第六章第21讲限时训练

1、限时训练选题细目表 考查知识点基础题中档题较难题1.电解的应用17、102.电解的工作原理2、 35、8及规律3.电解的相关计算6114.金属的腐蚀与防49护一、选择题 (本题包括 7 个小题，每小题 6 分，共 42 分，每小题仅有一个选项符合题意 )1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：电解精炼铜时， 应该用粗铜作阳极， 纯铜作阴极， A 错误；铁上镀银时，应该用银作阳极，铁作阴极，B 错误； C 是外加电流的阴极保护法，正确；铜锌原电池中，锌应插入硫酸锌溶液中，铜应插入硫酸铜溶液中，故D 错误。答案： C12烧杯 A 中盛放 0

2、.1 mol L 的 H2SO4 溶液，烧杯 B 中盛放 0.1molL 1 的 CuCl 2 溶液 (两种溶液均足量 )，组成的装置如图所示。下列说法不正确的是 ()AA 为原电池， B 为电解池BA 为电解池， B 为原电池C当 A 烧杯中产生 0.1 mol 气体时， B 烧杯中产生气体的物质的量也为 0.1 molD经过一段时间， B 烧杯中溶液的 pH 增大解析：构成 A 装置的是活泼性不同的两电极，两电极均浸在电解质溶液中，两极形成了闭合回路，所以 A 装置为原电池装置，且 A 装置为 B 装置提供电能。 A 装置中的电极反应式：正极： 2H 2e=H2，负极： Fe 2e =Fe

3、2 。B 装置中的电极反应式：阴极：Cu2 2e=Cu，阳极：2Cl 2e =Cl2。装置 B 是电解氯化铜溶液，铜离子浓度减小，水解程度减小，溶液的pH 增大。答案： B3下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()AHCl 、 CuCl 2、 Ba(OH) 2BNaOH 、CuSO4、 H 2SO4CNaOH 、H 2SO4、 Ba(OH) 2DNaBr 、 H2SO4、 Ba(OH) 2解析：考查基本电解原理。 电解时只生成氧气和氢气，则电解质所含阳离子在金属活动顺序表位于铜之前，阴离子不是简单离子。答案： C4(2016 衡水模拟 )一定条件下，碳钢腐蚀情况与溶液pH 的关

4、系如下：pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢较快主要产物Fe2Fe3O4Fe2O3FeO2下列说法不正确的是 ()A在 pH6 的溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀C在 pH14 的溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O24H4e =2H2OD在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓解析： A 项，酸性较强条件下，碳钢主要发生析氢腐蚀，正确；B 项，在 pH6 的溶液中，酸性较弱，主要发生吸氧腐蚀，正确；C项，碳钢吸氧腐蚀的正极反应为O22H2O4e=4OH，错误； D项，除去溶液中的O2 后，腐蚀速率会减缓，正确。答案： C5如下图所示， x、y 分别是直流电源的两极，通电后发现a 极极板质

5、量增加， b 极极板处有无色无味的气体放出，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CuCl 2解析：由题意知 a 极板质量增加， a 应为阴极，则 b 为阳极， x 为电源的负极， y 为电源正极。 A 选项中 a 极板为阴极， b 极板为阳极，参考各个选项知， A 项符合，电解时， a 极有 Cu 附着， b 极有 O2 放出； B 项不符合，电解时 a 极无质量变化； C 项阳极为 Fe，为活性电极，电解时 Fe 在阳极放电溶解， 无气体生成，故 C 项不符合；D 项电解时， Cl在阳极放电生成

6、Cl2，Cl2 为黄绿色有刺激气味的气体，与原题题意不符合。答案： A6(2016 泰安模拟 )1 L 某溶液中含有的离子如下表：离子Cu2Al3NO 3Cl物质的量浓度 /(mol L 1)11a1用惰性电极电解该溶液，当电路中有3 mol e通过时 (忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)。下列说法正确的是()A电解后溶液呈酸性Ba3C阳极生成 1.5 mol Cl2D阴极析出的金属是铜与铝解析：1 mol Cu2放电的过程中，另一极 Cl和 OH 各放电 1 mol，故溶液显酸性， A 正确；根据电荷守恒可推知a4，B 不正确； Cl的物质的量为 1 mol，阳极不会产生

7、 1.5 mol Cl2，C 不正确；铝较活泼，在溶液中 Al3 不会放电， D 不正确。答案： A7铝阳极氧化处理后形成的氧化膜比铝的天然氧化膜耐磨性、耐腐蚀性及装饰性有明显的提高，工业中以铝为阳极， 置于硫酸溶液中电解，装置如图所示，下列说法正确的是()A阳极电极方程式为Al3e6OH =Al2O3 H2OB随着电解的进行，溶液的pH 逐渐增大C当阴极生成气体3.36 L(标准状况 )时，阳极增重 2.4 gD电解过程中 H 移向铝电极解析：电解质为硫酸溶液， OH 不可能参加反应， A 错误；根据通电原电池装置和题目信息可知电解总反应方程式为 2Al3H2O= Al2O 3 3H2，H2

8、O 减少，溶液的 pH 逐渐减小， B 错误；阴极反应为 2H2e =H2，H 2 的物质的量为 3.36 L22.4 Lmol10.15 mol，则转移电子为 20.15 mol0.3 mol，阳极反应为 Al3e =Al3。根据差量法进行计算：设阳极增重的质量为x。2Al3H2O=Al2O33H26e6 mol0.3 molm48 gx6 mol48 g0.3 mol x ，解得 x2.4 g，即阳极增重 2.4 g，C 正确；根据电流的方向可知， 阳离子移向阴极， 所以 H移向石墨电极， D 错误。答案： C二、非选择题 (本题包括 4 个小题，共 58 分)8(14 分 )认真观察下列

9、装置，回答下列问题：(1)装置 B 中 PbO2 上发生的电极反应方程式为_连接装置作用是B、C的U 形管中装填含有琼脂的KCl。饱和溶液，其。(2)装置 A 中总反应的离子方程式为_。(3)若装置 E 的目的是在 Cu 材料上镀银，则X 为_，极板 N 的材料为 _。若装置 E 的目的是验证金属的电化学防腐，则极板 N 的材料为 _。解析：本题的关键是判断原电池， 由盐桥可知 B、C 构成原电池。Pb 作负极： Pb 2e SO24=PbSO4；PbO2 作正极： PbO22e SO24 4H=PbSO42H2O。A 池中与 PbO2 相连的 Cu 为电解池的阳极： Cu2e=Cu2 ，Pt

10、 电极为阴极： 2H2e =H2 ，总电解反应为 Cu2H=Cu2 H 2。装置 E 中为电镀。镀层金属作阳极，镀件作阴极， M 为阴极，为铜，N 为阳极，为银，溶液为 AgNO3 溶液。答案：(1)PbO24H SO242e=PbSO4 2H2O使装置 B、C 中的溶液连成通路电解(2)Cu 2H =Cu2 H2(3)AgNO3Ag惰性电极 (或石墨等不溶性惰性材料)9(2015 重庆卷 )(14 分)我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值， 但出土的青铜器因受到环境腐蚀，欲对其进行修复和防护具有重要意义。(1)采用“局部封闭法”可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状 Ag2O 涂

11、在被腐蚀部位， Ag2O 与有害组分 CuCl 发生复分解反应，该化学方程式为 _。(2)下图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。腐蚀过程中，负极是 _(填图中字母 “a”“或b”“c”)；环境中的 Cl 扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈Cu2(OH) 3Cl，其离子方程式为 _；若生成 4.29 g Cu2(OH) 3Cl，则理论上耗氧体积为 _L(标准状况 )。解析： (1)复分解反应为相互交换成分的反应，因此该反应的化学方程式为 Ag2O2CuCl=2AgClCu2O。(2)负极发生失电子的反应，铜作负极失电子，因此负极为c。负极反应： Cu2e =C

12、u2，正极反应： O22H2O4e=4OH。正极产物为OH ，负极产物为Cu2 ，两者与Cl 反应生成Cu2(OH) 3Cl，其离子方程式为2Cu2 3OH Cl =Cu2(OH) 3Cl。 4.29 g Cu2(OH) 3Cl 的物质的量为 0.02 mol，由 Cu 元素守恒知，发生电化腐蚀失电子的 Cu 单质的物质的量为 0.04 mol，失去电子0.08 mol，根据电子守恒可得， 消耗 O2 的物质的量为 0.02 mol，所以理论上消耗氧气的体积为0.448 L(标准状况 )。答案： (1)Ag2O2CuCl=2AgClCu2O(2) c2Cu2 3OH Cl =Cu2(OH) 3

13、Cl0.448如图表示一个电解池，装有电解液 a，X、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若 X、Y 都是惰性电极， a 是 AgNO 3 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴石蕊试液，则：电解池中 Y 电极上的电极反应式为 _。在 Y 电极附近观察到的实验现象是 _；检验该电极反应产物的方法是_。X电极上的电极反应式为。(2)如要用电解方法精炼粗镍， 电解液a 选用Ni(NO 3)2 溶液，则： X 电极的材料是 _，电极反应式为 _，Y 极的材料是 _，电极反应式为 _说(明：杂质发生的电极反应不必写出)。解析：(1)用惰性电极电解 AgNO3 溶液时，阳极反

14、应： 2H2O 4e 电极为阳极，反之为阴极。所以X 为阴极， Y 为阳极。 Y 电极在反应过程中消耗了H2O 电离出的 OH ，生成了 H ，溶液呈酸性，加入石蕊试液显红色， Y 电极产生氧气， 能使带火星的木条复燃； X 电极产生 Ag。(2)电解精炼 Ni 时，用粗镍作阳极，纯镍为阴极。反应过程中阳极上的Ni 以及比 Ni 活泼的金属失去电子， 成为离子，进入溶液，活泼性比Ni 差的金属形成阳极泥；在阴极只有Ni2能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X 为阴极， Y 为阳极，所以， X 电极的材料是纯镍，电极反应式为Ni2 2e=Ni；Y 电极的材料是粗镍

15、，电极反应式为 Ni2e =Ni2。答案： (1)2H2O4e =4H O2有无色气体放出，溶液变红用带火星的木条检验，木条复燃4Ag 4e =4Ag(2)纯镍Ni2 2e=Ni粗镍Ni2e =Ni211.(2017 广州一模 )(15 分)碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池，其构造如 图所示 。 放电时总反应为 Zn 2H2O 2MnO 2=Zn(OH) 22MnOOH ，从废旧碱性锌锰电池中回收 Zn 和 MnO 2 的工艺如下：回答下列问题：(1)MnOOH 中， Mn 元素的化合价为 _。(2)“还原焙烧”过程中，高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质 (其中 MnOOH 、

16、MnO 2 被还原成 MnO) ，主要原因是“粉料”中含有 _。(3)“净化”是为了除去浸出液中的Fe2，方法：加入 _(填化学式 )溶液将 Fe2氧化为 Fe3，再调节 pH 使 Fe3完全沉淀。已知221浸出液中 Mn 、Zn 的浓度约为 0.1 mol L ，根据下列数据计算，调节 pH 的合理范围是 _至_。化合物Mn(OH) 2Zn(OH) 2Fe(OH) 3sp 近似值101317 38K1010(离子浓度小于 110 5 molL1 即为沉淀完全 )(4)“电解”时，阳极的电极反应式为_。本工艺中应循环利用的物质是_(填化学式 )。(5)若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤，滤液

17、的主要成分是 ZnCl 2 和 MnCl 2。“粉料”中的 MnOOH 与盐酸反应的化学方程式为。(6)某碱性锌锰电池维持电流强度0.5A(相当于每秒通过510 6mol 电子 )，连续工作 80 分钟即接近失效。如果制造一节电池所需的锌粉为 6 g，则电池失效时仍有 _%的金属锌未参加反应。解析： (1)氢氧根为 1 价，氧为 2 价，根据化合物中各元素化合价代数和为 0 的原则，可知 MnOOH 中锰元素的化合价为 3 价。(2)根据锌锰电池的构造可知，锌锰电池中含有C，C 具有还原性，能将高价金属化合物还原为低价氧化物或金属单质。(3)在浸出液中加入的氧化剂不能影响下一步电解产生锌和二氧

18、化锰，过氧化氢与亚铁离子反应生成水和铁离子，不影响电解产物生成，高锰酸钾与亚铁离子反应生成二价锰离子和铁离子，虽然引入了新杂质钾离子， 但是由于钾离子不会影响下一步电解产物的生成，因此也可选用高锰酸钾来氧化亚铁离子；在除掉铁离子的同时不能损失锰离子和锌离子， 根据表中所给信息， 铁离子完全沉淀时溶液中氢氧3根浓度为1038 11mol/L，即 pH3，因为氢5mol/L10（110）氧化锌的溶度积小于氢氧化锰， 所以同浓度下锌离子比锰离子先生成21017沉淀，锌离子开始沉淀时溶液中氢氧根浓度为1mol/L1008 mol/L，即 pH6，因此调节 pH 的合理范围为 3 至 6。(4)电解时阳极失电子，观察电解产物可知锰元素的化合价升高，因此阳极发生电极反应为锰离子失电子生成二氧化锰， 电极方程式为 Mn 2 2e 2H2O=MnO 2 4H ；电解过程中会生成氢离子，因此最终得到的废电解液中主要成分为硫酸，回收硫酸可再次用于浸出锰离子、锌离子等，因此本工艺中应循环利用的物质是硫酸。(5)锰元素反应后化合价由3 价变为 2 价，化合价下降，因