新高考一轮复习 电解池 金属的腐蚀和防护 作业.docx
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1、电解池金属的腐蚀和防护1 .在氯碱工业中,离子交换膜法电解饱和食盐水的示意图如下图。以下说法不正确的选项是()离子交换膜A.电极A为阳极,发生氧化反响生成氯气B.离子交换膜为阳离子交换膜C.饱和NaCl溶液从a处进,NaOH溶液从d处出D.OH一迁移的数量等于导线上通过电子的数量.新型冠状病毒肺炎疫情期间某同学尝试在家自制含氯消毒剂。用两根铅笔芯(C/UC2)、 电源适配器和水瓶组装如下图的装置。接通电源后观察到:G周围产生细小气泡,C?周 围无明显现象;持续通电段时间后,C?周围产生细小气泡。此时停止通电拔出电极,旋紧 瓶塞,振荡摇匀,制备成功。以下关于该实验的说法不正确的选项是()UIJB
2、T-和水 塑料管,适配器饱盐UIJBT-和水 塑料管,适配器饱盐A.C,电极附近产生气泡的原因为2H2。+ 2e一 H2 T +2OTB.可以用两根铁钉代替铅笔芯完成实验通电人C.自制消毒剂的总反响为NaCl + H2QNaClQ + H2 T.答案:D解析:Li能与水反响,故铜箔电极为产生锂的电极,即铜箔电极为阴极,催化电极为阳极, 电解池中阳离子移向阴极,故题图中的箭头表示Li+的移动方向,A项错误。铜箔电极上发 生还原反响,电极反响式是Li+e-Li, B项错误。铜箔电极增重14g时,电路中转移电子2m01,由于催化电极发生反响2Cr-2eJT,那么理论上催化电极上能放出Imol黄绿色的
3、氯气,题中没有说明气体处于标准状况下,即不能确定气体的体积为22.4L, C项 -通电人错误。由总反响2LiCl2Li + Cl2 T可知,导线中通过Imol电子时海水中消耗1 molLiCl,即减重42.5g, D项正确。2 .答案:D解析:结合题图,可知a极上产生发生的反响为水被氧化生成的反响,即a极为阳极,b极为阴极,那么阳极的电极反响式为2H2()-4e-4H+O2T,阴极的电极反响式为2H+O2+2e-=H2O2o结合上述分析可知,A项正确;电解一段时间后,溶液中H+浓度未变,即阳极室的pH未变,B项正确;电解过程中H卡通过质子交换膜,从a极区向b 极区迁移,C项正确;由阴、阳极的电
4、极反响式,可知电解一段时间后,b极消耗O2的量是a极生成的量的2倍,即a极生成的CD?与b极反响的的量不相等,D项错误。3 .答案:A解析:根据题干描述,制备环氧乙烷的原理是使用惰性电极电解KC1溶液,C在阳极被氧 化为CU,生成的氯气与水反响生成HC1O和HCL HC10与通入阳极区电解液的乙烯反响 生成HOCH2cH2cl,而生成的HC1没有被消耗,因此在电解过程中阳极区电解液pH逐渐 减小。在阴极区水得电子生成H2和OH,此阴极区电解液变为碱性,电解结束后移去交换 膜,那么OH一与HOCH2cH2。反响生成环氧乙烷。乙烯应通入阳极区与HC10反响,A选项错误;根据反响原理可知,移出交换膜
5、前存在氯气 与水的反响,B选项正确使用C交换膜阻止OH一通过,可使Cl2生成区的pH逐渐减小,C 选 项 正 确; 阳 极 区 发 生 的 反 应 为2Cr-2eCl2T Cl2 + H2O7HCIO + HC1 HC1O + CH2 = CH2 HOCH2CH2C1,阴极区发生的反响为2H2O + 2e-H2f+2OH-,两区混合后发生的反响为HOCH2cH2。+ OH- =Cr+ H2O + C2HQ ,将各反响相加可以得到总反响式为H2C = CH2 + H2O = H2 + C2H4O , D 选项正确。4 .答案:D解析:金属材料中一般含杂质,易在潮湿环境中构成原电池,从而发生电化学
6、腐蚀,故电化 学腐蚀比化学腐蚀更普遍,A项错误;合金不一定耐腐蚀性差,如不锈钢属于合金,其耐腐蚀,B项错误;钢铁发生吸氧腐蚀时,负极反响是Fe-2eFe2+, C项错误;海轮外壳连接锌块,锌块为负极,保护外壳不受腐蚀,此法为牺牲阳极的阴极保护法,D项正确。5 .答案:A解析:电化学腐蚀和化学腐蚀过程中都有电子转移,不同之处为电化学腐蚀过程中电子转移 的同时还存在定向移动,形成电流,而化学腐蚀没有电流产生,A错误;电热水器中的内胆 的主要成分是铁,Mg棒作负极铁作正极,形成原电池,Mg棒不断被腐蚀,保护了内胆, 该方法为牺牲阳极的阴极保护法,B正确;生活中的钢铁腐蚀大多为吸氧腐蚀,C正确;船 闸
7、门的防护可以采用外加电流的阴极保护法,可利用惰性材料作阳极,D正确。6 .答案:C解析:根据题图可知金属M失电子,为原电池的负极(题图所示为阳极),钢铁设施为原电 池的正极(题图所示为阴极),此方法属于牺牲阳极的阴极保护法。该装置中阴极发生还原 反响,A项错误。金属M被氧化,即金属活动性:MFe, B项错误。钢铁设施为原电池的 正极,因外表积累大量电子而被保护,C项正确。海水中含有大量的Na。等电解质,而河 水中电解质较少,故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢,D项错误。7 .答案:B解析:开关未闭合时,Fe棒上B点同时与空气、应0接触,腐蚀最快,A项正确;假设X为NaCl, K与M连接
8、,形成原电池,Fe棒作负极,电极反响为Fe-2。一一Fe?+, C棒作正极,电极反响为02+4e+ 2H2。-4(汨-,故C棒处pH最大,B项错误;假设X为H2SO4,K与N连接,形成原电池,Fe棒为正极,电极反响为2H+2-H2T, C项正确;假设X为H2soK与N连接时,Fe棒为正极,被保护,K与M连接时,Fe棒为负极,被腐蚀, 故Fe腐蚀情况前者更慢,D项正确。8 .答案:A解析:由题给修复过程示意图可知,反响均为得电子的还原反响,应在正极发生, A项错误;修复过程中生成的Fe2+可与氧气、氢氧根离子反响生成Fe(OH)3,Fe(OH%为红 褐色物质,B项正确;由题图可知,N0得电子被还
9、原成NH:,故的电极反响式为NO- + 10H+ + 8e- = NH: + 3H?0 , C项正确;三氯乙烯中碳原子的化合价为+1,乙烯中碳原子的化合价为-2,故Imol三氯乙烯完全转化成Imol乙烯,得到6mol电子,D项正确。 1L答案:B解析:由题意知,铁钉在弱酸性、中性条件下发生吸氧腐蚀,那么正极反响式为O2+2H2O + 4e-40H-, A项正确。实验的溶液呈酸性,实验的溶液呈中性,根据题图可知300min内铁钉的平均吸氧腐蚀速率:酸性溶液,中性溶液,D项正确。向实 验中加入少量(NHJSO4固体,浸泡液由中性溶液变成弱酸性溶液,溶液pH下降,那么吸 氧腐蚀速率增大,C项正确。结
10、合所用浸泡液及氧气体积分数随时间的变化图像可知,相同 时间内,实验、的平均吸氧腐蚀速率均相差不大,实验、的平均吸氧腐蚀 速率相差较大,那么C不是影响吸氧腐蚀速率的主要因素,影响吸氧腐蚀速率的主要因素是 pH, B项错误。12 .答案:D解析:结合题图可知NH3, N?在阴极得电子,发生还原反响,那么a接外加电源的负 极,b接外加电源的正极,A项正确;装置中电解液为碱性,电解时,阴极发生反响: N2 + 6e- + 6H2O = 2NH3 + 6OH-,阳极发生反响:4OH-4e- = O2 T+2H2O ,为维持溶液 呈电中性,左池中0H一向右池移动,那么交换膜为阴离子交换膜,B、C项正确;右
11、池中OPT 发生氧化反响,生成氧气,D项错误。13 .答案:B解析:由图示可知,电池加热时,电极b上PANI材料失去电子,发生氧化反响,所以b为 负极,a为正极,电子由负极b经过导线流向正极a, A错误;正极的电势比负极的电势高, 那么电极a的电势比电极b高,B确;假设加入NaOH溶液,会与溶液中的Fe?+、Fe?+反响形成 沉淀,使溶液中自由移动的离子浓度降低,导致电解质溶液的导电性减弱,C错误;电极a 为正极,发生的电极反响为Fe3+e-=Fe2+,电池冷却时Fe?+在电极b外表与PANIO反响 可使电池再生,那么冷却时发生反响的方程式为2Fe2+PANIO + 2H+=2Fe3+PANI
12、 + HQ , 故电池工作时,不需要补充Fe2+, D错误。14 .答案:BC解析:电解池中阳离子向阴极移动,故X电极为阴极,电极反响式为2H+2e-=HzT, A 错误;电子不能通过电解质溶液,所以电子流向:电源负极一阴极(X电极)、阳极(Y电 极)一电源正极,B正确;阴极反响为2H+2e-=凡T ,阳极反响为 4OH-4e-=O, T+2HQ,当电路中通过Imol电子时,阴极得到OmolH2,阳极得到 0.25molOo ,两极一共得到0.5mol+0.25mol=0.75mol气体,标准状况下体积为16.8L, C正 确;电解时,溶液中的阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,因此M为阳离子
13、交换膜, A室获得副产品NaOH, N为阴离子交换膜,B室获得副产品HCL假设去掉B室双极膜,那么 C会在阳极失电子生成CL,在阳极室会有C12生成,B室产物发生变化,D错误。15 .答案:A解析:假设X为食盐水,K未闭合,Fe棒上B点位于水与空气交界处,最易发生腐蚀,铁锈 最多,A错误;假设X为食盐水,K与M连接,那么形成原电池,碳棒为正极,食盐水呈中性, 铁发生吸氧腐蚀,C (碳)电极反响式为()2+2也0 + 4一 =4OH,那么C (碳)处pH最大, B正确;假设X为稀盐酸,K分别与N、M连接均形成原电池,接N时铁作正极被保护,接 M时铁作负极被加速腐蚀,故接N时Fe腐蚀更慢C正确;假
14、设X为稀盐酸K与M连接,发 生析氢腐蚀,C (碳)上氢离子得电子产生氢气,电极反响式为2H+2。一=也个,D正确。16 .答案:(1)原电池(2) 0.2(3)变大(4)不变;2H2。4。一一。2 T+4H+; Ag2O解析:(1)根据图示,甲池装置为带盐桥的原电池。(2)甲池装置总反响为Cu + 2Ag-=Cu2-+2Ag ,设参加反响的铜的质量为xg ,生成银的质量为ag oCu + 2Ag+Cu2+2Ag64216xgQg竺=理解得”吗Xg 4g64xg + xg = 28g,解得 x = 6.464所以参加反响的铜的质量为6.4g,其物质的量是O.lmol,转移电子的物质的量是0.2m
15、ol。(3)甲池中铜作负极,盐桥中阴离子移向负极,所以甲池左侧烧杯中NO的浓度增大。(4)其他条件不变,假设用U形铜棒代替“盐桥”,甲池右侧烧杯变为原电池,U形铜棒作负极,电极反响式为Cu-2e-CJ+;左侧烧杯变为电解池,左侧烧杯中U形铜棒是阴极,电极反响式为Cu2+2e-Cu,所以U形铜棒质量不变。乙池中左侧Pt电极与原电池的 正极相连,为电解池的阳极,电极反响式为2H2。-4e-O2 T+4田,乙池中右侧Pt电极 是阴极,电极反响式是Ag+e Ag,工作一段时间后,假设要使乙池溶液恢复到原来浓 度,可向溶液中加入Ag2。Cd(OH)217.答案:(1) 2NiO(OH) + 2e+ 2H
16、2O2Ni(OH)2+2OH-; Cd - 2e- + 2OH-(2) B; A; CO 2e+CO;2CO,(3)负;CH4 + 10OH- -8e-+ 7H2O ; CH4 + 2O2 + 2OH-+ 3H2O ; 80%;448解析:(1)由电池的总反响可知,该电池放电时,镉在负极上被氧化生成氢氧化镉,Ni (OH) 在正极上被还原生成 Ni(OH)2 , 故正极反响式是2NiO(OH) + 2e + 2H2O = 2Ni(OH)2 + 2OH-, 负 极 反 应 式 是Cd - 2e一 + 20H- Cd(OH)2。(2)由燃料电池原理示意图可知,燃料通入电极A,氧气和二氧化碳通入电极
17、B,那么电极 A作负极,电极B作正极,电池工作时,外电路上电流的方向应从正极流向负极,即从电 极B-用电器-电极A。内电路中,CO;向负极(电极A)移动,由原理知,CO反响后生成CO2,那么电极A上CO参与的电极反响为CO - 2e- + CO1 -2CO2 o(3)将两铝片插入KOH溶液中作为电极,在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池, 那么通入甲烷气体的电极是原电池的负极,该极的电极反响式是CH4 + 10OH- - 8e- =CO- + 7H2O ,电池工作时总反响的离子方程式是CH4 + 202 + 2OH- -CO + 3H2O o 160g甲烷的物质的量为lOmol,根据负极的电
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