全国版2021高考化学一轮复习课时作业24电解池金属的电化学腐蚀与防护含解析

全国版2021高考化学一轮复习课时作业24电解池金属的电化学腐蚀与防护含解析

课时作业(二十四)　电解池　金属的电化学腐蚀与防护 ‎1．下列说法错误的是(　　)‎ A．铁管镀锌层局部破损后，铁管仍不易生锈 B．铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性 C．钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀 D．若在海轮外壳上附着一些铜块，则可减缓海轮外壳的腐蚀 答案　D ‎2．下列各组中，每种电解质溶液用惰性电极电解时只生成氢气和氧气的一组是(　　)‎ A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2　　　 B．NaOH、CuSO4、H2SO4‎ C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2　　　 D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2‎ 答案　C ‎3．(2019·山西孝义模拟)深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根离子腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．铁管道发生的是吸氧腐蚀 B．输送暖气的管道也易发生此类腐蚀 C．这种情况下，土壤的pH增大 D．管道上刷富铜油漆可以延缓管道的腐蚀 C　[由图可知，负极反应为Fe－2e－＝Fe2＋，正极反应为SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－。A.铁道管的腐蚀过程中，氧气并未参与反应，所以不是吸氧腐蚀，故A错误；B.硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化效率，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，故B错误；C.由正负极的电极反应可知，铁道管腐蚀过程中，OH－浓度增大，土壤pH增大，故C正确；D.管道上刷富铜油漆，形成Cu—Fe原电池，Fe作为负极，可以加快管道的腐蚀， 故D错误。]‎ ‎4．电解法精炼含有Fe、Zn、Ag等杂质的粗铜。下列叙述正确的是(　　)‎ A．电解时以硫酸铜溶液作电解液，精铜作阳极 B．粗铜与电源负极相连，发生氧化反应 C．阴极上发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu D．电解后Fe、Zn、Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥 答案　C 8‎ ‎5．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内的物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　)‎ A．AgNO3[AgNO3]　　　 B．NaOH[H2O]‎ C．KCl[KCl]　　　 D．CuSO4[Cu(OH)2]‎ B　[A项：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3，脱离反应体系的物质是4Ag＋O2，相当于2Ag2O，加入适量Ag2O才能复原(加入AgNO3，会使NO的量增加)；B项：2H2O2H2↑＋O2↑，脱离反应体系的是2H2＋O2，相当于2H2O，加入适量水可以复原；C项：2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，脱离反应体系的是H2＋Cl2，相当于2HCl，通入适量HCl气体才能复原(加入盐酸时，同时也增加了水)；D项：2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑，脱离反应体系的是2Cu＋O2，相当于2CuO，加入适量CuO可以复原。]‎ ‎6．(2019·山东临沂一模)Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是(　　)‎ A．石墨电极上产生氢气 B．铜电极发生还原反应 C．铜电极接直流电源的负极 D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成 A　[由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。]‎ ‎7．(2019·北京东城区月考)利用如下实验探究铁钉在不同溶液中的吸氧腐蚀。‎ 实验装置 实验 编号 浸泡液 pH 氧气浓度随 时间的变化 ‎①‎ ‎1.0 ‎ mol/L NH4Cl ‎5‎ 8‎ ‎②‎ ‎0.5 ‎ mol/L ‎(NH4)2SO4‎ ‎5‎ ‎③‎ ‎1.0 ‎ mol/L NaCl ‎7‎ ‎④‎ ‎0.5 ‎ mol/L Na2SO4‎ ‎7‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．上述正极反应均为O2＋4e－＋2H2O＝4OH－‎ B．在不同溶液中，Cl－是影响吸氧腐蚀速率的主要因素 C．向实验④中加入少量(NH4)2SO4固体，吸氧腐蚀速率加快 D．在300 min内，铁钉的平均吸氧腐蚀速率酸性溶液大于中性溶液 答案　B ‎8．(2019·北京朝阳区模拟)高铁酸钠(Na2FeO4)是具有紫色光泽的粉末，是一种高效绿色强氧化剂，碱性条件下稳定，可用于废水和生活用水的处理。实验室以石墨和铁钉为电极，以不同浓度的NaOH溶液为电解质溶液，控制一定电压电解制备高铁酸钠，电解装置和现象如下表。下列说法不正确的是(　　)‎ c (NaOH)‎ 阴极现象 阳极现象 ‎1 mol·L－1‎ 产生无色 气体 产生无色气体，10 min内溶液颜色无明显变化 ‎10 mol·L－1‎ 产生大量 无色气体 产生大量无色气体，3 min后溶液变为浅紫红色，随后逐渐加深 ‎15 mol·L－1‎ 产生大量 无色气体 产生大量无色气体，1 min后溶液变为浅紫红色，随后逐渐加深 A．a为铁钉，b为石墨 B．阴极主要发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ 8‎ C．高浓度的NaOH溶液有利于发生Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O D．制备Na2FeO4时，若用饱和NaCl溶液，可有效避免阳极产生气体 D　[以石墨和铁钉为电极，用电解法制备Na2FeO4，Fe发生氧化反应，则铁钉为阳极，故a为铁钉，b为石墨，A正确。阴极上发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确。由表中信息可知，c(NaOH)越大，阳极附近溶液变为浅紫红色的时间越短，则生成Na2FeO4的速率越快，故高浓度的NaOH溶液有利于发生反应：Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，C正确。若用饱和NaCl溶液，溶液中c(Cl－)较大，Cl－在阳极发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，则阳极上还产生气体Cl2，D错误。]‎ ‎9．(2018·山东师大附中三诊)甲、乙两个电解池均以Pt为电极且互相串联。甲池盛有AgNO3溶液，乙池盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池阴极质量增加2.16 g，乙池电极析出0.24 g金属，则乙池中溶质可能是(　　)‎ A．CuSO4　　　 B．MgSO4‎ C．Al(NO3)3　　　 D．Na2SO4‎ A　[Pt为惰性电极，电解各种盐溶液时，阳离子在阴极放电，阳离子的放电顺序为Cu2＋>H＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋，乙池中的溶质若为MgSO4、Al(NO3)3或Na2SO4，电解过程中阴极不会析出金属，故乙池中的溶质只能为CuSO4。甲、乙两个电解池串联，通过各个电极的电子数相等。甲、乙两池的阴极分别发生的反应为2Ag＋＋2e－===2Ag、Cu2＋＋2e－===Cu，则存在关系式：2Ag～2e－～Cu，n(Cu)＝ n(Ag)＝×＝0.01 mol，故乙池中析出金属Cu的质量为m(Cu)＝0.01 mol×64 g·mol－1＝0.64 g，但实际上仅析出0.24 g Cu，这说明CuSO4的量不足，还发生反应：2H＋＋2e－===H2↑。]‎ ‎10．(2019·云南昆明质检)铈(Ce)是镧系金属元素。空气污染物NO通常用含Ce4＋的溶液吸收，生成HNO2、NO，再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质，同时生成Ce4＋，其原理如图所示。下列说法正确的是 (　　)‎ A．H＋由右室进入左室 B．Ce4＋从电解槽的c口流出，且可循环使用 C．阴极的电极反应式：2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O D．若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6L甲烷时，理论上可转化HNO2 2 mol 8‎ C　[A.根据电解原理，H＋由左室向右室移动，错误；B.空气污染物NO通常用含Ce4＋溶液吸收，生成HNO2、NO，N的化合价升高，Ce4＋的化合价降低，然后对此溶液进行电解，又产生Ce4＋，根据电解原理，应在阳极上产生，即Ce4＋从a口流出，可循环使用，错误；C.根据电解原理，阴极上得电子，化合价降低，HNO2转化为无毒物质，即转化为N2，阴极电极反应式为2HNO2＋6H＋＋6e－===N2↑＋4H2O，正确；D.33.6 L甲烷参与反应转移电子物质的量为33.6×8/22.4 mol＝12 mol，理论上可转化HNO2的物质的量为12×2/6 mol＝4 mol，错误。]‎ ‎11．采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。下图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是(　　)‎ A．Zn与电源的负极相连 B．ZnC2O4在交换膜右侧生成 C．电解的总反应为2CO2＋ZnZnC2O4‎ D．通入11.2 L CO2时，转移0.5 mol电子 C　[电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A错误；Zn2＋透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O形成ZnC2O4，B错误；没有给出气体所处的温度和压强，D错误。]‎ ‎12．按照要求回答下列问题。‎ ‎(1)电解制取KIO3的工业生产中，电解前先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为________________________；电解过程中阴极附近溶液pH______(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ 解析　阳极附近的阴离子有碘离子、碘酸根离子和氢氧根离子，电解过程中阳极上碘离子失去电子生成碘酸根离子，电极方程式为I－＋6OH－－6e－===IO＋3H2O(或2I－－2e－===I2)；阴极上氢离子放电生成氢气，所以阴极附近破坏水的电离平衡，溶液中的氢氧根离子浓度增大，pH变大。‎ 答案　I－＋6OH－－6e－===IO＋3H2O(或2I－－2e－===I2)　变大 ‎(2)工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的CN－，装置如图所示，依次发生的反应有：‎ 8‎ ⅰ.CN－－2e－＋2OH－===CNO－＋H2O ⅱ.2Cl－－2e－===Cl2↑‎ ⅲ.3Cl2＋2CNO－＋8OH－===N2＋6Cl－＋2CO＋4H2O ‎①a为电源____极 ‎②通电过程中溶液pH不断______(填“增大”“减下”或“不变”)。‎ ‎③除去1 mol CN－，外电路中至少需要转移______ mol电子。‎ ‎④为了使电解池连续工作，需要不断补充__________。‎ 解析　①电解时铁电极作阴极，则b为电源负极，a为电源正极；②阴极反应式为：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，根据反应ⅰ、ⅱ、ⅲ及阴极反应式可知，通电过程中消耗OH－的量大于生成OH－的量，故溶液pH不断减小；③反应ⅰ转移2e－，反应ⅲ转移6e－，故除去1 mol CN－，外电路中至少需要转移2 mol＋×6 mol＝5 mol电子；④通电过程中OH－不断被消耗，且有部分Cl2逸出，为了使电解池连续工作，需要不断补充NaOH和NaCl。‎ 答案　①正　②增大　③5　④NaOH和NaCl ‎(3)NaClO2是重要的消毒剂和漂白剂，可用如图所示装置制备。‎ ‎①b为电源______极。‎ ‎②电极D的反应式为__________________。‎ ‎③电极E上生成标准状况下22.4 L气体时，理论上阴极区溶液质量增加____ g。‎ 解析　① 由装置图知，电极D上发生ClO2得电子生成ClO的还原反应，则电极D为阴极，a为电源的负极，b为电源正极；②结合①项分析知，电极D(阴极)发生反应：ClO2＋e－===ClO；③ 在电极E上生成标准状况下22.4 L Cl2时，转移电子2 mol，则阴极区有2 mol ClO2转化为ClO，溶液质量增加135 g，同时还有2 mol Na＋移向阴极，导致溶液增重46‎ 8‎ ‎ g，故阴极区溶液质量增加181 g。‎ 答案　①正　②ClO2＋e－===ClO　③181‎ ‎(4)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2来解决环境污染问题。‎ ‎①阴极的电极反应式为：________________________________________________________________________‎ ‎________________；‎ ‎②阳极的电极反应式为：________________________________________________________________________‎ ‎________________；‎ ‎③电解时，H＋通过阳离子交换膜的方向是__________________。‎ 解析　由图中信息可知，两电极连接在直流电源上，所以该装置为电解池；二氧化硫被氧化为硫酸，而HSO被还原为S2O。根据电解原理，阳极上发生氧化反应而阴极上发生还原反应，所以通入二氧化硫的为阳极室，另一侧为阴极室，所以a连接电源的正极，b连接电源的负极，电解池中一般溶液中的阳离子向阴极定向移动，而阴离子向阳极定向移动，但是由于电解池使用了阳离子交换膜，所以只有阳离子H＋才可以从阳极室通过阳离子交换膜向阴极室移动。‎ 答案　①2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O　②SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋　③由阳极室到阴极室 ‎(5)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。‎ ‎①图中a极要连接电源的______(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是________。‎ ‎②SO放电的电极反应式为________________________。‎ 8‎ ‎③电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析　根据Na＋、SO的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a极应接电源负极，b极应接电源正极，其电极反应式分别为 阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋‎ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ 所以从C口流出的是H2SO4，在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。‎ 答案　①负　硫酸 ‎②SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋‎ ‎③H2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强 8‎