2023届高考化学鲁科版一轮复习检测-第六章第3课时　电解池　金属的腐蚀与防护.docx

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1、第3课时电解池金属的腐蚀与防护题号知识易中难电解原理及装置分析3,4电解原理的应用56,7,8金属腐蚀与防腐12综合应用9一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.在一块表面无锈的铁片上滴食盐水,放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生反应的总化学方程式为2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3,再在一定条件下脱水生成铁锈,其原理如图所示。下列说法正确的是(D)A.铁片发生还原反应而被腐蚀B.铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀C.铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应:2H2O+O2+4e-4OH-D.铁片里的铁和碳与食盐水形成了

2、无数微小原电池,发生了电化学腐蚀解析:结合题图知Fe失电子,化合价升高,被氧化发生氧化反应,A项错误;铁锈结构疏松,不能保护内层金属,B项错误;铁片腐蚀时,Fe作负极,发生氧化反应,电极反应为Fe-2e-Fe2+,C项错误;铁片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供了电解质溶液,D项正确。2.研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列有关判断中正确的是(C)A.用装置模拟研究时未见a上有气泡,说明铁没有被腐蚀B.中桥墩与外加电源正极连接,能确保桥墩不被腐蚀C.中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩D.中海水均是实现化学能与电能相互转化的电解质解析:装置是吸氧腐蚀,a极是氧气得电子生成氢氧根

3、离子,而铁是负极,发生氧化反应,生成亚铁离子,铁被腐蚀,A项错误;金属作电解池的阴极时被保护,而桥墩与电源正极相连,是阳极,发生氧化反应,B项错误;锌比铁活泼,锌失电子,所以中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩,C项正确;海水是混合物,既不是电解质,也不是非电解质,D项错误。3.用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验,则下表中各项所列对应关系均正确的一项是(C)选项X极实验前U形管中液体通电后现象及结论A正极Na2SO4溶液U形管两端滴入酚酞后,a管中呈红色B正极AgNO3溶液b管中电极反应式是4OH-4e-O2+2H2OC负极CuCl2溶液b管中有气体逸出D负极NaOH

4、溶液溶液pH降低解析:电解Na2SO4溶液时,阳极上是OH-发生失电子的氧化反应,即a管中OH-放电,酸性增强,酚酞遇酸不变色,即a管中为无色,A错误;电解AgNO3溶液时,阴极上是Ag+得电子发生还原反应,即b管中电极反应是析出金属Ag的反应,B错误;电解CuCl2溶液时,阳极上是Cl-失电子发生氧化反应,即b管中Cl-放电,产生Cl2,C正确;电解NaOH溶液时,阴极上是H+放电,阳极上是OH-放电,实际上电解的是水,导致NaOH溶液的浓度增大,碱性增强,pH升高,D错误。4.在不同电压下,用惰性电极电解饱和NaCl溶液制备少量NaClO,实验结果如下:实验电压U1U2U3现象a极产生少量

5、气泡,b极无明显气泡a极产生较多气泡,b极产生少量气泡a极产生大量气泡,b极逸出大量黄绿色气体下列分析不正确的是(C)A.中,a极均发生了还原反应B.中均能发生Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2OC.电解时,OH-由b极向a极移动D.不宜采用实验的电压制备NaClO解析:实验中a极是阴极,均发生还原反应,A正确;实验中,b极是阳极,电极反应式为2Cl-2e-Cl2,阴极反应产生NaOH,Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O,B正确;电解时,阴离子向阳极移动,则OH-由a极向b极移动,C不正确;实验中产生大量黄绿色气体,说明电解速率过快,产生的Cl2并未与NaOH反应,

6、故不宜采用该实验的电压制备NaClO,D正确。5.(2021四川成都联考)一种利用LiCl、Li2CO3制备金属锂的装置如图所示。下列说法正确的是(C)A.电极M应与电源的正极相连,得到电子发生氧化反应B.每产生22.4 L Cl2,将有2 mol Li+通过隔膜C.隔膜右电极室每产生1.4 g Li,消耗7.4 g Li2CO3D.电解过程中,需要不断补充LiCl解析:电极M为阳极,与电源正极相连,失去电子发生氧化反应,故A错误;未指明温度和压强,无法确定22.4 L氯气的物质的量,故B错误;1.4 g Li的物质的量为0.2 mol,反应过程中电极N上Li+e-Li,生成0.2 mol L

7、i时转移0.2 mol电子,左侧发生反应2Li2CO3+2Cl24LiCl+2CO2+O2,可知消耗2 mol Li2CO3时转移4 mol电子,则转移0.2 mol电子时消耗0.1 mol碳酸锂,质量为0.1 mol74 gmol-1=7.4 g,故C正确;隔膜右侧消耗锂离子的同时不断补充锂离子,不消耗LiCl,左侧LiCl为碳酸锂和氯气的反应产物,所以也不需要补充LiCl,故D错误。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)6.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回收硫酸的目的,工艺原理如图所示,下列有关说法中错误的是(A)A

8、.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解析:根据电解装置可知,阴极的氢离子得电子发生还原反应,A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正确;Cl-还原性强,在阳极放电产生氯气,故实际生产中不能用氯化锰溶液代替硫酸锰溶液,D正确。7.(2021山东泰安模拟)我国科学家在利用电解法合成高纯度有

9、机产品的研究上有重大突破。其中在酸性环境中电解糠醛()制备有机产品的原理示意图如图所示。下列说法正确的是(AB)A.交换膜适宜选用质子交换膜B.N极电势高于M极电势C.N极上发生的电极反应包括D.电路上每通过1 mol e-,理论上生成1 mol解析:右侧发生反应,产生氢离子,而左侧发生反应,需要氢离子,电解池中阳离子向阴极移动,所以为了使氢离子顺利到达左侧,交换膜适宜选用质子交换膜,A正确;由图可知N极为阳极,M极为阴极,阳极电势高于阴极,B正确;N电极上的反应为2Br-2e-Br2,生成的Br2再将糠醛氧化,C错误;M电极上的反应为,转移1 mol电子,生成0.5 mol,D错误。8.(2

10、021山东济南第三次摸底)有一种清洁、无膜的氯碱工艺,它利用含有保护层的电极(Na0.44-xMnO2/Na0.44MnO2)中的Na+的嵌入和脱掉机理,分两步电解生产H2、NaOH和Cl2。其原理如图所示,下列说法错误的是(BD)A.钠离子的嵌入反应是还原反应:Na0.44-xMnO2+xNa+xe-Na0.44MnO2B.电极b和c所连接的直流电源的电极相同C.第1步结束后,Na0.44-xMnO2/Na0.44MnO2电极必须用水洗涤干净后,再用于第2步D.第1步中的Na+浓度始终保持不变解析:钠离子的嵌入反应为Na0.44-xMnO2+xNa+xe-Na0.44MnO2,得电子的反应是

11、还原反应,故A正确;第1步中,b电极发生Na+脱掉的反应,属于失去电子的氧化反应,作阳极,连接电源的正极,第二步中,c电极发生Na+嵌入的反应,属于得电子的还原反应,作阴极,连接电源的负极,故B错误;第1步结束后,Na0.44-xMnO2/Na0.44MnO2电极必须用水洗涤干净,除去OH-后,再用于第2步,防止生成的氯气与OH-反应,故C正确;如图所示,第1步中发生Na+脱掉的反应,所以Na+浓度增大,故D错误。三、非选择题9.碘化氢(HI)可用“四室式电渗析法”制备,该法可获得副产品硫酸和氢氧化钠的溶液。其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。(1)通电后,阴极室溶液

12、pH(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。(2)阳极反应式为,如果拆掉阳极室和产品室之间的阳膜,阳极反应式为 。(3)得到1 mol产品HI,阳极室溶液质量减少g。(4)通电过程中,产品室中HI的浓度逐渐。(5)25 ,用惰性电极直接电解200 mL 0.01 molL-1的NaI溶液(阳离子交换膜),当外电路转移电子3.011022,此时溶液的pH=(忽略电解过程溶液体积的变化)。解析:(1)阴极室中H+被消耗,因此溶液pH增大。(2)阳极反应式为2H2O-4e-4H+O2;因I-的失电子能力强于OH-,如果拆掉阳极室和产品室之间的阳膜,溶液中I-失去电子生成I2,电极反应式为2I-2e-

13、I2。(3)每得到1 mol产品HI,阳极上会消耗0.5 mol H2O,因此阳极室溶液质量减少0.5 mol18 gmol-1=9 g。(4)通电过程中,产品室中HI的浓度逐渐增大。(5)200 mL 0.01 molL-1的NaI溶液中n(NaI)=0.2 L0.01 molL-1=0.002 mol,电解NaI溶液时,阳极上I-放电生成I2,阴极上H2O电离出的H+得到电子生成H2,当外电路转移电子3.011022,即0.05 mol时,0.002 mol I-会被完全消耗,电解I-的过程中一共生成0.002 mol OH-,后续总反应为电解水,因此转移0.05 mol电子时,溶液中c(OH-)=0.002mol0.2 L=0.01 molL-1,溶液中c(H+)=Kwc(OH-)=10-140.01molL-1=10-12molL-1,溶液pH=12。答案:(1)增大(2)2H2O-4e-4H+O22I-2e-I2(3)9(4)增大(5)12