2023屆新高考化學(xué)選考一輪總復(fù)習(xí)訓(xùn)練-第21講　電解池　金屬的腐蝕與防護(hù)

第21講電解池金屬的腐蝕與防護(hù)課時(shí)訓(xùn)練選題表知識(shí)點(diǎn)題號(hào)電解原理4,6電解原理的應(yīng)用3,5,7,9,10,11金屬的腐蝕與防護(hù)1,8綜合2,121.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說(shuō)法正確的是(C)A.圖1中,鐵釘易被腐蝕B.圖2中,滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液,沒(méi)有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)C.圖3中,燃?xì)庠畹闹行牟课蝗菀咨P,主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕D.圖4中,用犧牲鎂的方法來(lái)防止地下鋼鐵管道的腐蝕,鎂相當(dāng)于原電池的正極解析:A項(xiàng),圖1中,鐵釘處于干燥環(huán)境中,不易被腐蝕;B項(xiàng),負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,Fe2+與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀;D項(xiàng)為犧牲陽(yáng)極法,鎂相當(dāng)于原電池的負(fù)極。2.下列說(shuō)法不正確的是(B)A.若兩電極直接相連,溶液a是食鹽水,則發(fā)生吸氧腐蝕B.若兩電極直接相連,溶液a是氫氧化鈉溶液,則負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+C.若鐵接電源負(fù)極,石墨接電源正極,溶液a是食鹽水(足量),則單位時(shí)間內(nèi)兩電極上產(chǎn)生氣體的量相同D.若鐵接電源正極,石墨接電源負(fù)極,溶液a是氯化銅溶液,則鐵極溶解解析:A項(xiàng),若兩電極直接連接,溶液a是食鹽水,則發(fā)生吸氧腐蝕,酸性環(huán)境下才發(fā)生析氫腐蝕,正確;B項(xiàng),若兩電極直接連接,溶液a是氫氧化鈉溶液,為原電池,負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),則負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2,錯(cuò)誤;C項(xiàng),若鐵接電源負(fù)極,石墨接電源正極,溶液a是食鹽水(足量),左側(cè)石墨電極是陽(yáng)極,該極上的電極反應(yīng)為2Cl--2e-Cl2↑,右側(cè)鐵電極為陰極,該極上的電極反應(yīng)為2H2O+2e-H2↑+2OH-,兩極上產(chǎn)生氣體的量相同,正確;D項(xiàng),若鐵接電源正極,為電解池的陽(yáng)極,鐵極溶解,正確。3.醫(yī)用口罩的外層噴有丙烯的聚合物聚丙烯。某科研機(jī)構(gòu)在酸性條件下,用石墨棒作電極,將CO2轉(zhuǎn)化為丙烯(CH2CH—CH3),原理如圖所示。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(D)A.a為電源負(fù)極B.左池的電極反應(yīng)式為3CO2+18e-+18H+CH2CH—CH3+6H2OC.H+從右側(cè)通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入左側(cè)D.若制取過(guò)程中轉(zhuǎn)移3mol電子,則產(chǎn)生11.2L丙烯解析:由碳元素化合價(jià)的變化可知,a電極為電源的負(fù)極,二氧化碳在陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成丙烯,電極反應(yīng)式為3CO2+18e-+18H+CH2CH—CH3+6H2O,b電極為電源的正極,水在陽(yáng)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+。A.由分析可知,a為電源負(fù)極,正確;B.分析可知,左池的電極反應(yīng)式為3CO2+18e-+18H+CH2CH—CH3+6H2O,正確;C.陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),則H+從右側(cè)通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入左側(cè),正確;D.沒(méi)有指明條件為標(biāo)準(zhǔn)狀況,無(wú)法計(jì)算丙烯的體積,錯(cuò)誤。4.500mLKCl和Cu(NO3)2的混合溶液中c(Cu2+)=0.2mol·L-1,用石墨作電極電解此溶液,通電一段時(shí)間后,兩電極均收集到5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,假設(shè)電解后溶液的體積仍為500mL,下列說(shuō)法正確的是(D)A.原混合溶液中c(Cl-)=0.3mol·L-1B.上述電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移0.5mol電子C.電解得到的無(wú)色氣體與有色氣體的體積比為3∶7D.電解后溶液中c(OH-)=0.2mol·L-1解析:電解KCl和Cu(NO3)2的混合溶液,溶液中存在Cu2+、H+、OH-、Cl-、K+、NO3-;根據(jù)離子的還原性順序可知,陽(yáng)極氯離子先放電,氫氧根離子后放電,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑、4OH--4e-O2↑+2H2O;陰極銅離子先放電,氫離子后放電,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu、2H++2e-H2↑;兩電極均收集到5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,氣體的物質(zhì)的量為0.25mol;混合溶液中c(Cu2+)=0.2mol·L-1,n(Cu2+)=0.1mol,轉(zhuǎn)移電子0.2mol;n(H2)=0.25mol,轉(zhuǎn)移電子為0.5mol,所以陰極共轉(zhuǎn)移0.7mol電子,陽(yáng)極也轉(zhuǎn)移0.7mol電子;設(shè)生成氯氣為xmol,氧氣為ymol,則x+y=0.25,2x+4y=0.7,解得x=0.15,y=0.1。A項(xiàng),結(jié)合以上分析可知,n(Cl-)=2n(Cl2)=0.3mol,原混合溶液中c(Cl-)=0.6mol·L-1,錯(cuò)誤;B項(xiàng),結(jié)合以上分析可知,電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移0.7mol電子,錯(cuò)誤;C項(xiàng),電解得到的無(wú)色氣體為氫氣和氧氣,共(0.25+0.1)mol=0.35mol,有色氣體為氯氣,為0.15mol,相同條件下,氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比,所以無(wú)色氣體與有色氣體的體積比為7∶3,錯(cuò)誤;D項(xiàng),結(jié)合以上分析可知,電解過(guò)程中消耗氫離子0.5mol,消耗氫氧根離子0.4mol,剩余氫氧根離子0.1mol,假設(shè)電解后溶液的體積仍為500mL,電解后溶液中c(OH-)=0.2mol·L-1,正確。5.電化學(xué)原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)如下工作原理圖,下列說(shuō)法正確的是(C)A.電極Y為正極,電極反應(yīng)式:O2+4e-+4H+2H2OB.若W為飽和食鹽水(滴有幾滴酚酞溶液),則工作一段時(shí)間后a電極附近溶液變紅C.若a為粗銅(含Zn、Ag等雜質(zhì)),W為CuSO4溶液,工作一段時(shí)間后c(Cu2+)減小D.若a為銀棒,b為銅棒,W為AgNO3溶液,工作一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)銅棒增重2.16g,則X電極消耗氫氣0.224L解析:由題圖可知,A裝置為堿性氫氧燃料電池,X電極為負(fù)極,電極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-2H2O,Y電極為正極,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,總反應(yīng)為2H2+O22H2O;B裝置為電解池,a為陽(yáng)極,b為陰極。由分析可知,電極Y為正極,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,A錯(cuò)誤;若W為飽和食鹽水,a為陽(yáng)極,b為陰極,陰極上氫離子得電子,工作一段時(shí)間后b電極附近溶液變紅,B錯(cuò)誤;a為陽(yáng)極,若a為粗銅(含Zn、Ag等雜質(zhì)),則a極為Zn和Cu失電子變?yōu)閆n2+和Cu2+,b為陰極,Cu2+得電子變?yōu)镃u,根據(jù)得失電子守恒可知,a極補(bǔ)充的Cu2+小于b極消耗的Cu2+,即工作一段時(shí)間后,溶液中Cu2+濃度會(huì)減小,C正確;沒(méi)有指明條件為標(biāo)準(zhǔn)狀況,無(wú)法計(jì)算X電極消耗氫氣的體積,D錯(cuò)誤。6.工業(yè)上,在強(qiáng)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(yīng)有①CN--2e-+2OH-CNO-+H2O②2Cl--2e-Cl2↑③3Cl2+2CNO-+8OH-N2+6Cl-+2CO32-+4H下列說(shuō)法正確的是(C)A.鐵電極上發(fā)生的反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+B.a極是電源負(fù)極C.除去1molCN-,外電路至少需轉(zhuǎn)移5mol電子D.鐵電極區(qū)域溶液的pH逐漸減小解析:鐵電極是陰極,發(fā)生的是還原反應(yīng),電極反應(yīng)為2H2O+2e-H2↑+2OH-,故直流電源a極為正極,b極為負(fù)極,A、B錯(cuò)誤;根據(jù)3Cl2+2CNO-+8OH-N2+6Cl-+2CO32-+4H2O、2Cl--2e-Cl2↑得,除去1molCNO-,消耗1.5mol氯氣,轉(zhuǎn)移3mol電子,根據(jù)CN--2e-+2OH-CNO-+H2O得,除去1molCN-,轉(zhuǎn)移2mol電子,所以外電路至少需轉(zhuǎn)移3mol+2mol=5mol電子,C正確;根據(jù)以上分析可知,鐵電極區(qū)剩余大量的OH-,故鐵電極附近溶液的pH逐漸增大,D錯(cuò)誤。7.(2021·寧波九校聯(lián)考)用惰性電極電解法制備硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子和陰離子通過(guò))。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(D)A.陰極與陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體體積比為2∶1B.膜A為陽(yáng)膜,膜B為陰膜C.產(chǎn)品室中發(fā)生的反應(yīng)是B(OH)4-+H+B(OH)3+H2D.每增加1molH3BO3產(chǎn)品,NaOH溶液增重21g解析:由題圖可知,b極為陽(yáng)極,電解時(shí)陽(yáng)極上水失電子生成O2和H+,a極為陰極,電解時(shí)陰極上水得電子生成H2和OH-,原料室中的Na+通過(guò)陽(yáng)膜A進(jìn)入a極室,溶液中c(NaOH)增大,原料室中的B(OH)4-通過(guò)陰膜B進(jìn)入產(chǎn)品室,b極室中氫離子通入陽(yáng)膜A進(jìn)入產(chǎn)品室,B(OH)4-、H+發(fā)生反應(yīng)生成H3BO3;a、b電極反應(yīng)式分別為2H2O+2e-H2↑+2OH-、2H2O-4e-O2↑+4H+。A.由上述分析可知,陰、陽(yáng)極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同時(shí),陰極與陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體體積比為2∶1,正確;B.由上述分析可知,膜A為陽(yáng)膜,膜B為陰膜,正確;C.產(chǎn)品室中B(OH)4-、H+發(fā)生反應(yīng)生成H3BO3,離子方程式為B(OH)4-+H+B(OH)3+H2O,正確;D.每增加1molH3BO3產(chǎn)品,則有1molNa+移向NaOH溶液,同時(shí)有0.5molH28.為了減少鋼管因銹蝕造成的損失,某城市擬用如圖方法保護(hù)埋在酸性土壤中的鋼管。下列有關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(C)A.在潮濕的酸性土壤中,鋼管主要發(fā)生析氫腐蝕B.在潮濕的酸性土壤中,電子由金屬棒M通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)流向鋼管C.在潮濕的酸性土壤中,H+向金屬棒M移動(dòng),抑制H+與鐵的反應(yīng)D.金屬棒M與鋼管用導(dǎo)線(xiàn)連接后可使鋼管表面的腐蝕電流接近于零解析:在潮濕的酸性土壤中,鋼管主要發(fā)生析氫腐蝕,A項(xiàng)正確;在潮濕的酸性土壤中,金屬棒M作負(fù)極,可以保護(hù)鋼管不被腐蝕,電子由負(fù)極金屬棒M通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)流向正極鋼管,B項(xiàng)正確;在潮濕的酸性土壤中,H+向正極鋼管移動(dòng),H+在正極得電子產(chǎn)生氫氣,C項(xiàng)錯(cuò)誤;金屬棒M與鋼管用導(dǎo)線(xiàn)連接后保護(hù)埋在酸性土壤中的鋼管,可使鋼管表面的腐蝕電流接近于零,D項(xiàng)正確。9.(2021·杭州五校聯(lián)考)科研人員設(shè)計(jì)一種電化學(xué)反應(yīng)器,以H2SO4溶液為電解質(zhì)溶液,電催化膜和不銹鋼為電極材料。這種電催化膜反應(yīng)器可用于正丙醇合成丙酸,裝置示意圖如圖。以下敘述正確的是(B)A.電催化膜作陰極B.使用H2SO4溶液是為了在電解開(kāi)始時(shí)增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性C.正丙醇轉(zhuǎn)化為丙酸的電極反應(yīng)式為CH3CH2CH2OH+4OH--4e-CH3CH2COOH+3H2OD.反應(yīng)器工作時(shí)料槽中正丙醇分子向不銹鋼電極移動(dòng)解析:A.電催化膜反應(yīng)器可用于正丙醇合成丙酸,正丙醇合成丙酸屬于氧化反應(yīng),則電催化膜作陽(yáng)極,不銹鋼作陰極,錯(cuò)誤;B.H2SO4是強(qiáng)電解質(zhì),故使用H2SO4溶液是為了在電解開(kāi)始時(shí)增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性,正確;C.正丙醇失電子轉(zhuǎn)化為丙酸,溶液為酸性環(huán)境,則電極反應(yīng)式為CH3CH2CH2OH+H2O-4e-CH3CH2COOH+4H+,錯(cuò)誤;D.電催化膜作陽(yáng)極,正丙醇在陽(yáng)極失電子轉(zhuǎn)化為丙酸,則反應(yīng)器工作時(shí)料槽中正丙醇分子向電催化膜電極移動(dòng),錯(cuò)誤。10.二氧化氯(ClO2,黃綠色、易溶于水的氣體)是一種安全穩(wěn)定、高效、低毒的消毒劑。工業(yè)上通過(guò)惰性電極電解氯化銨和鹽酸的方法制備ClO2的原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(C)A.a極與電源的負(fù)極連接,在b極區(qū)流出的Y溶液是濃鹽酸B.當(dāng)有0.3mol陰離子通過(guò)陰離子交換膜時(shí),二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生1.12LNH3C.電解池a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為NH4+-6e-+3Cl-NCl3+4HD.二氧化氯發(fā)生器內(nèi),發(fā)生的氧化還原反應(yīng)中,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為6∶1解析:A項(xiàng),在b極區(qū)有H+得到電子生成H2,電極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑,在b極區(qū)流出的Y溶液是稀鹽酸,則b極為電解池的陰極,b極與電源的負(fù)極相連接,a極與電源的正極相連接,錯(cuò)誤;B項(xiàng),沒(méi)有指明條件為標(biāo)準(zhǔn)狀況,不能準(zhǔn)確計(jì)算產(chǎn)生NH3的體積,錯(cuò)誤;C項(xiàng),a極為電解池的陽(yáng)極,NH4+在陽(yáng)極上失去電子生成NCl3,電極反應(yīng)式為NH4+-6e-+3Cl-NCl3+4H+,正確;D項(xiàng),在二氧化氯發(fā)生器內(nèi),發(fā)生反應(yīng)3H2O+NCl3+6NaClO26ClO2↑+NH3↑+3NaCl+3NaOH,其中NCl3為氧化劑,NaClO211.某研究機(jī)構(gòu)使用LiSO2Cl2電池電解制備N(xiāo)i(H2PO2)2,其工作原理如圖所示。已知電池反應(yīng)為2Li+SO2Cl22LiCl+SO2↑。下列說(shuō)法不正確的是(D)A.該制備過(guò)程還能得到副產(chǎn)物濃NaOH溶液B.e接口連接h,f接口連接gC.膜a、c是陽(yáng)離子交換膜,膜b是陰離子交換膜D.Li電極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i-e-Li+,LiAlCl4介質(zhì)也可用LiCl水溶液替代解析:根據(jù)電池反應(yīng)2Li+SO2Cl22LiCl+SO2↑可知,放電時(shí)Li元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?1價(jià),失去電子,所以Li電極是負(fù)極,反應(yīng)式為2Li-2e-2Li+,則碳棒是正極,正極是SO2Cl2中+6價(jià)的硫得電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為SO2Cl2+2e-2Cl-+SO2↑,電解池中,Ni電極失去電子生成Ni2+,通過(guò)膜a進(jìn)入產(chǎn)品室Ⅱ室,所以鎳電極為陽(yáng)極,與原電池的正極碳棒相接,H2PO2-由原料室Ⅲ室通過(guò)膜b進(jìn)入產(chǎn)品室Ⅱ室,與Ni2+反應(yīng)生成Ni(H2PO2)2,不銹鋼電極為陰極,與原電池的Li電極相接,H2O發(fā)生得電子的還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O+2e-H2↑+2OH-,Na+通過(guò)膜c進(jìn)入Ⅳ室,形成閉合回路,所以膜a、c是陽(yáng)離子交換膜,膜b是陰離子交換膜。A.根據(jù)上述分析,Ⅳ室中NaOH溶液濃度增大,所以該制備過(guò)程還能得到副產(chǎn)物濃NaOH溶液,正確;B.原電池中Li電極為負(fù)極,C電極為正極,電解池中,鎳電極為陽(yáng)極,不銹鋼電極為陰極,與原電池的負(fù)極Li電極相接,正確;C.由分析可知,膜a、c都是陽(yáng)離子交換膜,膜b是陰離子交換膜,正確;D.Li電極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i-e-Li+,Li可以與水反應(yīng),則LiAlCl4介質(zhì)不能用LiCl水溶液替代,錯(cuò)誤。12.(1)己二腈[NC(CH2)4CN]是一種重要的化工原料,是制造尼龍的中間體。工業(yè)上通過(guò)電解丙烯腈(CH2CHCN)制己二腈,H3PO4K3PO4溶液等作為電解質(zhì)溶液,控制pH在8.5～9.0范圍內(nèi)。寫(xiě)出該電解的總化學(xué)方程式:

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(2)(2021·嘉興二模節(jié)選)CO2、CO的捕集、利用與封存是我國(guó)能源研究領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)略方向。電解CO2制HCOOH的原理如圖所示。寫(xiě)出在Sn片上發(fā)生的電極反應(yīng)式:。(3)霧霾中含有大量的污染物NO、CO,其中NO可通過(guò)“化學(xué)—電解”法進(jìn)行處理。鈰元素(Ce)是鑭系金屬中自然豐度最高的一種,常見(jiàn)有+3、+4兩種價(jià)態(tài)。將NO通過(guò)含Ce4+的溶液吸收,生成NO2-、NO3-(兩者物質(zhì)的量之比為1∶1),再采用電解法將上述吸收液中的N①寫(xiě)出含Ce4+的溶液吸收NO的離子方程式:

;②寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式:。(4)電滲析法處理廚房垃圾發(fā)酵液,同時(shí)得到乳酸的原理如圖所示(圖中“HA”表示乳酸分子,A-表示乳酸根離子)。①陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為