备战2021 高考化学 加餐练20 电解池金属的腐蚀与防护

备战2021 高考化学 加餐练20 电解池金属的腐蚀与防护

加餐练 20 电解池 金属的腐蚀与防护 基础题 1．关于如图装置说法正确的是( ) A．装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M 溶液→石墨→正极 B．若 M 为 NaCl 溶液，通电一段时间后，溶液中可能有 NaClO C．若 M 为 FeCl2 溶液，可以实现石墨上镀铁 D．若 M 是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀 2．研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是( ) A．d 为石墨，铁片腐蚀加快 B．d 为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．d 为锌块，铁片不易被腐蚀 D．d 为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑ 3．下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的 pH 值明显下降的是( ) 4．下列有关电化学装置的说法正确的是( ) A．用图 1 装置处理银器表面的黑斑(Ag2S)，银器表面发生的反应为 Ag2S＋2e－===2Ag ＋S2－ B．用图 2 装置电解一段时间后，铜电极部分溶解，溶液中铜离子的浓度基本不变 C．图 3 装置中若直流电源的 X 极为负极，则该装置可实现粗铜的电解精炼 D．图 4 装置中若 M 是铜，则该装置能防止铁被腐蚀 5．用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为 H2SO4—H2C2O4 混合溶液。下列叙述错误的是( ) A．待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为：Al3＋＋3e－===Al D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 6．用石墨电极完成下列电解实验。 实验一 实验二 装置 现象 a、d 处试纸变蓝；b 处变红，局部褪色； c 处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n 处有气 泡产生；…… 下列对实验现象的解释或推测不合理的是( ) A．a、d 处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．b 处：2Cl－－2e－===Cl2↑ C．c 处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋ D．根据实验一的原理，实验二中 m 处能析出铜 7．电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物 凝聚成团而除去，电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是( ) A．可以用铝片或铜片代替铁片 B．阳极产生的气体可能是 O2 C．电解过程中 H＋向阳极移动 D．若污水导电能力较弱，可加入足量硫酸 能力题 8.用 Na2SO3 溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生， 这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列 有关说法中正确的是( ) A．X 为直流电源的正极，Y 为直流电源的负极 B．阳极区 pH 减小 C．图中的 bH＋>Ni2＋(低浓度) A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．电解过程中，B 室中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断减小 C．为了提高 Ni 的产率，电解过程中需要控制废水 pH D．若将图中阳离子膜去掉，将 A、B 两室合并，则电解反应总方程式发生改变 10．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和 过滤膜)电解装置可制备高纯度的 Cu。下列有关叙述中正确的是( ) A．电极 a 为粗铜，电极 b 为精铜 B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区 C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区 D．当电路中通过 1 mol 电子时，可生成 32 g 精铜 11．某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将 H2O 和 CO2 转化为 O2 和 燃料(C3H8O)。下列说法正确的是( ) A．该装置将化学能转化为光能和电能 B．该装置工作时，H＋从 b 极区向 a 极区迁移 C．每生成 1 mol O2，有 44 g CO2 被还原 D．a 电极的反应为：3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O 12．(1)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl － 7 和 AlCl － 4 组 成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的________极，已知电镀 过 程 中 不 产 生 其 他 离 子 且 有 机 阳 离 子 不 参 与 电 极 反 应 ， 阴 极 电 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________。 若改用 AlCl3 水溶液作电解液，则阴极产物为 ________________________________________________________________________。 (2)电解 NO 制备 NH4NO3，其工作原理如下图所示，为使电解产物全部转化为 NH4NO3， 需补充物质 A，A 是________，说明理由： ________________________________________________________________________。 (3)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的 Na2FeO4，同时获得氢 气：Fe＋2H2O＋2OH－===== 电解 FeO2－ 4 ＋3H2↑，工作原理如图 1 所示。装置通电后，铁电极附近 生成紫红色 FeO2－ 4 ，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色 物质。已知：Na2FeO4 只在强碱性条件下稳定，易被 H2 还原。 ①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在________(填“阴极室”或“阳极室”)。 ②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是 ________________________________________________________________________。 ③c(Na2FeO4)随初始 c(NaOH)的变化如图 2，任选 M、N 两点中的一点，分析 c(Na2FeO4) 低于最高值的原因： ________________________________________________________________________ 加餐练 20 电解池 金属的腐蚀与防护 1．解析：装置中电子移动的途径是：负极→Fe 电极，然后是溶液中的阴离子在阳极(石 墨)放电→电源的正极，A 错误；若 M 为 NaCl 溶液，通电一段时间后，阳极产生 Cl2，溶液 中的 NaOH 与阳极产生的 Cl2 发生反应生成 NaCl 和 NaClO，所以溶液中可能有 NaClO，B 正确；若 M 为 FeCl2 溶液，在阳极，溶液中的 Fe2＋失去电子变为 Fe3＋，所以不可能实现石 墨上镀铁，C 错误；若 M 是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法使铁不 被腐蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”，D 错误。 答案：B 2．解析：A 项，当 d 为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确；B 项，当 d 为石墨时， 石墨为原电池的正极，其电极反应为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，正确；C 项，当 d 为锌块时， 铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D 项，当 d 为锌块时， 铁片为正极，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，错误。 答案：D 3．解析：A 项，该装置是原电池装置，H＋放电生成氢气，溶液的 pH 增大，错误；B 项，该装置是电解池，Cu＋2H2O===== 电解 Cu(OH)2＋H2↑，氢氧根离子浓度增大，溶液的 pH 增 大，错误；C 项，电解食盐水，生成氢氧化钠使溶液的 pH 增大，错误；D 项，电解硫酸铜 实质是电解水和硫酸铜，水中的氢氧根离子放电使溶液中的氢离子浓度增大，溶液的 pH 减 小，正确。 答案：D 4．解析：题图 1 装置中，银器、铝与食盐水构成原电池，银器是正极，银器上的 Ag2S 发生还原反应生成银，A 项正确；题图 2 装置中，铜电极是阴极，铜不参与电极反应，B 项 错误；题图 3 装置中若 X 极为负极，则粗铜是阴极，电解精炼铜时粗铜应作阳极，C 项错 误；题图 4 装置中，铁作负极，铁被腐蚀，D 项错误。 答案：A 5．解析：A 项，根据原理可知，Al 要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极， 正确；B 项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率， 正确；C 项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D 项，电解时，阴离子移向阳极，正 确。 答案：C 6．解析：A 项，a、d 处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的氢离子得到电子生成 氢气，氢氧根离子剩余造成的，正确；B 项，b 处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子 放电生成氯气同时与 H2O 反应生成 HClO 和 H＋，Cl－－e－＋H2O===HClO＋H＋，错误；C 项， c 处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D 项，实验一中 ac 形成电解池，bd 形成电 解池，所以实验二中形成 3 个电解池，n(右面)有气泡生成，为阴极产生氢气，n 的另一面(左 面)为阳极产生 Cu2＋，Cu2＋在 m 的右面得电子析出铜，正确。 答案：B 7．解析：电解原理是铁作阳极发生氧化反应生成 Fe2＋，阴极水中 H＋放电生成 H2，阳 极区生成胶体吸附水中悬浮杂质沉降而净水。A 项，铜盐无净水作用，错误；B 项，阳极可 能有少量 OH－放电，正确；C 项，H＋在阴极放电，错误；D 项，加入的硫酸会与胶体反应， 错误。 答案：B 8．解析：由图可知，亚硫酸氢根离子向 Pt(Ⅱ)极移动，则 Pt(Ⅱ)是阳极，则 Y 是电源 的正极，X 是电源的负极，A 错误；阳极发生氧化反应，则 HSO－ 3 、SO 2－ 3 失去电子生成 SO2－ 4 和 H＋，阳极区 H＋浓度增大，pH 减小，B 正确；根据以上分析，阳极区 SO 2－ 3 失去电子生成 SO 2－ 4 和 H＋，则图中出来的硫酸的质量分数大于加入的硫酸的质量分数，所以 b>a，C 错误； 阴极发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，D 错误。 答案：B 9．解析：电极反应式为 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 阴极：Ni2＋＋2e－===Ni 2H＋＋2e－===H2↑ A 项正确；B 项，由于 C 室中 Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从 C 室移向 B 室， A 室中 OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从 A 室移向 B 室，所以 B 室中 NaCl 溶液的物质的 量浓度不断增大，错误；C 项，由于 H＋的氧化性大于 Ni2＋(低浓度)的氧化性，所以为了提 高 Ni 的产率，电解过程需要控制废水的 pH，正确；D 项，若去掉阳离子膜，在阳极 Cl－首 先放电生成 Cl2，反应总方程式发生改变，正确。 答案：B 10．解析：由题意结合电解原理可知，电极 a 是阴极，为精铜，电极 b 是阳极，为粗铜， A 项错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B 项错误；乙膜为过滤膜， 可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C 项错误；当电路中通过 1 mol 电子时，可生成 0.5 mol 精铜，其质量为 32 g，D 项正确。 答案：D 11．解析：A 项，该装置是电解池，在电解和光的作用下 H2O 在光催化剂的表面转化 为 O2 和 H＋，故该装置是将电能和光能转化为化学能，错误；B 项，根据同种电荷相互排斥、 异种电荷相互吸引的原则，该装置工作时，H＋从阳极 b 极区向阴极 a 极区迁移，正确；C 项，该电解池的总反应式为：6CO2＋8H2O===== 电解 2C3H8O＋9O2。根据总反应方程式可知，每 生成 1 mol O2，有2 3 mol CO2 被还原，其质量为88 3 g，错误；D 项，a 电极为阴极，发生还 原反应，电极反应式为：3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，错误。 答案：B 12．解析：(1)电镀时，镀件作阴极，即钢制品作阴极，接电源负极，根据阴极生成 Al 可知反应式为 4Al2Cl－ 7 ＋3e－===Al＋7AlCl－ 4 。若改为 AlCl3 水溶液作电解液，阴极反应为 2H ＋＋2e－===H2↑，产物为 H2。 (2)根据电解 NO 制备 NH4NO3 的工作原理图知：阴极反应式为 3NO＋15e－＋18H＋ ===3NH＋ 4 ＋3H2O，阳极反应式为 5NO－15e－＋10H2O===5NO－ 3 ＋20H＋，总反应式为：8NO ＋7H2O===== 电解 3NH4NO3＋2HNO3 为了使电解产生的 HNO3 全部转化为 NH4NO3 应补充 NH3。 (3)①根据题意，镍电极有气泡产生是 H＋得电子生成 H2，发生还原反应，则铁电极上 OH－参加反应，溶液中的 OH－减少，因此电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室。 ②H2 具有还原性，根据题意：Na2FeO4 只在强碱性条件下稳定，易被 H2 还原。因此，电解 过程中，须将阴极产生的气体及时排出，防止 Na2FeO4 与 H2 反应使产率降低。③根据题意 Na2FeO4 只在强碱性条件下稳定，在 M 点：c(OH－)低，Na2FeO4 稳定性差，且反应慢；在 N 点：c(OH－)过高，铁电极上有 Fe(OH)3 生成，使 Na2FeO4 产率降低。 答案：(1)负 4Al2Cl－ 7 ＋3e－===Al＋7AlCl－ 4 H2 (2)NH3 根据反应：8NO＋7H2O===== 电解 3NH4NO3＋2HNO3，电解产生的 HNO3 多 (3)①阳极室 ②防止 Na2FeO4 与 H2 反应使产率降低 ③M 点：c(OH－)低，Na2FeO4 稳定性差，且反应慢[或 N 点：c(OH－)过高，铁电极上有 Fe(OH)3(或 Fe2O3)生成，使 Na2FeO4 产率降低]