高考化学黄冈经典一轮课时梯级作业十九63电解池金属的电化学腐蚀与防护（A）

课时梯级作业十九电解池金属的电化学腐蚀与防护(A)(45分钟100分)一、选择题(本题包括7小题,每题6分,共42分)1.(2018·赤峰模拟)下列描述中,不符合生产实际的是 ()A.一元硬币材料为钢芯镀镍,硬币制作时,钢芯应作阴极B.合金的熔点都低于它的成分金属,合金的耐腐蚀性也不一定比其成分金属强C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极D.铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中直接发生反应:Fe3eFe3+,继而形成铁锈【解析】选D。钢芯镀镍硬币制作时,镍作阳极,钢芯应作阴极,A正确;合金的熔点都低于它的成分金属,合金的耐腐蚀性也不一定比其成分金属强,B正确;电解饱和食盐水用涂镍碳钢网作阴极,C正确;铜板上的铁铆钉处在潮湿的空气中发生电化学腐蚀:Fe2eFe2+,D错误。2.(2018·吕梁模拟)关于图中装置说法正确的是 ()A.装置中电子移动的途径:负极→Fe→M溶液→石墨→正极B.若M为NaCl溶液,通电一段时间后,溶液中可能有NaClOC.若M为FeCl2溶液,可以实现石墨上镀铁D.若M是海水,该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀【解析】选B。装置中电子移动的途径:负极→Fe电极,石墨→正极,溶液中通过离子导电而不是电子,A错误;若M为NaCl溶液,通电一段时间后,阳极产生Cl2,溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO,所以溶液中可能有NaClO,B正确;若M为FeCl2溶液,在阳极,溶液中的Fe2+失去电子变为Fe3+,所以不可能实现石墨上镀铁,C错误;若M是海水,该装置是电解池,是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀,不是通过“【加固训练】下列有关电化学装置的说法正确的是 ()A.用图1装置处理银器表面的黑斑(Ag2S),银器表面发生的反应为Ag2S+2e2Ag+S2B.用图2装置电解一段时间后,铜电极部分溶解,溶液中铜离子的浓度基本不变C.图3装置中若直流电源的X极为负极,则该装置可实现粗铜的电解精炼D.图4装置中若M是铜,则该装置能防止铁被腐蚀【解析】选A。题图1装置中,银器、铝与食盐水构成原电池,银器是正极,银器上的Ag2S发生还原反应生成银,A项正确;题图2装置中,铜电极是阴极,铜不参与电极反应,B项错误;题图3装置中若X极为负极,则粗铜是阴极,电解精炼铜时粗铜应作阳极,C项错误;题图4装置中,铁作负极,铁被腐蚀,D项错误。3.深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示,下列与此原理有关的说法错误的是 ()A.正极反应为SO42-+5H2B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·xH2OD.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀【解析】选C。A.原电池的正极发生还原反应,由图示可知发生的电极反应为SO42-+5H2O+8eHS+9OH,故A正确;B.硫酸盐还原菌是蛋白质,在高温下易变性,失去催化效率,则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀,故B正确;C.由图示可知,Fe腐蚀的最终产物为FeO,故C错误;D.管道上刷富锌油漆,形成ZnFe原电池,Fe变为正极,可以延缓管道的腐蚀,故4.(2018·娄底模拟)利用如图所示装置进行实验,甲、乙两池均为1mol·L1QUOTEL-1的AgNO3溶液,A、B均为Ag电极。实验开始先闭合K1,断开K2,一段时间后,断开K1,闭合K2,形成浓差电池,电流计指针偏转(Ag+浓度越大,氧化性越强)。下列说法不正确的是 ()A.闭合K1,断开K2后,A极质量增大B.闭合K1,断开K2后,乙池溶液浓度增大C.断开K1,闭合K2后,NO3-向D.断开K1,闭合K2后,A极发生氧化反应【解析】选C。A项,闭合K1,断开K2后,形成电解池,A为阴极,Ag+发生还原反应生成银,A极质量增大,正确;B项,阳极金属银被氧化,c(Ag+)增大,NO3-向阳极移动,乙池溶液浓度增大,正确;C项,断开K1,闭合K2后,形成浓差电池,由上述分析可知B为正极,A为负极,NO3-向负极移动,错误;D项,A为负极5.在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH),可获得清洁能源H2。其原理如图所示。不正确的是 ()A.通电后,H+通过质子交换膜向右移动,最终右侧溶液pH减小B.电源B极为负极C.与电源A极相连的惰性电极上发生的反应为CH3COOH8e+2H2O2CO2↑+8H+D.通电后,若有0.1molH2生成,则转移0.2mol电子【解析】选A。在阴极上氢离子得电子生成氢气,但是阳离子氢离子会经过交换膜进入阴极室,阴极室的pH几乎保持不变,A错误;右侧产生氢气,说明是阴极,右侧B电极是电源的负极,B正确;在阳极上CH3COOH失电子生成二氧化碳,电极反应式为CH3COOH8e+2H2O2CO2↑+8H+,C正确;在阴极上氢离子得电子生成氢气,即2H++2eH2↑,因此若有0.1molH2生成,则转移0.2mol电子,D正确。6.(2018·宝鸡模拟)铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池,电池结构如图所示,工作原理为Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+。下列说法正确的是()A.电池充电时,b极的电极反应式为Cr3++eCr2+B.电池充电时,Cl从a极穿过选择性透过膜移向b极C.电池放电时,a极的电极反应式为Fe3++3eFeD.电池放电时,电路中每通过0.1mol电子,Fe3+浓度降低0.1mol·L1【解析】选A。由图可知,正极(FeCl3/FeCl2+盐酸)、负极(CrCl3/CrCl2),负极反应为Cr2+eCr3+,正极反应为Fe3++eFe2+。充电时,b极为阴极,发生还原反应:Cr3++eCr2+,A正确;充电时,为电解池,a极(阳极)反应为Fe2+eFe3+,Cl由b极移向a极,B、C错误;没有溶液的体积,无法计算浓度变化,D错误。7.(能力挑战题)用石墨电极完成下列电解实验。实验一实验二装置现象a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生;……下列对实验现象的解释或推测不合理的是()A.a、d处:2H2O+2eH2↑+2OHB.b处:2Cl2eCl2↑C.c处发生了反应:Fe2eFe2+D.根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜【解析】选B。a、d处试纸变蓝,说明溶液显碱性,是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,氢氧根离子剩余造成的,故A正确;b处变红,局部褪色,说明是溶液中的Cl失去电子生成Cl2,Cl2溶于水生成HCl和HClO,使溶液呈酸性,pH试纸变红,HClO具有漂白性,使试纸局部褪色,因此b处发生的反应有:2Cl2eCl2↑,Cl2+H2OHClO+H++Cl,故B错误;c处为阳极,铁失去电子生成亚铁离子,故C正确;实验一中a、c形成电解池,d、b形成电解池,所以实验二中相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极),m为电解池的阴极,另一球朝m的一面为阳极(n的背面),相当于电镀,即m上有铜析出,故D项正确。【易错提醒】(1)由实验一的现象,推理可知a、b、c、d分别为阴极、阳极、阳极、阴极。(2)通过实验一、二的现象可以分析出这是多个“串联电路的电解池”,实验一的图可以表示如下:二、非选择题(本题包括4小题,共58分)8.(12分)以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池,采用电解法制备Fe(OH)2,装置如图所示,其P端通入CO2。(1)石墨Ⅰ电极上的电极反应式为______________________。

(2)通电一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色,则下列说法中正确的是________(填序号)。

A.X、Y两端都必须用铁作电极B.可以用NaOH溶液作电解液C.阴极发生的反应是2H++2eH2↑D.白色沉淀只能在阳极上产生(3)若将所得Fe(OH)2沉淀暴露在空气中,则其颜色变化为________,该反应的化学方程式为__

__。

【解析】(1)石墨Ⅰ电极为负极,H2发生氧化反应,且CO3(2)电解法制备Fe(OH)2,阳极(Y)必须用Fe作电极,阴极(X)可以不用Fe作电极,A错误;电解质溶液可以为碱溶液,B正确;阴极上H+发生还原反应,C正确;白色沉淀不一定在阳极区生成,D错误。(3)Fe(OH)2暴露在空气中,会被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。答案:(1)H22e+CO32-CO2+H(2)B、C(3)白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)39.(15分)(2018·景德镇模拟)(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4～7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。①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:_________________________。

②电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112mL(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:________________________________。

【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-+2e+2H+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+2S2(2)①由题意可知,氯离子放电生成ClO2,由元素守恒可知,有水参加反应,同时生成氢离子,电极反应式为Cl5e+2H2OClO2↑+4H+。②在阴极发生2H++2eH2↑,氢气的物质的量为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0.005mol×2=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。答案:(1)2HSO3-+2e+2H+S2O422NO+2S2O42-+2H2ON2(2)①Cl5e+2H2OClO2↑+4H+②0.01在阴极发生2H++2eH2↑,H+浓度减小,使得H2OOH+H+的平衡向右移动,OH浓度增大,pH增大10.(15分)利用电化学原理,将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池,模拟工业电解法来处理含Cr2O72-废水,如图所示;电解过程中溶液发生反应:Cr2O72Cr3++6Fe3++7H2O。(1)甲池工作时,NO2转变成绿色硝化剂Y,Y是N2O5,可循环使用。则石墨Ⅱ是电池的______极;石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为__

__。

(2)工作时,甲池内的NO3-向________极移动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”);在相同条件下,消耗的O2和NO2的体积比为________(3)乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为

__。

(4)若溶液中减少了0.01molCr2O72-,则电路中至少转移了________(5)向完全还原为Cr3+的乙池工业废水中滴加NaOH溶液,可将铬以Cr(OH)3沉淀的形式除去,已知Cr(OH)3存在以下溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH(aq),常温下Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH)=1.0×1032,要使c(Cr3+)降至105mol·L1,溶液的pH应调至________。

【解析】(1)根据图示知甲池为燃料电池,电池工作时,石墨Ⅰ附近NO2转变成N2O5,发生氧化反应,电极反应式为NO2+NO3-eN2O5;石墨Ⅱ是电池的正极,O2得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e+2N2O54NO3(2)电池工作时,电解质溶液中的阴离子移向负极,即甲池内的NO3-向石墨Ⅰ极移动;根据两极的电极反应式NO2+NO3-eN2O5、O2+4e+2N2O54NO3-,根据得失电子守恒知,在相同条件下,消耗O2和NO(3)乙池为电解池,Fe(Ⅰ)棒为电解池的阳极,发生的电极反应为Fe2eFe2+。(4)根据反应Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O知,若溶液中减少了0.01molCr2O72-,则参加反应的Fe2+(5)常温下Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr3+)·c3(OH)=1.0×1032,c(Cr3+)=105mol·L1,则c3(OH)=1.0×1027,c(OH)=1.0×109mol·L1,c(H+)=105mol·L1,溶液的pH应调至5。答案:(1)正NO2+NO3-eN2O(2)石墨Ⅰ1∶4(3)Fe2eFe2+(4)0.12(5)511.(16分)(能力挑战题)铅蓄电池在日常生活中应用广泛。回答下列问题: (1)铅蓄电池放电时的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,现用如图装置进行电解(电解液足量),测得当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减少11.2g。请回答下列问题:①A是铅蓄电池的________极,铅蓄电池正极反应式为____________。

②Ag电极的电极反应式是_____________________,

该电极的电极产物共________g。

③Cu电极的电极反应式是______________________,

CuSO4溶液的浓度________(填“减小”“增大”或“不变”)。

(2)铅蓄电池的PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为________________;

PbO2也可以石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液制取。阳极发生的电极反应式为

_____________________________,

阴极上观察到的现象是____________________________________________;

若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为__________________,

这样做的主要缺点是____________________________________________