2021高考化学(苏教版)一轮复习课时训练：6-3电解原理及应用-金属的腐蚀与防护.docx

第三单元电解原理及应用金属的腐蚀与防护(计时：45分钟满分：100分)一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分)1(2022南京二调)下列说法正确的是()A氯碱工业中，烧碱在阳极区生成B电解熔融氯化铝制取金属铝C电镀时，用镀层金属作阳极D将钢闸门与外电源正极相连，可防止其腐蚀解析A选项，阳极是氯离子放电，生成氯气，阴极是氢离子放电生成氢气，同时生成氢氧化钠，错误；B选项，金属铝的制取是电解熔融的氧化铝，错误；C选项，电镀时，镀层金属作阳极，镀件作阴极，正确；D选项，将钢闸门与外电源负极相连，是外接电源的阴极爱护法，错误。答案C2(2022唐山一模)下列叙述正确的是()A铜、铁和FeCl3溶液形成的原电池，铜极放出氢气B电解硫酸钠溶液就是电解水，电解后溶液pH上升C铁锅生锈的正极反应为：O22H2O4e=4OHD工业上电解饱和食盐水的阳极反应为：2H2e=H2解析A选项，铜极发生反应Fe3e=Fe2，错误；B选项，电解硫酸钠溶液就是电解水，电解后溶液pH不变，错误；D选项，工业上电解饱和食盐水的阳极反应为：2Cl2e=Cl2，错误。答案C3(2022潍坊模拟)如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是()Aa是正极，发生还原反应Bb是阳极，发生氧化反应C稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变D往滤纸上滴加酚酞试液，a极四周颜色变红解析a是阳极，发生氧化反应；b是阴极，发生还原反应；在反应过程中，硫酸根离子没有参与反应，因此稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变；往滤纸上滴加酚酞试液，b极四周颜色变红。答案C4(2022宝鸡二检)按下左图装置试验，若下右图中x轴表示流入阴极的电子的物质的量，则y轴可表示的物理量为()c(Ag)c(NO)a棒的质量b棒的质量溶液的pHA BC D解析从图中可以看出，随着流入阴极的电子的物质的量的增加，y轴表示的物理量不变，分析可知，在整个电解过程中，阳极发生反应：Age=Ag，阴极发生反应：Age=Ag，故整个电解过程中c(Ag)、c(NO)、c(H)始终不变，而且a棒质量增大、b棒质量减小，故D项正确。答案D5(2022太原测评)结合下图推断，下列叙述正确的是()AK与N连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大BK与N连接时，X为氯化钠，石墨电极反应：2H2e=H2CK与M连接时，X为硫酸，一段时间后溶液的pH增大DK与M连接时，X为氯化钠，石墨电极反应为4OH4e=2H2OO2解析K与N连接时，为原电池，石墨电极为正极，铁电极为负极，若X为H2SO4，负极反应为：Fe2e=Fe2，正极反应为2H2e=H2，一段时间后溶液pH增大，A选项正确；若X为NaCl，则负极反应为Fe2e=Fe2，正极反应为O24e2H2O=4OH，B选项错误；K与M相连时，为电解池，石墨电极为阳极，铁电极为阴极，若X为H2SO4，阳极反应为4OH4e=O22H2O，阴极反应为4H4e=2H2，实质为电解水，一段时间后，溶液pH减小，C选项错误；若X为NaCl，阳极反应为：2Cl2e=Cl2，阴极反应为2H2e=H2，D选项错误。答案A6(2022湖南联考)关于如图所示各装置的叙述中，正确的是()A装置是原电池，总反应是Cu2Fe3=Cu22Fe2B装置中，铁作负极，负极反应式为Fe3e=Fe2C装置通电一段时间后石墨电极四周溶液红褐色加深D若用装置精炼铜，则d极为粗铜，c极为纯铜，电解质溶液为CuSO4溶液解析Fe比Cu活泼，总反应为Fe2Fe3=3Fe2，Fe电极反应式为Fe2e=Fe2，A、B项错误；Fe(OH)3胶体粒子带正电荷，在电场作用下向阴极移动，C正确；依据电流方向可知，a为直流电源的正极，电解精炼铜时，c极为粗铜，d极为纯铜，D项错误。答案C7(2022长沙模拟)如图所示，甲池的总反应式为2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O。下列说法正确的是()A甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化为电能的装置B甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH6e2H2O=CO8HC反应一段时间后，向乙池中加入肯定量Cu(OH)2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度D甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上产生1.45 g固体解析A项，甲池为燃料电池，是化学能转化为电能的装置，乙池、丙池分别为电解硫酸铜溶液、氯化镁溶液的电解池，是电能转化为化学能的装置，A项错；B项，甲池中通入CH3OH的一极为负极，电解质为KOH溶液，正确的负极反应式为CH3OH6e8OH=CO6H2O；C项，乙池的电解产物为Cu和O2，加入Cu(OH)2固体不能使CuSO4溶液恢复到原浓度；D项，丙池中电解氯化镁溶液生成氯气、氢气及Mg(OH)2沉淀，依据反应过程中电子得失守恒可得关系式：O22Mg(OH)2，因此甲池消耗280 mL O2的同时，丙池理论上可产生0.025 mol的Mg(OH)2，其质量为1.45 g，D项正确。答案D8(2022合肥质检)图中X为电源，Y为浸透饱和硫酸钠溶液的滤纸，滤纸中心滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中心的紫红色斑向d端集中。下列推断正确的是()Ac电极的电极反应式为：2H2e=H2BCu电极质量减小，Pt电极质量增大CZ中溶液的pH先减小，后增大Da为电源正极，b为电源负极解析依据Y中心的紫红色斑向d端集中，可知a为负极，b为正极，D选项错误；C为阴极，电极反应式为：2H2e=H2，A选项正确；在Z装置中Cu为阴极，电极反应式为Cu22e=Cu，质量增大，Pt电极为阳极，电极反应式为4OH4e=O22H2O，质量不变，电解一段时间后，溶液的pH减小，不行能增大，故B、C项错误。答案A9(2021上海)糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是()A脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保持期B脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe3eFe3C脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为：2H2OO24e4OHD含有1.12 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸取氧气336 mL(标准状况)解析钢铁腐蚀中铁作负极、碳作正极，B、C项错误；n(Fe)0.02 mol，负极电极反应式Fe2e=Fe2，生成Fe2与正极生成的OH结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，所以0.02 mol Fe最终失去0.06 mol电子，消耗n(O2)0.015 mol，D选项正确。答案D10(2022南昌一模)如图所示，用铁棒和石墨棒作电极电解1 L 1 mol/L的食盐水，下列有关说法正确的是()A电键K与N连接，铁棒被爱护而免受腐蚀B电键K与N连接，正极反应式为4OH4e=2H2OO2C电键K与M连接，当两极共产生标准状况下气体33.6 L时，理论上生成1 mol NaOHD电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒，就可实现在铁棒上镀铜解析电键K与N连接构成原电池，铁为负极，失电子，渐渐被腐蚀，正极为氧气得电子，电极反应式为O22H2O4e=4OH，A项、B项错；电键K与M连接构成电解池，由于溶液中只有1 mol NaCl，所以电解开头阶段是电解NaCl溶液，NaCl耗尽后，电解的是水，因此阴极和阳极先分别生成氢气和氯气，后又分别生成氢气和氧气，分析得知溶液中的钠元素完全转化为NaOH，故生成的NaOH为1 mol，C项正确；电键K与M连接，石墨棒改为铜棒时，阳极Cu失电子，变为Cu2，但Cu2与阴极生成的OH结合生成Cu(OH)2沉淀，不能实现铁棒镀铜的目的，D项错。答案C二、非选择题(本大题共4小题，共50分)11(12分)25 时，用两个质量相同的铜棒作电极，电解500 mL 0.1 molL1 H2SO4溶液，电解过程中，电解液的pH变化如表所示(假定溶液温度保持不变)。电解2 h后，取出电极，对电极进行干燥，并称量，测得两电极的质量差为9.6 g。已知，25 时0.1 molL1 CuSO4溶液的pH为4.17。时间/h0.511.52pH1.32.43.03.0(1)试验刚开头阶段电解池阴极所发生反应的电极反应式为_。(2)电解进行到1.5 h后，电解质溶液的pH不再发生变化的缘由是_；用离子反应方程式表示0.1 molL1 CuSO4溶液的pH为4.17的缘由：_。(3)电解进行的2 h中，转移电子的总物质的量_0.15 mol(填“”)。(4)欲使所得电解质溶液复原到500 mL 0.1 molL1 H2SO4溶液，应对溶液进行怎样处理？_。解析依据题意及表中数据可知，电解刚开头阶段，阳极反应式是Cu2e=Cu2，阴极反应式为2H2e=H2；随着电解的连续，溶液中Cu2的浓度增大到肯定程度时，阳极反应不变，阴极反应则变成Cu22e=Cu；若电解过程中只有电镀铜的过程，阳极溶解的铜与阴极生成的铜质量相同，溶液的组成保持不变，则阳极铜削减4.8 g，转移电子的物质的量为0.15 mol，而实际上先有H2产生，后有电镀铜的过程，故实际转移电子的物质的量大于0.15 mol；要使溶液复原，则需要通入H2S，发生反应H2SCuSO4=CuSH2SO4。原H2SO4溶液的浓度为0.1 molL1，电解2 h后，溶液pH3.0，即c(H)0.001 molL1，此时溶液中c(Cu2)0.099 5 molL10.1 molL1，则需通入的n(H2S)n(Cu2)0.05 mol。答案(1)2H2e=H2(2)电解持续进行，H电解完后，电解过程发生转变，阳极反应式为Cu2e=Cu2，阴极反应式为Cu22e=Cu，电解质溶液的组成、浓度不再发生变化，溶液的pH也不再发生变化Cu22H2OCu(OH)22H(3)(4)向溶液中通入约0.05 mol H2S12(12分)(2022山东潍坊一模)(1)为提高甲醇燃料的利用率，科学家创造了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下它能传导O2离子。电池工作时正极反应式为_。若以该电池为电源，用石墨做电极电解100 mL含有如下离子的溶液。离子Cu2HClSOc/(molL1)1441电解一段时间后，当两极收集到相同体积(相同条件)的气体时(忽视溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)，阳极上收集到氧气的物质的量为_mol。(2)甲醇对水质会造成肯定的污染，有一种电化学法可消退这种污染，其原理是：通电后将Co2氧化成Co3，然后以Co3做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。试验室用右图装置模拟上述过程：写出阳极电极反应式_；除去甲醇的离子反应为；6Co3CH3OHH2O=CO26Co26H，该过程中被氧化的元素是_，当产生标准状况下2.24 L CO2时，共转移电子_mol。解析(1)正极上氧气得电子生成氧离子，电极反应式为：O24e=2O2；铜离子的物质的量0.1 mol，氢离子的物质的量0.4 mol，氯离子的物质的量0.4 mol，硫酸根离子的物质的量0.1 mol，要想使两极得到相同体积的气体，阳极上有氧气生成，设氧气的物质的量为x，电解时阴阳极上得失电子数相等，所以0.1 mol2(x0.2) mol24x0.4 mol1，x0.1。(2)阳极上二价钴离子失电子生成三价钴离子，电极反应式为Co2e=Co3；失电子的物质作还原剂，被氧化，所以被氧化的是C或碳；6Co3CH3OHH2O=CO26Co26H转移电子22.4 L 6 mol2.24 L 0.6 mol所以转移电子0.6 mol。答案(1)O24e=2O20.1(2)Co2e=Co3C(或碳)0.613(13分)(2022荆州质检)如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：(1)甲烷燃料电池负极反应式是_。(2)石墨(C)极的电极反应式为_。(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参与反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为_L；丙装置中阴极析出铜的质量为_g。(4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的试验装置(如图所示)。若用于制漂白液，a为电池的_极，电解质溶液最好用_。若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠作电解质溶液，阳极选用_作电极。解析(1)甲烷燃料电池负极上发生氧化反应，即甲烷在负极上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化的产物为碳酸钾，负极反应式为CH48e10OH=CO7H2O。(2)原电池的负极与电解池的阴极相接，铁极为阴极，则C极为阳极，在C极上发生氧化反应，电极反应式为2Cl2e=Cl2。(3)n(O2)0.1 mol，甲池中正极反应式为O24e2H2O=4OH，由电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的总物质的量为0.4 mol。乙池中的铁极与甲池的负极相连，铁极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O2e=2OHH2，n(H2)0.2 mol，V(H2)0.2 mol22.4 Lmol14.48 L。丙池中精铜为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cu22e=Cu，n(Cu)0.2 mol，m(Cu)0.2 mol64 gmol112.8 g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸盐，制备原理是2Cl2H2O2OHCl2H2，Cl22OH=ClClOH2O，气体与液体反应，最好接受逆向接触，即气体在下端产生，碱溶液在上端生成，使其充分反应，所以该装置的下端为阳极，上端为阴极，阴极与电源负极相连，故a极为负极。生活中常见且廉价的氯化物是氯化钠，故电解质溶液最好用饱和氯化钠溶液。若制备氢氧化亚铁，用硫酸钠溶液作电解质溶液，选用铁作阳极。答案(1)CH48e10OH=CO7H2O(2)2Cl2e=Cl2(3)4.4812.8(4)负饱和氯化钠溶液或食盐水铁14(13分)(2022长春外国语学校月考)某课外活动小组设计了如下图所示的装置，调整滑动变阻器，把握电流强度适中的状况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关试验(此时，打开止水夹a，关闭止水夹b)。由于马虎，试验并未达到预期目的，但也看到了令人很兴奋的现象。请挂念他们分析并回答下列问题(图中阳离子交换膜只允许阳离子和水通过)：(1)写出B装置中的电极反应式：Pt极_；Fe极_。(2)观看到A装置中的现象为_；_；_。(3)当观看到A装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b，再观看C装置。若无现象，说明理由；若有现象，请写出有关反应方程式：_。(4)若想达到电解NaCl溶液的目的，应改进装置，请提出你的意见：_。答案(1)2H2O2e=2OHH2(或2H2e=H2)Fe2e=Fe2(2)烧杯中的水倒吸并产生红色喷泉烧瓶中液面上升到高于左侧导管肯定程度后又渐渐下落至与A中左侧导管口相平最终烧杯中溶液呈红色，导管有气泡逸出(3)Fe22OH=Fe(OH)2、4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3或4Fe28OH2H2OO2=4Fe(OH)3(4)把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中两电极调换位置或将电源反接等