高考化学大一轮复习 专题6 化学反应与能量变化 第3单元 课后限时训练18 电解池的工作原理及应用 金属的腐蚀与防护（加试要求）

到乌蒙山区的昭通;从甘肃中部的定西，到内蒙古边陲的阿尔山，看真贫、知真贫，真扶贫、扶真贫，成为“花的精力最多”的事;“扶贫先扶志”“扶贫必扶智”“实施精准扶贫”课后限时训练(十八)电解池的工作原理及应用金属的腐蚀与防护(加试要求)(建议用时：45分钟)1下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()A水中的钢闸门连接电源的负极B金属护栏表面涂漆C汽车底盘喷涂高分子膜 D地下钢管连接镁块A水中的钢闸门连接电源的负极之后，作电解池的阴极，被保护起来，所以采用的是外加电流的阴极保护法；金属护栏表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子膜均使用的是覆盖保护层法的保护措施；地下钢管连接镁块，镁作负极，被腐蚀从而起到保护钢管的作用，所以使用的是牺牲阳极的阴极保护法。2(2017浙江绍兴鲁迅中学月考)依据下列甲、乙、丙三图，判断下列叙述不正确的是()A甲是原电池，乙是电镀装置B甲、乙装置中，锌极上均发生氧化反应C乙、丙装置中，阳极均发生氧化反应而溶解D乙装置中，c(Cu2)基本不变B甲是铜锌原电池；乙是电镀池，在Zn上镀铜；丙是电解精炼铜。甲中Zn极反应，Zn2e=Zn2发生氧化反应，乙中Zn电极上反应为Cu22e=Cu，是还原反应。3.(2017浙江严州中学月考)在电解水时，为了增强其导电性，加入的电解质最好选用()ANaOHBHClCNaCl DCuSO4A电解NaOH溶液的实质是电解水；电解HCl溶液产生H2和Cl2；电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2；电解CuSO4溶液生成Cu、H2SO4和O2。4以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A阴极附近溶液呈红色 B阴极逸出气体C阳极附近溶液呈蓝色 D溶液的pH变小D以石墨为电极，电解KI溶液的方程式是2KI2H2OI2H22KOH。由于其中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质遇淀粉溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞溶液变为红色。因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的pH变大。5利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()Aa处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小B一段时间后，a管液面高于b管液面Ca管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀Da、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2A左边是发生吸氧腐蚀，右边发生析氢腐蚀。a处氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，铁失电子生成二价铁离子，氢氧根离子和二价铁离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以溶液的pH值变化不大，b处氢离子发生还原反应生成氢气，溶液的pH增大，故A错误。6用如图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是() 【导学号：81640092】A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的电极反应式：Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的电极反应式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2ODA.若铁作阳极，则铁失电子生成Fe2，则CN无法除去，故铁只能作阴极，A项正确；B.阳极Cl放电生成ClO，Cl的化合价升高，故在阳极发生氧化反应，又已知该溶液呈碱性，B项正确；C.阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应，在碱性条件下，H2O提供阳离子(H)，C项正确；D.由于溶液是碱性条件，故除去CN发生的反应为2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，D项错误。7某小组用如图装置进行实验，下列说法正确的是()A闭合K，外电路电流方向为Fe电极石墨电极B盐桥中的电解质可以用KClC闭合K，石墨电极上只生成铜D导线中流过0.15 mol e时，加入5.55 g Cu2(OH)2CO3，CuSO4溶液可恢复原组成D左侧两个烧杯构成了一个原电池，Fe为负极，Ag为正极；右侧烧杯为电解池。原电池中电流从正极流向负极，故外电路电流方向为Ag电极Pt电极，石墨电极Fe电极，A项错误。KCl中的Cl与Ag反应，会导致中间烧杯中的电解质减少，故盐桥中的电解质不能用KCl，B项错误。闭合K，石墨连接原电池的负极，石墨为阴极，发生还原反应，Cu2被完全还原成Cu后，电解生成的硫酸所电离出的H再被还原生成氢气，C项错误。右侧烧杯中n(CuSO4)0.05 L1 mol/L0.05 mol，加入的nCu2(OH)2CO35.55 g222 gmol10.025 mol。导线中流过0.1 mol电子时，发生反应：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，再流过0.05 mol电子时，发生反应：2H2O2H2O2；消耗了CuSO4和H2O，其中n(CuSO4)0.05 mol，n(H2O)0.05 mol0.025 mol0.075 mol；反应后，加入0.025 mol碱式碳酸铜，发生反应Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO43H2OCO2，生成的n(CuSO4)0.05 mol，n(H2O)0.075 mol，D项正确。8下列说法中正确的是 ()A氯碱工业中，X、Y均为石墨，X附近能得到氢氧化钠B铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4C电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属D外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属D电解饱和食盐水时，阴极区得到H2和NaOH。铜的电解精炼时，应用粗铜作阳极、纯铜作阴极。电镀时，应以镀层金属作阳极、待镀金属作阴极。9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()Aa、d处：2H2O2e=H22OHBb处：2Cl2e=Cl2Cc处发生了反应：Fe2e=Fe2D根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜B实验一可以看作两个电解池串联，a为阴极，c为阳极，d为阴极，b为阳极。a、d均为阴极，溶液中的阳离子即水中的H放电生成H2和OH，试纸变蓝，A正确；b为阳极，b处变红，说明有H生成，即水中的OH放电生成O2和H2O，局部褪色，说明Cl放电生成Cl2，溶于水中生成HCl和HClO，即b处溶液中的OH与Cl同时放电，B错误；c处铁作阳极，活性电极作阳极，优先失电子：Fe2e=Fe2，C正确；由实验一原理，可知实验二中形成3个电解池(1个球的两面为阴、阳两极)，m为阴极，相当于电镀铜原理，m处有铜析出。10.某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是() 【导学号：81640093】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Da电极的反应为：3CO218H18e=C3H8O5H2OB结合装置图为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A项错误；b极连接电源的正极，为阳极，在电解池中H为阳离子，向a极(阴极)区移动，B项正确；右侧H2O O2发生的是氧化反应，每生成1 mol O2，转移4 mol电子，C3H8O中碳元素的化合价是2,3CO2C3H8O，转移18 mol电子，故生成1 mol O2消耗2/3 mol CO2，C项错误；a电极发生的是还原反应：3CO218H18e=C3H8O5H2O，D项错误。11.(1)电镀时，镀件与电源的_极连接。(2)化学镀的原理是利用化学反应生成的金属单质沉积在镀件表面形成的镀层。若用铜盐进行化学镀铜，应选用_(填“氧化剂”或“还原剂”)与之反应。.粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。.以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极，发生氧化反应c溶液中Cu2向阳极移动d利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属【解析】.(1)电镀池中，镀件就是待镀金属制品，作阴极，与电源的负极相连；镀层金属为阳极，与电源正极相连。(2)要把铜从铜盐中置换出来，用铁即可，铁作还原剂，所以应加入还原剂。.粗铜电解精炼时，粗铜作阳极与电源正极相连，所以粗铜板是图中电极c，d是阴极，发生的反应是Cu22e=Cu，Au、Ag不如铜活泼，以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe比铜活泼，以Fe2的形式进入电解质溶液中。.粗铜的电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能，a错误；粗铜作阳极与电源正极相连，发生氧化反应，b正确；溶液中的Cu2向阴极移动，c错误；不活泼金属Ag、Pt、Au等金属在阳极沉积，可以回收。【答案】.(1)负(2)还原剂.cCu22e=CuAu、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2的形式进入电解质溶液中.bd12如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。(1)腐蚀过程中，负极是_(填图中字母“a”或“b”或“c”)；(2)环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_；(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为_L(标准状况)。【解析】(1)负极发生失电子的反应，铜作负极失电子，因此负极为c。负极反应：Cu2e=Cu2，正极反应：O22H2O4e=4OH。(2)正极产物为OH，负极产物为Cu2，两者与Cl反应生成Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl。(3)4.29 g Cu2(OH)3Cl的物质的量为0.02 mol，由Cu元素守恒知，发生电化学腐蚀失电子的Cu单质的物质的量为0.04 mol，失去电子0.08 mol，根据电子守恒可得，消耗O2的物质的量为0.02 mol，所以理论上消耗氧气的体积为0.448 L(标准状况)。【答案】(1)c(2)2Cu23OHCl=Cu2(OH)3Cl(3)0.44813(2017浙江宁波镇海中学期中)如图是某油电混合动力汽车镍氢电池的充放电原理示意图，图中M表示储氢金属，其总反应式为NiOOHMHNi(OH)2M。根据上述信息回答下列问题：(1)当发电机工作时，镍氢电池中能量如何变化？_。(2)图中甲极是镍氢电池的_极(填“正”或“负”)，该极充电时的电极反应式为_。(3)用此镍氢电池分别电解以下两种溶液，假如电路中转移了0.02 mol电子，且电解池的电极均为惰性电极。电解M(NO3)x溶液时某一电极增加了a g M，则金属M的相对原子质量为_(用含a、x的表达式表示)。电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL，阳极产生的气体在标准状况下的体积是_；将电解后的溶液加水稀释至1 L，此时溶液的pH_。【解析】(1)发电机工作时，电流通过镍氢电池，给电池充电，电池中电能转化为化学能。(2)观察示意图，甲极是电池的负极，充电时电极反应式为MH2Oe=MHOH。(3)Mxxe=M，由x0.02得Ar50ax。电解时，阳极Cl先放电：2Cl2e=Cl2，生成Cl2：0.01 mol20.005 mol，然后OH放电：2H2O4e=4HO2，生成O2：(0.02 mol0.01 mol)40.002 5 mol，故阳极产生的Cl2和O2在标准状况下的总体积为：(0.005 mol0.002 5 mol)22.4 L/mol0.168 L。电路中转移0.02 mol电子时，在阴极Cu2刚好放电完毕，H未放电，在阳极由2H2O4e=4HO2知，生成H0.01 mol，c(H)0.01 mol1 L0.01 mol/L，故此时溶液的pHlg 0.012。【答案】(1)电能转化为化学能(2)负MH2Oe=MHOH(3)50ax0.168 L214.研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO占95%。写出CO2溶于水产生HCO的方程式：_。(2)利用如图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。结合方程式简述提取CO2的原理：_。用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是_。【答案】(1)CO2H2OH2CO3、H2CO3HHCO(2)a室：2H2O4e=4HO2，H通过阳离子膜进入b室，发生反应：HHCO=CO2H2Oc室的反应：2H2O2e=2OHH2，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH15新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。 【导学号：81640094】回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应式分别为_、_；(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_；(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为_(法拉第常数F9.65104 Cmol1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为_ L(标准状况)。【解析】(1)总反应式为CH42O22OH=CO3H2O，正极反应式为2O24H2O8e=8OH，则负极反应式可由总反应式减正极反应式得到；(2)三个池可看出第一、二两池为串联的电源，其中甲烷与OH反应所在电极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，电解NaCl饱和溶液时b电极产生的气体为氢气；(3)1 mol甲烷氧化失去8 mol电子，电量为896 500 C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算，可求电量；甲烷失电子是Cl失电子数的8倍，则得到氯气4 L(CH48Cl4Cl2)。【答案】(1)2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=CO7H2O(2)H22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(3)89.65104 Cmol13.45104 C416某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。 【导学号：81640095】请回答下列问题：