高考化學一輪復習 課時作業(yè)24 電解池 金屬的電化學腐蝕與防護（含解析）-人教版高三全冊化學試題

課時作業(yè)(二十四)電解池金屬的電化學腐蝕與防護1．下列說法錯誤的是()A．鐵管鍍鋅層局部破損后，鐵管仍不易生銹B．鐵表面鍍鋅可增強其抗腐蝕性C．鋼鐵水閘可用犧牲陽極或外加電流的陰極保護法防止其腐蝕D．若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可減緩海輪外殼的腐蝕答案D2．下列各組中，每種電解質(zhì)溶液用惰性電極電解時只生成氫氣和氧氣的一組是()A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2答案C3．(2019·山西孝義模擬)深埋在潮濕土壤中的鐵管道，在硫酸鹽還原菌作用下，能被硫酸根離子腐蝕，其電化學腐蝕原理如圖所示。下列說法正確的是()A．鐵管道發(fā)生的是吸氧腐蝕B．輸送暖氣的管道也易發(fā)生此類腐蝕C．這種情況下，土壤的pH增大D．管道上刷富銅油漆可以延緩管道的腐蝕C[由圖可知，負極反應為Fe－2e－＝Fe2＋，正極反應為SOeq\o\al(2－,4)＋5H2O＋8e－=HS－＋9OH－。A.鐵道管的腐蝕過程中，氧氣并未參與反應，所以不是吸氧腐蝕，故A錯誤；B.硫酸鹽還原菌是蛋白質(zhì)，在高溫下易變性，失去催化效率，則輸送暖氣的管道不易發(fā)生此類腐蝕，故B錯誤；C.由正負極的電極反應可知，鐵道管腐蝕過程中，OH－濃度增大，土壤pH增大，故C正確；D.管道上刷富銅油漆，形成Cu—Fe原電池，F(xiàn)e作為負極，可以加快管道的腐蝕，故D錯誤。]4．電解法精煉含有Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)的粗銅。下列敘述正確的是()A．電解時以硫酸銅溶液作電解液，精銅作陽極B．粗銅與電源負極相連，發(fā)生氧化反應C．陰極上發(fā)生的反應是Cu2＋＋2e－=CuD．電解后Fe、Zn、Ag等雜質(zhì)會沉積在電解槽底部形成陽極泥答案C5．用惰性電極電解下列溶液一段時間后再加入一定量的某種純凈物(方括號內(nèi)的物質(zhì))，能使溶液恢復到原來的成分和濃度的是()A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O]C．KCl[KCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]B[A項：4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5())4Ag＋O2↑＋4HNO3，脫離反應體系的物質(zhì)是4Ag＋O2，相當于2Ag2O，加入適量Ag2O才能復原(加入AgNO3，會使NOeq\o\al(－,3)的量增加)；B項：2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5())2H2↑＋O2↑，脫離反應體系的是2H2＋O2，相當于2H2O，加入適量水可以復原；C項：2KCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5())2KOH＋H2↑＋Cl2↑，脫離反應體系的是H2＋Cl2，相當于2HCl，通入適量HCl氣體才能復原(加入鹽酸時，同時也增加了水)；D項：2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5())2H2SO4＋2Cu＋O2↑，脫離反應體系的是2Cu＋O2，相當于2CuO，加入適量CuO可以復原。]6．(2019·山東臨沂一模)Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理論設計的制取Cu2O的電解池示意圖如下，電解總反應為2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5())Cu2O＋H2↑。下列說法正確的是()A．石墨電極上產(chǎn)生氫氣B．銅電極發(fā)生還原反應C．銅電極接直流電源的負極D．當有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1molCu2O生成A[由電解總反應可知，Cu參加了反應，所以Cu作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應，B選項錯誤；石墨作陰極，電極反應為2H＋＋2e－=H2↑，A選項正確；陽極與電源的正極相連，C選項錯誤；陽極反應為2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，當有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.05molCu2O生成，D選項錯誤。]7．(2019·北京東城區(qū)月考)利用如下實驗探究鐵釘在不同溶液中的吸氧腐蝕。實驗裝置實驗編號浸泡液pH氧氣濃度隨時間的變化①1.0mol/LNH4Cl5②0.5mol/L(NH4)2SO45③1.0mol/LNaCl7④0.5mol/LNa2SO47下列說法不正確的是()A．上述正極反應均為O2＋4e－＋2H2O＝4OH－B．在不同溶液中，Cl－是影響吸氧腐蝕速率的主要因素C．向?qū)嶒灑苤屑尤肷倭?NH4)2SO4固體，吸氧腐蝕速率加快D．在300min內(nèi)，鐵釘?shù)钠骄醺g速率酸性溶液大于中性溶液答案B8．(2019·北京朝陽區(qū)模擬)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是具有紫色光澤的粉末，是一種高效綠色強氧化劑，堿性條件下穩(wěn)定，可用于廢水和生活用水的處理。實驗室以石墨和鐵釘為電極，以不同濃度的NaOH溶液為電解質(zhì)溶液，控制一定電壓電解制備高鐵酸鈉，電解裝置和現(xiàn)象如下表。下列說法不正確的是()c(NaOH)陰極現(xiàn)象陽極現(xiàn)象1mol·L－1產(chǎn)生無色氣體產(chǎn)生無色氣體，10min內(nèi)溶液顏色無明顯變化10mol·L－1產(chǎn)生大量無色氣體產(chǎn)生大量無色氣體，3min后溶液變?yōu)闇\紫紅色，隨后逐漸加深15mol·L－1產(chǎn)生大量無色氣體產(chǎn)生大量無色氣體，1min后溶液變?yōu)闇\紫紅色，隨后逐漸加深A．a(chǎn)為鐵釘，b為石墨B．陰極主要發(fā)生反應：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．高濃度的NaOH溶液有利于發(fā)生Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2OD．制備Na2FeO4時，若用飽和NaCl溶液，可有效避免陽極產(chǎn)生氣體D[以石墨和鐵釘為電極，用電解法制備Na2FeO4，F(xiàn)e發(fā)生氧化反應，則鐵釘為陽極，故a為鐵釘，b為石墨，A正確。陰極上發(fā)生還原反應生成H2，電極反應式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，B正確。由表中信息可知，c(NaOH)越大，陽極附近溶液變?yōu)闇\紫紅色的時間越短，則生成Na2FeO4的速率越快，故高濃度的NaOH溶液有利于發(fā)生反應：Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，C正確。若用飽和NaCl溶液，溶液中c(Cl－)較大，Cl－在陽極發(fā)生反應：2Cl－－2e－=Cl2↑，則陽極上還產(chǎn)生氣體Cl2，D錯誤。]9．(2018·山東師大附中三診)甲、乙兩個電解池均以Pt為電極且互相串聯(lián)。甲池盛有AgNO3溶液，乙池盛有一定量的某鹽溶液，通電一段時間后，測得甲池陰極質(zhì)量增加2.16g，乙池電極析出0.24g金屬，則乙池中溶質(zhì)可能是()A．CuSO4 B．MgSO4C．Al(NO3)3 D．Na2SO4A[Pt為惰性電極，電解各種鹽溶液時，陽離子在陰極放電，陽離子的放電順序為Cu2＋>H＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋，乙池中的溶質(zhì)若為MgSO4、Al(NO3)3或Na2SO4，電解過程中陰極不會析出金屬，故乙池中的溶質(zhì)只能為CuSO4。甲、乙兩個電解池串聯(lián)，通過各個電極的電子數(shù)相等。甲、乙兩池的陰極分別發(fā)生的反應為2Ag＋＋2e－=2Ag、Cu2＋＋2e－=Cu，則存在關系式：2Ag～2e－～Cu，n(Cu)＝eq\f(1,2)n(Ag)＝eq\f(1,2)×eq\f(2.16g,108g·mol－1)＝0.01mol，故乙池中析出金屬Cu的質(zhì)量為m(Cu)＝0.01mol×64g·mol－1＝0.64g，但實際上僅析出0.24gCu，這說明CuSO4的量不足，還發(fā)生反應：2H＋＋2e－=H2↑。]10．(2019·云南昆明質(zhì)檢)鈰(Ce)是鑭系金屬元素?？諝馕廴疚颪O通常用含Ce4＋的溶液吸收，生成HNO2、NOeq\o\al(－,3)，再利用電解法將上述吸收液中的HNO2轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，同時生成Ce4＋，其原理如圖所示。下列說法正確的是()A．H＋由右室進入左室B．Ce4＋從電解槽的c口流出，且可循環(huán)使用C．陰極的電極反應式：2HNO2＋6H＋＋6e－=N2↑＋4H2OD．若用甲烷燃料電池作為電源，當消耗標準狀況下33.6L甲烷時，理論上可轉(zhuǎn)化HNO22molC[A.根據(jù)電解原理，H＋由左室向右室移動，錯誤；B.空氣污染物NO通常用含Ce4＋溶液吸收，生成HNO2、NOeq\o\al(－,3)，N的化合價升高，Ce4＋的化合價降低，然后對此溶液進行電解，又產(chǎn)生Ce4＋，根據(jù)電解原理，應在陽極上產(chǎn)生，即Ce4＋從a口流出，可循環(huán)使用，錯誤；C.根據(jù)電解原理，陰極上得電子，化合價降低，HNO2轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，即轉(zhuǎn)化為N2，陰極電極反應式為2HNO2＋6H＋＋6e－=N2↑＋4H2O，正確；D.33.6L甲烷參與反應轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為33.6×8/22.4mol＝12mol，理論上可轉(zhuǎn)化HNO2的物質(zhì)的量為12×2/6mol＝4mol，錯誤。]11．采用電化學法還原CO2是一種使CO2資源化的方法。下圖是利用此法制備ZnC2O4的示意圖(電解液不參與反應)。下列說法中正確的是()A．Zn與電源的負極相連B．ZnC2O4在交換膜右側(cè)生成C．電解的總反應為2CO2＋Zneq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5())ZnC2O4D．通入11.2LCO2時，轉(zhuǎn)移0.5mol電子C[電解過程中Zn被氧化，作陽極，所以Zn與電源的正極相連，A錯誤；Zn2＋透過陽離子交換膜到達左側(cè)與生成的C2Oeq\o\al(2－,4)形成ZnC2O4，B錯誤；沒有給出氣體所處的溫度和壓強，D錯誤。]12．按照要求回答下列問題。(1)電解制取KIO3的工業(yè)生產(chǎn)中，電解前先將一定量的精制碘溶于過量氫氧化鉀溶液，溶解時發(fā)生反應：3I2＋6KOH=5KI＋KIO3＋3H2O，將該溶液加入陽極區(qū)。另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，電解槽用水冷卻。電解時，陽極上發(fā)生反應的電極反應式為________________________；電解過程中陰極附近溶液pH______(填“變大”“變小”或“不變”)。解析陽極附近的陰離子有碘離子、碘酸根離子和氫氧根離子，電解過程中陽極上碘離子失去電子生成碘酸根離子，電極方程式為I－＋6OH－－6e－=IOeq\o\al(－,3)＋3H2O(或2I－－2e－=I2)；陰極上氫離子放電生成氫氣，所以陰極附近破壞水的電離平衡，溶液中的氫氧根離子濃度增大，pH變大。答案I－＋6OH－－6e－=IOeq\o\al(－,3)＋3H2O(或2I－－2e－=I2)變大(2)工業(yè)上，在強堿性條件下用電解法除去廢水中的CN－，裝置如圖所示，依次發(fā)生的反應有：ⅰ.CN－－2e－＋2OH－=CNO－＋H2Oⅱ.2Cl－－2e－=Cl2↑ⅲ.3Cl2＋2CNO－＋8OH－=N2＋6Cl－＋2COeq\o\al(2－,3)＋4H2O①a為電源____極②通電過程中溶液pH不斷______(填“增大”“減下”或“不變”)。③除去1molCN－，外電路中至少需要轉(zhuǎn)移______mol電子。④為了使電解池連續(xù)工作，需要不斷補充__________。解析①電解時鐵電極作陰極，則b為電源負極，a為電源正極；②陰極反應式為：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，根據(jù)反應ⅰ、ⅱ、ⅲ及陰極反應式可知，通電過程中消耗OH－的量大于生成OH－的量，故溶液pH不斷減小；③反應ⅰ轉(zhuǎn)移2e－，反應ⅲ轉(zhuǎn)移6e－，故除去1molCN－，外電路中至少需要轉(zhuǎn)移2mol＋eq\f(1,2)×6mol＝5mol電子；④通電過程中OH－不斷被消耗，且有部分Cl2逸出，為了使電解池連續(xù)工作，需要不斷補充NaOH和NaCl。答案①正②增大③5④NaOH和NaCl(3)NaClO2是重要的消毒劑和漂白劑，可用如圖所示裝置制備。①b為電源______極。②電極D的反應式為__________________。③電極E上生成標準狀況下22.4L氣體時，理論上陰極區(qū)溶液質(zhì)量增加____g。解析①由裝置圖知，電極D上發(fā)生ClO2得電子生成ClOeq\o\al(－,2)的還原反應，則電極D為陰極，a為電源的負極，b為電源正極；②結(jié)合①項分析知，電極D(陰極)發(fā)生反應：ClO2＋e－=ClOeq\o\al(－,2)；③在電極E上生成標準狀況下22.4LCl2時，轉(zhuǎn)移電子2mol，則陰極區(qū)有2molClO2轉(zhuǎn)化為ClOeq\o\al(－,2)，溶液質(zhì)量增加135g，同時還有2molNa＋移向陰極，導致溶液增重46g，故陰極區(qū)溶液質(zhì)量增加181g。答案①正②ClO2＋e－=ClOeq\o\al(－,2)③181(4)利用如圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2，并用陰極排出的溶液吸收NO2來解決環(huán)境污染問題。①陰極的電極反應式為：________________________________________________________________________________________；②陽極的電極反應式為：________________________________________________________________________________________；③電解時，H＋通過陽離子交換膜的方向是__________________。解析由圖中信息可知，兩電極連接在直流電源上，所以該裝置為電解池；二氧化硫被氧化為硫酸，而HSOeq\o\al(－,3)被還原為S2Oeq\o\al(2－,4)。根據(jù)電解原理，陽極上發(fā)生氧化反應而陰極上發(fā)生還原反應，所以通入二氧化硫的為陽極室，另一側(cè)為陰極室，所以a連接電源的正極，b連接電源的負極，電解池中一般溶液中的陽離子向陰極定向移動，而陰離子向陽極定向移動，但是由于電解池使用了陽離子交換膜，所以只有陽離子H＋才可以從陽極室通過陽離子交換膜向陰極室移動。答案①2HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O②SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋③由陽極室到陰極室(5)用NaOH溶液吸收煙氣中