2025版高考化学一轮复习课时跟踪检测二十七电解池金属的电化学腐蚀与防护含解析新人教版

PAGE9-课时跟踪检测（二十七）电解池金属的电化学腐蚀与防护1．下列叙述不正确的是()A．金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化B．将地下钢管与直流电源的正极相连，用来爱护钢管C．电解饱和食盐水制氢氧化钠，可以用铁作阴极D．氢氧燃料电池中，氢气在负极发生氧化反应解析：选B爱护钢管，应使钢管与电源的负极相连。2.(2024·贵阳高三测试)在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌可促使SOeq\o\al(2－,4)与H2反应生成S2－，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法正确的是()A．正极的电极反应式为2H2O＋O2＋4e－=4OH－B．SOeq\o\al(2－,4)与H2的反应可表示为4H2＋SOeq\o\al(2－,4)－8e－eq\o(=,\s\up7(厌氧细菌))S2－＋4H2OC．钢管腐蚀的干脆产物中含有FeS、Fe(OH)2D．在钢管表面镀锌或铜可减缓钢管的腐蚀解析：选C正极上水发生还原反应生成H2，电极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2，故A错误；SOeq\o\al(2－,4)与H2在厌氧细菌的催化作用下反应生成S2－和H2O，离子反应式为4H2＋SOeq\o\al(2－,4)eq\o(=,\s\up7(厌氧细菌))S2－＋4H2O，故B错误；钢管腐蚀的过程中，负极上Fe失电子发生氧化反应生成的Fe2＋，与正极四周的S2－和OH－分别生成FeS和Fe(OH)2，故C正确；在钢管表面镀锌可减缓钢管的腐蚀，但镀铜破损后简单形成FeCu原电池会加速铁的腐蚀，故D错误。3．(2024·安庆六校联考)下列图示中关于铜电极的连接错误的是()解析：选CA项，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，连接正确；B项，电解精炼铜，粗铜作阳极，纯铜作阴极，连接正确；C项，电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，连接错误；D项，电解氯化铜溶液，铜作阴极，石墨作阳极，连接正确。4．下列关于电解学问的说法正确的是()A．电解饱和食盐水在阳极得到氯气，阴极得到金属钠B．电解精炼铜时，阳极质量的削减不肯定等于阴极质量的增加C．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液，在阴极上依次析出Al、Fe、CuD．电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2＋未反应完)，加入适量Cu(OH)2可以使溶液复原至原状态解析：选BA项，电解饱和食盐水在阳极Cl－失电子得到Cl2，阴极H＋得电子得到H2和NaOH，错误；B项，阳极除铜放电外，比铜活泼的金属如Zn、Fe也放电，但阴极上只有Cu2＋放电，正确；C项，依据金属活动性依次可知，阴极上离子的放电依次是Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Al3＋，Fe2＋和Al3＋不放电，Fe3＋得电子生成Fe2＋，不会析出Fe和Al，错误；D项，电解CuSO4溶液，阴极析出Cu，阳极生成O2，应加入CuO。5．如图两套试验装置，都涉及金属的腐蚀反应，假设其中的金属块和金属丝都是足量的。下列叙述正确的是()A．装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体B．装置Ⅱ起先阶段铁丝只发生析氢腐蚀C．装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气D．装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2＋解析：选C装置Ⅰ中，铁被浓硝酸钝化，铜与浓硝酸反应，在这种条件下，铜作原电池的负极，铁作正极，反应生成红棕色的NO2，随着反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，随后铁作负极Cu作正极，稀硝酸发生还原反应生成无色的NO，金属过量，故反应结束时溶液中既有Fe2＋又有Cu2＋，A、D错误；因为装置Ⅱ中左边充溢氧气，一起先发生吸氧腐蚀，消耗氧气导致左边液面上升，铁与稀硫酸反应产生氢气，发生析氢腐蚀，B错误，C正确。6．(2024·朝阳区期中)2024年国家文物局对北洋海军军舰“经远舰”进行海上考古，考古队为舰体焊接锌块以实施爱护。下列推断不合理的是()A．焊接锌块后的负极反应：Fe－2e－=Fe2＋B．上述爱护方法中可用镁合金块代替锌块C．腐蚀过程中正极发生的反应：2H2O＋O2＋4e－=4OH－D．考古队采纳的是牺牲阳极的阴极爱护法解析：选A舰体焊接锌块，发生腐蚀时，Zn作负极，电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，A错误；若用镁合金块代替锌块，由于Mg比Fe的活泼性强，发生腐蚀时，镁合金被腐蚀，舰体受到爱护，B正确；海水呈弱碱性，发生吸氧腐蚀，则正极反应为2H2O＋O2＋4e－=4OH－，C正确；考古队为舰体焊接锌块爱护舰体，锌块被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极爱护法，D正确。7．(2024·合肥模拟)如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O。下列说法正确的是()A．甲池中负极上的电极反应式为N2H4－4e－=N2＋4H＋B．乙池中石墨电极上发生的反应为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小D．甲池中每消耗0.1molN2H4，乙池理论上最多产生6.4g固体解析：选B由图知甲池是燃料电池，乙池是电解池，甲池的电解质溶液是KOH溶液，则负极不行能生成H＋，应为N2H4＋4OH－－4e－=N2＋4H2O，A错误；乙池的石墨电极是阳极，发生氧化反应，B正确；甲池总反应中生成了水，则KOH溶液浓度变小，pH减小，乙池生成Cu、O2、H2SO4，溶液pH减小，C错误；依据各个电极流过的电量相等知，N2H4～2Cu，甲池每消耗0.1molN2H4，乙池理论上会析出12.8g铜，D错误。8．(2024·南阳期末)用石墨作电极电解下列四种溶液，以下说法错误的是()A．电解AgNO3溶液，阳极生成O2，溶液的酸性增加B．电解ZnBr2溶液，阴极反应式为Zn2＋＋2e－=ZnC．电解AlCl3溶液，总反应的离子方程式：2H2O＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(电解))2OH－＋Cl2↑＋H2↑D．电解Pb(NO3)2和CuCl2的混合溶液，可明显分为三个阶段解析：选C石墨是惰性电极，电解AgNO3溶液，阳极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，阴极反应式为Ag＋＋e－=Ag，则阳极生成O2，溶液的酸性增加，A正确；电解ZnBr2溶液，由于Zn2＋的氧化性强于水电离出的H＋的氧化性，则阴极反应式为Zn2＋＋2e－=Zn，B正确；电解AlCl3溶液，阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极反应式为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，电解产生的OH－与Al3＋结合生成Al(OH)3沉淀，故电池总反应的离子方程式为2Al3＋＋6H2O＋6Cl－eq\o(=,\s\up7(电解))2Al(OH)3↓＋3Cl2↑＋3H2↑，C错误；电解Pb(NO3)2和CuCl2的混合溶液，阳离子的氧化性：Cu2＋＞Pb2＋＞H＋(水)，阴离子的还原性：Cl－＞OH－＞NOeq\o\al(－,3)，第一阶段电解CuCl2，其次阶段电解Pb(NO3)2和H2O，第三阶段电解H2O，D正确。9.(2024·益阳期末)氧化亚铜可作杀菌剂、陶瓷和搪瓷的着色剂、红色玻璃染色剂，电解法制备氧化亚铜的原理如图所示，下列说法不正确的是()A．理论上，除铜电极外，只需对电解液补充水，电解便可连续进行B．溶液中生成Cu2O的离子方程式为2CuCleq\o\al(2－,3)＋H2O=Cu2O↓＋6Cl－＋2H＋C．N极的电极反应式为Cu－e－＋3Cl－=CuCleq\o\al(2－,3)D．M与电源的负极相连，发生还原反应解析：选B由图示可知电解池的总反应为2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))Cu2O＋H2↑，因此理论上，除铜电极外，只需对电解液补充水，电解便可连续进行，A正确；溶液中生成Cu2O的离子方程式为2CuCleq\o\al(2－,3)＋2OH－=Cu2O＋6Cl－＋H2O，B错误；N极的电极反应式为Cu－e－＋3Cl－=CuCleq\o\al(2－,3)，C正确；M为阴极，与电源负极相连，发生还原反应，D正确。10．Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列有关说法不正确的是()A．右侧电极反应式：Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2OB．左侧为阳离子交换膜，当Cu电极生成1mol气体时，有2molNa＋通过阳离子交换膜C．可以将左侧流出的氢氧化钠补充到该装置中部，以保证装置连续工作D．Na2FeO4具有强氧化性且还原产物为Fe3＋，因此可以利用Na2FeO4除去水中的细菌、固体颗粒以及Ca2＋等解析：选D依据图示，Cu电极为阴极，Fe电极为阳极，右侧电极为Fe电极，Fe失去电子发生氧化反应生成FeOeq\o\al(2－,4)，结合原子守恒和电荷守恒可得电极反应式为Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，A项正确；左侧为阴极室，H＋的放电实力大于Na＋，Cu电极上的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，当Cu电极上生成1mol气体时，同时产生2molOH－，此时中部有2molNa＋通过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷，B项正确；依据B项分析，阴极室生成NaOH，左侧流出的NaOH溶液的浓度大于加入的NaOH溶液的浓度，即b%＞a%，依据图示可将左侧流出的NaOH补充到该装置中部，以保证装置连续工作，C项正确；Na2FeO4具有强氧化性，可利用Na2FeO4除去水中的细菌，Na 2FeO4的还原产物为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体可吸附固体颗粒，但二者均不能除去水中的Ca2＋，D项错误。11．如图A为碱性硼化钒(VB2)—空气电池示意图，两极用离子交换膜隔开，VB2放电时生成两种氧化物。若用该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，试验装置如图B所示。则下列说法错误的是()A．碱性硼化钒(VB2)—空气电池中运用阴离子交换膜B．外电路中电子由VB2电极流向c电极C．电解过程中，b电极表面产生的气体可以收集后充入A池中的电极循环利用D．VB2电极发生的电极反应为2VB2－22e－＋11H2O=V2O5＋2B2O3＋22H＋解析：选D硼化钒—空气燃料电池中，VB2在负极失电子，氧气在正极得电子，电池总反应为4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，VB2放电时生成两种氧化物，氧化物会和酸反应，所以电池中运用阴离子交换膜，故A正确；VB2极是负极，外电路中电子由VB2电极流向阴极c电极，故B正确；电解过程中，b电极是阳极，该电极表面产生的气体是氧气，可以收集后充入A池中的电极循环利用，故C正确；负极上是VB2失电子发生氧化反应，因在碱性环境中，VB2极发生的电极反应为2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O，故D错误。12．Ⅰ.某试验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1)如图1所示为某试验小组设计的原电池装置，反应前电极质量相等，一段时间后两电极质量相差12g，导线中通过________mol电子。(2)如图1，其他条件不变，若将乙烧杯中的CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，则石墨电极的电极反应式为_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如图2，其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，乙装置中与铜丝相连的石墨电极上发生的反应式为_____________________________________________。Ⅱ.氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。(4)与汽油等燃料相比，氢气作为燃料的两个明显的优点是__________________________________________________________________________________________(写两点)。(5)化工生产的副产品也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气。总反应方程式为Fe＋2H2O＋2OH－eq\o(=,\s\up7(电解))FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2↑，工作原理如图3所示。装置通电后，铁电极旁边生成紫红色的FeOeq\o\al(2－,4)，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。①电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在__________(填“阴极室”或“阳极室”)。②电解过程中，须将阴极产生的气体刚好排出，其缘由是________________________________________________________________________。③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的改变如图4所示，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)低于最高值的缘由：________________________________________________。解析：(1)图1为原电池反应，Fe为负极，发生反应Fe－2e－=Fe2＋，石墨为正极，发生反应Cu2＋＋2e－=Cu，总反应式为Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。一段时间后，两电极质量相差12g，则Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu质量差Δm转移电子56g64g(56＋64)g＝120g2mol12gn则n＝0.2mol。(2)若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，溶液呈酸性，NHeq\o\al(＋,4)在正极放电，电极反应式为2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=2NH3↑＋H2↑。(3)若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，甲装置发生铁的吸氧腐蚀，铁为负极，铜为正极，则乙装置与铜丝相连的石墨为阳极，石墨(Ⅰ)为阴极，乙为电解池装置，阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。(5)①依据题意镍电极有气泡产生是H＋放电生成氢气，铁电极发生氧化反应，溶液中的OH－削减，因此电解一段时间后，c(OH－)降低的区域在阳极室。②氢气具有还原性，依据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原，故电解过程中须将阴极产生的气体刚好排出，防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。③依据题意Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，在M点：c(OH－)偏低，Na2FeO4稳定性差，且反应慢；在N点：c(OH－)过高，铁电极上有Fe(OH)3生成，使Na2FeO4产率降低。答案：(1)0.2(2)2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=2NH3↑＋H2↑(3)2Cl－－2e－=Cl2↑(4)燃烧热值高、燃烧无污染、是可再生能源(任写两点)(5)①阳极室②防止生成的H2与高铁酸钠反应，使高铁酸钠的产率降低③M点：氢氧根浓度偏低，高铁酸钠的稳定性差，且反应较慢(或N点：氢氧根浓度较高，铁电极上简单生成氢氧化铁，使高铁酸钠的产率降低)13．铅的单质、氧化物、盐在现代工业中有着重要用途。(1)铅能形成多种氧化物，如碱性氧化物PbO、酸性氧化物PbO2、类似Fe3O4的Pb3O4，盛有PbO2的圆底烧瓶中滴加浓盐酸，产生黄绿色气体，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：过程1中分别提纯的方法是______________，滤液2中的溶质主要是________(填物质的名称)。过程1中，在Fe2＋催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式_____________________________________________。②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________。③电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了复原其浓度，应当向______(填“阴”或“阳”)极室加入________(填化学式)。解析：(1)盛有PbO2的圆底烧瓶中滴加浓盐酸，产生黄绿色气体，则该气体为氯气，依据氧化还原反应的规律及原子守恒可知，产物还有PbCl2和水，其化学方程式为PbO2＋4HCl(浓)=PbCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)过程1中得到了滤液和不溶物PbSO4，则过程1的操作方法为过滤；PbSO4与氢氧化钠反应生成物除了PbO以外，应还有硫酸钠，则滤液2中的溶质主要是硫酸钠，在Fe2＋催化下，Pb和PbO2在稀硫酸作用下发生归中反应生成PbSO4的化学方程式为Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(Fe2＋))2PbSO4＋2H2O。(3)①电解时阴极PbCleq\o\al(2－,4)得电子生成Pb，其电极反应式为PbCleq\o\al(2－,4)＋2e－=Pb＋4Cl－；②电解过程中，惰性电极a(阳极)上水失电子发生氧化反应，其电解反应式为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，为平衡电荷，生成的H＋会通过阳离子交换膜移向阴极；③电解过程中，阴极发生电极反应：PbCleq\o\al(2－,4)＋2e－=Pb＋4Cl－，则可在阴极补充PbO生成PbCleq\o\al(2－,4)，使Na2PbCl4电解液浓度复原。答案：(1)PbO2＋4HCl(浓)=PbCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)过滤硫酸钠Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(Fe2＋))2PbSO4＋2H2O(3)①PbCleq\o\al(2－,4)＋2e－=Pb＋4Cl－②H＋③阴PbO14．(2024·淄博试验中学月考)肼(N2H4)－空气碱性燃料电池放电效率高，以该电池为电源模拟工业制烧碱，装置如图所示。回答下列问题：(1)乙装置的能量转化形式主要是____________________________________________。(2)乙装置中离子交换膜的类型是________(填字母序号)。A．质子交换膜B．阳离子交换膜C．阴离子交换膜(3)铂电极的名称是____(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)。(4)写出铜电极的电极反应式：______________________________________________。(5)电解过程中，石墨电极旁边溶液的pH减小，