高考化学总复习单元检测(十五)　电解池　金属的腐蚀与防护

单元检测(十五)电解池金属的腐蚀与防护一、基础落实训练1以下现象与电化学腐蚀无关的是()A黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B生铁比软铁芯(几乎为纯铁)容易生锈C铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D银质奖牌长期放置后奖牌的表面变暗解析：选D黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中，金属锌为负极，金属铜做正极，Cu被保护，不易腐蚀，和电化学腐蚀有关，A项错误；生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，和电化学腐蚀有关，B项错误；铁质器件附有铜质配件，在接触处形成原电池装置，其中金属铁为负极，易生铁锈，和电化学腐蚀有关，C项错误；银质奖牌长期放置后奖牌的表面变暗是由于金属银和空气中的氧气发生反应生成氧化银的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，D项正确。2某同学为了使反应2HCl2Ag=2AgClH2能进行，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是()解析：选CAg不能和HCl自发地进行氧化还原反应，所以要使反应2HCl2Ag=2AgClH2能进行，应该设计成电解池，Ag失电子发生氧化反应，所以Ag作阳极，H得电子发生还原反应，所以电解质溶液中H放电，则符合条件的是选项C。3下列过程中：电离、电解、电镀、电焊、电化学腐蚀，需要通电才能进行的是()ABC D全部解析：选B电离是电解质在水溶液中离解出自由移动离子的过程，不需要通电，错误；电解是外加电源强迫下的氧化还原反应，必须加外加电源，正确；电镀池实质是一个电解池，必须加外加电源，正确；电焊必须有外接电源，正确；电化学腐蚀原理是原电池原理，是自发进行的氧化还原反应，不需通电，错误。4相同材质的铁在下列各情形中最不易被腐蚀的是()解析：选CA中，食醋作电解质溶液，铁勺和铜盆是相互接触的两个金属电极，形成原电池，铁是活泼金属作负极；B中，食盐水作电解质溶液，铁炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成条件，铁是活泼金属作负极，碳作正极；C中，铜镀层将铁球覆盖，使铁被保护，所以铁不易被腐蚀；D中，酸雨作电解质溶液，铁铆钉和铜板分别作负极、正极，形成原电池。5下列物质的制备，不符合工业生产实际的是()A工业上用电解熔融氯化镁制单质镁B工业上用电解饱和食盐水制氯气C工业上用二氧化硅在高温下与焦炭反应制得高纯度的硅D工业上炼铁时，常用石灰石除去铁矿石中的SiO2解析：选C工业上用电解熔融MgCl2的方法制取Mg，故A正确； 用电解饱和食盐水制Cl2，氢离子和氯离子放电，可用于工业生产，故B正确；SiO2与C在高温下发生置换反应，生成CO和粗硅，得不到高纯度硅，故C错误；炼铁时，石灰石中的CaCO3在高温条件下分解能生成CaO和CO2，CaO能和SiO2反应生成CaSiO3，从而除去铁矿石中的SiO2，可用于工业生产，故D正确。6下列有关电化学装置完全正确的是()ABCD铜的精炼铁上镀银防止Fe被腐蚀构成铜锌原电池解析：选CA项，电解精炼铜时，应该用粗铜作阳极，纯铜作阴极，错误；B项，铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，错误；C项，该项是外加电流的阴极保护法，正确；D项，铜锌原电池中，锌应插入ZnSO4溶液中，铜应插入CuSO4溶液中，错误。7如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后，a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出。符合这一情况的是()选项a极板b极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2解析：选Aa极板质量增加，必定是金属在a极析出，a极一定是阴极，则X一定为电源的负极，所以C选项电源电极名称错，B选项Z溶液为NaOH溶液，电解时无金属析出，被排除。又因为b极有无色无味气体放出，该气体只能是O2，而D选项电解CuCl2溶液，b极产生的气体是黄绿色的有刺激性气味的Cl2，D选项被排除，A项正确。8.(2019浙江省镇海中学)为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是()A正极的电极反应式为O22H2O4e=4OHB将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成C若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈D断开连接石墨和铁的导线，铁便不会生锈解析：选DA项，吸氧腐蚀的正极反应为O24e2H2O=4OH，正确；B项，若把石墨改为Mg电极，此时Mg作负极，铁不会失电子，不会有铁锈生成，正确；C项，若向自来水中加入少量NaCl(s)，溶液中离子浓度增大，腐蚀变快，正确；D项，若断开导线连接，因铁中含有杂质，仍会发生腐蚀，错误。9.用图1所示装置实验，U形管中a为25 mL CuSO4溶液，X、Y为电极。(1)若X为铁，Y为纯铜，则该装置所示意的是工业上常见的_池，阳极反应式为_。(2)若X为纯铜，Y为含有Zn、Ag、C等杂质的粗铜，则该图所示意的是工业上常见的_装置。反应过程中，a溶液的浓度_发生变化(填“会”或“不会”)。.现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分，以避免电解产物之间发生二次反应。图2为电解槽示意图。(1)阳离子交换膜，只允许溶液中的_通过(填下列微粒的编号)。H2Cl2HClNaOH(2)写出阳极的电极反应式：_。解析：.阳离子交换膜，仅允许阳离子通过，故符合题意，阳极Cl放电，电极反应式为2Cl2e=Cl2。答案：.(1)电镀Cu2e=Cu2(2)铜的电解精炼会.(1)(2)2Cl2e=Cl210如图甲、乙是电化学实验装置。请回答下列问题：(1)若两池中均盛放饱和NaCl溶液。甲池中铁棒的电极反应式：_。将湿润的淀粉碘化钾试纸放在乙烧杯上方，发现试纸先变蓝后褪色，这是因为电解生成的某种气体A氧化了生成的碘，已知反应中A气体和I2的物质的量之比为 51，且生成两种酸，该反应的化学方程式为_。(2)若两池中均盛放CuSO4溶液，反应一段时间后：甲池中石墨棒上的电极反应式为_。如果起始时乙池盛有200 mL pH5的CuSO4溶液(25 )，一段时间后溶液蓝色变浅，测定其pH变为1(不考虑体积变化)，若要使溶液恢复到电解前的状态，可向溶液中加入_(填写物质的化学式)_g。解析：甲为原电池，乙为电解池。(1)当溶液均为NaCl溶液时甲池发生吸氧腐蚀，乙池为电解饱和NaCl溶液，生成H2、Cl2和NaOH。氯气氧化碘可根据氧化还原反应电子守恒确定生成的酸为碘酸和盐酸。(2)当溶液均为CuSO4溶液时，甲池中Fe为负极，石墨为正极，石墨极上发生铜离子得电子的还原反应，乙池电解后铜离子仍有剩余，故根据电解的总方程式可知加入的氧化铜的物质的量为氢离子的0.5倍，由于生成的酸性变化较大，可忽略原有酸性，直接根据电解后的溶液进行计算：m(CuO)80 gmol10.8 g(或 1.24 g CuCO3)。答案：(1)Fe2e=Fe25Cl2I26H2O=10HCl2HIO3(2)Cu22e=CuCuO(或CuCO3)0.8(或1.24)二、能力提升训练1(2019浙江丽水模拟)利用如图所示装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()Aa管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B一段时间后，a管液面高于b管液面Ca处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小Da、b两处具有相同的电极反应式：Fe2e=Fe2解析：选Ca管发生吸氧腐蚀，a处溶液的pH增大，b管发生析氢腐蚀，b处溶液的c(H)减小pH增大，C项错误。2.如图所示装置中，小试管内为红墨水，U形管中盛有pH4的雨水和生铁片。经观察，装置中有如下现象：开始时插在小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升，略高于U形管中的液面。以下有关解释不正确的是()A生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成Fe2B开始时雨水酸性较强，生铁片发生析氢腐蚀C墨水液面回升时，正极反应式为O22H2O4e=4OHD如果将铁片换成铜片，也会出现开始小试管中的导管内的液面下降，一段时间后导管内的液面回升的现象解析：选DA项，生铁片中的铁是原电池的负极，发生氧化反应生成Fe2，正确；B项，雨水酸性较强，开始时生铁片发生析氢腐蚀，一段时间后发生吸氧腐蚀，正确；C项，墨水液面回升时，说明U形管内压强降低，则生铁片发生吸氧腐蚀，正极反应式为O22H2O4e=4OH，正确；D项，如果将铁片换成铜片，铜的金属性较弱，铜只能发生吸氧腐蚀，错误。3用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是()A阳极反应式为4OH4e=2H2OO2B通电后阴极区溶液pH会增大CK通过交换膜从阴极区移向阳极区D纯净的KOH溶液从b口导出解析：选CA项，阳极OH放电，正确；B项，阴极电极反应式为2H2e=H2，故c(OH)增大，pH增大，正确；C项，电解时阳离子移向阴极，错误；D项，阳极区的K透过阳离子交换膜移向阴极区，与阴极区的OH结合成KOH，正确。4.如图所示实验装置，下列说法不正确的是()A装置为铁的吸氧腐蚀实验B一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀C向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊溶液，可观察到石墨附近的溶液变红D若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置为析氢腐蚀解析：选CA项，食盐水显中性，装置为铁的吸氧腐蚀实验，正确；B项，一段时间后，有Fe2产生，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀，正确；C项，插入石墨棒的玻璃筒是正极，氧气得到电子转化为OH，滴入石蕊溶液，可观察到石墨附近的溶液变蓝，错误；D项，若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置为析氢腐蚀，正确。5.图中X为电源，Y为浸透饱和食盐水和酚酞溶液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散。下列判断正确的是()A滤纸上c点附近会变红色BCu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D溶液中的SO向Cu电极定向移动解析： 选AA项，紫红色斑即MnO向d端扩散，根据阴离子向阳极移动的原理，可知d端为阳极，即b为正极，a为负极，c为阴极，NaCl溶液中H放电，产生OH，c点附近会变红色，正确；电解硫酸铜溶液时，Pt为阳极，溶液中的OH放电：4OH4e=O22H2O，Cu为阴极，溶液中的Cu2得电子，生成铜，总反应式为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，Pt电极附近生成H，则SO向Pt电极移动，B、D项错误；C项，随着电解的进行，Z中溶液变为硫酸溶液，继续电解则为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，错误。6.(2019芜湖一中联考)LiOH是制备锂离子电池的材料，可由电解法制备。工业上利用如图装置电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。下列说法中正确的是()AB极区电解液为LiOH溶液B电极每产生22.4 L气体，电路中转移2 mol eC电解过程中Li移入B电极区、OH移入A电极区D电解池中总反应方程式为2HClH2Cl2解析：选A电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。A项，由图可知，右侧生成氢气，则B中H放电，B为阴极，在B中制备LiOH，B极区电解液为LiOH溶液，正确；B项，A中为LiCl溶液，Cl放电生成Cl2，则阳极反应式为2Cl2e=Cl2，电极每产生标准状况下22.4 L气体，电路中转移2 mol e，错误；C项，Li向阴极移动，即由A透过阳离子交换膜向B移动，OH向阳极移动，但是OH不能透过阳离子交换膜，错误；D项，电解池的阳极上是Cl失电子，阴极上是H得电子，电解的总反应方程式为2H2O2LiClH2Cl22LiOH，错误。7.用图所示装置除去含CN、Cl废水中的CN时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO将CN氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是()A用石墨作阳极，铁作阴极B阳极的反应式为Cl2OH2e=ClOH2OC阴极的反应式为2H2O2e=H22OHD除去CN的反应：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O解析：选D活泼金属作阳极，金属应先失电子，不符合题意，因此铁作阴极，A项正确；阳极上产生ClO，应是Cl在阳极上失电子，转变成ClO，Cl2eClO，根据反应的环境以及电荷守恒，得出电极反应式为Cl2OH2e=ClOH2O，B项正确；阴极上应是阳离子得电子，即水电离产生H，2H2O2e=H22OH，C项正确；因为环境是碱性环境，不能有大量H存在，应是2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，D项错误。8根据下图回答，下列说法不正确的是()A此装置用于电镀铜时，电解一段时间，硫酸铜溶液的浓度不变B若a为纯铜，b为粗铜，该装置可用于粗铜的电解精炼C燃料电池中正极反应为O24e2H2O=4OHD电子经导线流入b电极解析：选B燃料电池中，通入氢气的电极为负极、通入氧气的电极为正极，则b是阴极、a是阳极。此装置用于电镀铜时，阳极溶解的金属铜等于阴极析出的金属Cu，所以电解质溶液中铜离子相当于不参加反应，则其浓度不变，故A正确；电解精炼时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，所以若a为粗铜，b为纯铜，该装置可用于粗铜的精炼，故B错误；燃料电池中，正极上O2得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应为O24e2H2O=4OH，故C正确；电子从负极沿导线流向b电极、从a电极流向正极，故D正确。9在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是()AX是电源的负极B阴极的电极反应式是H2O2e=H2O2，CO22e=COO2C总反应可表示为H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11解析：选D水和二氧化碳变成氢气和一氧化碳得到电子，在阴极反应，所以X为电源负极，A项正确；阴极水得到电子生成氢气，二氧化碳得到电子生成一氧化碳，B项正确；总反应时水和二氧化碳反应生成氢气和一氧化碳和氧气，C项正确；当阴极产生2 mol气体时，阳极产生1 mol氧气，D项错误。10.随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车界的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图，A 极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应式为LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2。下列说法不正确的是()A据题意分析可知该隔膜只允许Li通过，放电时 Li从左边流向右边B充电时，A为阴极，发生还原反应C放电时，B为正极，电极反应式为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2D废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li进入石墨中而有利于回收解析：选D根据电池反应式知，放电时，负极反应式为LixC6xe=C6xLi，正极反应式为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以A是负极、B是正极。据题意分析可知该隔膜只允许Li通过，放电时Li从左边流向右边，A项正确；充电时，B电极是阳极，A是阴极，发生还原反应，B项正确；放电时，B电极是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为Li1x CoO2xLixe=LiCoO2，C项正确；根据电池反应式知，充电时锂离子进入石墨中，D项错误。11如图a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是()AX极是电源负极，Y极是电源正极Ba极的电极反应是2Cl2e=Cl2C电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大DPt极上有6.4 g Cu析出时，b极产生2.24 L(标准状况)气体解析：选Ba、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，依据电解质溶液为NaCl的酚酞溶液，判断b电极是阴极，Y为电源负极，X为电源正极，A项错误；a电极是Cl失电子发生的氧化反应，电极反应为2Cl2e=Cl2，B项正确；电解过程中CuSO4溶液中的OH在阳极Pt电极失电子生成氧气，溶液中铜离子在Cu电极得到电子析出铜，溶液中H浓度增大，溶液的pH逐渐减小，C、D项错误。12.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是()A钛电极发生氧化反应B阳极附近溶液的pH逐渐增大C离子交换膜应采用阳离子交换膜D阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O解析：选D钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，OH由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误、D项正确；由阴极区迁移过来的OH在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B项错误。13研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。有人利用如图所示装置(均为惰性电极)从海水中提取CO2(海水中无机碳95%以HCO存在)，有利于减少环境中温室气体含量。(1)a室的电极反应式为_。(2)b室中提取CO2的反应的离子方程式为_。(3)b室排出的海水(pH6)不可直接排回大海，需用该装置中产生的物质对b室排出的海水进行处理，合格后才能排回大海。处理的方法是_。解析：(1)据图可知a室为阳极，溶液中的OH失电子，发生氧化反应4OH4e=O22H2O或2H2O4e=O24H。(2)a室中产生的H向b室区移动，与海水中的HCO反应HHCO=H2OCO2。(3)由于c室为阴极，溶液中的H得电子，发生还原反应2H2O2e=H22OH，由此说明c室溶液呈碱性，可以利用c室排出的碱性溶液将从b室排出的酸性海水调节至接近正常海水的pH。答案：(1)2H2O4e=O24H(或4OH4e=O22H2O)(2)HHCO=H2OCO2(3)用c室排出的碱性溶液将从b室排出的酸性海水调节至接近正常海水的pH1