高三化学一轮复习考点规范练18　电解池　金属的电化学腐蚀与防护.docx

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1、考点规范练18电解池金属的电化学腐蚀与防护一、选择题1.下列与金属腐蚀有关的说法,正确的是()。A.图1中,铁钉易被腐蚀B.图2中,滴加少量K3Fe(CN)6溶液,没有蓝色沉淀出现C.图3中,燃气灶的中心部位容易生锈,主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D.图4中,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀,镁块相当于原电池的正极2.(2020全国)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时,Ag+注入无色WO3薄膜中,生成AgxWO3,器件呈现蓝色。对于该变化过程,下列叙述错误的是()。A.Ag为阳极B.Ag+由银电极向变色层迁移C.W元素的化合价升高D

2、.总反应为WO3+xAgAgxWO33.(2021山东名校联盟高三新高考调研考试)科学家提出利用离子交换膜组合工艺将电解制备金属锰和二氧化锰工艺联用,实现同步制备金属锰和二氧化锰并实现回收硫酸的目的,工艺原理如图,下列有关说法中错误的是()。A.阴极的电极反应式为Mn2+2H2O-2e-MnO2+4H+B.左侧为阳离子交换膜C.右侧电解液含有MnSO4和(NH4)2SO4,可以防止产生Mn(OH)2并提高溶液导电性D.实际生产中不能用氯化锰溶液代替硫酸锰溶液4.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH4+,模拟装置如图所示。下列说法正确的是()。A.阳极室溶液由无色变成棕黄色B.阴极的

3、电极反应式为4OH-4e-2H2O+O2C.电解一段时间后,阴极室溶液中的pH升高D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO45.(2021广西南宁三中月考)FFC电解法可由金属氧化物直接电解制备金属单质,西北稀有金属材料研究院利用此法成功电解制备钽粉(Ta),其原理如图所示。下列说法正确的是()。A.该装置将化学能转化为电能B.a极为电源的正极C.Ta2O5极发生的电极反应式为Ta2O5+10e-2Ta+5O2-D.常温常压下,石墨电极上生成22.4 L O2,则电路中转移的电子为4 mol6.(2021全国甲)乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如下图所示的电化学装置合成

4、。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是()。A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B.阳极上的反应式为+2H+2e-+H2OC.制得2 mol乙醛酸,理论上外电路中迁移了1 mol电子D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移二、非选择题7.(1)用间接电化学法除去NO的过程,如图所示:已知电解池的阴极室中溶液的pH在47之间,写出阴极的电极反应式: 。用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理: 。(2)目前已开发出电解法制取ClO2的新工艺。用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2(如图所示),写出

5、阳极产生ClO2的电极反应式: 。电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时,停止电解,通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为 mol;用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因: 。(3)钢铁锈蚀的图示如图a所示:用箭头表示出图a中电子的运动方向;请你分析高铁铁轨锈蚀的原因是。图a图b我国的科技人员为了消除SO2的污染,变废为宝,利用原电池原理,设计由SO2和O2来制备硫酸。设计装置如图b所示,电极A、B为多孔的材料。A极为(填“正极”或“负极”)。B极的电极反应式是。8.铬是常见的过渡金属之一,研究铬的性质具有重要意义。(1)在如图装置中,观察到装置甲中铜电极上产生大量的无色

6、气体;而装置乙中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是。(2)工业上使用下图装置,采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液,使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,其转化原理为。(3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它们是工业废水造成铬污染的主要原因。要将Cr()转化为Cr()常见的处理方法是电解法。将含Cr2O72-的废水通入电解槽内,用铁作阳极,在酸性环境中,加入适量的NaCl进行电解,使阳极生成的Fe2+与Cr2O72-发生反应,其离子方程式为。阴极上Cr2O72-、H+、Fe3+都可能放电。若Cr2O72-放电,则阴极的电极反应式为;若H+放电,则阴极区形成

7、Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,已知:常温下,Cr3+Cr(OH)3CrO2-,则阴极区溶液pH的范围为。考点规范练18电解池金属的电化学腐蚀与防护1.CA项,图1中,铁钉处于干燥环境,不易被腐蚀;B项,负极反应为Fe-2e-Fe2+,Fe2+与K3Fe(CN)6反应生成Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀;D项为牺牲阳极的阴极保护法,镁块相当于原电池的负极。2.C由题意知,银电极为阳极,Ag失电子生成Ag+,Ag+移向阴极与WO3反应生成AgxWO3,则总反应为WO3+xAgAgxWO3,反应过程中W的化合价降低,A、B、D正确,C错误。3.A根据电解装置可知,阴极的氢离子得电子发生还原反应,

8、A项错误;根据电解装置可知,H+从左侧迁移到中间室,左侧为阳离子交换膜,B项正确;右侧电解液含有MnSO4和(NH4)2SO4,可以防止产生Mn(OH)2并提高溶液导电性,C项正确;实际生产中不能用氯化锰溶液代替硫酸锰溶液,因为Cl-还原性强,在阳极放电产生氯气,D项正确。4.C阳极上Fe发生氧化反应,溶液由无色变为浅绿色,A项错误;阴极上H+发生还原反应:2H+2e-H2,B项错误;根据阴极上电极反应,阴极消耗H+,电解一段时间后,阴极室溶液pH升高,C项正确;电解时,溶液中的NH4+向阴极迁移,故阴极室溶液中的溶质可能为(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4等,D项错误

9、。5.C该装置是电解池,将电能转化为化学能,A项错误;电解池工作时,O2-向阳极移动,则石墨电极为阳极,b极为电源的正极,a极为电源的负极,B项错误;Ta2O5极为阴极,阴极上发生还原反应,电极反应式为Ta2O5+10e-2Ta+5O2-,C项正确;常温常压下,22.4 L O2的物质的量小于1 mol,阳极还有CO和CO2生成,转移电子无法计算,D项错误。6.D由铅电极上的反应+2H+2e-+H2O可知,铅电极上发生还原反应,铅电极为阴极;石墨电极上的反应为2Br-2e-Br2,故石墨电极上发生氧化反应,石墨电极为阳极。由于在电解池阳极上发生反应2Br-2e-Br2,故A、B两项说法错误;根

10、据阴极电极反应+2H+2e-+H2O可知,制得2 mol乙醛酸理论上转移4 mol电子,C项说法错误;由于铅电极是电解池的阴极,故双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移,D项说法正确。7.答案 (1)2HSO3-+2H+2e-S2O42-+2H2O2NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3-(2)Cl-+2H2O-5e-ClO2+4H+0.01在阴极发生2H+2e-H2,H+浓度减小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移动,OH-浓度增大,pH增大(3)Fe-2e-Fe2+;由于电解质溶液中有H2CO3溶液,电离出氢离子,2H+2e-H2,发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气,

11、O2+2H2O+4e-4OH-,发生吸氧腐蚀正极SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+解析 (1)阴极发生还原反应,是亚硫酸氢根离子得电子生成S2O42-,电极反应式为2HSO3-+2H+2e-S2O42-+2H2O;S2O42-与一氧化氮发生氧化还原反应,生成氮气和亚硫酸氢根,离子反应方程式为2NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3-。(2)由题意可知,氯离子放电生成ClO2,由元素守恒可知,有水参加反应,同时生成氢离子,电极反应式为Cl-+2H2O-5e-ClO2+4H+。在阴极发生2H+2e-H2,氢气的物质的量为0.112 L22.4 Lmol-1=0.005 mol,通过

12、阳离子交换膜的阳离子为+1价离子,通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.005 mol2=0.01 mol,电解时阴极H+浓度减小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移动,溶液的pH增大。(3)钢铁含有铁和碳,铁为负极,碳为正极,电子由负极流向正极,故电子的移动方向可表示为;高铁铁轨锈蚀的原因是铁为负极发生氧化反应Fe-2e-Fe2+。由于电解质溶液中有H2CO3,电离出氢离子,2H+2e-H2,发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气,O2+2H2O+4e-4OH-,发生吸氧腐蚀。由题意可知原电池目的是用SO2与O2反应来制备硫酸,B极生成硫酸,则通入的气体应为SO2,硫元素由+4价升高到+6价

13、,发生氧化反应,B极为负极,A极为正极。B极SO2中硫元素由+4价升高到+6价,发生氧化反应,发生的电极反应式为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+。8.答案 (1)由装置甲中现象知铬的金属活动性比铜强;由装置乙中现象知常温下铬在浓硝酸中钝化(2)阳极反应为4OH-4e-O2+2H2O,使c(H+)增大,从而导致反应2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O发生(3)Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2OCr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2O8pHpH8)解析 (1)由装置甲中现象知铬的金属活动性比铜强;由装置乙中现象知常温下铬在浓硝酸中钝化。(3)阳极生成的Fe2+与Cr2O72-发生反应,其离子方程式为Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O。若Cr2O72-放电,则阴极的电极反应式为Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2O;若H+放电,则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,根据题意,若生成Cr(OH)3,则10-6 molL-1c(OH-)10-4 molL-1,则阴极区溶液pH的范围为8pH10。9学科网（北京）股份有限公司