2023版导与练一轮复习化学习题：第六章-化学反应与能量-第20讲-电解池-金属的腐蚀与防护-Word版含解析.doc

第20讲电解池 金属的腐蚀与防护课时集训测控导航表知识点基础能力挑战金属的腐蚀与防护1电解原理的应用2,3,5,68,9,10,1112,13电解规律471.(2018江淮十校联考)铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中,形成一层弱酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀,示意图如图。下列说法错误的是(B)A.若水膜中溶解了SO2,则铁铆钉腐蚀的速率将加快B.铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池,铁铆钉发生还原反应C.铜极上的反应有2H+2e-H2,O2+4H+4e-2H2OD.若在金属表面涂一层油漆,可有效阻止铁铆钉被腐蚀解析:若水膜中溶解了SO2,水膜中c(H+)增大,则铁铆钉腐蚀的速率将加快,故A正确;铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池,铁铆钉作负极,发生氧化反应,故B错误;铜极上的反应有:水膜酸性较强时2H+2e-H2,水膜酸性较弱或中性或碱性时O2+4H+4e-2H2O,故C正确;若在金属表面涂一层油漆,隔离空气,可有效阻止铁铆钉被腐蚀,故D正确。2.(2019宁夏育才中学高三月考)已知氧化性:Fe2+Ni2+H+,阳极上离子放电顺序是Cl-OH-,由图像知,电解过程中分三段,第一阶段:阳极上电极反应式为2Cl-2e-Cl2、阴极电极反应式为Cu2+2e-Cu,铜离子浓度减小,水解得到氢离子浓度减小,溶液pH上升;第二阶段:阳极上电极反应式为4OH-4e-2H2O+ O2,阴极反应先发生Cu2+2e-Cu,反应中生成硫酸,溶液pH降低;第三阶段:阳极电极反应式为4OH-4e-2H2O+O2,阴极电极反应式为2H+2e-H2,实质是电解水,溶液中硫酸浓度增大,pH继续降低。ab段由于铜离子浓度减小,水解得到氢离子浓度减小,溶液pH上升,铜离子被还原,A错误;由上述分析可知,cd段相当于电解水,B正确;电解至c点时,析出的物质有Cu、Cl2、O2,溶液中溶质为硫酸、硫酸钾,往电解液中加入适量CuCl2固体,不能使电解液恢复至原来的浓度,C错误;图像中具体数量关系未知,不能计算原混合溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比,D错误。8.(2018广东揭阳高三月考)利用如图所示装置可制取H2,两个电极均为惰性电极,c为阴离子交换膜。下列叙述正确的是(D)A.a为电源的正极B.工作时,OH-向左室迁移C.右室电极反应为C2H5OH+H2O-4e-CH3COO-+5H+D.生成H2和CH3COONa的物质的量之比为21解析:根据图示,电解池左侧生成氢气,是溶液中的水放电,发生了还原反应,左侧电极为阴极,则a为电源的负极,故A错误;工作时,阴极水放电生成氢气和氢氧根离子,氢氧根离子浓度增大,向右室迁移,故B错误;右室电极为阳极,发生氧化反应,根据图示,右侧溶液显碱性,不可能生成氢离子,故C错误;根据得失电子守恒,生成1 mol H2转移2 mol电子,则生成CH3COONa的物质的量为=0.5 mol,H2和CH3COONa的物质的量之比为21,故D正确。9.(2018山东枣庄第三中学高三一调)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是一种强还原剂。工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠,原理装置如图所示,下列说法正确的是(D)A.b电极应该接电源的负极B.装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜C.电路中每转移1 mol e-消耗SO2的体积为11.2 LD.a电极的电极反应式为2HS+2e-+2H+S2+2H2O解析:由装置图中物质转化关系可知,左边由NaHSO3得到电子转化为Na2S2O4,右边由SO2失去电子转化为H2SO4,所以a电极接电源的负极,b电极接电源的正极,故A错误;a电极的反应式为2HS+2e-+2H+ S2+2H2O,b电极的反应式为SO2+2H2O-2e-S+4H+,所以装置中离子交换膜为阳离子交换膜,则B错误;由电极反应式可知,每转移1 mol e-消耗SO2 0.5 mol,但没有给气体的温度和压强,所以SO2气体的体积无法计算,故C错误;a电极的电极反应式为2HS+2e-+2H+S2+2H2O,所以D正确。10.(2018山东济宁高三期末)高铁酸盐(如Na2FeO4)已经被广泛应用在水处理方面,以铁基材料为阳极,在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐,装置如图。下列说法不正确的是(C)A.a为阳极,电极反应式为Fe+8OH-6e-Fe+4H2OB.为防止高铁酸根扩散被还原,则离子交换膜为阳离子交换膜C.在电解过程中溶液中的阳离子向a极移动D.铁电极上有少量气体产生原因可能是4OH-4e-O2+2H2O解析:铁基材料为阳极,在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐,所以铁是阳极,电极反应式为Fe+8OH-6e-Fe+4H2O,故A正确;阳离子交换膜可以阻止Fe进入阴极区域,故B正确;在电解过程中溶液中的阳离子向阴极移动,所以阳离子向b极移动,故C不正确;铁电极上发生氧化反应,所以生成的气体可能是氧气,电极反应式是4OH-4e-O2+2H2O,故D正确。11.(2018四川成都实验外国语学校高三模拟)电解原理在化学工业中有广泛应用。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,电解示意图如图所示,图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过。请回答以下问题:图中A极要连接电源的(填“正”或“负”)极;精制饱和食盐水从图中(填“a”“b”“c”“d”“e”或“f”,下同)位置补充,氢氧化钠溶液从图中位置流出;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N的原理如图所示。电源正极为 (填“A”或“B”),阴极反应式为 。若电解过程中转移了5 mol电子,则膜左侧电解液的质量变化 为g。解析:(2)由图示知在Ag-Pt电极上N发生还原反应,因此Ag-Pt电极为阴极,则B为负极,A为电源正极;阴极反应是N得电子发生还原反应生成N2,利用电荷守恒与原子守恒知有H+参与反应且有水生成,所以阴极上发生的电极反应式为2N+12H+10e-N2+6H2O;转移5 mol电子时,阳极(阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+)消耗2.5 mol水,产生5 mol H+进入阴极室,阳极室质量减少45 g。答案:(1)正ad2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-(2)A2N+12H+10e-N2+6H2O4512.(2018辽宁六校协作体高三模拟)钠硫电池以熔融金属Na、熔融S和多硫化钠Na2Sx(3x5)分别作为两个电极的反应物,多孔固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质。下列关于该电池的叙述错误的是(C)A.放电时,电极B为正极B.充电时内电路中Na+的移动方向为从B到AC.该电池的工作适宜温度应该在Al2O3的熔点和沸点之间D.充电时阳极反应为-2e-xS解析:由电极反应物可知,放电时A为原电池的负极,B为原电池的正极,故A正确;充电时为电解池,B是阳极,A是阴极,Na+由B向A移动,故B正确;硫和钠的熔、沸点较低,而Al2O3是高熔点,温度不宜超过Al2O3的熔点,否则S或Na会汽化,故C错误;充电时,B是阳极,电极反应式为-2e-xS,故D正确。13.金属铝在现代生产和日常生活中应用广泛。(1)工业上用电解熔融氧化铝的方法来制取金属铝。纯净氧化铝的熔点很高(约2 045 ),在实际生产中,通过加入助熔剂冰晶石(Na3AlF6)得到熔融体,反应方程式为2Al2O34Al+3O2。在电解过程中阴极反应式为 ;阳极反应式为 。由于电解产生的氧气全部与石墨电极反应生成CO和CO2气体,因此在电解过程中石墨电极需要不断补充。若生产中每生成a g Al,损失石墨b g,则理论上产生CO和CO2的物质的量分别是 。(2)对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。如图所示,以铝片为阳极,在H2SO4溶液中电解,可使铝片表面形成氧化膜,则阳极电极反应式为 。在电解过程中,阴极附近溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功,电解质为AlI3溶液,已知电池总反应式为2Al+3I2 2AlI3。该电池负极的电极反应式为 ,当负极质量减少27 g时,在导线中有个电子通过。解析:(1)分析电解熔融Al2O3的反应方程式可知,Al3+在阴极发生还原反应生成Al,电极反应式为Al3+3e-Al;O2-在阳极发生氧化反应生成O2,电极反应式为2-4e-O2。根据电解总反应式可知,生成a g Al(即 mol)时,生成O2的物质的量为 mol;据O原子守恒可得:n(CO)+2n(CO2)=2mol;据C原子守恒可得:n(CO)+n(CO2)12 gmol-1=b g;联立两式可得n(CO)= mol,n(CO2)= mol。(2)用铝片为阳极,电解H2SO4溶液使铝片表面形成氧化膜,即生成Al2O3,则阳极反应式为2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+。电解过程中,阴极上H+放电生成H2,电极反应式为2H+2e-H2,反应中消耗H+,溶液中c(H+)减小,溶液的pH增大。(3)分析铝碘电池总反应可知,Al失去电子被氧化成A,则Al作负极,电极反应式为Al-3e-A。负极质量减少27 g时,负极上消耗 1 mol Al,结合负极反应式可知导线中转移电子的物质的量为3 mol,即 1.8061024(或3NA)个电子。答案:(1)Al3+3e-Al2O2-4e-O2 mol、 mol(2)2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+增大(3)Al-3e-Al3+1.8061024(或3NA)