2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第3課時(shí) 電解池、金屬的腐蝕與防護(hù)練習(xí).doc

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課時(shí)3　電解池、金屬的腐蝕與防護(hù) 一、選擇題 1．(2017貴陽調(diào)研)在世界海運(yùn)史上曾發(fā)生過這樣一個(gè)悲劇：一艘名叫“阿那吉納”號(hào)的貨輪滿載著精選銅礦砂，在向日本海岸行駛時(shí)突然發(fā)生大面積漏水，最終沉沒。堅(jiān)硬的鋼制船體為什么會(huì)突然漏水呢？事后的事故調(diào)查結(jié)果表明導(dǎo)致沉船的原因與船上的精選銅礦砂密切相關(guān)。下列對(duì)此調(diào)查結(jié)論的理解正確的是(　　) A．精銅礦砂裝載過多導(dǎo)致沉船 B．運(yùn)輸途中銅與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)導(dǎo)致質(zhì)量增大，超過船的承載能力 C．在潮濕的環(huán)境中，船體與銅構(gòu)成了原電池，加速了作為負(fù)極的船體的腐蝕 D．在潮濕的環(huán)境中，船體與銅構(gòu)成了電解池，鋼制船體作陽極而被氧化腐蝕 解析　即使在潮濕的環(huán)境中精銅與空氣(O2)的反應(yīng)也很慢，但當(dāng)它與鋼(船體)、水膜(溶解有O2)形成原電池時(shí)會(huì)加速鋼(船體)的腐蝕。 答案　C 2．某溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－、NO，且濃度均為0.1 mol/L，用石墨作電極進(jìn)行電解時(shí)，肯定得不到的產(chǎn)物是(　　) A．Cl2　　 B．Al　　 C．Cu　　 D．H2 解析　陰極上Al3＋、Fe2＋的放電能力弱于H＋，而Cu2＋的放電能力比水電離出的H＋的放電能力強(qiáng)，陽極上Cl－放電能力強(qiáng)于OH－。 答案　B 3．下列關(guān)于電化學(xué)知識(shí)的說法正確的是(　　) A．電解飽和食鹽水在陽極得到氯氣，陰極得到金屬鈉 B．電解精煉銅時(shí)，陽極質(zhì)量的減少不一定等于陰極質(zhì)量的增加 C．電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在陰極上依次析出Al、Fe、Cu D．電解CuSO4溶液一段時(shí)間后(Cu2＋未反應(yīng)完)，加入適量Cu(OH)2可以使溶液恢復(fù)至原狀態(tài) 解析　A項(xiàng)，電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為2NaCl＋2H2O＋Cl2↑，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陽極除銅放電外，比銅活潑的金屬如Zn、Fe也放電，但陰極上只有Cu2＋放電，正確；C項(xiàng)，根據(jù)金屬活動(dòng)性順序可知，陰極上離子的放電順序是Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Al3＋，F(xiàn)e2＋和Al3＋不放電，F(xiàn)e3＋得電子生成Fe2＋，不會(huì)析出鐵和鋁，在陰極上依次生成的是銅、亞鐵離子、氫氣，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解CuSO4溶液，陰極析出Cu，陽極生成氧氣，應(yīng)加入CuO。 答案　B 4．(2017衡水檢測)如圖所示的電化學(xué)裝置，下列敘述不正確的是(　　) A．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接，電子由鐵經(jīng)過導(dǎo)線流向碳 B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接，鐵電極的電極反應(yīng)式為：Fe－2e－===Fe2＋ C．a(chǎn)、b分別連接直流電源正、負(fù)極，可以防止鐵被腐蝕 D．a(chǎn)、b分別連接直流電源負(fù)、正極，電壓足夠大時(shí)，Na＋向鐵電極移動(dòng) 解析　a和b用導(dǎo)線連接構(gòu)成原電池，鐵是負(fù)極，電子由鐵經(jīng)過導(dǎo)線流向碳，A正確；a和b用導(dǎo)線連接，鐵電極的電極反應(yīng)式為：Fe－2e－===Fe2＋，B正確；a、b分別連接直流電源正、負(fù)極，碳棒是陽極，鐵電極是陰極，可以防止鐵被腐蝕，C正確；a、b分別連接直流電源負(fù)、正極，碳棒是陰極，鐵電極是陽極，電解池中陽離子Na＋向陰極碳電極移動(dòng)，D錯(cuò)誤。 答案　D 5．(2017邢臺(tái)期末)常溫下用惰性電極電解NaHSO4溶液，電解一段時(shí)間后，下列有關(guān)電解質(zhì)溶液變化的說法正確的是(　　) A．電解質(zhì)溶液的濃度增大，pH減小 B．電解質(zhì)溶液的濃度增大，pH增大 C．電解質(zhì)溶液的濃度減小，pH減小 D．電解質(zhì)溶液的濃度不變，pH不變 解析　NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液呈酸性，常溫下用惰性電極電解NaHSO4溶液實(shí)質(zhì)是電解水，因此NaHSO4溶液的濃度增大，c(H＋)增大，pH減小，故A項(xiàng)正確。 答案　A 6．用如圖裝置電解K2SO4溶液，同時(shí)制備H2SO4溶液和KOH溶液，Ⅱ中裝入K2SO4溶液，下列有關(guān)分析正確的是(　　) A．Ⅰ區(qū)生成H2SO4 B．a(chǎn)是陰離子交換膜 C．Ⅱ區(qū)的K＋進(jìn)入Ⅰ區(qū) D．Ⅲ區(qū)溶液的pH會(huì)升高 解析?、駞^(qū)是陰極區(qū)，溶液中的H＋放電，故Ⅰ區(qū)生成的是堿，K＋通過陽離子交換膜進(jìn)入Ⅰ區(qū)，故A、B錯(cuò)，C對(duì)；Ⅲ區(qū)生成H2SO4，溶液pH下降，D錯(cuò)。 答案　C 7．(2016福建四地六校聯(lián)考)某小組設(shè)計(jì)電解飽和食鹽水的裝置如圖，通電后兩極均有氣泡產(chǎn)生，下列敘述正確的是(　　) A．銅電極附近觀察到黃綠色氣體 B．石墨電極附近溶液呈紅色 C．溶液中的Na＋向石墨電極移動(dòng) D．銅電極上發(fā)生還原反應(yīng) 解析　根據(jù)電解飽和食鹽水的裝置，如果通電后兩極均有氣泡產(chǎn)生，則金屬銅一定是陰極，該極上的反應(yīng)為：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，石墨為陽極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：2Cl－－2e－===Cl2↑，故石墨電極附近觀察到黃綠色氣體，銅電極極附近溶液呈紅色，A、B錯(cuò)誤，D正確；電解池中，陽離子移向陰極，即移向銅電極，C錯(cuò)誤。 答案　D 8．(2016太原測評(píng))結(jié)合圖示判斷，下列敘述正確的是(　　) A．K與N連接時(shí)，X為硫酸，一段時(shí)間后溶液的pH增大 B．K與N連接時(shí)，X為氯化鈉，石墨極電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑ C．K與M連接時(shí)，X為硫酸，一段時(shí)間后溶液的pH增大 D．K與M連接時(shí)，X為氯化鈉，石墨極電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 解析　A項(xiàng)，K與N連接時(shí)形成原電池，X為硫酸時(shí)，電池總反應(yīng)式為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，溶液pH增大，正確；B項(xiàng)，X為NaCl時(shí)，發(fā)生Fe的吸氧腐蝕，石墨是正極，正極反應(yīng)式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，K與M相連時(shí)形成電解池，X為硫酸，實(shí)質(zhì)是發(fā)生電解水的反應(yīng)，H2O被消耗掉，則硫酸濃度增大，pH減小，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解NaCl溶液，石墨是陽極，陽極反應(yīng)式：2Cl－－2e－===Cl2↑，錯(cuò)誤。 答案　A 9．在銅片上鍍銀時(shí)，下列敘述正確的是(　　) ①將銅片接在電源的正極上?、趯y片接在電源的正極上　③在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是：Ag＋＋e－===Ag?、茉阢y片上發(fā)生的反應(yīng)是：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O?、菪栌昧蛩徙~溶液為電鍍液?、扌栌孟跛徙y溶液為電鍍液 A．①③⑥　　 B．②③⑥　　 C．①④⑤　　 D．②③④⑥ 解析　在銅片上鍍銀時(shí)，需將銅片接在電源的負(fù)極上，將銀片接在電源的正極上，用硝酸銀溶液作電鍍液。在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是：Ag＋＋e－===Ag，在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是：Ag－e－===Ag＋。 答案　B 10．下面兩套實(shí)驗(yàn)裝置，都涉及金屬的腐蝕反應(yīng)，假設(shè)其中的金屬塊和金屬絲都是足量的。下列敘述正確的是(　　) A．裝置Ⅰ在反應(yīng)過程中只生成NO2氣體 B．裝置Ⅱ開始階段鐵絲只發(fā)生析氫腐蝕 C．裝置Ⅱ在反應(yīng)過程中能產(chǎn)生氫氣 D．裝置Ⅰ在反應(yīng)結(jié)束時(shí)溶液中的金屬陽離子只有Cu2＋ 解析　裝置Ⅰ中，鐵被濃硝酸鈍化，銅與濃硝酸反應(yīng)，在這種條件下，銅作原電池的負(fù)極，鐵作正極，反應(yīng)生成紅棕色的NO2，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸變?yōu)橄∠跛?，隨后鐵作負(fù)極Cu作正極，稀硝酸發(fā)生還原反應(yīng)生成無色的NO，金屬過量，故反應(yīng)結(jié)束時(shí)溶液中既有Fe2＋，又有Cu2＋。因?yàn)檠b置Ⅱ中充滿氧氣，一開始發(fā)生吸氧腐蝕，消耗氧氣導(dǎo)致左邊液面上升，鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，發(fā)生析氫腐蝕。 答案　C 11．(2016廣州一測)用電解法可提純含有某種含氧酸根雜質(zhì)的粗KOH溶液，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(　　) A．陽極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．通電后陰極區(qū)附近溶液的pH會(huì)增大 C．K＋通過交換膜從陰極區(qū)移向陽極區(qū) D．純凈的KOH溶液從b口導(dǎo)出 解析　陽極區(qū)為粗KOH溶液，陽極上OH－失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A項(xiàng)正確；陰極上H2O得電子發(fā)生還原反應(yīng)：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，陰極區(qū)附近溶液中c(OH－)增大，pH增大，B項(xiàng)正確；電解時(shí)陽離子向陰極移動(dòng)，故K＋通過陽離子交換膜從陽極區(qū)移向陰極區(qū)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極區(qū)生成KOH，故純凈的KOH溶液從b口導(dǎo)出，D項(xiàng)正確。 答案　C 12．常溫下，NCl3是一種黃色黏稠狀液體，是制備新型水消毒劑ClO2的原料，可以采用如圖所示裝置制備NCl3。下列說法正確的是(　　) A．每生成1 mol NCl3，理論上有4 mol H＋經(jīng)質(zhì)子交換膜向右側(cè)向左側(cè)遷移 B．可用濕潤的淀粉－KI試紙檢驗(yàn)氣體M C．石墨極的電極反應(yīng)式為NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋ D．電解過程中，質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液的pH會(huì)減小 解析　A項(xiàng)，由NH→NCl3，根據(jù)元素化合價(jià)變化知，NH中N由－3價(jià)升高至＋3價(jià)，每生成1 mol NCl3，理論上有6 mol H＋由質(zhì)子交換膜右側(cè)向左側(cè)(陰極區(qū))遷移，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，M是氫氣，不能用濕潤的淀粉－KI試紙檢驗(yàn)，錯(cuò)誤。C項(xiàng)，石墨電極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋，正確。D項(xiàng)，電解過程中，質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液中c(H＋)減小，溶液pH增大，錯(cuò)誤。 答案　C 二、填空題 13．(2015貴陽期末，17)某課外活動(dòng)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了電化學(xué)相關(guān)知識(shí)后，用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問題： (1)實(shí)驗(yàn)一：將開關(guān)K與a連接，則乙為________極，電極反應(yīng)式為________________________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)一結(jié)束后，該研究小組的同學(xué)決定在乙電極表面上鍍下列金屬中的一種以防止鐵被腐蝕，正確的選擇是________(填字母編號(hào))。 A．Cu　　 B．Zn　　 C．Sn　　 D．Ag (3)實(shí)驗(yàn)二：開關(guān)K與b連接，則乙________極，總反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________。 (4)對(duì)于實(shí)驗(yàn)二，下列說法正確的是________(填字母編號(hào))。 A．溶液中Na＋向甲極移動(dòng) B．從甲極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟牡矸郏璌I試紙變藍(lán) C．反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度 D．反應(yīng)在結(jié)束后，甲電極和乙電極上收集到的氣體體積一定相等 (5)該研究小組的同學(xué)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)二結(jié)束的溶液中滴加酚酞溶液，發(fā)現(xiàn)________(填“甲”或“乙”)極附近變紅。若標(biāo)準(zhǔn)狀況下乙電極產(chǎn)生22.4 mL氣體，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________ mol；若剩余溶液體積為200 mL，則該溶液的pH為________。 解析　(1)K與a相連構(gòu)成原電池，鐵作為原電池的負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋。(2)在Fe上鍍的金屬必須比鐵活潑，所以選擇Zn。(3)K與b相連構(gòu)成電解池，乙與電源負(fù)極相連，所以作為電解池的陰極。(4)A項(xiàng)，電解池中陽離子向陰極移動(dòng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，甲極Cl－放電生成Cl2，Cl2可使?jié)駶櫟牡矸郏璌I試紙變藍(lán)，正確；C項(xiàng)，兩電極生成的是等量的H2和Cl2，應(yīng)通入HCl，若加入鹽酸會(huì)引進(jìn)H2O，使溶液濃度變稀，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陰極Cl－放電結(jié)束后，OH－放電得到O2，錯(cuò)誤。(5)乙電極是H＋放電，所以該電極處產(chǎn)生了大量的OH－，加入酚酞溶液變紅；乙電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，n(e－)＝2n(H2)＝20.022 4 L22.4 Lmol－1＝0.002 mol c(OH－)＝＝＝＝0.01 molL－1，所以pH＝12。 答案　(1)負(fù)　Fe－2e－===Fe2＋　(2)B (3)陰　2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ (4)B　(5)乙　0.002　12 14．如圖所示，E為浸過含酚酞的Na2SO4溶液的濾紙。A、B分別為鉑片，壓在濾紙兩端，R、S為電池的電極。M、N是用多微孔的Ni制成的電極，在堿溶液中可視為惰性電極。G為電流計(jì)，K為開關(guān)。C、D和電解池中都充滿濃KOH溶液。若在濾紙中央滴一滴紫色的KMnO4溶液，將開關(guān)K打開，接通電源一段時(shí)間后，C、D中有氣體產(chǎn)生。 請(qǐng)回答下列問題： (1)R為________(填“正”或“負(fù)”)極。 (2)A附近溶液的現(xiàn)象是_________________________________________， B附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為_____________________________________。 (3)濾紙上的紫色點(diǎn)向________(填“A”或“B”)方向移動(dòng)。 (4)當(dāng)C、D中的氣體產(chǎn)生到一定量時(shí)，切斷外電源并接通開關(guān)K，經(jīng)過一段時(shí)間后，C、D中的氣體逐漸減少，C中的電極為________(填“正”或“負(fù)”)極，電極反應(yīng)式為_______________________________________________。 解析　電解KOH溶液就是電解水，兩極分別產(chǎn)生H2和O2，因?yàn)橄嗤瑮l件下產(chǎn)生H2的體積是O2體積的兩倍，所以C管中收集到的是H2，D管中收集到的是O2。 (1)H2是在陰極產(chǎn)生的，所以M是陰極，與之相連的R是電源的負(fù)極。 (2)B是電解池的陽極，A是電解池的陰極。電解Na2SO4溶液也是電解水，電解時(shí)H＋移動(dòng)到A極，得電子被還原為H2，破壞了A極附近水的電離平衡，導(dǎo)致A極附近的溶液顯堿性，使酚酞溶液變紅。B極上OH－被氧化生成O2。 (3)KMnO4溶液中，紫紅色的MnO向陽極移動(dòng)。 (4)當(dāng)C、D中的氣體產(chǎn)生到一定量時(shí)，切斷外電源并接通開關(guān)K，此時(shí)裝置變?yōu)槿剂想姵亍＝?jīng)過一段時(shí)間，C、D中的氣體逐漸減少，H2和O2反應(yīng)生成水，在堿性條件下，C中H2發(fā)生氧化反應(yīng)。 答案　(1)負(fù)　(2)溶液變紅　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　(3)B　(4)負(fù)　2H2＋4OH－－4e－===4H2O 15．(2016海淀期末)電化學(xué)原理在防止金屬腐蝕、能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)合成等方面應(yīng)用廣泛。 (1)圖1中，為了減緩海水對(duì)鋼閘門A的腐蝕，材料B可以選擇________(填字母序號(hào))。 a．碳棒　　　　　　b．鋅板　　　　　　c．銅板 用電化學(xué)原理解釋材料B需定期拆換的原因：_____________________________________________________________。 (2)圖2中，鋼閘門C作________極。若用氯化鈉溶液模擬海水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，D為石墨塊，則D上的電極反應(yīng)式為__________________________________，檢測該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是______________________________________。 (3)鎂燃料電池在可移動(dòng)電子設(shè)備電源和備用電源等方面應(yīng)用前景廣闊。圖3為“鎂—次氯酸鹽”燃料電池原理示意圖，電極為鎂合金和鉑合金。 ①E為該燃料電池的________極(填“正”或“負(fù)”)。F電極上的電極反應(yīng)式為_______________________________________________________________。 ②鎂燃料電池負(fù)極容易發(fā)生自腐蝕產(chǎn)生氫氣，使負(fù)極利用率降低，用化學(xué)用語解釋其原因：___________________________________________________。 (4)乙醛酸()是有機(jī)合成的重要中間體。工業(yè)上用“雙極室成對(duì)電解法”生產(chǎn)乙醛酸，原理如圖4所示，該裝置中陰、陽兩極為惰性電極，兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸，其中乙二醛與M電極的產(chǎn)物反應(yīng)生成乙醛酸。 ①N電極上的電極反應(yīng)式為_____________________________________。 ②若有2 mol H＋通過質(zhì)子交換膜，并完全參與了反應(yīng)，則該裝置中生成的乙醛酸為________ mol。 解析　根據(jù)電化學(xué)原理，材料B對(duì)應(yīng)的金屬的活潑性應(yīng)強(qiáng)于被保護(hù)的金屬，所以材料B可以為鋅板。(2)圖2為外加電流的陰極保護(hù)法，被保護(hù)的金屬應(yīng)與電源負(fù)極相連，作陰極，則D作陽極，Cl－在陽極發(fā)生失電子反應(yīng)生成Cl2?？梢杂脻駶櫟牡矸鄣饣浽嚰埢虻矸鄣饣浫芤簛頇z驗(yàn)Cl2。(3)①鎂具有較強(qiáng)的還原性，且由圖示可知Mg轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，故E為負(fù)極。次氯酸根離子具有強(qiáng)氧化性，且由圖示可知在F電極(正極)ClO－轉(zhuǎn)化為Cl－，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)。②鎂可與水緩慢反應(yīng)生成氫氣(與熱水反應(yīng)較快)，即發(fā)生自腐蝕現(xiàn)象。(4)①由H＋的遷移方向可知N為陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，結(jié)合題意“兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸”，可知N電極為乙二酸發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成乙醛酸。②1 mol乙二酸在陰極得到2 mol電子，與2 mol H＋反應(yīng)生成1 mol乙醛酸和1 mol H2O，同時(shí)在陽極產(chǎn)生的1 mol Cl2能將1 mol乙二醛氧化成1 mol乙醛酸，兩極共產(chǎn)生2 mol乙醛酸。 答案　(1)b　鋅等作原電池的負(fù)極，(失電子，Zn－2e－===Zn2＋)不斷遭受腐蝕，需定期拆換 (2)陰　2Cl－－2e－===Cl2↑　將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽極附近，試紙變藍(lán)，證明生成氯氣(或取陽極附近溶液滴加淀粉KI溶液，變藍(lán)) (3)①負(fù)　ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－ ②Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ (4)①HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC—CHO＋H2O?、?