2023屆高考化學(xué)魯科版一輪復(fù)習(xí)檢測-第六章第3課時　電解池　金屬的腐蝕與防護

第3課時電解池金屬的腐蝕與防護題號知識易中難電解原理及裝置分析3,4電解原理的應(yīng)用56,7,8金屬腐蝕與防腐12綜合應(yīng)用9一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1.在一塊表面無銹的鐵片上滴食鹽水,放置一段時間后看到鐵片上有鐵銹出現(xiàn)。鐵片腐蝕過程中發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式為2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,Fe(OH)2進一步被氧氣氧化為Fe(OH)3,再在一定條件下脫水生成鐵銹,其原理如圖所示。下列說法正確的是(D)A.鐵片發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕B.鐵片腐蝕生成的鐵銹可以保護內(nèi)層的鐵不被腐蝕C.鐵片腐蝕過程中負極發(fā)生的電極反應(yīng):2H2O+O2+4e-4OH-D.鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成了無數(shù)微小原電池,發(fā)生了電化學(xué)腐蝕解析:結(jié)合題圖知Fe失電子,化合價升高,被氧化發(fā)生氧化反應(yīng),A項錯誤;鐵銹結(jié)構(gòu)疏松,不能保護內(nèi)層金屬,B項錯誤;鐵片腐蝕時,Fe作負極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,C項錯誤;鐵片上的NaCl溶液為鐵與碳形成原電池提供了電解質(zhì)溶液,D項正確。2.研究金屬橋墩腐蝕及防護是跨海建橋的重要課題。下列有關(guān)判斷中正確的是(C)A.用裝置①模擬研究時未見a上有氣泡,說明鐵沒有被腐蝕B.②中橋墩與外加電源正極連接,能確保橋墩不被腐蝕C.③中采用了犧牲陽極的陰極保護法保護橋墩D.①②③中海水均是實現(xiàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的電解質(zhì)解析:裝置①是吸氧腐蝕,a極是氧氣得電子生成氫氧根離子,而鐵是負極,發(fā)生氧化反應(yīng),生成亞鐵離子,鐵被腐蝕,A項錯誤;金屬作電解池的陰極時被保護,而橋墩與電源正極相連,是陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),B項錯誤;鋅比鐵活潑,鋅失電子,所以③中采用了犧牲陽極的陰極保護法保護橋墩,C項正確;海水是混合物,既不是電解質(zhì),也不是非電解質(zhì),D項錯誤。3.用如圖所示裝置(X、Y是直流電源的兩極)分別進行下列各組實驗,則下表中各項所列對應(yīng)關(guān)系均正確的一項是(C)選項X極實驗前U形管中液體通電后現(xiàn)象及結(jié)論A正極Na2SO4溶液U形管兩端滴入酚酞后,a管中呈紅色B正極AgNO3溶液b管中電極反應(yīng)式是4OH--4e-O2↑+2H2OC負極CuCl2溶液b管中有氣體逸出D負極NaOH溶液溶液pH降低解析:電解Na2SO4溶液時,陽極上是OH-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),即a管中OH-放電,酸性增強,酚酞遇酸不變色,即a管中為無色,A錯誤;電解AgNO3溶液時,陰極上是Ag+得電子發(fā)生還原反應(yīng),即b管中電極反應(yīng)是析出金屬Ag的反應(yīng),B錯誤;電解CuCl2溶液時,陽極上是Cl-失電子發(fā)生氧化反應(yīng),即b管中Cl-放電,產(chǎn)生Cl2,C正確;電解NaOH溶液時,陰極上是H+放電,陽極上是OH-放電,實際上電解的是水,導(dǎo)致NaOH溶液的濃度增大,堿性增強,pH升高,D錯誤。4.在不同電壓下,用惰性電極電解飽和NaCl溶液制備少量NaClO,實驗結(jié)果如下:實驗①②③電壓U1U2U3現(xiàn)象a極產(chǎn)生少量氣泡,b極無明顯氣泡a極產(chǎn)生較多氣泡,b極產(chǎn)生少量氣泡a極產(chǎn)生大量氣泡,b極逸出大量黃綠色氣體下列分析不正確的是(C)A.①②③中,a極均發(fā)生了還原反應(yīng)B.①②③中均能發(fā)生Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2OC.電解時,OH-由b極向a極移動D.不宜采用實驗③的電壓制備NaClO解析:實驗①～③中a極是陰極,均發(fā)生還原反應(yīng),A正確;實驗①～③中,b極是陽極,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,陰極反應(yīng)產(chǎn)生NaOH,Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaCl、NaClO和H2O,B正確;電解時,陰離子向陽極移動,則OH-由a極向b極移動,C不正確;實驗③中產(chǎn)生大量黃綠色氣體,說明電解速率過快,產(chǎn)生的Cl2并未與NaOH反應(yīng),故不宜采用該實驗的電壓制備NaClO,D正確。5.(2021·四川成都聯(lián)考)一種利用LiCl、Li2CO3制備金屬鋰的裝置如圖所示。下列說法正確的是(C)A.電極M應(yīng)與電源的正極相連,得到電子發(fā)生氧化反應(yīng)B.每產(chǎn)生22.4LCl2,將有2molLi+通過隔膜C.隔膜右電極室每產(chǎn)生1.4gLi,消耗7.4gLi2CO3D.電解過程中,需要不斷補充LiCl解析:電極M為陽極,與電源正極相連,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),故A錯誤;未指明溫度和壓強,無法確定22.4L氯氣的物質(zhì)的量,故B錯誤;1.4gLi的物質(zhì)的量為0.2mol,反應(yīng)過程中電極N上Li++e-Li,生成0.2molLi時轉(zhuǎn)移0.2mol電子,左側(cè)發(fā)生反應(yīng)2Li2CO3+2Cl24LiCl+2CO2+O2↑,可知消耗2molLi2CO3時轉(zhuǎn)移4mol電子,則轉(zhuǎn)移0.2mol電子時消耗0.1mol碳酸鋰,質(zhì)量為0.1mol×74g·mol-1=7.4g,故C正確;隔膜右側(cè)消耗鋰離子的同時不斷補充鋰離子,不消耗LiCl,左側(cè)LiCl為碳酸鋰和氯氣的反應(yīng)產(chǎn)物,所以也不需要補充LiCl,故D錯誤。二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題意)6.科學(xué)家提出利用離子交換膜組合工藝將電解制備金屬錳和二氧化錳工藝聯(lián)用,實現(xiàn)同步制備金屬錳和二氧化錳并回收硫酸的目的,工藝原理如圖所示,下列有關(guān)說法中錯誤的是(A)A.陰極的電極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+B.左側(cè)為陽離子交換膜C.右側(cè)電解液含有MnSO4和(NH4)2SO4,可以防止產(chǎn)生Mn(OH)2并提高溶液導(dǎo)電性D.實際生產(chǎn)中不能用氯化錳溶液代替硫酸錳溶液解析:根據(jù)電解裝置可知,陰極的氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng),A錯誤;根據(jù)電解裝置可知,H+從左側(cè)遷移到中間室,左側(cè)為陽離子交換膜,B正確;右側(cè)電解液含有MnSO4和(NH4)2SO4,可以防止產(chǎn)生Mn(OH)2并提高溶液導(dǎo)電性,C正確;Cl-還原性強,在陽極放電產(chǎn)生氯氣,故實際生產(chǎn)中不能用氯化錳溶液代替硫酸錳溶液,D正確。7.(2021·山東泰安模擬)我國科學(xué)家在利用電解法合成高純度有機產(chǎn)品的研究上有重大突破。其中在酸性環(huán)境中電解糠醛()制備有機產(chǎn)品的原理示意圖如圖所示。下列說法正確的是(AB)A.交換膜適宜選用質(zhì)子交換膜B.N極電勢高于M極電勢C.N極上發(fā)生的電極反應(yīng)包括D.電路上每通過1mole-,理論上生成1mol解析:右側(cè)發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生氫離子,而左側(cè)發(fā)生反應(yīng),需要氫離子,電解池中陽離子向陰極移動,所以為了使氫離子順利到達左側(cè),交換膜適宜選用質(zhì)子交換膜,A正確;由圖可知N極為陽極,M極為陰極,陽極電勢高于陰極,B正確;N電極上的反應(yīng)為2Br--2e-Br2↑,生成的Br2再將糠醛氧化,C錯誤;M電極上的反應(yīng)為,轉(zhuǎn)移1mol電子,生成0.5mol,D錯誤。8.(2021·山東濟南第三次摸底)有一種清潔、無膜的氯堿工藝,它利用含有保護層的電極(Na0.44-xMnO2/Na0.44MnO2)中的Na+的嵌入和脫掉機理,分兩步電解生產(chǎn)H2、NaOH和Cl2。其原理如圖所示,下列說法錯誤的是(BD)A.鈉離子的嵌入反應(yīng)是還原反應(yīng):Na0.44-xMnO2+xNa++xe-Na0.44MnO2B.電極b和c所連接的直流電源的電極相同C.第1步結(jié)束后,Na0.44-xMnO2/Na0.44MnO2電極必須用水洗滌干凈后,再用于第2步D.第1步中的Na+濃度始終保持不變解析:鈉離子的嵌入反應(yīng)為Na0.44-xMnO2+xNa++xe-Na0.44MnO2,得電子的反應(yīng)是還原反應(yīng),故A正確;第1步中,b電極發(fā)生Na+脫掉的反應(yīng),屬于失去電子的氧化反應(yīng),作陽極,連接電源的正極,第二步中,c電極發(fā)生Na+嵌入的反應(yīng),屬于得電子的還原反應(yīng),作陰極,連接電源的負極,故B錯誤;第1步結(jié)束后,Na0.44-xMnO2/Na0.44MnO2電極必須用水洗滌干凈,除去OH-后,再用于第2步,防止生成的氯氣與OH-反應(yīng),故C正確;如圖所示,第1步中發(fā)生Na+脫掉的反應(yīng),所以Na+濃度增大,故D錯誤。三、非選擇題9.碘化氫(HI)可用“四室式電滲析法”制備,該法可獲得副產(chǎn)品硫酸和氫氧化鈉的溶液。其工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。(1)通電后,陰極室溶液pH(填“增大”“減小”或“不變”,下同)。

(2)陽極反應(yīng)式為,如果拆掉陽極室和產(chǎn)品室之間的陽膜,陽極反應(yīng)式為。(3)得到1mol產(chǎn)品HI,陽極室溶液質(zhì)量減少g。

(4)通電過程中,產(chǎn)品室中HI的濃度逐漸。

(5)25℃,用惰性電極直接電解200mL0.01mol·L-1的NaI溶液(陽離子交換膜),當外電路轉(zhuǎn)移電子3.01×1022,此時溶液的pH=(忽略電解過程溶液體積的變化)。

解析:(1)陰極室中H+被消耗,因此溶液pH增大。(2)陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-4H++O2↑;因I-的失電子能力強于OH-,如果拆掉陽極室和產(chǎn)品室之間的陽膜,溶液中I-失去電子生成I2,電極反應(yīng)式為2I--2e-I2。(3)每得到1mol產(chǎn)品HI,陽極上會消耗0.5molH2O,因此陽極室溶液質(zhì)量減少0.5mol×18g·mol-1=9g。(4)通電過程中,產(chǎn)品室中HI的濃度逐漸增大。(5)200mL0.01mol·L-1的NaI溶液中n(NaI)=0.2L×0.01mol·L-1=0.002mol,電解NaI溶液時,陽極上I-放電生成I2,陰極上H2O電離出的H+得到電子生成H2,當外電路轉(zhuǎn)移電子3.01×102