电极电解食盐水，总反应为2CL－＋2H2OH2↑＋CL2↑＋2OH－。③设CL2和I2的物质的量分别为5 mOL、1 mOL，CL2作氧化剂，其化合价变化为：0价→－1价；根据电子守恒可知I2失电子生成HIO3，反应方程式为：5CL2＋I2＋6H2O===10HCL＋2HIO3。(2)①甲装置是原电池装置，铁棒作负极、碳棒作正极。铁棒上发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋。②乙装置是电解池装置。总反应为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。所以要恢复到电解前状态可加入适量CuO，又因为CuCO3溶于酸时放出CO2后相当于CuO，所以加入CuCO3也可。根据反应前后pH的变化确定反应产生的N(H＋)＝(10－1mOL·L－1－10－5mOL·L－1)×‎0.2 L≈0.02 mOL。再根据总反应方程式确定N(Cu)＝0.01 mOL，即N(CuO)＝0.01 mOL，所以m(CuO)＝0.01 mOL×‎80 g·mOL－1＝‎0.8 g。当加入CuCO3时，m(CuCO3)＝0.01 mOL×‎124 g·mOL－1＝‎1.24 g。‎