高中化學高考三輪沖刺 2023屆高三化學總復習鞏固練習22電解池

鞏固練習22電解池金屬的電化學腐蝕與防護時間：45分鐘分值：100分一、選擇題(共48分，每小題4分)1．下列關(guān)于工業(yè)冶金的描述中不正確的是()A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，陽極反應式為2O2－－4e－=O2↑B．電解法精煉銅，用粗銅作為陰極C．電解冶煉金屬鈉與電解飽和食鹽水的陽極產(chǎn)物相同D．在電鍍件上電鍍鋅，用鋅鹽(如硫酸鋅)溶液作為電鍍液[答案]B[解析]向熔融氧化鋁中通直流電電解時，氧離子在陽極失電子而生成氧氣，故A正確；電解精煉銅時，粗銅為陽極，粗銅中的銅失電子變?yōu)殂~離子進入溶液，然后在陰極又得電子析出銅，故B錯；電解冶煉金屬鈉與電解飽和食鹽水的陽極反應都是氯離子失電子生成氯氣，故C正確；電鍍鋅的目的是使溶液中的鋅離子在鍍件上得電子而析出，所以電鍍液需要選用鋅鹽溶液。2．某同學按如圖所示的裝置進行電解實驗。下列說法不正確的是()A．電解過程中，銅電極上有H2產(chǎn)生B．電解初期，總反應方程式為Cu＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(電解))CuSO4＋H2↑C．電解一定時間后，石墨電極上有銅析出D．整個電解過程中，H＋的濃度不斷減小[答案]A[解析]電解的開始階段，陽極Cu放電：Cu－2e－=Cu2＋，陰極：2H＋＋2e－=H2↑；隨著反應的進行，溶液中Cu2＋濃度增大，一段時間后陰極上會發(fā)生Cu2＋＋2e－=Cu，有銅析出，且在不斷的反應中消耗H＋，使H＋濃度不斷減小。3．氯堿工業(yè)的基本原理就是電解飽和食鹽水。下列關(guān)于實驗室電解飽和食鹽水的說法中正確的是()A．可以選用石墨棒作為陰、陽極材料，但陽極材料也可以用鐵棒B．用濕潤的淀粉－KI試紙靠近陰極區(qū)域，試紙變藍C．電解過程中，在陽極區(qū)域溶液中滴加品紅，品紅褪色D．實驗結(jié)束后，將溶液攪拌，然后用pH試紙檢驗，溶液呈中性[答案]C[解析]電解時陽極不能選用活潑的金屬材料，故A錯；電解時陰極產(chǎn)物為還原產(chǎn)物，故B錯；電解時陽極產(chǎn)物為氧化產(chǎn)物，電解飽和食鹽水的陽極產(chǎn)物為氯氣，故C正確；電解飽和食鹽水除生成氫氣和氯氣外，在陰極還有NaOH產(chǎn)生，所以電解實驗結(jié)束后，攪拌溶液，溶液中有NaOH，顯堿性，故D錯。4．下列有關(guān)電化學的示意圖中正確的是()[答案]D[解析]A項ZN電極應為負極；B項中ZN應插入ZNSO4溶液中，Cu插入CuSO4溶液中；C項電解精煉銅，應粗銅作陽極，精銅作陰極。5 .將含有mOLCu(NO3)2和mOLKCL的水溶液1L，用惰性電極電解一段時間后，在一個電極上析出mOLCuA．3.36L B．C．小于5.60L D．大于[答案]C[解析]根據(jù)電子守恒規(guī)律，當在陰極析出mOLCu時，電子轉(zhuǎn)移為mOL。此時在陰極上mOLCL－已全部反應，除生成mOLCL2外，還有mOLOH－失電子生成O2：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。mOLOH－失e－生成mOLO2，放出氣體最多為：mOL×22.4L/mOL＝5.6L，考慮CL2的溶解應小于6．用石墨作為電極電解下列溶液，電解完成之后，向剩余的溶液中加入適量蒸餾水，能使溶液和電解前相同的是()A．NaCL B．H2SO4C．HCL(鹽酸) D．AgNO3[答案]B[解析]電解硫酸溶液相當于電解水。7．某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCL和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為3∶1，用石墨作電極電解溶液時，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個階段。下列敘述不正確的是()A．陰極只析出H2B．陽極先析出CL2，后析出O2C．電解最后階段為電解水D．溶液pH不斷增大，最后為7[答案]D[解析]電解質(zhì)溶液中N(Na＋)∶N(CL－)∶N(H＋)∶N(SOeq\o\al(2－,4))＝3∶3∶2∶1，開始電解時產(chǎn)生H2和CL2，產(chǎn)生H2和CL2的同時生成的OH－中和H2SO4，且OH－過量。最后是電解水，因而最后溶液的pH>7，陰極只析出H2，三個階段分別相當于電解HCL→NaCL→H2O。8．三氧化二鎳(Ni2O3)可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調(diào)NiCL2溶液pH至，加入適量硫酸鈉后進行電解。電解過程中產(chǎn)生的CL2在弱堿性條件下生成CLO－，把二價鎳氧化為三價鎳。以下說法正確的是()A．可用鐵作為陽極材料B．電解過程中陽極附近溶液的pH升高C．陽極反應方程式為：2CL－－2e－=CL2↑D．1mOL二價鎳全部轉(zhuǎn)化為三價鎳時，外電路中通過了mOL電子[答案]C[解析]本題考查電解的知識。由題意知陽極：2CL－－2e－=CL2↑，陰極：2H＋＋2e－=H2↑，陰極溶液呈堿性，pH升高，故A、B錯誤；由Ni2＋→Ni3＋，失去1mOLe－故外電路中轉(zhuǎn)移1mOLe－，即CL－失去1mOLe－，H＋得到1mOLe－。9．(2023·惠州質(zhì)檢)下列敘述不正確的是()A．鐵表面鍍鋅，鐵作陽極B．船底鑲嵌鋅塊，鋅作負極，以防船體被腐蝕C．鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應：2CL－－2e－=CL2↑[答案]A[解析]選項A，鐵作陽極，鐵要溶解，鐵應該作陰極。選項B，ZN的活潑性比Fe強，ZN失去電子而保護了船體。選項C，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，O2在正極獲得電子。選項D，CL－的失電子能力強于OH－，電解飽和食鹽水時，CL－在陽極失去電子變?yōu)镃L2。10．現(xiàn)有陽離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽，用氯堿工業(yè)中的離子交換膜技術(shù)原理，可電解Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH溶液和H2SO4溶液。下列說法中正確的是()A．陽極反應式為2H＋＋2e－=H2↑B．從A口出來的是H2SO4溶液C．a(chǎn)是陽離子交換膜，允許H＋通過D．Na2SO4溶液從E口加入[答案]B[解析]惰性電極電解Na2SO4溶液，陽極電解得到O2和H＋，陰極電解得到H2和OH－。離子交換膜將電解槽分為3個區(qū)域，Na2SO4溶液從中間區(qū)域加入，Na＋通過陽離子交換膜B移向陰極室，SOeq\o\al(2－,4)通過陰離子交換膜a移向陽極室，這樣即可得到NaOH和H2SO4。陽極室和陰極室在電解開始時只需分別加入少量H2SO4和NaOH溶液，以增強溶液導電性而又不帶入雜質(zhì)。11．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是()A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重B．圖B中，開關(guān)由M改置于N時，Cu－ZN合金的腐蝕速率減小C．圖c中，接通開關(guān)時ZN腐蝕速率增大，ZN上放出氣體的速率也增大D．圖D中，ZN－MNO2干電池自放電腐蝕主要是由MNO2的氧化作用引起的[答案]B[解析]圖a中，鐵棒發(fā)生化學腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕，A項錯誤；圖B中開關(guān)由M置于N，Cu—ZN作正極，腐蝕速率減小，B對；圖c中接通開關(guān)時ZN作負極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt上放出，C項錯誤；圖D中干電池自放電腐蝕是ZN與C活動性不同形成原電池，與MNO2性質(zhì)無關(guān)，D項錯誤。12．某同學用下圖所示裝置進行銅的電解精煉實驗(粗銅中有鋅、鐵、鎳、銀等雜質(zhì)，部分導線未畫出)，下列說法正確的是()A．a(chǎn)應與c相連接，B應與D相連接B．電解一段時間，B與D兩極析出物質(zhì)的物質(zhì)的量相等C．電解一段時間，B極附近溶液的pH降低D．電解過程中，Y裝置中Cu2＋的濃度始終不變[答案]B[解析]a為負極，應與純銅即與D極相連，B為正極，應與粗銅即與c極相連，A錯誤。B極析出H2，而D極析出Cu，B正確。B極附近溶液的pH升高，C錯誤。電解過程中，D極析出Cu，c極溶解的不僅有Cu，還有各種金屬雜質(zhì)，因而Y裝置中Cu2＋的濃度是減小的，D錯誤。二、非選擇題(共52分)13．(12分)在50mL、mOL·L－1CuSO4溶液中插入兩個電極，通電電解(不考慮水分蒸發(fā))則：(1)若兩極均為銅片，電解過程中CuSO4溶液的濃度____(填“增大”“減小”或“不變”)；(2)若陽極為純鋅，陰極為銅片，陽極反應式是_______________________________________________________________________________________；(3)若陽極為純鋅，陰極為銅片，如不考慮H＋在陰極上放電，當電路中有mOL電子通過時，陰極增重______g，陰極上的電極反應式是______________。[答案](1)不變(2)ZN=ZN2＋＋2e－(3)Cu2＋＋2e－=Cu[解析](1)兩極均為銅片，電解液為CuSO4溶液，這是一個電鍍裝置，電解過程中電解質(zhì)溶液的濃度不變。(2)陽極為純鋅，為活潑金屬，通電電解時，鋅發(fā)生氧化反應：ZN=ZN2＋＋2e－。(3)若陽極為純鋅，陰極為銅片，不考慮H＋在陰極上放電，則陰極反應為Cu2＋得電子的還原反應：Cu2＋＋2e－=Cu。當電路中有mOL電子通過時，有mOL/2×64g·mOL－1＝1.2814．(14分)如下圖所示，A為直流電源，B為滲透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽，接通電路后，發(fā)現(xiàn)B上的c點顯紅色，請?zhí)羁眨?1)電源A的a為________極。(2)濾紙B上發(fā)生的總反應方程式為：____________________。(3)欲在電鍍槽中實現(xiàn)鐵上鍍鋅，接通K點，使c、D兩點短路，則電極e上發(fā)生的反應為：______________________，電極F上發(fā)生的反應為：______________________，槽中盛放的電鍍液可以是____________或____________。(只要求填兩種電解質(zhì)溶液)。[答案](1)正(2)2NaCL＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋CL2↑(3)ZN－2e－=ZN2＋ZN2＋＋2e－=ZNZNSO4溶液ZNCL2溶液[解析]電解飽和氯化鈉溶液時發(fā)生的電解反應為：2NaCL＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋CL2↑，根據(jù)“B上的c點顯紅色”可以判斷c電極為陰極(為H＋放電)，故B為直流電源負極，a為直流電源正極。在電鍍槽中實現(xiàn)鐵上鍍鋅，則鋅為陽極(e電極)，發(fā)生的反應為：ZN－2e－=ZN2＋；鐵為陰極(F電極)，發(fā)生的反應為：ZN2＋＋2e－=ZN，電解液為含有ZN2＋的可溶性鹽溶液。15．(14分)(2023·天津，10，節(jié)選)工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2Oeq\o\al(2－,7)和CrOeq\o\al(2－,4)，它們會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，必須進行處理。常用的處理方法有兩種。方法1：還原沉淀法該法的工藝流程為CrOeq\o\al(2－,4)eq\O(→,\s\up7(H＋),\s\dO12(①轉(zhuǎn)化))Cr2Oeq\O\al(2－,7)eq\O(→,\s\up7(Fe2＋),\s\dO16(②還原))Cr3＋eq\O(→,\s\up7(OH－),\s\dO10(③沉淀))Cr(OH)3↓其中第①步存在平衡：2CrOeq\o\al(2－,4)(黃色)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙色)＋H2O(1)若平衡體系的pH＝2，則溶液顯________色。(2)能說明第①步反應達平衡狀態(tài)的是________。A．Cr2Oeq\o\al(2－,7)和CrOeq\o\al(2－,4)的濃度相同B．2v(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝v(CrOeq\o\al(2－,4))C．溶液的顏色不變(3)第②步中，還原1mOLCr2Oeq\o\al(2－,7)離子，需要________mOL的FeSO4·7H2O。方法2：電解法該法用Fe作電極電解含Cr2Oeq\o\al(2－,7)的酸性廢水，隨著電解進行，在陰極附近溶液pH升高，產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀。(4)用Fe作電極的原因為___________________________。(5)在陰極附近溶液pH升高的原因是(用電極反應解釋)________________________________________________________________________。溶液中同時生成的沉淀還有_______________________。[答案](1)橙(2)c(3)6(4)陽極反應為Fe－2e－=Fe2＋，提供還原劑Fe2＋(5)2H＋＋2e－=H2↑Fe(OH)3[解析]本題以工業(yè)廢水處理為命題點，將平衡移動及電解原理等融合在一起考查。方法1：(1)pH＝2溶液呈酸性，促使平衡正向移動，溶液為橙色。(2)平衡時Cr2Oeq\o\al(2－,7)和CrOeq\o\al(2－,4)的濃度不一定相同，a錯誤；B未指明速率所表示的方向；溶液顏色不變表示反應混合物有色物質(zhì)的濃度不變化，c正確。(3)由Cr2Oeq\o\al(2－,7)～2Cr3＋，化合價降低6價，而Fe2＋～Fe3＋化合價升高1價，故根據(jù)電子守恒可知存在如下關(guān)系：Cr2Oeq\o\al(2－,7)～6Fe2＋。方法2：從題給信息可知Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3發(fā)生還原反應，故為陰極反應；則陽極活潑電極鐵將發(fā)生氧化反應生成Fe2＋。16．(12分)(2023·濰坊質(zhì)檢)如圖甲、乙是電化學實驗裝置。(1)若甲、乙兩燒杯中均盛有NaCL溶液。①甲中石墨棒上的電極反應式為___________________。②乙中總反應的離子方程式為__________________。③將濕潤的淀粉KI試紙放在乙燒杯上方，發(fā)現(xiàn)試紙先變藍后褪色，這是因為過量的CL2氧化了生成的I2。若反應中CL2和I2的物質(zhì)的量之比為51，且生成兩種酸，該反應的化學方程式為________________________________________________________________________。(2)若甲、乙兩燒杯中均盛有CuSO4溶液。①甲中鐵棒上的電極反應式為_______________________。②如果起始時乙中盛有200mLpH＝5的CuSO4溶液(25℃)，一段時間后溶液的pH變?yōu)?，若要使溶液恢復到電解前的狀態(tài)，可向溶液中加入__________________(填寫物質(zhì)的化學式)________g[答案](1)①O2＋2H2O＋4e－=4OH－②2CL－＋2H2Oeq\o(=,\s\up