新教材人教版化学高考第一轮章节练习--17　电解池　金属的腐蚀与防护.pdf

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1、新教材人教版化学高考第一轮章节练习电解池金属的腐蚀与防护一、选择题1下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显减小的是()。言D言C言一B言A2.(2019江苏卷）将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置千如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是（）。空气A铁被氧化的电极反应式为Fe-3e-=Fe3+B铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C活性炭的存在会加速铁的腐蚀D以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀3.(2020宁夏银川联考改编）化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语正确的是（）。A用铜作阴极石墨作阳极电解饱和食盐水时，阳极的

2、电极反应式为2ci-2e-=c1叮B铅蓄电池放电时的正极反应式为SO仁Pb-2e-=PbSQ4C粗铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应只有Cu-2e=cu2+D钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式为Fe-2e-=Fe2+4.（双选）三室式电渗析法处理含NH心03废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的N出和N03可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副产品NH4NQ3。下列叙述正确的是（）。:廿：尸：主一：i室:一:I一：尸;|:稀硝酸A.a极为电源负极，b极为电源正极含NH,NO废水B.c膜是阴离子交换膜，d膜是阳离子交

3、换膜C阴极电极反应式为12H+2N03+10e-=N叶6H心稀葆水D当电路中通过1mol电子的电量时，阳极会有5.6L（标准状况）02生成5利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响，可设计浓差电池。如图为一套浓差电池和电解质溶液再生的配套装置示意图，闭合开关K之前，两个Cu电极的质量相等。下列有关这套装置的说法中错误的是（)。-=-生池A循环物质E为水B乙池中Cu电极为阴极，发生还原反应C甲池中的电极反应式为Cu2+2e-=cuK D若外电路中通过1mol电子，两电极的质星差为64g 6.（双选）高铁酸钠(Na2FeQ4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2Fe04，其工

4、作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是（)。离子离子Cu 气体交换膜a交换膜b甲溶液五归枷动至封令Fe今乙溶液（含少扭NaOH)浓NaOH溶液A阳极反应式80H+Fe-6eFeO炉4H心B甲溶液可循环利用C离子交换膜a是阴离子交换膜D当电路中通过2mol电子时，Fe电极会有1mol H2生成7现用Pt电极电解lL浓度均为0.1mol-L-1的HCl、CuS04的混合溶液，装置如图下列说法正确的是（）。HCl,CuSO的涅合溶液A电解开始时阴极有几放出B电解开始时阳极上发生：Cu2+2e-CuC当电路中通过电子的物质的量超过0.1mol时，此时阴极放电的离子发生了变化D

5、整个电解过程中，so不参与电极反应8将等物质的量浓度的Cu(NO扑2和KCI溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如图所示，则下列说法错误的是（）。A Hd c、DA.AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生CuB.BC段表示在阴极上是甘放电产生了H2C.CD段相当千电解水D阳极先析出Cl2，后析出02，阴极先产生Cu，后析出H2二、非选择题9电解原理在化学工业中有广泛应甩不仅可以制备物质，还可以提纯和净化。(1)电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解原理如图所示，图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过，请回答以下问题O图中A极要连接电

6、源的（填“正”或负）极。精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出。（填abcde”或f)电解总反应的离子方程式是(2)化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染，电化学降解N03的原理如图所示。日ll呈O电源正极为（填“A”或“B”)，阴极反应式为若电解过程中转移了5mol电子，则膜左侧电解液的质量变化为g。10.(1)用间接电化学法除去NO的过程如图所示：N2 邻orNO 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Cl02的新工艺。O用石墨作电极，在一定条件

7、下电解饱和食盐水制取Cl02（如图所示），写出阳极产生CI02的电极反应式：电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL（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)CD钢铁锈蚀的图示如图a所示：-F户至电解质溶液至至吝-血，三三三三三三三三三三三三三三三三一，心e-e-e-4硫；通进.过：用箭头表示出图a中电子的运动方向；请你分析铁轨锈蚀的原因是我国的科技人员为了消除S02的污染，变废为宝，利用原电池原理设计由S02和02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

8、是11如图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除a、b外，其余电极均为石墨电极。甲已为铅蓄电池其工作原理为Pb+PbO计2H2SQ4充电2PbSO叶2H心其两个电极的电极材料分别为Pb02和Pb。闭合K，发现g电极附近的溶液先变红，20min后，将 K断开，此时c、d两极上产生的气体体积相同。据此回答：甲lOOmL I molL-I CuSO,溶液乙JOOmL 0.2 molL-I Al,(SO,)，溶液丙lOOmL 2 molL 一1NaCl溶液叩酚猷溶液）丁(l)a电极的电极材料是（填Pb02或“Pb”)。(2)丙装置中发生电解的总反应方程式为(3)电解20min时，停止电解，此时要使乙中

9、溶液恢复到原来的状态，需要加入的物质及其物质的量是(4)20 min后将乙装置与其他装置断开，然后在c、d两极间连接上灵敏电流计，发现电流计指针俏转，则此时c电极为极，d电极上发生反应的电极反应为。(5)电解后取amL丁装置中的溶液，向其中逐滴加入等物质的量浓度的CH丈OOH 溶液，当加入bmLC比COOH溶液时，混合溶液的pH恰好等于7（体积变化忽略不计）。已知CH妃OOH的电离平衡常数为1.75xI05，则=。答案：1.D 解析：A项，该装置是原电池装置，H+放电生成氢气溶液的pH增大，A项错误。B项，阳极发生反应：20ff+Cu-2e=Cu(OH)2，阴极发生反应:2H心2e-=H2t+

10、20ff，总反应Cu+2比o!cu(OH)2+H叶，反应消耗了水使溶液的pH增大，B项错误。C项，电解NaCl溶液，总反应：2NaCl+2比0生竺2Na0H+H叶Cl叶，生成氢氧化钠使溶液的pH增大，C项错误。D项，电解硫酸铜溶液的总反应：2CuSO叶2比0立竺2Cu+O叮2比SO4，生成硫酸使溶液的pH减小，D项正确。2.C 解析：D项，用水代替NaCl溶液，Fe和炭也可以构成原电池，Fe失去电子，空气中的02得到电子，铁发生吸氧腐蚀，错误。3.A 解析：铅蓄电池放电时的正极反应式为4H+soi-+PbO计2e-=PbSO叶2H心，负极反应式为Pb-2e-+Soi-=PbS04,B项错误。粗

11、铜精炼时，与电源正极相连的应是粗铜，该极发生的电极反应除Cu-2e-=Cu“外，还有比铜活泼的杂质金属失电子的反应，C项错误。钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe-2e-=Fe2+,D项错误。4.AD 解析：根据题意两极均得到副产物NH4NQ3，可知II室废水中的NHt移向I室、N03移向田室，根据电解过程中离子的移动原理，可知I室石墨电极为阴极、III室石墨电极为阳极。阴极所连的a极为电源负极，b极为电源正极，A项正确。NHt能通过c膜，故c膜应为阳离子交换膜，同理可知d膜为阴离子交换膜，B项错误。阴极上H十得电子生成氢气C项错误。电路中通过1rnol电子时，阳极产生的氧气为5.6L（标准状

12、况），D项正确。5.B 解析：由阴离子SO沪一的移动方向可知，右边Cu电极为负极，发生反应Cu-2e-=Cu2+,cu电极失去电子，发生氧化反应，左边的电极为正极，发生反应Cu2+2e-=Cu，当电路中通过1rnol电子，左边电极增加32 g，右边电极减少32 g，两极的质量差变为64 g。电解质再生池是利用大阳能将CuS04稀溶液蒸发，分离为CuS04浓溶液和水后，再返回浓差电池。通过上述分析可知循环物质E为水，使稀硫酸铜溶液变为浓硫酸铜溶液，则A、C、D项正确，B项错误。6.CD 解析：阳极发生氧化反应，电极反应式为Fe-6e+80R-FeOi-+4比O,A项正确。阴极发生还原反应，水电离

13、出的氢离子放电生成氢气，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，B项正确。电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na+，故a为阳离子交换膜，C项错误。阴极(Cu电极）上发生还原反应，电极反应式为2比0+2e一H叶20H，当电路中通过2mol电子时，会有1mol H2生成，D项错误。7.D 解析：依据放电顺序阴极先放电的是Cu2+，故阴极开始析出的是Cu；阳极先放电的是Cl，故阳极开始产生的是Cl2,A、B项错误。电解开始前溶液中n(Cu2+)=0.1mol，由阴极反应Cu2+2eo.2mol时，Cu2消耗完毕，阴极放电离子变为H+,C项错误。阳极先是Cl放电，当Cl才肖耗完毕，此时H20

14、电离产生的OH开始在阳极放电，sor不参与电极反应，D项正确。8.B 解析：设Cu(NO巾和KCI的物质的量各为amol，在AB段，阳极发生反应2Cl-2e一Cl叶，阴极发生反应Cu2+2e-=Cu，阳极amol氯离子失amol电子，阴极上;amol铜离子得amol电子，由于混合后的溶液呈酸性，铜离子浓度逐渐减小，溶液pH逐渐增大，A项正确。在BC段，阳极发生反应2H心4e-=4H+o叶，阴极发生反应Cu2+2e-u，阴极上amol铜离子再得amol电子，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH迅速减小，B项错误。在CD段，阳极发生反应2比0-4e一一4H+o叶，阴极发生反应2H+2eH叶，实质是电解

15、水，溶液中氢离子浓度逐渐增大，pH减小，C项正确。由上述分析可知，阳极先析出Cl2，后析出02，阴极先产生Cu，后析出H2,D项正确。9答案：（l)CD正ad 2c1+2H心巴忙旧H2j+20ff(2)(DA 12H+2N03+lOeN汀6比045 解析：（l）由电解食盐水装置图可知，钠离子移向右边，则左边A为阳极，所以A极要连接电源的正极。左边A为 阳极，电极反应式为2Cl-2eCl订，所以精制饱和食盐水从图中a位置补充；右边B为阴极，电极反应式为2比O+2eH叶20H，则生成的氢氧化钠溶液从图中d位置流出。电解总反应的离子方程式是2Cl+2H心上2：曰H叮20H飞(2)CD由图示知在Ag-

16、Pt电极上N03发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为电源负极，A为电源正极；在阴极反应是NO打导电子发生还原反应生成N2，装置中采用质子交换膜，应只允许H通过，则W参与阴极反应且有比0生成，阴极反应式为12H+2N03+IOe N叶6比0。阳极反应为2比0-4e5mol电子时，阳极消耗2.5mol H心，产生的5molH十进入阴极室，阳极室质量减小45 g。10答案：（1)2H+2HS03+2e-S2硝2比02N0+2S2氓2比0N计4HS03(2)CD2比o+c1-5e气l02j+4H+0.01 在阴极发生水电离出的W放电W浓度减小使得比Os=-Off+H+的平衡向右移动，OH浓度

17、增大，pH增大Fe”空七解质溶液：茎乏了-一 一一(3)(D Fe-2e-=Fe2+；由于电解质溶液中有比CO3，电离出氢离子，2H+2e-=H订，发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气2比O+O计4e-=40H，发生吸氧腐蚀正极SO计2H20-2e-一SO扣4H+解析：（l）阴极发生还原反应，是亚硫酸氢根离子得电子生成S2oi-，电极反应式为2HS03+2H+2e-=S2硝2比O;S20i-与一氧化氮发生氧化还原反应，生成氮气和亚硫酸氢根，离子方程式为2N0+2S20i于2比O=N计4HSO子(2)CD由题意可知，氯离子放电生成Cl02，由原子守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式

18、为2比O+c1-se-=Cl02j+4H+。在阴极发生2H心2e比j+20H，氢气的物质的量为=0.005mol，通过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0.005molx2=0.01 mol，电解时阴极H十浓度减小，使得比0气H+H十的平衡向右移动，溶液的pH增大。(3)心钢铁含有铁和碳，铁为负极，C为正极，电子由负极流向正极，故电子的移动方向可表Fe让空电解质溶液：至至吝一一一一一一一一一一一一一一一一，一-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:叉忑乏夕示为Fe铁轨锈蚀的原因是铁为负极发生氧化反应Fe-2e-一Fe2+。由于电解质溶液中有

19、比C03，电离出氢离子，2H+2e-H订，发生析氢腐蚀。电解质溶液中又溶有氧气2比0+0计4e40H，发生吸氧腐蚀。由题意可知原电池目的是用S02与02反应来制备硫酸，B极生成硫酸，则通入的气体应为S02，硫元素由4价升高到6价，发生氧化反应2比O+S02-2e-Soi-+4H+,B极为负极，A极为正极。11答案：（l)Pb02(2)2H心竺2H叶O叶(3)0.l mol Cu(OH)2(4)负4H+02+4e 2H心(5)立176 旦解析：甲池是原电池，作电源，发生的反应为Pb+PbO计2H2S04无砬PbSO叶2H心，乙、丙、丁是电解池，闭合K，发现g电极附近的溶液变红，说明g电极是电解池

20、的阴极，h是电解池的阳极，所以a为正极，b为负极；c电极为阴极，d电极为阳极；e电极为阴极，f电极为阳极。(l)a电极是铅蓄电池的正极，正极的电极材料是PbOz。(2)丙中电解硫酸铝溶液，实际上是电解水，电解方程式为2H心芒竺2H叶O叮。(3)c、d两极上产生的气体体积相同，c电极上发生的电极反应为Cu2+2eCu,2比0+2e-H叶2OH,d电极上发生的电极反应为2H20-4e-4H+0叶，设生成的氧气为xmol，则氢气也为xmol，生成的Cu为0.lLxlmolLl=0.l mol，由得失电子守恒可得：2x+O.Ix2=4x，解得x=0.1，则电解时生成0.1mol氢气、0.1mol氧气和

21、0.1mol Cu，若要使溶液恢复到原来的状态，需要加入0.1mol Cu(OH)2。(4)20 min后将乙装置与其他装置断开，然后在c、d两极间连上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，说明形成了原电池，氢气在c极失电子，c为负极，氧气在d极得电子，d极为正极，正极的电极反应式为4H+o计4e-2H心。(5)电解后丁装置中生成氢氧化钠，乙中电解生成0.1mol氧气，转移电子为0.4mol，则丁中氯化钠全部被消耗，生成的氢氧化钠为0.2mol，其浓度为2molL，加醋酸后溶液的pH恰好等于7，则c(H+)=c(OH)，由电荷守恒可知c(Na+)=c(CH3COO)=(a+b)x10-3L a+b molL1,c(CH3COOH)=2mol L-1XbX10-3L 2(b-a)-c(CH3CQO-）molL飞(a+b)X10-3L a+b c(CH3COO)c(H+)175 k产c(CH3COOH)=l.75xl05，代入数值解得2=-b-176