（通用版）高考化学微一轮复习 第22讲 电解池金属腐蚀与防护微课时练.doc

第22讲电解池金属腐蚀与防护一、选择题1(2018黑龙江哈尔滨三中月考)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()a在酸性环境下，钢铁只能发生析氢腐蚀b金属腐蚀的实质是金属失去电子被还原的过程c轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法d铜铁交接处，在潮湿的空气中直接发生反应：fe3e=fe3，继而形成铁锈解析：酸性较强时，钢铁发生析氢腐蚀，弱酸性或中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，所以酸性条件下钢铁不一定发生析氢腐蚀；金属腐蚀的实质是金属失去电子发生氧化反应，所以属于被氧化的过程；zn、fe和海水构成原电池，zn易失电子作负极而被腐蚀，fe作正极被保护，所以轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法；cu、fe和电解质溶液构成原电池，发生吸氧腐蚀，fe作负极、cu作正极，负极反应式为fe2e=fe2。答案：c2(2018广东揭阳二模)如图为efc剑桥法用固体二氧化钛(tio2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，tio2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是()a阳极的电极反应式为：2cl2e=cl2b通电后，o2、cl均向阴极移动c阴极的电极反应式为tio24e=ti2o2d石墨电极的质量不发生变化解析：电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应，导致氧气等气体的出现，所以电极反应式为：2o24e=o2；电解池中，电解质里的阴离子o2、cl均移向阳极；电解池的阴极发生得电子的还原反应，是二氧化钛电极本身得电子的过程，即tio24e=ti2o2；石墨电极会和阳极上产生的氧气之间发生反应，导致气体一氧化碳、二氧化碳的出现，所以电极本身会消耗，质量减轻。答案：c3(2018上饶三模)海水中含有丰富的锂资源，研究人员开发了一种只能让锂离子通过的特殊交换膜，并运用电解实现从海水中提取高浓度的锂盐，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()aa连接电源的正极bli的移动方向是从海水进入盐酸中c一段时间后，b电极附近溶液的ph降低d电解过程中还可能获得有经济价值的副产物氢气和氯气解析：要想从海水中提取高浓度的锂盐，则锂离子应从海水进入盐酸中，依据电解池工作原理，阳离子移向阴极，可知b为阴极与电源负极相连，a为阳极与电源正极相连，故a、b正确；b电极为阴极，阴极上氢离子放电，氢离子浓度减小，ph增大，故c错误；电解池阳极海水中的cl失去电子生成cl2，阴极上盐酸中的h得到电子生成h2，故d正确。答案：c4(2018沧州高三质检)100 g样品所消耗的溴的毫克数称为溴指数。溴指数越高，则说明样品中不饱和烃含量越高。我国石油工业一般利用恒定电流库仑分析法测定汽油的溴指数，利用电解产生的溴与不饱和烃反应，支持电解质为libr，溶剂仅含5%的水，其余为甲醇、苯与醋酸。下列有关说法正确的是()a在溶剂中提高苯的比例，能提高溶液的导电性b电解时阳极的电极反应式为2br2e=br2c电解时可用铁作阳极材料d汽油样品应加在阴极区解析：苯是非电解质，增加其比例只能降低溶液的导电性；在阳极 br放电，失电子被氧化生成br2；铁会在阳极放电生成金属阳离子，不能用铁作阳极材料；汽油样品应加在阳极区与溴发生反应。答案：b5(2018庆阳理综)一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是()aa为电源的正极b气体x为h2c电极e为阴极d电极d的电极反应式为c6h66h6e=c6h12解析：该装置有外接电源，所以是电解池，电极d上苯得电子和氢离子反应生成环己烷，则d电极是阴极，a为电源负极，d的电极反应式为c6h66h6e=c6h12，e是阳极，阳极上水失电子生成o2和h，电极反应式为2h2o4e=o24h，所以气体x为o2，故a、b、c错误。答案：d6(2018大连一模)用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的nh，模拟装置如图所示。下列说法正确的是()a阳极室溶液由无色变成棕黄色b阴极的电极反应式为：4oh4e=2h2oo2 c电解一段时间后，阴极室溶液中的ph升高 d电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(nh4)3po4解析：该电解池中，阳极铁失电子变为亚铁离子，溶液由无色变成浅绿色，故a错误；阴极的电极反应式为：2h2e=h2，所以电解一段时间后，阴极室溶液中的ph升高，故b错误，c正确；因为磷酸是三元酸，所以阴极室溶液中的溶质也可能含有磷酸氢铵和磷酸二氢铵，故d错误。答案：c7如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和nacl溶液的u形管中，下列分析正确的是()ak1闭合，铁棒上发生的反应为2h2e=h2bk1闭合，石墨棒周围溶液ph逐渐升高ck2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法dk2闭合，电路中通过0.002na个电子时，两极共产生0.001 mol 气体解析：k1闭合时，该装置构成原电池，铁作负极，发生氧化反应，电极反应式是2fe4e=2fe2，a错误；石墨棒作正极，发生的电极反应式为2h2oo24e=4oh，故石墨棒周围溶液ph逐渐升高，b正确；k2闭合时，该装置构成了电解池，c作阳极，fe作阴极而不被腐蚀，该方法称为外加电流的阴极保护法，c错误；k2闭合时，阳极的电极反应式是 2cl2e= cl2，阴极的电极反应式是2h2e= h2，所以当电路中通过0.002na个(相当于 0.002 mol)电子时，生成h2和cl2的物质的量均为 0.001 mol，则两极共产生0.002 mol气体，d错误。答案：b8净水器推销员用自来水做电解实验，一段时间后两极间产生绿色沉淀，并很快变成红褐色，然后用净水器净化后的水做电解实验，两极上只有气体产生，水中并无沉淀，用以证明自来水很“脏”。人们将自来水送检，却是合格的，下列有关说法合理的是()a推销员电解自来水时，用石墨作阳极；电解净化水时，用铁作阴极b电解自来水时，阴极反应式：o22h2o4e=4ohc电解净化水时，a、b两极的ph变化如图2所示d电解自来水实验中，若阴极产生气体为3.36 l(标准状况)，则阳极质量减小5.6 g解析：推销员电解自来水时，用铁作阳极，铁失电子成为fe2，在阴极，水中的h得电子成为氢气，破坏了水的电离平衡生成了oh，fe2与oh生成的氢氧化亚铁转化为灰绿色沉淀，氢氧化亚铁很快被氧化为红褐色氢氧化铁，推销员电解净化水时，用石墨作阳极，阳极(b极)电极反应为4oh4e=2h2oo2，阳极区c(h)增大，ph降低，阴极(a极)电极反应为2h2e=h2，阴极区c(oh)增大，ph升高，故两极上只有气体产生，水中并无沉淀，故a、b项错误，c项正确；电解自来水实验中，若阴极产生气体(h2)为3.36 l(标准状况)，则转移的电子的物质的量为20.3 mol，阳极铁失电子成为fe2，质量减小56 g/mol8.4 g，d项错误。答案：c9(2018上海徐汇区二模)一定条件下，碳钢腐蚀与溶液ph的关系如下表。下列说法错误的是()ph2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物fe2fe3o4fe2o3feoa.当ph4时，碳钢主要发生析氢腐蚀b当ph6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀c当ph14时，正极反应为o24h4e=2h2od在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓解析：当ph4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀，当ph6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，故a、b正确；当ph14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应o22h2o4e=4oh，故c错误；在煮沸除氧气后的碱性溶液中，正极上氧气生成氢氧根离子的速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，故d正确。答案：c10(2018包头一模)用图中的装置通电10分钟后，去掉直流电源，连接成装置，可观察到u形管左端铁电极表面析出白色胶状物质，u形管右端液面上升，下列说法正确的是()a用装置进行实验时铁电极的电极反应为：fe2e2oh=fe(oh)2b用装置进行实验时石墨电极的电极反应为：2h2e=h2c同温、同压下，装置中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多d装置通电10分钟后铁电极周围溶液ph降低解析：装置是原电池装置，fe为负极，失去电子产生fe2，fe2再与溶液中的oh反应生成fe(oh)2，a项正确；用装置进行实验时，石墨为正极，正极为cl2得到电子，故石墨电极的电极反应为：cl22e=2cl，b项错误；装置中石墨电极生成cl2，铁电极生成h2，因cl2能溶解在水中，且与h2o发生反应：cl2h2ohclhclo，而h2不溶于水，故石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体少，c项错误；装置通电10分钟后铁电极上产生h2：2h2o2e=h22oh，由于有oh生成，故溶液的ph升高，d项错误。答案：a二、非选择题11用石墨作电极电解1 l 0.1 moll1的cuso4溶液(假定电解前后溶液体积不变)。(1)电路通过0.1 mol电子时，溶液的ph为_，欲恢复电解前状态应加入_的质量是_g。(2)当电路中通过0.3 mol电子时，欲恢复电解前状态，可加入下列的_。acub.cuoccu(oh)2 d.cu2(oh)2co3(3)电路中通过0.4 mol电子时，欲恢复原状态，可加入_，质量是_g。(4)用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如下图甲。电解过程中的实验数据如下图乙，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。则下列说法不正确的是_。a电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生bb电极上发生的反应方程式为4oh4e=2h2oo2c曲线0p段表示o2的体积变化dq点时溶液中h的物质的量为0.4 mol解析：(1)n(cu2)0.1 mol，当电路中n(e)0.2 mol时，只有cuso4溶液被电解，由cuso42e2hcucuo，生成h为0.1 mol，c(h)0.1 moll1，ph1，应加入cuo 0.05 mol，即4 g才能恢复原状态。(2)当通过0.3 mol电子时，有0.1 mol电子电解水，被电解的水为0.05 mol，需加入0.1 mol cuo与0.05 mol h2o，此时n(cu)n(h)11应加入cu2(oh)2co3。(3)通过0.4 mol电子时，有0.2 mol电子电解水，需加入0.1 mol cuo和0.1 mol h2o，n(cu)n(h)12应加入0.1 mol cu(oh)2，质量为9.8 g。(4)由电流方向可知，b电极为阳极，电解过程中，a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生；b电极上发生的反应方程式为4oh4e=2h2oo2；曲线0p段是阴极产生铜，阳极产生o2，曲线pq段是阴极产生h2，阳极产生o2，故a、b、c正确。答案：(1)1cuo4(2)d(3)cu(oh)29.8(4)d12(2018甘肃模拟)对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一。(1)硫酸厂的酸性废水中砷(as)元素(主要以h3aso3形式存在)含量极高，为控制砷的排放，某工厂采用化学沉淀法处理含砷废水。请回答以下问题：已知砷是氮的同族元素，比氮原子多2个电子层，砷在元素周期表的位置为_，ash3的稳定性比nh3的稳定性_(填“强”或“弱”)。工业上采用硫化法(通常用硫化钠)去除废水中的砷，生成物为难溶性的三硫化二砷，该反应的离子方程式为_。(2)电镀厂的废水中含有的cn有剧毒，需要处理加以排放。已知hcn为一元弱酸，则nacn溶液的ph_7(填“”“”或“”)。处理含cn废水的方法之一是在微生物的作用下，cn被氧气氧化成hco，同时生成nh3，该反应的离子方程式为_。(3)电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中“ha”表示乳酸分子，a表示乳酸根离子)：阳极的电极反应式为_。简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：_。电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的ph约为68，此时进入浓缩室的oh可忽略不计。400 ml 10 g/l乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145 g/l(溶液体积变化忽略不计)，阴极上产生的h2在标准状况下的体积约为_l(乳酸的摩尔质量为90 g/mol)。解析：(1)n在第二周期且砷与氮同主族，故as位于第四周期a族，同主族，氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱，则稳定性nh3ash3。根据信息：na2s和h3aso3反应，生成难溶性的as2s3，据此得到反应的离子方程式为：2h3aso33s26h=as2s36h2o。(2)已知hcn为一元弱酸，则nacn溶液是强碱弱酸盐，溶液的ph大于7。在微生物的作用下，cn被氧气氧化成hco，同时生成nh3，结合cn中c为2价，则离子方程式为：4h2o2cno2=2hco2nh3。(3)阳极上是oh失电子，电极反应式为：4oh4e=2h2oo2。在电解池的阳极上是oh放电，所以c(h)增大，并且h从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；根据电解原理，电解池中的阴离子移向阳极，即a从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，这样：ha=ha，乳酸浓度增大。乳酸的浓度变化量是1.5 mol/l，即生成ha的物质的量是1.5 mol/l0.4 l0.6 mol，结合hahh2产生氢气是0.3 mol，即0.3 mol22.4 l/mol6.72 l。答案：(1)第四周期a族弱2h3aso33s26h=as2s36h2o(2)4h2o2cno2=2hco2nh3(3)4oh4e=2h2oo2阳极oh放电，c(h)增大，h从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，a从阴极通过阴离子交换膜进入浓缩室，ha=ha，乳酸浓度增大6.7213海洋是一座巨大的宝藏，海水中蕴含 80多种元素，氯碱工业和制备金属镁的原料都可来自海水。.在氯碱工业中，曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水(如图甲所示)。(1)写出阳极的反应式：_。(2)图甲中流出的b是_溶液。(3)石棉隔膜的作用是_。.随着科技的发展，电解工艺不断革新，电解效率和产品纯度得到提高。20世纪80年代起，隔膜法电解工艺逐渐被离子交换膜电解技术取代。(1)离子交换膜电解槽(如图乙所示)中、分别是_、_。(2)已知一个电子的电量是1.6021019 c，用离子膜电解槽电解饱和食盐水，当电路中通过1.929105 c的电量时，生成naoh_g。解析：.(1)阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为：2cl2e=cl2。(2)阴极上氢离子放电，导致阴极附近生成naoh，溶液中还有部分氯化钠，所以b流出的液体是naoh和nacl混合溶液。(3)cl2和naoh溶液接触会发生反应：2naohcl2=naclonaclh2o，石棉隔膜的作用是阻止cl2与naoh溶液反应。.(1)电解饱和食盐水，电解槽离子交换膜允许阳离子(或na)通过，不允许阴离子通过；阴极是氢离子放电生成氢气，同时生成氢氧化钠，所以为氢氧化钠溶液，为na。(2)一个电子的电量是1.6021019 c