新課標(biāo)2023版高考化學(xué)一輪規(guī)范練第六單元化學(xué)反應(yīng)與能量考點(diǎn)規(guī)范練18電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

考點(diǎn)規(guī)范練18電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.如圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說法不正確的是()A.該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B.一段時(shí)間后,①池中n(KHCO3)不變C.一段時(shí)間后,②池中溶液的pH一定下降D.銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8H++8e-CH4+2H2O2.為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計(jì)了如圖所示裝置,下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是()A.正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-B.將石墨電極改成Mg電極,難以觀察到鐵銹生成C.若向自來水中加入少量NaCl(s),可較快地看到鐵銹D.分別向鐵、石墨電極附近吹入O2,前者鐵銹出現(xiàn)較快3.研究電化學(xué)腐蝕及防護(hù)的裝置如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A.d為石墨,鐵片腐蝕加快B.d為石墨,石墨上電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-C.d為鋅塊,鐵片不易被腐蝕D.d為鋅塊,鐵片上電極反應(yīng)為2H++2e-H2↑4.關(guān)于下列裝置的說法中正確的是()A.裝置①中,鹽橋中的K+移向ZnSO4溶液一端B.裝置②工作一段時(shí)間后,a極附近溶液的pH增大C.用裝置③精煉銅時(shí),c極為粗銅D.裝置④中電子在外電路由Zn流向Fe,裝置中有Fe2+生成5.用如圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時(shí),控制溶液pH為9~10,陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是()A.用石墨作陽極,鐵作陰極B.陽極的電極反應(yīng)式:Cl-+2OH--2e-ClO-+H2OC.陰極的電極反應(yīng)式:2H2O+2e-H2↑+2OH-D.除去CN-的反應(yīng):2CN-+5ClO-+2H+N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O6.納米級(jí)Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。采用離子交換膜控制陽極電解液中OH-的濃度制備納米級(jí)Cu2O的裝置如圖所示,總反應(yīng)為2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列說法不正確的是()A.鈦(Ti)電極表面發(fā)生氧化反應(yīng)B.陽極附近溶液的pH逐漸減小C.離子交換膜宜采用陰離子交換膜D.陽極表面總反應(yīng)式是2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O7.LiOH常用于制備鋰離子電池的正極材料。工業(yè)上常利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液。下列說法正確的是()A.a是電源的負(fù)極B.B極區(qū)電解液為L(zhǎng)iOH溶液C.A電極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-2H2O+O2↑D.每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L氫氣,就有0.1mol陽離子通過交換膜進(jìn)入陰極區(qū)8.將等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和KCl溶液等體積混合后,用石墨電極進(jìn)行電解,電解過程中,溶液pH隨時(shí)間t變化的曲線如圖所示,則下列說法錯(cuò)誤的是()A.AB段陽極只產(chǎn)生Cl2,陰極只產(chǎn)生CuB.BC段表示在陰極上是H+放電產(chǎn)生了H2C.CD段相當(dāng)于電解水D.陽極先析出Cl2,后析出O2,陰極先產(chǎn)生Cu,后析出H2二、非選擇題(本題共3個(gè)小題,共52分)9.(12分)甲烷和甲醇可以作燃料電池,具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景?；卮鹣铝袉栴}:(1)甲醇燃料電池(簡(jiǎn)稱DMFC)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量轉(zhuǎn)化率高、對(duì)環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注。DMFC工作原理如圖甲所示,通入a氣體的電極是原電池的(填“正”或“負(fù)”)極,其電極反應(yīng)式為。

甲(2)某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源,進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn),如圖乙所示U形管中氯化鈉溶液的體積為800mL。閉合K后,若每個(gè)電池甲烷用量均為0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),且反應(yīng)完全,則理論上通過電解池的電量為(法拉第常數(shù)F=9.65×104C·mol-1),若產(chǎn)生的氣體全部逸出,電解后溶液混合均勻,電解后U形管中溶液的pH為。

乙10.(20分)(1)用間接電化學(xué)法除去NO的過程,如圖所示:已知電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間,寫出陰極的電極反應(yīng)式:。

用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理:。

(2)目前已開發(fā)出電解法制取ClO2的新工藝。①用石墨作電極,在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2(如圖所示),寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式:。

②電解一段時(shí)間,當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí),停止電解,通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為mol;用平衡移動(dòng)原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因:。

(3)(2023北京順義區(qū)一模)①鋼鐵銹蝕的圖示如圖a所示:用箭頭表示出圖a中電子的運(yùn)動(dòng)方向;請(qǐng)你分析高鐵鐵軌銹蝕的原因是。

圖a圖b②我國(guó)的科技人員為了消除SO2的污染,變廢為寶,利用原電池原理,設(shè)計(jì)由SO2和O2來制備硫酸。設(shè)計(jì)裝置如圖b所示,電極A、B為多孔的材料。A極為(填“正極”或“負(fù)極”)。

B極的電極反應(yīng)式是。

11.(20分)如圖所示的四個(gè)容器中分別盛有不同的溶液,除a、b外,其余電極均為石墨電極。甲為鉛蓄電池,其工作原理為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,其兩個(gè)電極的電極材料分別為PbO2和Pb。閉合K,發(fā)現(xiàn)g電極附近的溶液先變紅,20min后,將K斷開,此時(shí)c、d兩極上產(chǎn)生的氣體體積相同。據(jù)此回答:(1)a電極的電極材料是(填“PbO2”或“Pb”)。

(2)丙裝置中發(fā)生電解的總反應(yīng)方程式為。

(3)電解20min時(shí),停止電解,此時(shí)要使乙中溶液恢復(fù)到原來的狀態(tài),需要加入的物質(zhì)及其物質(zhì)的量是。

(4)20min后將乙裝置與其他裝置斷開,然后在c、d兩極間連接上靈敏電流計(jì),發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),則此時(shí)c電極為極,d電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)為。

(5)電解后取amL丁裝置中的溶液,向其中逐滴加入等物質(zhì)的量濃度的CH3COOH溶液,當(dāng)加入bmLCH3COOH溶液時(shí),混合溶液的pH恰好等于7(體積變化忽略不計(jì))。已知CH3COOH的電離平衡常數(shù)為1.75×10-5,則ab參考答案考點(diǎn)規(guī)范練18電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1.B該裝置是一個(gè)電解池,電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,A項(xiàng)正確;在電解池的陰極上發(fā)生二氧化碳得電子的還原反應(yīng),即CO2+8H++8e-CH4+2H2O,一段時(shí)間后,氫離子濃度減小,氫氧根離子濃度增大,氫氧根離子會(huì)和①池中的碳酸氫鉀反應(yīng),所以n(KHCO3)會(huì)減小,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在電解池的陽極上,是陰離子(氫氧根離子)發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),所以酸性增強(qiáng),pH一定下降,C項(xiàng)正確;銅電極的電極反應(yīng)式為CO2+8H++8e-CH4+2H2O,D項(xiàng)正確。2.D鐵是負(fù)極,失電子被氧化成Fe2+,在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-,故將氧氣吹向石墨電極,鐵銹出現(xiàn)得更快,A項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤;若將石墨電極換成Mg電極,則負(fù)極為Mg,Fe被保護(hù),難以看到鐵生銹,B項(xiàng)正確;向自來水中加入NaCl(s),可使電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力增強(qiáng),加快腐蝕速率,C項(xiàng)正確。3.Dd為石墨,則鐵、碳及海水形成原電池,發(fā)生鐵的吸氧腐蝕,從而加快鐵片腐蝕,A項(xiàng)正確;d為石墨時(shí)是正極,電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-,B項(xiàng)正確;d為鋅塊,則Zn、Fe和海水構(gòu)成原電池,由于活潑性Zn>Fe,則鋅作負(fù)極,鐵片不易被腐蝕,C項(xiàng)正確;d為鋅塊時(shí),鐵片上的反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.B在裝置①中,金屬鋅是負(fù)極,金屬銅是正極,鹽橋中的K+移向CuSO4溶液一端,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;裝置②是電解池,陰極上是氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng),氫離子濃度減小,所以a極附近溶液的pH增大,故B項(xiàng)正確;電解精煉銅時(shí),電解池的陽極是粗銅,陰極是精銅,即c極為精銅,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;在裝置④中,金屬鋅是負(fù)極,金屬鐵是正極,電子在外電路從負(fù)極Zn流向正極Fe,裝置中鐵電極上會(huì)產(chǎn)生氫氣,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.D若鐵作陽極,則鐵失電子生成Fe2+,則CN-無法除去,故鐵只能作陰極,A項(xiàng)正確;Cl-要生成ClO-,Cl的化合價(jià)升高,故在陽極發(fā)生氧化反應(yīng),又已知該溶液呈堿性,故B項(xiàng)正確;陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng),堿性條件下,H2O提供陽離子H+,故C項(xiàng)正確;由于溶液呈堿性,故除去CN-發(fā)生的反應(yīng)為2CN-+5ClO-+H2ON2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-,D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.A鈦(Ti)電極為陰極,氫離子得電子,發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;陽極附近溶液的氫氧根離子參加電極反應(yīng),pH逐漸減小,B項(xiàng)正確;離子交換膜宜采用陰離子交換膜,氫氧根離子能從陰極區(qū)移動(dòng)到陽極區(qū),C項(xiàng)正確;陽極電極反應(yīng)式為2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O,D項(xiàng)正確。7.B根據(jù)圖示可知,B電極上有氫氣生成,則B為電解池陰極,A為陽極,a為正極、b為負(fù)極,陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,陽極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑。根據(jù)以上分析知,A項(xiàng)錯(cuò)誤;A極是陽極、B極是陰極,B電極反應(yīng)式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,有氫氧根離子生成,所以B極區(qū)電解液為L(zhǎng)iOH溶液,A極區(qū)電解質(zhì)溶液為L(zhǎng)iCl溶液,B項(xiàng)正確;A電極上氯離子放電,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,C項(xiàng)錯(cuò)誤;每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L氫氣,就有0.2mol電子轉(zhuǎn)移,根據(jù)電荷守恒知,有0.2mol陽離子通過交換膜進(jìn)入陰極區(qū),D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.B設(shè)Cu(NO3)2和KCl的物質(zhì)的量各為nmol,在AB段,陽極發(fā)生反應(yīng)2Cl--2e-Cl2↑,陰極發(fā)生反應(yīng)Cu2++2e-Cu,陽極nmol氯離子失nmol電子,陰極上12nmol銅離子得nmol電子,由于混合后的溶液呈酸性,銅離子濃度逐漸減小,溶液pH逐漸增大,A項(xiàng)正確;在BC段,陽極發(fā)生反應(yīng)2H2O-4e-4H++O2↑,陰極發(fā)生反應(yīng)Cu2++2e-Cu,陰極上12nmol銅離子再得nmol電子,溶液中氫離子濃度增大,溶液的pH迅速減小,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在CD段,陽極發(fā)生反應(yīng)4OH--4e-2H2O+O2↑,陰極發(fā)生反應(yīng)2H++2e-H2↑,實(shí)質(zhì)是電解水,溶液中氫離子濃度逐漸增大,pH減小,C項(xiàng)正確;由上述分析可知,陽極先析出Cl2,后析出O2,陰極先產(chǎn)生Cu,后析出H2,D項(xiàng)正確。9.答案(1)負(fù)CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+(2)7.72×103C13解析(1)由電子流向知,通入a氣體的電極為負(fù)極,燃料電池中,負(fù)極通入燃料,發(fā)生氧化反應(yīng),被氧化生成二氧化碳。(2)電解氯化鈉溶液的化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,可得關(guān)系式1molCH4~8mole-~8molNaOH,故若每個(gè)電池甲烷通入量為0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),生成0.08molNaOH,c(NaOH)=0.08mol0.8L=0.1mol·L-1,pH=13;電解池通過的電量為0.22410.答案(1)2HSO3-+2H++2e-S2O422NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3-(2)①Cl-+2H2O-5e-ClO2↑+4H+②0.01在陰極發(fā)生2H++2e-H2↑,H+濃度減小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移動(dòng),OH-濃度增大,pH增大(3)①Fe-2e-Fe2+;由于電解質(zhì)溶液中有H2CO3溶液,電離出氫離子,2H++2e-H2↑,發(fā)生析氫腐蝕。電解質(zhì)溶液中又溶有氧氣,O2+2H2O+4e-4OH-,發(fā)生吸氧腐蝕②正極SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+解析(1)陰極發(fā)生還原反應(yīng),是亞硫酸氫根離子得電子生成S2O42-,電極反應(yīng)式為2HSO3-+2H++2e-S2O42-+2H2O;S2O42-與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成氮?dú)夂蛠喠蛩釟涓?離子反應(yīng)方程式為2NO+2S2(2)①由題意可知,氯離子放電生成ClO2,由元素守恒可知,有水參加反應(yīng),同時(shí)生成氫離子,電極反應(yīng)式為Cl-+2H2O-5e-ClO2↑+4H+。②在陰極發(fā)生2H++2e-H2↑,氫氣的物質(zhì)的量為0.112L22.4L·mol-(3)①鋼鐵含有鐵和碳,鐵為負(fù)極,碳為正極,電子由負(fù)極流向正極,故電子的移動(dòng)方向可表示為;高鐵鐵軌銹蝕的原因是鐵為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)Fe-2e-Fe2+。由于電解質(zhì)溶液中有H2CO3,電離出氫離子,2H++2e-H2↑,發(fā)生析氫腐蝕。電解質(zhì)溶液中又溶有氧氣,O2+2H2O+4e-4OH-,發(fā)生吸氧腐蝕。②由題意可知原電池目的是用SO2與O2反應(yīng)來制備硫酸,B極生成硫酸,則通入的氣體應(yīng)為SO2,硫元素由+4價(jià)升高到+6價(jià),發(fā)生氧化反應(yīng),B極為負(fù)極,A極為正極。B極SO2中硫元素由+4價(jià)升高到+6價(jià),發(fā)生氧化反應(yīng),發(fā)生的電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+。11.答案(1)PbO2(2)2H2O2H2↑+O2↑(3)0.1molCu(OH)2(4)負(fù)O2+4H++4e-2H2O(5)175176解析甲池是原電池,作電源,發(fā)生的反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O;乙、丙、丁是電解池,閉合K,發(fā)現(xiàn)g電極附近的溶液變紅,說明g電極是電解池的陰極,h是電解池的陽極,所以a為正極,b為負(fù)極;c電極為陰極,d電極為陽極;e電極為陰極,f電極為陽極;20min后,將K斷開,此時(shí)c、d兩極