【名師一號(hào)】2021高考化學(xué)(蘇教版)一輪復(fù)習(xí)課時(shí)訓(xùn)練：6-3電解原理及應(yīng)用-金屬的腐蝕與防護(hù)

第三單元電解原理及應(yīng)用金屬的腐蝕與防護(hù)(計(jì)時(shí)：45分鐘滿(mǎn)分：100分)一、選擇題(本大題共10小題，每小題5分，共50分)1．(2022·南京二調(diào))下列說(shuō)法正確的是()A．氯堿工業(yè)中，燒堿在陽(yáng)極區(qū)生成B．電解熔融氯化鋁制取金屬鋁C．電鍍時(shí)，用鍍層金屬作陽(yáng)極D．將鋼閘門(mén)與外電源正極相連，可防止其腐蝕解析A選項(xiàng)，陽(yáng)極是氯離子放電，生成氯氣，陰極是氫離子放電生成氫氣，同時(shí)生成氫氧化鈉，錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，金屬鋁的制取是電解熔融的氧化鋁，錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，電鍍時(shí)，鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，正確；D選項(xiàng)，將鋼閘門(mén)與外電源負(fù)極相連，是外接電源的陰極愛(ài)護(hù)法，錯(cuò)誤。答案C2．(2022·唐山一模)下列敘述正確的是()A．銅、鐵和FeCl3溶液形成的原電池，銅極放出氫氣B．電解硫酸鈉溶液就是電解水，電解后溶液pH上升C．鐵鍋生銹的正極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽(yáng)極反應(yīng)為：2H＋＋2e－=H2↑解析A選項(xiàng)，銅極發(fā)生反應(yīng)Fe3＋＋e－=Fe2＋，錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，電解硫酸鈉溶液就是電解水，電解后溶液pH不變，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽(yáng)極反應(yīng)為：2Cl－－2e－=Cl2↑，錯(cuò)誤。答案C3．(2022·濰坊模擬)如圖所示，a、b是兩根石墨棒。下列敘述正確的是()A．a(chǎn)是正極，發(fā)生還原反應(yīng)B．b是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．稀硫酸中硫酸根離子的物質(zhì)的量不變D．往濾紙上滴加酚酞試液，a極四周顏色變紅解析a是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；b是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)；在反應(yīng)過(guò)程中，硫酸根離子沒(méi)有參與反應(yīng)，因此稀硫酸中硫酸根離子的物質(zhì)的量不變；往濾紙上滴加酚酞試液，b極四周顏色變紅。答案C4．(2022·寶雞二檢)按下左圖裝置試驗(yàn)，若下右圖中x軸表示流入陰極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可表示的物理量為()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的質(zhì)量④b棒的質(zhì)量⑤溶液的pHA．①③ B．③④C．①②④ D．①②⑤解析從圖中可以看出，隨著流入陰極的電子的物質(zhì)的量的增加，y軸表示的物理量不變，分析可知，在整個(gè)電解過(guò)程中，陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)：Ag－e－=Ag＋，陰極發(fā)生反應(yīng)：Ag＋＋e－=Ag，故整個(gè)電解過(guò)程中c(Ag＋)、c(NOeq\o\al(－,3))、c(H＋)始終不變，而且a棒質(zhì)量增大、b棒質(zhì)量減小，故D項(xiàng)正確。答案D5．(2022·太原測(cè)評(píng))結(jié)合下圖推斷，下列敘述正確的是()A．K與N連接時(shí)，X為硫酸，一段時(shí)間后溶液的pH增大B．K與N連接時(shí)，X為氯化鈉，石墨電極反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑C．K與M連接時(shí)，X為硫酸，一段時(shí)間后溶液的pH增大D．K與M連接時(shí)，X為氯化鈉，石墨電極反應(yīng)為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑解析K與N連接時(shí)，為原電池，石墨電極為正極，鐵電極為負(fù)極，若X為H2SO4，負(fù)極反應(yīng)為：Fe－2e－=Fe2＋，正極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，一段時(shí)間后溶液pH增大，A選項(xiàng)正確；若X為NaCl，則負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；K與M相連時(shí)，為電解池，石墨電極為陽(yáng)極，鐵電極為陰極，若X為H2SO4，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，陰極反應(yīng)為4H＋＋4e－=2H2↑，實(shí)質(zhì)為電解水，一段時(shí)間后，溶液pH減小，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；若X為NaCl，陽(yáng)極反應(yīng)為：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A6．(2022·湖南聯(lián)考)關(guān)于如圖所示各裝置的敘述中，正確的是()A．裝置①是原電池，總反應(yīng)是Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋B．裝置①中，鐵作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe3＋＋e－=Fe2＋C．裝置②通電一段時(shí)間后石墨Ⅱ電極四周溶液紅褐色加深D．若用裝置③精煉銅，則d極為粗銅，c極為純銅，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液解析Fe比Cu活潑，總反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，F(xiàn)e電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe(OH)3膠體粒子帶正電荷，在電場(chǎng)作用下向陰極移動(dòng)，C正確；依據(jù)電流方向可知，a為直流電源的正極，電解精煉銅時(shí)，c極為粗銅，d極為純銅，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C7．(2022·長(zhǎng)沙模擬)如圖所示，甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O。下列說(shuō)法正確的是()A．甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B．甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋2H2O=COeq\o\al(2－,3)＋8H＋C．反應(yīng)一段時(shí)間后，向乙池中加入肯定量Cu(OH)2固體，能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度D．甲池中消耗280mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2，此時(shí)丙池中理論上產(chǎn)生1.45g固體解析A項(xiàng)，甲池為燃料電池，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，乙池、丙池分別為電解硫酸銅溶液、氯化鎂溶液的電解池，是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，A項(xiàng)錯(cuò)；B項(xiàng)，甲池中通入CH3OH的一極為負(fù)極，電解質(zhì)為KOH溶液，正確的負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O；C項(xiàng)，乙池的電解產(chǎn)物為Cu和O2，加入Cu(OH)2固體不能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度；D項(xiàng)，丙池中電解氯化鎂溶液生成氯氣、氫氣及Mg(OH)2沉淀，依據(jù)反應(yīng)過(guò)程中電子得失守恒可得關(guān)系式：O2～2Mg(OH)2，因此甲池消耗280mLO2的同時(shí)，丙池理論上可產(chǎn)生0.025mol的Mg(OH)2，其質(zhì)量為1.45g，D項(xiàng)正確。答案D8．(2022·合肥質(zhì)檢)圖中X為電源，Y為浸透飽和硫酸鈉溶液的濾紙，濾紙中心滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中心的紫紅色斑向d端集中。下列推斷正確的是()A．c電極的電極反應(yīng)式為：2H＋＋2e－=H2↑B．Cu電極質(zhì)量減小，Pt電極質(zhì)量增大C．Z中溶液的pH先減小，后增大D．a(chǎn)為電源正極，b為電源負(fù)極解析依據(jù)Y中心的紫紅色斑向d端集中，可知a為負(fù)極，b為正極，D選項(xiàng)錯(cuò)誤；C為陰極，電極反應(yīng)式為：2H＋＋2e－=H2↑，A選項(xiàng)正確；在Z裝置中Cu為陰極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，質(zhì)量增大，Pt電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，質(zhì)量不變，電解一段時(shí)間后，溶液的pH減小，不行能增大，故B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A9．(2021·上海)糕點(diǎn)包裝中常用的脫氧劑組成為還原性鐵粉、氯化鈉、炭粉等，其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同。下列分析正確的是()A．脫氧過(guò)程是吸熱反應(yīng)，可降低溫度，延長(zhǎng)糕點(diǎn)保持期B．脫氧過(guò)程中鐵作原電池正極，電極反應(yīng)為：Fe－3e－→Fe3＋C．脫氧過(guò)程中碳作原電池負(fù)極，電極反應(yīng)為：2H2O＋O2＋4e－→4OH－D．含有1.12g鐵粉的脫氧劑，理論上最多能吸取氧氣336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)解析鋼鐵腐蝕中鐵作負(fù)極、碳作正極，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；n(Fe)＝0.02mol，負(fù)極電極反應(yīng)式Fe－2e－=Fe2＋，生成Fe2＋與正極生成的OH－結(jié)合生成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3，所以0.02molFe最終失去0.06mol電子，消耗n(O2)＝eq\f(0.06mol,4)＝0.015mol，D選項(xiàng)正確。答案D10．(2022·南昌一模)如圖所示，用鐵棒和石墨棒作電極電解1L1mol/L的食鹽水，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．電鍵K與N連接，鐵棒被愛(ài)護(hù)而免受腐蝕B．電鍵K與N連接，正極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．電鍵K與M連接，當(dāng)兩極共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體33.6L時(shí)，理論上生成1molNaOHD．電鍵K與M連接，將石墨棒換成銅棒，就可實(shí)現(xiàn)在鐵棒上鍍銅解析電鍵K與N連接構(gòu)成原電池，鐵為負(fù)極，失電子，漸漸被腐蝕，正極為氧氣得電子，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)；電鍵K與M連接構(gòu)成電解池，由于溶液中只有1molNaCl，所以電解開(kāi)頭階段是電解NaCl溶液，NaCl耗盡后，電解的是水，因此陰極和陽(yáng)極先分別生成氫氣和氯氣，后又分別生成氫氣和氧氣，分析得知溶液中的鈉元素完全轉(zhuǎn)化為NaOH，故生成的NaOH為1mol，C項(xiàng)正確；電鍵K與M連接，石墨棒改為銅棒時(shí)，陽(yáng)極Cu失電子，變?yōu)镃u2＋，但Cu2＋與陰極生成的OH－結(jié)合生成Cu(OH)2沉淀，不能實(shí)現(xiàn)鐵棒鍍銅的目的，D項(xiàng)錯(cuò)。答案C二、非選擇題(本大題共4小題，共50分)11．(12分)25℃時(shí)，用兩個(gè)質(zhì)量相同的銅棒作電極，電解500mL0.1mol·L－1H2SO4溶液，電解過(guò)程中，電解液的pH變化如表所示(假定溶液溫度保持不變)。電解2h后，取出電極，對(duì)電極進(jìn)行干燥，并稱(chēng)量，測(cè)得兩電極的質(zhì)量差為9.6g。已知，25℃時(shí)0.1mol·L－1CuSO時(shí)間/h0.511.52pH1.32.43.03.0(1)試驗(yàn)剛開(kāi)頭階段電解池陰極所發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為_(kāi)__。(2)電解進(jìn)行到1.5h后，電解質(zhì)溶液的pH不再發(fā)生變化的緣由是__________________________________；用離子反應(yīng)方程式表示0.1mol·L－1CuSO4溶液的pH為4.17的緣由：__________________。(3)電解進(jìn)行的2h中，轉(zhuǎn)移電子的總物質(zhì)的量________0.15mol(填“<”、“＝”或“>”)。(4)欲使所得電解質(zhì)溶液復(fù)原到500mL0.1mol·L－1H2SO4溶液，應(yīng)對(duì)溶液進(jìn)行怎樣處理？______________________________________________________________________________________________。解析依據(jù)題意及表中數(shù)據(jù)可知，電解剛開(kāi)頭階段，陽(yáng)極反應(yīng)式是Cu－2e－=Cu2＋，陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑；隨著電解的連續(xù)，溶液中Cu2＋的濃度增大到肯定程度時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)不變，陰極反應(yīng)則變成Cu2＋＋2e－=Cu；若電解過(guò)程中只有電鍍銅的過(guò)程，陽(yáng)極溶解的銅與陰極生成的銅質(zhì)量相同，溶液的組成保持不變，則陽(yáng)極銅削減eq\f(9.6g,2)＝4.8g，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.15mol，而實(shí)際上先有H2產(chǎn)生，后有電鍍銅的過(guò)程，故實(shí)際轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量大于0.15mol；要使溶液復(fù)原，則需要通入H2S，發(fā)生反應(yīng)H2S＋CuSO4=CuS↓＋H2SO4。原H2SO4溶液的濃度為0.1mol·L－1，電解2h后，溶液pH＝3.0，即c(H＋)＝0.001mol·L－1，此時(shí)溶液中c(Cu2＋)＝0.0995mol·L－1≈0.1mol·L－1，則需通入的n(H2S)＝n(Cu2＋)＝0.05mol。答案(1)2H＋＋2e－=H2↑(2)電解持續(xù)進(jìn)行，H＋電解完后，電解過(guò)程發(fā)生轉(zhuǎn)變，陽(yáng)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，電解質(zhì)溶液的組成、濃度不再發(fā)生變化，溶液的pH也不再發(fā)生變化Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋(3)>(4)向溶液中通入約0.05molH2S12．(12分)(2022·山東濰坊一模)(1)為提高甲醇燃料的利用率，科學(xué)家創(chuàng)造了一種燃料電池，電池的一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入甲醇?xì)怏w，電解質(zhì)是摻入了Y2O3的ZrO2晶體，在高溫下它能傳導(dǎo)O2－離子。電池工作時(shí)正極反應(yīng)式為_(kāi)_______________。若以該電池為電源，用石墨做電極電解100mL含有如下離子的溶液。離子Cu2＋H＋Cl－SOeq\o\al(2－,4)c/(mol·L－1)1441電解一段時(shí)間后，當(dāng)兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體時(shí)(忽視溶液體積的變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象)，陽(yáng)極上收集到氧氣的物質(zhì)的量為_(kāi)_______mol。(2)甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)造成肯定的污染，有一種電化學(xué)法可消退這種污染，其原理是：通電后將Co2＋氧化成Co3＋，然后以Co3＋做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO2而凈化。試驗(yàn)室用右圖裝置模擬上述過(guò)程：①寫(xiě)出陽(yáng)極電極反應(yīng)式________________；②除去甲醇的離子反應(yīng)為；6Co3＋＋CH3OH＋H2O=CO2↑＋6Co2＋＋6H＋，該過(guò)程中被氧化的元素是________，當(dāng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LCO2時(shí)，共轉(zhuǎn)移電子________mol。解析(1)正極上氧氣得電子生成氧離子，電極反應(yīng)式為：O2＋4e－=2O2－；銅離子的物質(zhì)的量＝0.1mol，氫離子的物質(zhì)的量＝0.4mol，氯離子的物質(zhì)的量＝0.4mol，硫酸根離子的物質(zhì)的量＝0.1mol，要想使兩極得到相同體積的氣體，陽(yáng)極上有氧氣生成，設(shè)氧氣的物質(zhì)的量為x，電解時(shí)陰陽(yáng)極上得失電子數(shù)相等，所以0.1mol×2＋(x＋0.2)mol×2＝4x＋0.4mol×1，x＝0.1。(2)①陽(yáng)極上二價(jià)鈷離子失電子生成三價(jià)鈷離子，電極反應(yīng)式為Co2＋－e－=Co3＋；②失電子的物質(zhì)作還原劑，被氧化，所以被氧化的是C或碳；6Co3＋＋CH3OH＋H2O=CO2↑＋6Co2＋＋6H＋轉(zhuǎn)移電子22.4L6mol2.24L0.6mol所以轉(zhuǎn)移電子0.6mol。答案(1)O2＋4e－=2O2－0.1(2)①Co2＋－e－=Co3＋②C(或碳)0.613．(13分)(2022·荊州質(zhì)檢)如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。請(qǐng)按要求回答相關(guān)問(wèn)題：(1)甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式是__________________。(2)石墨(C)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________。(3)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參與反應(yīng)，則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為_(kāi)_______L；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為_(kāi)_______g。(4)某同學(xué)利用甲烷燃料電池設(shè)計(jì)電解法制取漂白液或Fe(OH)2的試驗(yàn)裝置(如圖所示)。若用于制漂白液，a為電池的________極，電解質(zhì)溶液最好用________。若用于制Fe(OH)2，使用硫酸鈉作電解質(zhì)溶液，陽(yáng)極選用_______作電極。解析(1)甲烷燃料電池負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，即甲烷在負(fù)極上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的產(chǎn)物為碳酸鉀，負(fù)極反應(yīng)式為CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)原電池的負(fù)極與電解池的陰極相接，鐵極為陰極，則C極為陽(yáng)極，在C極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑。(3)n(O2)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，甲池中正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，由電子守恒知，經(jīng)過(guò)甲、乙、丙裝置的電子的總物質(zhì)的量為0.4mol。乙池中的鐵極與甲池的負(fù)極相連，鐵極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，n(H2)＝eq\f(0.4mol,2)＝0.2mol，V(H2)＝0.2mol×22.4L·mol－1＝4.48L。丙池中精銅為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，n(Cu)＝eq\f(0.4mol,2)＝0.2mol，m(Cu)＝0.2mol×64g·mol－1＝12.8g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸鹽，制備原理是2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通電))2OH－＋Cl2↑＋H2↑，Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O，氣體與液體反應(yīng)，最好接受逆向接觸，即氣體在下端產(chǎn)生，堿溶液在上端生成，使其充分反應(yīng)，所以該裝置的下端為陽(yáng)極，上端為陰極，陰極與電源負(fù)極相連，故a極為負(fù)極。生活中常見(jiàn)且廉價(jià)的氯化物是氯化鈉，故電解質(zhì)溶液最好用飽和氯化鈉溶液。若制備氫氧化亞鐵，用硫酸鈉溶液作電解質(zhì)溶液，選用鐵作陽(yáng)極。答案(1)CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O(2)2Cl－－2e－=Cl2↑(3)4.4812.8(4)負(fù)飽和氯化鈉溶液或食鹽水鐵14．(13分)(2022·長(zhǎng)春外國(guó)語(yǔ)學(xué)校月考)某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了