2019版高考化学总复习第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

1、第 3 节电解池金属的电化学腐蚀 模拟预测通关二、选择题1.取一张用饱和 NaCI 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（）A. b 电极是阴极B. a 电极与电源的正极相连接C. 电解过程中，水是氧化剂D. b 电极附近溶液的 pH 变小解析：选 D。电解饱和 NaCI 溶液，阳极生成 CI2, CI2 与水反应生成 HCI0 和 HCI，盐酸具 有酸性，可使 pH 试纸变红色，HCIO 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

2、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 0H 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曲1(SfNaCI 擀粧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 HbSQ 溶液，烧杯 B 中盛放 0.1 mol/L溶液均足量），组成

3、的装置如图所示。下列说法不正确的是（）A. A 为原电池，B 为电解池的 CuCl2 溶液（两种直流电淵一稀誉钛化評液B. A 为电解池，B 为原电池3C.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：2H+ 2e_=Hf,负极：Fe 2e=F+oB 装置中的电极反应式为阴极：Cu2+ 2e_=Cu

4、阳极：2CI_ 2e_=Cl2f。B 装置是电解氯化铜溶液，放出 C12 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2CO+ 4e+ 2H2O=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2CO=2CQQC. 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4OH 4e=2HO+Qf解析：选 Co A 该电池是利用化学能转化为电能，符合电解池原理

5、，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2CQ+ 4e+ 2fO=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 2CQ=2COF Q,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 2CO=2COFQ,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4OH 4e=2HO+ Qf,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KMnO溶液，通电后 Y 中央的

6、紫红色斑向 d 端扩散。下列判断正确的是（）xc * d *立一氓Cu 实溶液A. 滤纸上 c 点附近会变红色B. Cu 电极质量减小，Pt 电极质量增大C. Z 中溶液的 pH 先减小，后增大4D. 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5阳极，即 b 为正极，a 为负极，c 为阴极，NaCI 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：4OH 4e=2HO+Qf,电解Cu 为阴极，溶液中的 Cu2+得电子，生成铜，总反应式为 2

7、CuSQ+ 2HO=Cu+ Qf + 2H2SQ, Pt 电极附近生成 ，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（flA.阳极电极方程式为 AI 3e+ 6OH =Al2Q+ 3fOB.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 屮移向铝电极解析：选

8、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2Al + 3H，O=Al 2C3+ 3H4, H2O 减少，溶液的 pH 逐渐减小，B 错误；阴极反应为 2H+ 2e=Hf, H2 的物质的量为 3.36 L 十 22.4 L mol1= 0.15 mol , 则转移电子为 2X0.15 mol = 0.3 mol，阳极反应为 2Al 6e+ 3H2O=A2Q + 6H+O根据差量 法进行计算：设阳极增重的质量为X。2Al + 3WO 电解=AI 2Q+ 3Hzf6e6 mol 48 g0.3 molx离子移向阴极，所以 移向石墨电极，D

9、 错误。7 .把物质的量均为 0.1 mol 的 CuCl2 和 HbSQ 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 O 的物质的量为 0.2 mol6 mol0.3 mol48 gx，解得x= 2.4 g,即阳极增重2.4 g, C 正确；根据电流的方向可知，阳硫能溶液6C. 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 O，阴极开始产生 Cu,后产

10、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 H 2,阳极产生 0.1 mol Cl 2 和0.1 mol O 2,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。& 1 L 某溶液中含有的离子如下表: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B.a= 3C. 阳极生成 1.5 mol Cl 2D. 阴极析出的金属是铜与铝解析：选 A。1 molCLT放电的过程中，另一极 C和 OH 各放电 1 mol,故溶液显酸性,A 正

11、确；根据电荷守恒可推知a= 4, 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AI3+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（）阳离子交换膜 filKOHM H2O 洽少 it KOH)A.阳极反应式为 40HT 4e_=2HO+ CbfB.通电后阴极区附近溶液 pH 会增大C.K+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 CoA 项，阳极发生氧化反应，电极反应式为4OH 4e=2HO+Qf,A 正确;B 项，阴极

12、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离子cU2Al3NQCl物质的量浓度（mol/L）11a1通过时（忽略电解时溶液体积的变化及电用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e7项，纯净的 KOH 在阴极制得从 b 口排出，D 正确。10.用 NsfeSO 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（）8A.X 为直流电源

13、的负极,B.阳极区 pH 增大C.图中的baD.该过程中的产品主要为 H2SQ 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：2H+ 2e=Hf,所以 Pt(I)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2H+2e_=Hf，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(QH)增大，pH增大，溶液碱性增强；在阳极区，发生反应SCT 2e+H2Q=SQ+ 2H+, HSQ 2e+H2Q=SQ+ 3，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

14、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HaSQ,阴极区不断产生 忠阴极区得到的NQSQ溶液则循环使用，因此该过程中的产品主要为HSQ 和 H2, D 正确。二、非选择题11.I.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 _ 。n.利用化学反应：2FeCl3+ Cu=2FeC2+ CuCS,请你选择合适的电极材料和电解质溶液

15、，设计一个原电池。可供选择的电极材料：铁棒、铜棒、石墨棒。XY 为直流电源的正极三 % ;VL5i2乙丙Na2fiO3溶痕魄 HjSO.解液|N 岂醫人、Ml 讯人懈蔽| |a 帰出 50*群戒HlNaCl餌揺水用红职水 和碳粉的国匀混合物雜的铁粉 和碳粉时 均创混介物9可供选择的电解质溶液：CuCb 溶液、FeCb 溶液、FeCb 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：I.(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

16、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：23 Q+ 4e=4OH。n.把氧化还原反应 2FeCI3+ Cu=2FeC2+ CuCS 拆成两个半反应：2Fe3+ 2e=2F(e+一2+3+(还原反应)，是正极的反应式；Cu 2e =Cu (氧化反应)，是负极的反应式；含 Fe 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：I.乙(2)高 (3)2H 2Q+ Q2+ 4e一=4Qn.(1)石墨棒 铜棒 FeCb 溶液 (2)2Fe1 2

17、 3+ 2e一=2F(s+Cu 2e=CU+12.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 AgNQ 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴石蕊 试液，则：1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_ 。2X 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：1X 电极的材料是 _，电极反应式为 _ 。2Y 电极的材料是 _，电极反应式为 _。(说明

18、：杂质发生的电极反应不必写出)解析： 用惰性电极电解 AgNO 溶液时，阳极反应：2HO- 4e=4Hf+ Of;阴极反应： 4Ag+ 4e=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 0H,生成了 ，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 Ago(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，1011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

19、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 Ni2+ 2e_=Ni; Y 电极的材料是粗镍，电极反应式为Ni - 2e_=Ni2+。答案：（1）2H2O-4e-=4H+ Qf有无色气体放出，溶液变红用带火星的木条检验，木条复燃4Ag+ + 4e _=4Ag（2）纯镍 Ni2+ 2e-=Ni粗镍Ni 2e-=Ni2+13.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）。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

20、的溶液变红。（2）禾 U 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

21、氢离子放电生成氢气，所以气球a 中气体是氯气，气球即和肯盐水m2电粕制啊和寤港a%胖蔽A（电榊池）c%NaOElb%NdJH 常殺R燃料电池）12b 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13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 NaCIO,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，上边电极生成氢电解气，为阴极，贝 U c 为负极，d 为正极，总反应离子方程式为CI + H2O=CIO + Hf。(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2H2-4e+ 4OH =4HO Q+ 4e-+ 2HO=4OHo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