（天津专用）2020届高考化学一轮复习考点规范练23电解池金属的电化学腐蚀与防护（含解析）.docx

考点规范练23电解池金属的电化学腐蚀与防护(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8个小题,每小题7分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.(2018天津宝坻高三模拟)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)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)22.(2018天津新华中学高三模拟)某同学进行下列实验:操作现象取一块打磨过的生铁片,在其表面滴1滴含酚酞和K3Fe(CN)6的食盐水放置一段时间后,生铁片上出现如图所示“斑痕”,其边缘处为红色,中心区域为蓝色,在两色环交界处出现铁锈下列说法不合理的是()A.生铁片发生吸氧腐蚀B.中心区:Fe-2e-Fe2+C.边缘处:O2+2H2O+4e-4OH-D.交界处:4Fe2+O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+3.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-H24.(2018山东菏泽一模)以铬酸钾(K2CrO4)为原料用电化学法制备K2Cr2O7的装置如图,下列说法正确的是()A.a极的电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2B.电解过程中氢氧化钾溶液的浓度保持不变C.b极上CrO42-发生氧化反应生成Cr2O72-D.电解过程中H+从右侧通过离子交换膜迁移到左侧5.(2018陕西汉中高三月考)根据下图回答,下列说法不正确的是()A.此装置用于电镀铜时,电解一段时间,理论上硫酸铜溶液的浓度不变B.若a为粗铜,b为纯铜,该装置可用于粗铜的电解精炼C.燃料电池中负极反应为2H2-4e-+4OH-4H2OD.上述装置在工作过程中Cu2+向a电极移动6.LiOH常用于制备锂离子电池的正极材料。工业上常利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。下列说法正确的是()A.a是电源的负极B.B极区电解液为LiOH溶液C.A电极的电极反应式为4OH-4e-2H2O+O2D.每产生标准状况下2.24 L氢气,就有0.1 mol阳离子通过交换膜进入阴极区7.(2018华中师大附中期末)用惰性电极电解100 mL 3 molL-1的Cu(NO3)2溶液,一段时间后在阳极收集到标准状况下气体1.12 L,停止电解,向电解后的溶液中加入足量的铁粉,充分作用后溶液中Fe2+浓度为(设溶液体积不变)()A.3 molL-1B.2.75 molL-1C.2 molL-1D.3.75 molL-18.(2018广东揭阳高三月考)利用如图所示装置可制取H2,两个电极均为惰性电极,c为阴离子交换膜。下列叙述正确的是()A.a为电源的正极B.工作时,OH-向左室迁移C.右室电极反应为C2H5OH+H2O-4e-CH3COO-+5H+D.生成H2和CH3COONa的物质的量之比为21二、非选择题(本题共3个小题,共44分)9.(2018成都实验外国语学校高三模拟)(16分)电解原理在化学工业中有广泛应用。不仅可以制备物质,还可以提纯和净化。(1)电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法,电解原理如图所示,图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过,请回答以下问题:图中A极要连接电源的(填“正”或“负”)极。精制饱和食盐水从图中位置补充,氢氧化钠溶液从图中位置流出。(填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”)电解总反应的离子方程式是。(2)化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染,电化学降解NO3-的原理如图所示。电源正极为(填“A”或“B”),阴极反应式为。若电解过程中转移了5 mol电子,则膜左侧电解液的质量变化为 g。10.(14分)(1)用间接电化学法除去NO的过程,如图所示:已知电解池的阴极室中溶液的pH在47之间,写出阴极的电极反应式:。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理:。(2)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图所示),写出阳极产生ClO2的电极反应式:。电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时,停止电解,通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为 mol;用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因:。(3)钢铁锈蚀的图示如图a所示:图a图b用箭头表示出图a中电子的运动方向;请你分析高铁铁轨锈蚀的原因是。我国的科技人员为了消除SO2的污染,变废为宝,利用原电池原理,设计由SO2和O2来制备硫酸。设计装置如图b所示,电极A、B为多孔的材料。A极为(填“正极”或“负极”)。B极的电极反应式是。11.(14分)如图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液,除a、b外,其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池,其工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,其两个电极的电极材料分别为PbO2和Pb。闭合K,发现g电极附近的溶液先变红,20 min后,将K断开,此时c、d两极上产生的气体体积相同。据此回答:(1)a电极的电极材料是(填“PbO2”或“Pb”)。(2)丙装置中发生电解的总反应方程式为。(3)电解20 min时,停止电解,此时要使乙中溶液恢复到原来的状态,需要加入的物质及其物质的量是。(4)20 min后将乙装置与其他装置断开,然后在c、d两极间连接上灵敏电流计,发现电流计指针偏转,则此时c电极为极,d电极上发生反应的电极反应为。(5)电解后取a mL丁装置中的溶液,向其中逐滴加入等物质的量浓度的CH3COOH溶液,当加入b mL CH3COOH溶液时,混合溶液的pH恰好等于7(体积变化忽略不计)。已知CH3COOH的电离平衡常数为1.7510-5,则ab=。考点规范练23电解池金属的电化学腐蚀与防护1.C用惰性电极电解时,常见阳离子的放电顺序为Ag+Cu2+H+Na+K+,常见阴离子的放电顺序为I-Br-Cl-OH-常见含氧酸根离子。电解HCl溶液生成H2和Cl2,电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2,电解Ba(OH)2溶液生成H2和O2,A项不符合题意;电解NaOH和H2SO4溶液均生成H2和O2,电解CuSO4溶液生成Cu和O2,B项不符合题意;电解NaOH、H2SO4、Ba(OH)2溶液均相当于电解水,均生成H2和O2,C项符合题意;电解NaBr溶液则生成Br2和H2,D项不符合题意。2.D生铁片边缘处为红色,说明生成了氢氧根离子,O2+2H2O+4e-4OH-,生铁片发生吸氧腐蚀,故A、C两项合理;根据实验现象,中心区域为蓝色,说明生成了亚铁离子,Fe-2e-Fe2+,故B项合理;在两色环交界处出现铁锈,是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化生成了氢氧化铁,故D项不合理。3.Dd为石墨,则铁、碳及海水形成原电池,发生铁的吸氧腐蚀,从而加快铁片腐蚀,A项正确;d为石墨时是正极,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,B项正确;d为锌块,则Zn、Fe和海水构成原电池,由于活泼性ZnFe,则锌作负极,铁片不易被腐蚀,C项正确;d为锌块时,铁片上的反应为O2+2H2O+4e-4OH-,D项错误。4.A阳极材料是石墨,为惰性电极,所以被电解的物质一定是水,阳极上的电极反应为2H2O-4e-O2+4H+,一段时间后酸性明显增强,发生2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O,a极为阴极,阴极电极反应为4H2O+4e-2H2+4OH-,A项正确;电解过程中,K+从右侧通过离子交换膜迁移到左侧,结合左侧电极上有OH-生成,所以氢氧化钾溶液的浓度变大,B项错误;由CrO42-Cr2O72-,Cr的化合价不变,未发生氧化还原反应,C项错误;电解过程中K+从右侧通过离子交换膜迁移到左侧,若H+从右侧通过离子交换膜迁移到左侧则无法发生反应2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O,D项错误。5.D电镀铜时,阳极为铜,电解质溶液为硫酸铜溶液,阳极反应式为Cu-2e-Cu2+,阴极反应式为Cu2+2e-Cu,理论上硫酸铜溶液的浓度不变,故A项正确;a与电源正极相连,为阳极,b与电源负极相连,为阴极,该装置可用于粗铜的电解精炼,故B项正确;通入H2的电极是负极,电解质呈碱性,负极反应为2H2-4e-+4OH-4H2O,故C项正确;电解池中阳离子移向阴极,b是阴极,Cu2+向b电极移动,故D项错误。6.B根据图示可知,B电极上有氢气生成,则B为电解池阴极,A为阳极,a为正极、b为负极,阴极电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2,阳极反应式为2Cl-2e-Cl2。根据以上分析知,A项错误;A极是阳极、B极是阴极,B电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2,有氢氧根离子生成,所以B极区电解液为LiOH溶液,A极区电解质溶液为LiCl溶液,B项正确;A电极上氯离子放电,电极反应式为2Cl-2e-Cl2,C项错误;每产生标准状况下2.24L氢气,就有0.2mol电子转移,根据电荷守恒知,有0.2mol阳离子通过交换膜进入阴极区,D项错误。7.B阳极反应式为2H2O-4e-4H+O2,阴极反应式为Cu2+2e-Cu,阳极生成的气体为O2,O2的物质的量为1.12L22.4Lmol-1=0.05mol,根据电解的总反应式:2Cu(NO3)2+2H2O2Cu+O2+4HNO32140.1mol0.05mol0.2mol电解后溶液中生成的HNO3的物质的量为0.2mol。电解后溶液中Cu(NO3)2的物质的量为0.1L3molL-1-0.1mol=0.2mol,HNO3与足量的Fe反应生成Fe(NO3)2,反应的化学方程式为8HNO3+3Fe3Fe(NO3)2+2NO+4H2O,故0.2molHNO3与Fe反应生成Fe(NO3)2的物质的量为0.2mol38=0.075mol,Cu(NO3)2与Fe反应生成硝酸亚铁,离子方程式为Fe+Cu2+Fe2+Cu,故0.2molCu(NO3)2与Fe反应生成Fe(NO3)2的物质的量为0.2mol,反应后溶液中Fe2+的物质的量为0.2mol+0.075mol=0.275mol,反应后溶液中Fe2+浓度为0.275mol0.1L=2.75molL-1,选B项。8.D根据图知,Pt电极上有氢气生成,说明Pt电极上发生还原反应,Pt为阴极,则Pd/TNTA为阳极,连接阴极的电极为电源负极,所以a为负极、b为正极,故A项错误;Pd/TNTA为阳极,工作时,电解质溶液中OH-向阳极移动,OH-向右室迁移,故B项错误;右室中电解质溶液呈碱性,所以不能有H+生成,乙醇失电子和OH-反应生成CH3COO-和水,电极反应式为C2H5OH+5OH-4e-CH3COO-+4H2O,故C项错误;生成1mol氢气转移2mol电子,生成1molCH3COONa转移4mol电子,所以生成H2和CH3COONa的物质的量之比为21,故D项正确。9.答案(1)正ad2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-(2)A2NO3-+10e-+12H+N2+6H2O45解析(1)由电解食盐水装置图可知,钠离子移向右边,则左边A为阳极,所以A极要连接电源的正极。左边A为阳极,电极反应式为2Cl-2e-Cl2,所以精制饱和食盐水从图中a位置补充;右边B为阴极,电极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-或2H+2e-=H2,则生成的氢氧化钠溶液从图中d位置流出。电解总反应的离子方程式是2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-。(2)由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应,因此Ag-Pt电极为阴极,则B为电源负极,A为电源正极;在阴极反应是NO3-得电子发生还原反应生成N2,装置中采用质子交换膜,应只允许H+通过,则H+参与阴极反应且有H2O生成,阴极反应式为2NO3-+10e-+12H+N2+6H2O。阳极反应为2H2O-4e-O2+4H+,转移5mol电子时,阳极消耗2.5molH2O,产生的5molH+进入阴极室,阳极室质量减少45g。10.答案(1)2HSO3-+2H+2e-S2O42-+2H2O2NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3-(2)Cl-+2H2O-5e-ClO2+4H+0.01在阴极发生2H+2e-H2,H+浓度减小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移动,OH-浓度增大,pH增大(3)Fe-2e-Fe2+;由于电解质溶液中有H2CO3,电离出氢离子,2H+2e-H2,发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气,O2+2H2O+4e-4OH-,发生吸氧腐蚀正极SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+解析(1)阴极发生还原反应,是亚硫酸氢根离子得电子生成S2O42-,电极反应式为2HSO3-+2H+2e-S2O42-+2H2O;S2O42-与一氧化氮发生氧化还原反应,生成氮气和亚硫酸氢根,离子反应方程式为2NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3-。(2)由题意可知,氯离子放电生成ClO2,由原子守恒可知,有水参加反应,同时生成氢离子,电极反应式为Cl-+2H2O-5e-ClO2+4H+。在阴极发生2H+2e-H2,氢气的物质的量为0.112L22.4Lmol-1=0.005mol,通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子,通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.005mol2=0.01mol,电解时阴极H+浓度减小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移动,溶液的pH增大。(3)钢铁含有铁和碳,铁为负极,C为正极,电子由负极流向正极,故电子的移动方向可表示为;高铁铁轨锈蚀的原因是铁为负极发生氧化反应Fe-2e-Fe2+。由于电解质溶液中有H2CO3,电离出氢离子,2H+2e-H2,发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气,O2+2H2O+4e-4OH-,发生吸氧腐蚀。由题意可知原电池目的是用SO2与O2反应来制备硫酸,B极生成硫酸,则通入的气体应为SO2,硫元素由+4价升高到+6价,发生氧化反应SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+,B极为负极,A极为正极。11.答案(1)PbO2(2)2H2O2H2+O2(3)0.1 mol Cu(OH)2(4)负O2+4H+4e-2H2O(5)175176解析甲池是原电池,作电源,发生的反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O;乙、丙、丁是电解池,闭合K,发现g电极附近的溶液变红,说明g电极是电解池的阴极,h是电解池的阳极,所以a为正极,b为负极;c电极为阴极,d电极为阳极;e电极为阴极,f电极为阳极。(1)a电