高考化学总复习 第6章 化学反应与能量 第3节 电解池 金属的电化学腐蚀模拟预测通关 新人教版.doc

第3节 电解池 金属的电化学腐蚀一、选择题1取一张用饱和nacl溶液浸湿的ph试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是()ab电极是阴极ba电极与电源的正极相连接c电解过程中，水是氧化剂db电极附近溶液的ph变小解析：选d。电解饱和nacl溶液，阳极生成cl2，cl2与水反应生成hclo和hcl，盐酸具有酸性，可使ph试纸变红色，hclo具有漂白性，又可将红色漂白，故内圆为白色，外圈为红色，可推出a为阳极，b为阴极，a正确；a为阳极与电源正极相连，b正确；电解过程中，h2o得电子，为氧化剂，c正确；b电极附近有oh生成，ph增大，d错误。2下列有关电化学装置完全正确的是()abcd铜的精炼铁上镀银防止fe被腐蚀构成铜锌原电池解析：选c。电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，精铜作阴极，a错误；铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，b错误；c是外加电流的阴极保护法，正确；铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中，d错误。3烧杯a中盛放0.1 mol/l的h2so4溶液，烧杯b中盛放0.1 mol/l的cucl2溶液(两种溶液均足量)，组成的装置如图所示。下列说法不正确的是()aa为原电池，b为电解池ba为电解池，b为原电池c当a烧杯中产生0.1 mol气体时，b烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mold经过一段时间，b烧杯中溶液溶质的浓度减小解析：选b。构成a装置的是活泼性不同的两电极，两电极均浸在电解质溶液中，两极形成了闭合回路，所以a装置为原电池装置，且a装置为b装置提供电能，b装置为电解池。a装置中的电极反应式为正极：2h2e=h2，负极：fe2e=fe2。b装置中的电极反应式为阴极：cu22e=cu，阳极：2cl2e=cl2。b装置是电解氯化铜溶液，放出cl2并析出cu，溶液溶质的浓度减小。4载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气。某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2co24e2h2o=2co4oh。下列判断错误的是()a上述电化学装置相当于电解池b上述装置进行的总反应为2co2=2coo2c反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强d失电子的电极发生的反应是4oh4e=2h2oo2解析：选c。a该电池是利用化学能转化为电能，符合电解池原理，所以上述电化学装置相当于电解池，故a正确；b该电池中，阴极上电极反应式为2co24e2h2o=2co4oh，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，得失电子相同条件下将两个电极反应式相加即得电池总反应式为2co2=2coo2，故b正确；c阴极反应生成的oh在阳极完全反应，电池总反应式为2co2=2coo2，所以反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性不变，故c错误；d阳极上氢氧根离子失电子生成氧气供给呼吸，电极反应式为4oh4e=2h2oo2，故d正确。5如图中x为电源，y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，滤纸中央滴有一滴kmno4溶液，通电后y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是()a滤纸上c点附近会变红色 bcu电极质量减小，pt电极质量增大cz中溶液的ph先减小，后增大d溶液中的so向cu电极定向移动解析：选a。紫红色斑即mno向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，nacl溶液中h放电，产生oh，c点附近会变红色，a正确；电解硫酸铜溶液时，pt为阳极，溶液中的oh放电：4oh4e=2h2oo2，cu为阴极，溶液中的cu2得电子，生成铜，总反应式为2cuso42h2o2cuo22h2so4，pt电极附近生成h，则so向pt电极定向移动，b、d不正确。随着电解的进行，z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，ph减小，c不正确。6.铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极，置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是()a阳极电极方程式为al3e6oh=al2o33h2ob随着电解的进行，溶液的ph逐渐增大c当阴极生成气体3.36 l(标准状况)时，阳极增重2.4 gd电解过程中h移向铝电极解析：选c。电解质为硫酸溶液，oh不可能参加反应，a错误；根据原电池装置和题目信息可知电解总反应方程式为2al3h2oal2o33h2，h2o减少，溶液的ph逐渐减小，b错误；阴极反应为2h2e=h2，h2的物质的量为3.36 l22.4 lmol10.15 mol，则转移电子为20.15 mol0.3 mol，阳极反应为2al6e3h2o=al2o36h。根据差量法进行计算：设阳极增重的质量为x。2al3h2oal2o33h26em6 mol 48 g 0.3 mol x，解得x2.4 g，即阳极增重2.4 g，c正确；根据电流的方向可知，阳离子移向阴极，所以h移向石墨电极，d错误。7把物质的量均为0.1 mol的cucl2和h2so4溶于水制成100 ml的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是()a电路中共转移0.6na个电子b阳极得到的气体中o2的物质的量为0.2 molc阴极质量增加3.2 gd电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 moll1解析：选a。阳极开始产生cl2，后产生o2，阴极开始产生cu，后产生h2，根据题意两极收集到的气体在相同条件下体积相同，则阴极产生0.2 mol h2，阳极产生0.1 mol cl2和0.1 mol o2，则转移电子数为0.6na，a正确、b错误；阴极析出铜0.1 mol，即6.4 g，c错误；电解后溶液的体积未知，故不能计算浓度，d错误。81 l某溶液中含有的离子如下表：离子cu2al3nocl物质的量浓度(mol/l)11a1用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e通过时(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是()a电解后溶液呈酸性ba3c阳极生成1.5 mol cl2d阴极析出的金属是铜与铝解析：选a。 1 mol cu2放电的过程中，另一极cl和oh各放电1 mol，故溶液显酸性，a正确；根据电荷守恒可推知a4，b不正确；cl的物质的量为1 mol，阳极不会产生1.5 mol cl2，c不正确；铝较活泼，在溶液中al3不会放电，d不正确。9用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗koh溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是()a阳极反应式为4oh4e=2h2oo2b通电后阴极区附近溶液ph会增大ck通过交换膜从阴极区移向阳极区d纯净的koh溶液从b口导出解析：选c。a项，阳极发生氧化反应，电极反应式为4oh4e=2h2oo2，a正确；b项，阴极发生还原反应，消耗氢离子产生氢气，必然会使溶液中氢离子浓度减小，所以溶液ph增大，b正确；c项，钾离子是通过交换膜从阳极移向阴极，这样才可以达到提纯氢氧化钾的作用，c错误；d项，纯净的koh在阴极制得从b口排出，d正确。10用na2so3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是()ax为直流电源的负极，y为直流电源的正极b阳极区ph增大c图中的bad该过程中的产品主要为h2so4和h2解析：选b。由图可知与x电极相连的电极区发生还原反应：2h2e=h2，所以pt()为阴极，x为直流电源的负极，y为直流电源的正极，a正确。在阴极区由于发生反应2h2e=h2，破坏了附近的水的电离平衡，水继续电离，最终导致阴极区的 c(oh)增大，ph增大，溶液碱性增强；在阳极区，发生反应so2eh2o=so2h，hso2eh2o=so3h，溶液中的 c(h)增大，溶液的酸性增强，ph减小，b错误。根据b选项的分析可知在阳极区由于不断产生硫酸，所以产生的硫酸的浓度比加入的硫酸的浓度要大，c正确。在反应的过程中，阳极区不断产生h2so4，阴极区不断产生h2，阴极区得到的na2so3溶液则循环使用，因此该过程中的产品主要为h2so4和h2，d正确。二、非选择题11.如图所示为探究金属腐蚀条件的实验装置图，请分析实验并回答下列问题：(1)若起始时甲、乙、丙3套装置的导管中液面高度相同，过一段时间后液面最高的是_。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越_(填“高”或“低”)，钢铁越易腐蚀。(3)乙装置中发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为_。.利用化学反应：2fecl3cu=2fecl2cucl2，请你选择合适的电极材料和电解质溶液，设计一个原电池。可供选择的电极材料：铁棒、铜棒、石墨棒。可供选择的电解质溶液：cucl2溶液、fecl2溶液、fecl3溶液。请填写下列空白：(1)选择_作正极材料，_作负极材料；选择_作电解质溶液。(2)写出有关的电极反应式：正极：_；负极：_。解析：.(1)甲、乙、丙3套装置中的乙装置形成了原电池，铁作负极失电子，碳作正极，氧气得电子，使试管内压强降低，所以乙中导管中液面上升最高。(2)通过甲、乙装置的对比说明钢铁中碳的含量越高，越易形成原电池，钢铁越易腐蚀。(3)乙装置形成了原电池，碳作正极，氧气得电子，电极反应式：2h2oo24e=4oh。.把氧化还原反应2fecl3cu=2fecl2cucl2拆成两个半反应：2fe32e=2fe2(还原反应)，是正极的反应式；cu2e=cu2(氧化反应)，是负极的反应式；含fe3的溶液作电解液，活泼性不同的金属或非金属作两极，其中铜棒作负极，石墨棒作正极。答案：.(1)乙(2)高(3)2h2oo24e=4oh.(1)石墨棒铜棒fecl3溶液(2)2fe32e=2fe2cu2e=cu212电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a，x、y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若x、y都是惰性电极，a是agno3 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴石蕊试液，则：电解池中y电极上的电极反应式为_；在y电极附近观察到的实验现象是_；检验该电极反应产物的方法是_。x电极上的电极反应式为_。(2)如要用电解方法精炼粗镍，电解液a选用ni(no3)2溶液，则：x电极的材料是_，电极反应式为_。y电极的材料是_，电极反应式为_。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)解析：(1)用惰性电极电解agno3溶液时，阳极反应：2h2o4e=4ho2；阴极反应：4ag4e=4ag。与电源正极相连的电极为阳极，反之为阴极。所以x为阴极，y为阳极。y电极在反应过程中消耗了h2o电离出的oh，生成了h，溶液呈酸性，加入石蕊试液显红色，y电极产生氧气，能使带火星的木条复燃；x电极产生ag。(2)电解精炼ni时，用粗镍作阳极，纯镍为阴极。反应过程中阳极上的ni以及比ni活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比ni差的金属形成阳极泥；在阴极只有ni2能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，x为阴极，y为阳极，所以，x电极的材料是纯镍，电极反应式为ni22e=ni；y电极的材料是粗镍，电极反应式为ni2e=ni2。答案：(1)2h2o4e=4ho2有无色气体放出，溶液变红用带火星的木条检验，木条复燃4ag4e=4ag(2)纯镍ni22e=ni粗镍ni2e=ni213知识的梳理和感悟是有效学习的方法之一。某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。(1)图1中，电解一段时间后，气球b中的气体是_(填化学式)，u形管_(填“左”或“右”)边的溶液变红。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，可制备“84”消毒液的有效成分，则c为电源的_极；该发生器中反应的总离子方程式为_。(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运输与转化关系如图3所示(其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过)。燃料电池b中的电极反应式分别为负极：_，正极：_。分析图3可知，氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%，由大到小的顺序为_。解析：(1)图1中，根据电子流向知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，所以气球a中气体是氯气，气球b中气体是氢气，同时阴极附近有naoh生成，溶液呈碱性，无色酚酞遇碱变红色，所以u形管右边溶液变红色。(2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极有naoh生成，氯气和氢氧化钠反应生成naclo，次氯酸钠具有漂白性，为了使反应更充分，则下边电极生成氯气，上边电极附近有naoh生成，上边电极生成氢气，为阴极，则c为负极，d为正极，总反应离子方程式为clh2ocloh2。(3)b是燃料电池，右边电池中通入空气，左边原电池中通入气体y，则y是氢气，则电解池中左边电极是阳极，右边电极是阴极，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电；燃料电池中通入空气的电极是正极，通入氢气的电极是负极，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极、正极反应式分别为2h24e4oh=4h2o、o24e2h2o=4oh。图3电解池中加入naoh的目的是增大溶液导电性，通入电解池后生成氢氧化钠，所以加入的naoh浓度小于出来的naoh浓度；原电池中，正极上生成氢氧化钠，且其浓度大于加入的氢氧化钠，所以氢氧化钠浓度大小顺序是b%a%c%。答案：(1)h2右(2)负clh2ocloh2(3)2h24e4oh=4h2o o24e2h2o=4oh b%a%c%14(1)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解no的原理如图，电源正极为_(填“a”或“b”)，阴极反应式为_。(2)如图是一种用电解原理