2019届高考化学一轮复习 第20讲 电解池 金属的腐蚀与防护课时集训.doc

第20讲电解池金属的腐蚀与防护课时集训测控导航表知识点基础能力挑战电解规律及计算16,10电解原理与应用2,38金属的腐蚀与防护47综合59,11121.(2018河北邢台期末)常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液,电解一段时间后,下列有关电解质溶液变化的说法正确的是(A)A.电解质溶液的浓度增大,pH减小B.电解质溶液的浓度增大,pH增大C.电解质溶液的浓度减小,pH减小D.电解质溶液的浓度不变,pH不变解析:NaHSO4Na+H+S,溶液呈酸性,常温下用惰性电极电解NaHSO4溶液实质是电解水,因此NaHSO4溶液的浓度增大,c(H+)增大,pH减小,故A项正确。2.(2017山东滕州月考)金属镍有广泛的用途,粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2+Ni2+CuPt,所以阳极泥为铜和铂,故D正确。3.(2017安徽安庆六校联考)下列图示中关于铜电极的连接错误的是(C)解析:锌比铜活泼,锌作负极,铜作正极,连接正确,故A正确;精炼铜,粗铜作阳极,精铜作阴极,故B正确;电镀时,镀件作阴极,镀层金属作阳极,连接错误,故C错误;电解氯化铜,铜作阴极,石墨作阳极,连接正确,故D正确。4.(2017湖南长沙长郡中学检测)下列有关金属腐蚀与保护的说法正确的是(C)A.常温下,断开K时,若M溶液为浓硫酸,则铁发生化学腐蚀B.关闭K,若M为氯化钠,则铁极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-C.关闭K,若M为硫酸铵,则石墨极的电极反应式为2H+2e-H2D.关闭K,若M溶液为海水,石墨换成铜或银,则叫外加电流的阴极保护法解析:常温下,断开K时,若M溶液为浓硫酸,金属铁被钝化,铁受到保护,故A错误;关闭K时,若M为氯化钠,则发生金属铁的吸氧腐蚀,金属铁是负极,铁电极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故B错误;关闭K时,若M为硫酸铵,其溶液显酸性,发生金属铁的析氢腐蚀,金属铁是负极,石墨极的电极反应式为2H+2e-H2,故C正确;关闭K时,若M溶液为海水,石墨换成铜或银,此时金属铁是负极,会加快金属Fe的腐蚀速率,故D错误。5.导学号 96656130某课外活动小组的同学在学习了电化学相关知识后,用如图装置进行实验,请回答下列问题:(1)实验一:将开关K与a连接,则乙为极,电极反应式为。(2)实验一结束后,该研究小组的同学决定在乙电极表面上镀下列金属中的一种以防止铁被腐蚀,正确的选择是(填字母编号)。a.Cub.Znc.Snd.Ag(3)实验二:开关K与b连接,则乙为极,总反应的离子方程式为 。(4)对于实验二,下列说法正确的是(填字母编号)。a.溶液中Na+向甲极移动b.从甲极处逸出的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝c.反应一段时间后加适量盐酸可恢复到电解前电解质的浓度d.反应在结束后,甲电极和乙电极上收集到的气体体积一定相等(5)该研究小组的同学在实验二结束的溶液中滴加酚酞溶液,发现(填“甲”或“乙”)极附近变红。若标准状况下乙电极产生22.4 mL气体,转移电子的物质的量为 mol;若剩余溶液体积为200 mL,则该溶液的pH为。解析:(1)K与a相连构成原电池,铁作为原电池的负极,失去电子发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+。(2)防止铁被腐蚀,则在Fe上镀的金属应比铁活泼,所以选择Zn。(3)K与b相连构成电解池,乙与电源负极相连,所以作为电解池的阴极。(4)电解池中阳离子向阴极移动,a错误;甲极Cl-放电生成Cl2,Cl2可使湿润的淀粉KI试纸变蓝,b正确;两电极生成的是等量的H2和Cl2,应通入HCl,若加入盐酸会引进H2O,使溶液浓度变稀,c错误;阴极Cl-放电结束后,OH-放电得到O2,d错误。(5)乙电极是H+放电,所以该电极处产生了大量的OH-,加入酚酞溶液变红;乙电极反应式为2H+2e-H2,n(e-)=2n(H2)=2(0.022 4 L22.4 Lmol-1)=0.002 mol,c(OH-)=0.01 molL-1,所以pH=12。答案:(1)负Fe-2e-Fe2+(2)b(3)阴2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2(4)b(5)乙0.002126.(2017湖北恩施一中模拟)实验室用铅蓄电池电解饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电时发生如下反应,负极:Pb+S-2e-PbSO4,正极:PbO2+4H+S+2e-PbSO4+2H2O,今若制得0.050 mol Cl2,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是(C)A.0.025 molB.0.050 molC.0.10 molD.0.20 mol解析:设生成0.050 mol氯气需转移的电子为x mol,2Cl-2e-Cl22 mol 1 molx mol 0.050 mol解得x=0.1,设消耗硫酸的物质的量为y mol,放电时铅蓄电池的电池反应式为:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O转移电子2 mol 2 moly mol 0.1 moly=0.1,所以消耗硫酸0.1 mol ;故选C。7.(2018河北衡水中学测试)在日常生活中,我们经常看到铁制品生锈、铝制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象。可以通过下列装置所示实验进行探究。下列说法正确的是(D)A.按图装置实验,为了更快更清晰地观察到液柱上升,可采用下列方法:用酒精灯加热具支试管B.图是图所示装置的原理示意图,图中负极材料是碳,正极材料是铁C.铝制品表面出现白斑可以通过图装置进行探究,Cl-由活性炭区向铝箔表面区迁移,并发生电极反应:2Cl-2e-Cl2D.图装置的总反应为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑解析:具支试管内气体受热体积膨胀,导管口会有气泡冒出,无法观察到液柱上升,A错误;负极材料是铁,正极材料是碳,B错误;负极电极反应式为Al-3e-Al3+,C错误;正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,总反应方程式为4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3,生成的Al(OH)3进一步脱水形成白斑,D正确。8.(2017山东滕州二中月考)如图所示装置中,已知电子由b极沿导线流向锌。下列判断正确的是(C)A.该装置中Cu极为阴极B.一段时间后锌片质量减少C.b极反应的电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2OD.当铜极的质量变化为32 g时,a极上消耗的O2的体积为5.6 L解析:左侧装置为原电池,右侧为电解池,通氢气一极为负极,通氧气一极为正极,铜跟原电池的正极相连,铜为阳极,A错误;锌跟原电池的负极相连,为阴极,其电极反应式为:Cu2+2e-Cu,B错误;原电池中电解质是碱,负极电极反应式为H2+2OH-2e-2H2O,C正确;没有说明条件是否是标准状况下,则O2的体积不能计算,D错误。9.(2017山东潍坊三中检测)下列说法正确的是(D)A.图(a)中,随着电解的进行,溶液中H+的浓度越来越小B.图(b)中,Mg电极作电池的负极C.图(c)中,发生的反应为Co+Cd2+Cd+Co2+D.图(d)中,K分别与M、N连接时,Fe电极均受到保护解析:图(a)中,有外界电源,是电解池,电解硫酸溶液实质上是电解水,硫酸浓度增大,溶液中H+的浓度越来越大,A错误;(b)图装置是原电池,Al和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,Mg与NaOH溶液不反应,则Al电极是电池的负极,Mg电极作电池的正极,B错误;图(c)是原电池,据图可知,Cd为负极,失去电子,Co2+在正极得电子发生还原反应,则发生的反应为Cd+Co2+Cd2+Co,C错误;图(d)中,K与M连接时构成电解池,Fe与电源负极相连得到保护,K与N相连时形成原电池,Zn比Fe活泼,Fe作原电池的正极得到保护,D正确。10.(2017浙江温州中学月考)将等物质的量浓度的CuSO4溶液和NaCl溶液等体积混合后,用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图,则下列说法正确的是(C)A.阳极产物一定是Cl2,阴极产物一定是CuB.BC段表示在阴极上是H+放电产生了H2C.AB、BC段阴极反应都为Cu2+2e-CuD.CD段表示阳极上OH-放电破坏了水的电离平衡,产生了H+解析:设CuSO4和NaCl各n mol,电解分3个阶段,AB段:阳极n mol Cl-失n mol电子,阴极:n mol Cu2+得n mol电子,由于Cu2+水解使溶液酸性减弱,铜离子浓度逐渐减小,溶液pH逐渐增大;BC段:阳极n mol OH-失n mol电子(来源于水的电离),阴极n mol Cu2+再得n mol电子,由于OH-消耗,溶液中H+浓度增大,溶液的pH迅速减小;CD段:阳极OH-失去电子,阴极H+得到电子,开始电解水,溶液中氢离子浓度逐渐增大,pH减小。电解开始时,阳极先发生2Cl-2e-Cl2,后发生4OH-4e-2H2O+O2,阴极先发生Cu2+2e-Cu,后发生2H+2e-H2,A错误;BC段阴极发生的电极反应是Cu2+2e-Cu,阴极Cu2+得到电子,生成铜单质,B错误;AB、BC段阴极反应都为Cu2+2e-Cu,C正确;CD段发生2H+2e-H2、4OH-4e-2H2O+O2,即CD段电解的物质是水,D错误。11.(2018江西师大附中期末)工业上采用惰性电极电解锰酸钾(K2MnO4)溶液制取高锰酸钾,试写出该电解反应的化学方程式: 。提出改进方法:可用阳离子交换膜分隔两极区进行电解(如图)。图中A口加入的溶液最好为。使用阳离子交换膜可以提高Mn元素利用率的原因是 。解析:惰性电极电解锰酸钾溶液制取高锰酸钾,Mn在阳极失电子生成Mn,溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气,溶液中氢氧根离子浓度增大,化学方程式为2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2+2KOH;根据图中阳离子移动方向可知左边电极为阳极,右边冒气泡的电极为阴极,根据电解的总反应,A口最好加入氢氧化钾溶液;阳离子交换膜可以防止Mn进入阴极区被还原。答案:2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2+2KOHKOH溶液阳离子交换膜可以防止锰酸根进入阴极区被还原12.导学号 96656131电解原理在化学工业中有广泛应用。(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,电解示意图如图所示,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)电解法处理含氮氧化物废气,可回收硝酸,具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。写出电解时NO2发生反应的电极反应:。若有标准状况下2.24 L NO2被吸收,通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H+为 mol。(3)为了减缓钢制品的腐蚀,可以在钢制品的表面镀铝。电解液采用一种非水体系的室温熔融盐,由有机阳离子、Al2C和AlC组成。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,则阴极电极反应式为 。解析:(1)电解过程中阳离子向阴极移动,则图中A极为阳极,要连接电源的正极。B电极为阴极,表面H+发生还原反应,促进水的电离,阴极区产生大量OH-,同时阳极区Cl-发生氧化反应,则精制饱和食盐水从图中a位置补充,氢氧化钠溶液从图中d位置流出。电解饱和食盐水发生反应的离子方程式是2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-。(2)根据图知,电解时,左室中电极上H+放电生成氢气,则左室为阴极室,右室为阳极室,阳极上通入的是氮氧化物,生成的是硝酸,所以阳极上氮氧化物失电子和水反应生成硝酸,阳极反应式为NO2-e-+H2ON+2H+;n(NO2)=0.1 mol,阳极反应式为NO2-e-+H2ON+2H+,有0.2 mol H+生成,因为有 0.1 mol硝酸生成,则有0.1 mol H+通过阳离子交换膜。(3)依据电镀原理分析,钢制品上镀铝是利用铝作阳极与电源正极相连,钢制品作阴极与电源负极相连;由有机阳离子、Al2C和AlC组成的离子液体作电解液来实现,离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系,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,则阴极反应生成铝发生的是还原反应,铝元素化合价降低,分析离子液体成分,结合电荷守恒分析可知是Al2C得到电子生成,电极反应为4Al2C+3e-Al+7AlC;改用AlCl3水溶液作电解液是溶液中氢离子在阴极放电生成氢气,2H+2e-H2。答案:(1)正ad2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-(2)NO2-e-+H2ON+2H+0.1(3)负4Al2C+3e-Al+7AlC2H+2e-H2【教师备用】 (2017江西上高二中、丰城中学联考)某课外兴趣小组进行电解原理的实验探究,做了如下的实验:以铜为电极,按如图所示的装置电解饱和食盐水。实验现象:接通电源30 s内,阳极附近出现白色浑浊,之后变成橙黄色浑浊,此时测定溶液的pH约为10。一段时间后,试管底部聚集大量红色沉淀,溶液仍为无色。查阅资料:物质氯化铜氧化亚铜氢氧化亚铜(不稳定)氯化亚铜颜色固体呈棕色,浓溶液呈绿色,稀溶液呈蓝色红色橙黄色白色已知:相同温度下CuCl的溶解度大于