高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 第21讲 电解池金属电化学腐蚀与防护能演练轻松闯关-人教版高三化学试题

电解池金属电化学腐蚀与防护1．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是()A．图1中，铁钉易被腐蚀B．图2中，滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现C．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极[导学号32390256]解析：选C。A项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B项，负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。2．下列图示中关于铜电极的连接错误的是()[导学号32390257]解析：选C。在镀件上镀铜时，铜应作阳极，与电源正极相连，镀件应作阴极，与电源负极相连。3.(2015·高考上海卷)研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()A．d为石墨，铁片腐蚀加快B．d为石墨，石墨上电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．d为锌块，铁片不易被腐蚀D．d为锌块，铁片上电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑[导学号32390258]解析：选D。由图可知，若d为石墨，则活泼金属做负极，加快了铁片的腐蚀，A正确；d为石墨，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，B正确；若d为锌块，则为负极，所以铁片不易被腐蚀，C正确，D错误。故选D。4．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是()ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子[导学号32390259]解析：选B。电子由电源的负极流出，故a是阴极、d是正极，溶液中阳离子移向阴极。5．如图装置中X和Y均为石墨电极，电解液为500mL某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色的固态物质生成，Y电极有无色气体生成；溶液中原有溶质完全电解后，停止电解，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6g(忽略电解质溶液体积变化)。下列有关说法中不正确的是()A．X电极是阴极B．Y电极产生气体的体积为0.28LC．电解后溶液的pH＝1D．要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的CuO或CuCO3[导学号32390260]解析：选B。根据X电极上有Cu析出，可以判断X为阴极，Y为阳极，电极反应式为阴极X：2Cu2＋＋4e－=2Cu0.05mol0.025mol阳极Y：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑0.05moleq\f(0.05,4)molC项，c(H＋)＝eq\f(0.05mol,0.5L)＝0.1mol·L－1，pH＝1；B项，在标准状况下产生O2的体积应为eq\f(0.05,4)mol×22.4L·mol－1＝0.28L。6．制备单质锰的实验装置如图，阳极以稀硫酸为电解液，阴极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液，电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向。下列说法不正确的是()A．M是电源的负极B．左侧气孔逸出的气体可能为副产物H2C．电解槽中发生的总反应为MnSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))MnO2＋H2↑＋H2SO4D．若用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，阳极可能得到MnO2[导学号32390261]解析：选C。根据阴离子的移动方向，石墨为阳极，铂为阴极，M为负极，N为正极。电极反应式为阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑或2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，阴极：Mn2＋＋2e－=Mn或2H＋＋2e－=H2↑，B项正确；C项应为2MnSO4＋2H2O电解,2Mn＋O2↑＋2H2SO4;D项，若把阴离子交换膜改为阳离子交换膜，则Mn2＋在阳极发生反应：Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋。7．(2016·河源一中检测)用惰性电极电解物质的量浓度为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有()①2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋4H＋＋O2↑②Cu2＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(电解))Cu＋Cl2↑③2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑④2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑A．①②③ B．①②④C．②③④ D．②④[导学号32390262]解析：选C。用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合溶液时，在阳极放电顺序：Cl－>OH－，在阴极放电顺序：Cu2＋>H＋。然后根据n(Cu2＋)∶n(Cl－)＝1∶3，分析可能发生的反应。8．用如图装置电解硫酸钾溶液制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。从开始通电时，收集B和C逸出的气体。1min后测得B口的气体体积为C口处的一半，下列说法不正确的是()A．电源左侧为正极B．电解槽左侧的电极反应方程式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋C．D口导出的溶液为KOH溶液，且浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大D．在标准状况下，若1min后从C口处收集到的气体比B口处收集到的气体多2.24L，则有0.1NA个SOeq\o\al(2－,4)通过阴离子膜[导学号32390263]解析：选D。根据题意，电极应为惰性电极，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，电极反应式为阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑或2H2O－4e－=O2↑＋4H＋；阴极：4H＋＋4e－=2H2↑或4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－；A、B均正确；C项，右侧由于H＋放电，产生KOH，所以其浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大；D项，设产生O2为xmol，则产生H2为2xmol，2x－x＝0.1molx＝0.1mol消耗的OH－为0.4mol，则有0.2NA个SOeq\o\al(2－,4)通过阴离子膜。9．用惰性电极电解100mL4mol·L－1的CuSO4溶液，一定时间后在阳极收集到1.12L气体，向电解后的溶液中加入足量的铁粉，充分作用后溶液中的Fe2＋浓度为(设溶液的体积不变，反应前后均为标准状况)()A．2.7mol·L－1 B．3mol·L－1C．4mol·L－1 D．1mol·L－1[导学号32390264]解析：选C。惰性电极电解硫酸铜，生成物是氧气、硫酸和铜。加入铁粉后发生氧化还原反应，生成硫酸亚铁，所以根据S原子守恒可知，硫酸亚铁的物质的量浓度与原硫酸铜的物质的量浓度应该是相等的，所以反应后溶液中Fe2＋浓度为4mol·L－1。10．按下图所示装置进行实验，并回答下列问题：(1)判断装置的名称：A池为________，B池为________。(2)锌极为________极，电极反应式为________________________________________________________________________；铜极为________极，电极反应式为________________________________________________________________________；石墨棒C1为________极，电极反应式为________________________________________________________________________；石墨棒C2附近的实验现象为________________________________________________________________________。(3)当C2极析出224mL气体(标准状况)时，锌的质量________(填“增加”或“减少”)________g，CuSO4溶液的质量________(填“增加”或“减少”)________g。[导学号32390265]解析：(1)A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中构成原电池，B池中两个电极均为石墨电极，在以A为电源的情况下构成电解池，即A原电池为B电解池的电源。(2)A池中Zn为负极，Cu为正极，B池中C1为阳极，C2为阴极，阴极区析出H2，周围OH－富集，酚酞变红。(3)n(H2)＝0.224L/22.4L·mol－1＝0.01mol，故电路中转移电子的物质的量为0.01mol×2＝0.02mol，根据得失电子守恒，锌极有0.01molZn溶解，即Zn极质量减少0.01mol×65g·mol－1＝0.65g，铜极上有0.01molCu析出，即CuSO4溶液增加了0.01mol×65g·mol－1－0.01mol×64g·mol－1＝0.01g。答案：(1)原电池电解池(2)负Zn－2e－=Zn2＋正Cu2＋＋2e－=Cu阳2Cl－－2e－=Cl2↑有无色气体产生，附近溶液出现红色(3)减少0.65增加0.0111．(1)(2015·高考上海卷节选)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：①离子交换膜的作用为________________、________________。②精制饱和食盐水从图中________位置补充，氢氧化钠溶液从图中________位置流出。(选填“a”“b”“c”或“d”)(2)(2014·高考四川卷节选)①MnO2可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式是____________________________。②MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是________________________________________________________________________。(3)(2014·高考江苏卷节选)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。将烧碱吸收H2S后的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－=S(n－1)S＋S2－=Seq\o\al(2－,n)①写出电解时阴极的电极反应式：________________________________________________________________________。②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成：________________________________________________________________________。[导学号32390266]解析：(1)①这里的离子交换膜采用的是阳离子交换薄膜，目的是以防阴极产生的OH－到达阳极会与氯气反应，从而得不到NaOH和Cl2。②因为在阳极处是Cl－失去电子生成Cl2，所以Cl－的量会减少，需要外加补充，所以应该从a处补充进去精制饱和食盐水，在阴极处水得到电子生成OH－和H2，而阳极的Na＋从阳极到达阴极与OH－结合生成NaOH，所以从d处收集到NaOH。(2)①用惰性电极电解MnSO4溶液制取MnO2时，在阳极上Mn2＋失电子后生成MnO2，根据电荷守恒和原子守恒可得电极反应式Mn2＋＋2H2O－2e－=MnO2＋4H＋。②碱性锌锰干电池在放电时，正极上MnO2得电子生成碱式氧化锰MnO(OH)，根据电荷守恒和原子守恒可得电极反应式MnO2＋H2O＋e－=MnO(OH)＋OH－。(3)①在阴极电解质溶液是NaOH，同时图中显示产生了H2，因此阴极发生的电极反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－；②加入H2SO4后，H＋与Seq\o\al(2－,n)反应生成S和H2S。答案：(1)①能得到纯度较高的NaOH溶液避免Cl2与H2反应②ad(2)①Mn2＋＋2H2O－2e－=MnO2＋4H＋②MnO2＋H2O＋e－=MnO(OH)＋OH－(3)①2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－②Seq\o\al(2－,n)＋2H＋=(n－1)S↓＋H2S↑12．(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为________________________________________________________________________。②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为________mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，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－。电池工作时正极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。若以该电池为电源，用石墨作电极电解100mL含有以下离子的溶液。离子Cu2＋H＋Cl－SOeq\o\al(2－,4)c/mol·L－11441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(忽略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。[导学号32390267]解析：(1)①阳极失去电子发生氧化反应。②水电离产生的H＋在阴极上放电产生氢气，转移电子的物质的量n(e－)＝2n(H2)＝2×(0.112L÷22.4L·mol－1)＝0.01mol，则在内电路中移动的电荷为0.01mol，每个Na＋带一个单位的正电荷，则通过的Na＋为0.01mol。(2)电池工作时，正极上O2得电子发生还原反应生成O2－。结合离子浓度可知电解过程可分为三个阶段：先是电解CuCl2、然后电解HCl、最后电解水，由此可见阴极首先析出0.1molCu(同时阳极析出0.1molCl2)，然后析出氢气；阳极上先是析出0.2molCl2(此时阴极已析出0.1molH2)，再析出氧气，设阳极析出xmolO2时两极析出气体体积相等，由题意可得：0.2＋x＝0.1＋2x，解得x＝0.1。答案：(1)①Cl－－5e－＋2H2O=ClO2↑＋4H＋②0.01在阴极发生2H＋＋2e－=H2↑，H＋浓度减小，使H2OH＋＋OH－的平衡向右移动，OH－浓度增大，pH增大(2)O2＋4e－=2O2－0.113．(2014·高考安徽卷)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%①为以下实验作参照0.52.090.0②醋酸浓度的影响0.536.0③0.22.090.0(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；假设二：___________________________________________________________