2021届新高考一轮复习人教版第19讲电解池　金属的电化学腐蚀与防护作业

2021届新高考一轮复习人教版第19讲电解池　金属的电化学腐蚀与防护作业

练案[19]第六章　化学反应与能量 第19讲　电解池　金属的腐蚀与防护 A组　基础必做题 ‎1．(2020·山东济南模拟)四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装着如下电解质溶液进行电解，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是(　C　)‎ 选项 A B C D 电解质溶液 HCl AgNO3‎ KOH BaCl2‎ pH变化 减小 增大 增大 不变 ‎[解析]　电解盐酸溶质HCl的质量会减少，溶剂量不变，所以酸性减弱，pH增大，故A错误；电解AgNO3溶液生成HNO3、Ag和O2，溶液酸性增强，pH减小，故B错误；电解KOH的溶液是电解水，溶质的量不变，溶剂减少，碱性增强，pH增大，故C正确；电解BaCl2溶液得到的是Ba(OH)2、H2和Cl2，溶液碱性增强，pH增大；故D错误。‎ ‎2．(2020·江苏高三检测)(双选)下列关于铜电极的叙述正确的是(　AC　)‎ ‎ A．铜锌原电池中铜是正极 B．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极 C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极 ‎[解析]　原电池中，不活泼的电极为正极，A正确；电解精炼铜时粗铜应作阳极，B错误；电镀池中镀层金属作阳极，C正确；电解稀H2SO4时，若铜作阳极，则铜电极被氧化，OH－离子不放电，得不到O2，D错误。‎ ‎3．(2020·江西名校3月联考，11)利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图所示，下列说法正确的是(　B　)‎ A．b电极反应式是O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ B．电解后乙装置d电极附近溶液的pH不变 C．c电极反应式为N2O4－2e－＋H2O===N2O5＋2H＋‎ D．甲中每消耗1 mol SO2，乙装置中有1 mol H＋通过隔膜 ‎[解析]　甲装置为原电池，其中a电极为负极、b电极为正极，正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2‎ O，A项错误；乙装置是电解池，均采用了惰性电极，d电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，虽然消耗了H＋，但同时有等量的H＋从阳极区迁移过来，故溶液的pH不变，B项正确；c电极为阳极，发生氧化反应：N2O4－2e－＋2HNO3===2N2O5＋2H＋，C项错误；甲装置中消耗1 mol SO2转移2 mol电子，乙装置中有2 mol H＋通过隔膜，D项错误。‎ ‎4．(2020·山东潍坊高三检测)(双选)下图装置中，a、b都是惰性电极，烧杯中为电解质溶液。通电一段时间，a极附近呈红色。下列说法中正确的是(　BD　)‎ A．X是正极，Y是负极　 B．X是负极，Y是正极 C．CuSO4溶液的pH减小　 D．CuSO4溶液的pH不变 ‎[解析]　a极附近呈红色，说明a极OH－增多，故a极上一定是H＋放电，则a为阴极，这是推理的关键。答案选BD。‎ ‎5．(2020·广东惠州第一次调研)某同学设计如图装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是(　B　)‎ A．石墨电极与直流电源的负极相连 B．铜电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ C．氢氧化钠在石墨电极附近产生，Na＋向石墨电极迁移 D．用湿润的淀粉－KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸变蓝色 ‎[解析]　氯碱工业的反应原理为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，而Cu为活性电极，故应将Cu电极与电源的负极相连，石墨电极与电源的正极相连，A错误；Cu电极为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)，B正确；电解池中，电解质溶液中的阳离子向阴极移动，则Na＋向Cu电极迁移，在Cu电极上产生H2，石墨电极的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，故用湿润的淀粉－KI试纸在铜电极附近检验气体，试纸不变色，D错误。‎ ‎6．(2020·湖北孝感模拟)‎ 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(　B　)‎ 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池中Cu2＋的浓度始终不变 ‎[解析]　X池中Zn为负极，接Y池的纯铜，X池中Cu为正极，接Y池的粗铜，故A错误；b极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，d极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，所以电解一段时间后，b、d两极析出物质的物质的量相同，故B正确；b极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电解后pH升高，故C错误；Y池中c极电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Cu－2e－===Cu2＋，d极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，故D错误。‎ ‎7．(2020·山东普通高中学业水平等级考试模拟卷)工业上电解NaHSO4溶液制备Na2S2O8。电解时，阴极材料为Pb；阳极(铂电极)电极反应式为2HSO－2e－===S2O＋2H＋。下列说法正确的是(　C　)‎ A．阴极电极反应式为Pb＋HSO－2e－===PbSO4＋H＋‎ B．阳极反应中S的化合价升高 C．S2O中既存在非极性键又存在极性键 D．可以用铜电极作阳极 ‎[解析]　Na2S2O8的结构为，由此结构可以判断出以下信息：S2O中含硫氧极性键和氧氧非极性键；S的化合价仍为＋6价，中间的两个O均为－1价，其他的O均为－2价；电解时阳极的HSO中O失去电子，S未变价；阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；若用铜作阳极，则阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋，综上所述，答案为C。‎ ‎8．(2020·山东滨州检测)如图所示，A、B、C、D均为石墨电极，E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素中的一种单质，且E能与NaOH溶液反应。按图示接通电路，反应一段时间。‎ ‎(1)甲池是 电解池 (填“原电池”或“电解池”)装置，电极A的名称是 阳极 。‎ ‎(2)C极为 阳极 (填“阴极”或“阳极”)，电极反应式为　2Cl－－2e－===Cl2↑　。‎ ‎(3)烧杯中溶液会变蓝的是 a (填“a”或“b”)‎ ‎(4)F极的名称是 正极 ，电极反应式为 ‎　 O2＋2H2O＋4e－===4OH－　。‎ ‎(5)甲池中总反应的离子方程式为 ‎　2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋　。‎ ‎[解析]　E、F分别为短周期相邻两种活泼金属元素中的一种单质，且E能与NaOH溶液反应，则E为Al，F为Mg。‎ ‎(1)Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池中，Al失去电子被氧化生成AlO，则E(Al)电极为负极，F(Mg)电极为正极；甲池和中间U形管均形成电解池，根据电极的连接方式可知，电极A为阳极。‎ ‎(2)U形管是电解池装置，D极连接Al电极(负极)，作阴极，故电极C为阳极，Cl－在阳极上发生氧化反应生成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。‎ ‎(3)电极C上Cl－发生氧化反应生成Cl2，Cl2通过导管进入淀粉－KI溶液，发生反应：2KI＋Cl2===2KCl＋I2，反应生成的I2使淀粉溶液变蓝，故a烧杯中溶液会变蓝。‎ ‎(4)F电极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ ‎(5)甲池中A、B电极材料均为石墨，是惰性电极，电解CuSO4溶液时，阴极上Cu2＋放电生成Cu，阳极上OH－放电生成O2，故电池总反应为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋。‎ B组　能力提升题 ‎9．(2020·北京海淀检测)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(　B　)‎ 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 ‎[解析]　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，故A正确；b处变红，局部褪色，说明是溶液中的氢氧根离子和氯离子同时放电，分别产生氧气和氯气，氢离子浓度增大，酸性增强，氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性，故B错误；c处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，故C正确；实验一中a、c形成电解池，d、b形成电解池，所以实验二中相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极)，m为电解池的阴极，另一球朝m的一面为阳极(n的背面)，相当于电镀，即m上有铜析出，故D项正确。‎ ‎10．(2020·试题调研)下列有关化学装置的说法正确的是(　A　)‎ 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溶液是海水，则该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”防止铁被腐蚀 ‎[解析]　本题考查电化学知识，意在考查考生对电化学知识的应用能力及读图识图能力。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As2S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，铁作阴极被保护，应是“外加电流的阴极保护法”，D项错误。‎ ‎11．(2020·河南洛阳质检)如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是(　C　)‎ A．放电时，负极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋‎ B．充电时，阳极反应为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋‎ C．放电时，Na＋经过离子交换膜由b池移向a池 D．用该电池电解饱和食盐水，产生‎2.24 L H2时，b池生成‎17.40 g Na2S4‎ ‎[解析]　放电时，负极上Na2S2被氧化生成Na2S4，电极反应式为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，A错误；充电时，阳极上NaBr失电子被氧化生成NaBr3，电极反应式为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋，B错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；题目未指明‎2.24 L H2是否处于标准状况下，无法计算b池中生成Na2S4的质量，D错误。‎ ‎12．(2020·云南昆明调研)某研究小组设计如图所示装置处理pH为5～6的污水，下列说法中正确的是(　D　)‎ A．阳极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋‎ B．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．若阴极转移2 mol电子，则负极消耗‎5.6 L CH4‎ D．污水中最终会产生Fe(OH)3，吸附污物而形成沉淀 ‎[解析]　由图可知，乙池形成甲烷燃料电池，空气通入电极N，甲烷通入电极M，则电极M是负极，电极N是正极；C电极与电极M相连，Fe电极与电极N相连，则C电极是阴极，Fe电极为阳极，阳极电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，A错误；甲烷燃料电池中电解质为熔融碳酸盐，O2在正极发生还原反应，则电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，B错误；负极上CH4发生氧化反应生成CO2，C元素由－4价升高到＋4价，据得失电子守恒可知，阴极转移2 mol电子，负极上消耗CH4的物质的量为0.25‎ ‎ mol，在标准状况下的体积为0.25 mol×‎22.4 L·mol－1＝‎5.6 L，题目未指明‎5.6 L CH4是否处于标准状况下，无法计算其物质的量，C错误；甲池中阳极上生成的Fe2＋易被氧化生成Fe3＋，阴极上产生H2，污水的酸性减弱，pH增大，Fe3＋转化生成的Fe(OH)3吸附污物而形成沉淀，D正确。‎ ‎13．(2019·黑龙江齐齐哈尔期末)如图所示装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入一块生铁块，放置一段时间。下列有关描述正确的是(　C　)‎ A．生铁块中的碳是原电池的负极 B．红墨水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋‎ D．a试管中发生了析氢腐蚀，b试管中发生了吸氧腐蚀 ‎[解析]　生铁是铁、碳合金，发生腐蚀时形成原电池，碳是原电池的正极，A错误；a试管中盛有食盐水，生铁块发生吸氧腐蚀，正极发生的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，反应中消耗O2，a试管内气体压强减小；b试管中盛有氯化铵溶液，由于NH发生水解反应而使溶液呈酸性，生铁块发生析氢腐蚀，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，反应中生成H2，b试管内气体压强增大，红墨水右侧压强大于左侧压强，故两边的液面出现左高右低，B错误；生铁块发生吸氧腐蚀或析氢腐蚀时，Fe均作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，C正确；由B项分析可知，a试管中发生吸氧腐蚀，b试管中发生析氢腐蚀，D错误。‎ ‎14．(2020·山东青岛模拟)下列说法不正确的是(　C　)‎ A．钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀 B．钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀 C．将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好 D．钢闸门作为阴极而受到保护 ‎[解析]　当钢铁表面的水膜酸性很弱或显中性时，铁在负极放电，氧气在正极上放电，发生的是钢铁的吸氧腐蚀，A正确；当钢铁表面的水膜酸性较强时，铁在负极放电，水膜中的氢离子在正极放电生成氢气，发生的是析氢腐蚀，B正确；在原电池中，正极被保护，当将锌板换成铜板后，铜作正极被保护，钢闸门作负极被腐蚀，起不到对钢闸门的保护作用，C错误；在电解池中，阴极被保护，故要保护钢闸门，就要将钢闸门与电池负极相连接作电解池的阴极，D正确。‎ ‎15.(2020·海南检测)某同学做如下实验：‎ 装置 现象 电流计指针未发生偏转 电流计指针发生偏转 下列说法正确的是(　C　)‎ A．“电流计指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未发生任何腐蚀 B．铁片Ⅳ的电极反应式可能为Fe－3e－===Fe3＋‎ C．用K3[Fe(CN)6]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断装置的正、负极 D．铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同，所以二者的腐蚀速率相等 ‎[解析]　铁片Ⅰ、Ⅱ均被腐蚀，“电流计指针未发生偏转”的原因是两溶液中c(NaCl)相等，腐蚀速率相等，则电流计指针未发生偏转，A错误；“电流计指针发生偏转”说明发生了电化学腐蚀，故铁片Ⅳ的电极反应式可能为Fe－2e－===Fe2＋，B错误；用K3[Fe(CN)6]溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液中是否存在Fe2＋，进一步判断该电池的正、负极，C正确；铁片Ⅰ、Ⅲ所处的电解质溶液浓度相同，但第二个装置中明显产生电流，故铁片Ⅲ的腐蚀速率比铁片Ⅰ的腐蚀速率快，D错误。‎ ‎16．(2020·山东潍坊检测)如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)B极是电源的 负极 ，一段时间后，甲中溶液颜色 逐渐变浅 ，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明 氢氧化铁胶粒带正电荷 ，在电场作用下向Y极移动。‎ ‎(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为 1︰2︰2︰2 。‎ ‎(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应是 镀件 (填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是 ‎ AgNO3(合理即可) 溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为 ‎5.4 g ，甲中溶液的pH 变小 (填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为　Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋　。‎ ‎[解析]　(1)由装置图知，直流电源与各电解池串联；由“F极附近呈红色”知，F极为阴极，则E极为阳极、D极为阴极、C极为阳极、G极为阳极、H极为阴极、X极为阳极、Y极为阴极、A极为正极、B极为负极。甲装置是用惰性电极电解CuSO4溶液，由于Cu2＋放电，导致c(Cu2＋)降低，溶液颜色逐渐变浅；丁装置是胶体的电泳实验，由于X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶粒带正电荷。‎ ‎(2)当甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，C、D、F、F电极的产物分别为O2、Cu、Cl2、H2，根据各电极转移电子数相同，则对应单质的物质的量之比为1︰2︰2︰2。‎ ‎(3)给铜件镀银，根据电镀原理，镀件即铜件作阴极，银作阳极，电镀液是可溶性银盐。当乙中溶液的pH是13时，则乙中n(OH－)＝0.1 mol·L－1×‎0.5 L＝0.05 mol，即各电极转移电子0.05 mol，所以丙中析出银0.05 mol为‎5.4 g；甲装置中由于电解产生H＋，导致溶液的酸性增强，pH变小。‎ ‎(4)若将C电极换为铁，则铁作阳极发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，D极发生：Cu2＋＋2e－===Cu，则总反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋。‎