(统考版)2023版高考化学一轮复习课时作业20电解池金属的腐蚀与防护

课时作业20电解池金属的腐蚀与防护一、选择题1．关于如图装置说法正确的是()A．装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M溶液→石墨→正极B．若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClOC．若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁D．若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀2．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↑3．下列有关电化学装置的说法正确的是()A．用图1装置处理银器表面的黑斑(Ag2S)，银器表面发生的反应为Ag2S＋2e－=2Ag＋S2－B．用图2装置电解一段时间后，铜电极部分溶解，溶液中铜离子的浓度基本不变C.图3装置中若直流电源的X极为负极，则该装置可实现粗铜的电解精炼D．图4装置中若M是铜，则该装置能防止铁被腐蚀4．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：2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))Cu2O＋H2↑。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．阳极反应式是：2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O5．利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯，示意图如图。下列说法正确的是()A．电极a与电源的负极相连B．固体电解质中质子向a极移动C．电极b的电极反应式是CO2＋2e－＋2H＋=CO＋H2OD．电路中每通过2mol电子时理论上可产生22.4L乙烯6．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列有关说法中正确的是()A．X为直流电源的正极，Y为直流电源的负极B．阳极区pH减小C．图中的b<aD．阴极的电极反应为HSOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))－2e－＋H2O=SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋3H＋和SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))－2e－＋H2O=SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋2H＋7．工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是()已知：①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解②氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－=O2↑＋2H2OB．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pHD．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变8．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的是()A．电极a为粗铜，电极b为精铜B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区D．当电路中通过1mol电子时，可生成32g精铜9．研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2－CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中正确的是()A．将熔融CaF2－CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的B．阳极的电极反应式为：C＋2O2－－4e－=CO2↑C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少D．石墨为阴极二、非选择题10．可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。(1)制H2时，连接________。产生H2的电极反应式是________________________________________________。(2)改变开关连接方式，可得O2。(3)结合(1)和(2)中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________________________________________________________。11．利用电化学原理，将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池，模拟工业电解法来处理含Cr2Oeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(7))废水，如下图所示；电解过程中溶液发生反应：Cr2Oeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(7))＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(1)甲池工作时，NO2转变成绿色硝化剂Y，Y是N2O5，可循环使用。则石墨Ⅱ是电池的________极；石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为__________________________。(2)工作时，甲池内的NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))向________极移动(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)；在相同条件下，消耗的O2和NO2的体积比为______。(3)乙池中Fe(Ⅰ)棒上发生的电极反应为____________________________________________________________________。(4)若溶液中减少了0.01molCr2Oeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(7))，则电路中至少转移了________mol电子。12．KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：(1)KIO3的化学名称是________。(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是__________________。“滤液”中的溶质主要是________。“调pH”中发生反应的化学方程式为__________________。(3)KIO3也可采用“电解法”制备，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_________________________________，其迁移方向是________。③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有____________________(写出一点)。课时作业20电解池金属的腐蚀与防护1．解析：装置中电子移动的途径是：负极→Fe电极，然后是溶液中的阴离子在阳极（石墨）放电→电源的正极，A错误；若M为NaCl溶液，通电一段时间后，阳极产生Cl2，溶液中的NaOH与阳极产生的Cl2发生反应生成NaCl和NaClO，所以溶液中可能有NaClO，B正确；若M为FeCl2溶液，在阳极，溶液中的Fe2＋失去电子变为Fe3＋，所以不可能实现石墨上镀铁，C错误；若M是海水，该装置是电解池，是通过外加电流的阴极保护法使铁不被腐蚀，不是通过“牺牲阳极的阴极保护法”，D错误。答案：B2．解析：A项，当d为石墨时，铁片为负极，腐蚀加快，正确；B项，当d为石墨时，石墨为原电池的正极，其电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，正确；C项，当d为锌块时，铁片为原电池的正极而受到保护，称为牺牲阳极的阴极保护法，正确；D项，当d为锌块时，铁片为正极，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，错误。答案：D3．解析：题图1装置中，银器、铝与食盐水构成原电池，银器是正极，银器上的Ag2S发生还原反应生成银，A项正确；题图2装置中，铜电极是阴极，铜不参与电极反应，B项错误；题图3装置中若X极为负极，则粗铜是阴极，电解精炼铜时粗铜应作阳极，C项错误；题图4装置中，铁作负极，铁被腐蚀，D项错误。答案：A4．解析：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，电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，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，消耗OH－，pH值减小，B项错误。答案：D5．解析：由题图可知，a极发生氧化反应，a为阳极，电极反应式为C2H6－2e－=C2H4＋2H＋，b极为阴极，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋=CO＋H2O。C2H6→C2H4，C的化合价升高，发生氧化反应，故电极a为阳极，与电源的正极相连，A项错误；电解池中阳离子向阴极移动，即质子向b极移动，B项错误；未指明标准状况，无法求得乙烯的体积，D项错误。答案：C6．解析：由图可知，亚硫酸氢根离子向Pt（Ⅱ）极移动，则Pt（Ⅱ）是阳极，则Y是电源的正极，X是电源的负极，A错误；阳极发生氧化反应，则HSOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))、SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))失去电子生成SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))和H＋，阳极区H＋浓度增大，pH减小，B正确；根据以上分析，阳极区SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))失去电子生成SOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))和H＋，则图中出来的硫酸的质量分数大于加入的硫酸的质量分数，所以b>a，C错误；阴极发生还原反应，氢离子得到电子生成氢气，D错误。答案：B7．解析：电极反应式为阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑阴极：Ni2＋＋2e－=Ni2H＋＋2e－=H2↑A项正确；B项，由于C室中Ni2＋、H＋不断减少，Cl－通过阴离子膜从C室移向B室，A室中OH－不断减少，Na＋通过阳离子膜从A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，错误；C项，由于H＋的氧化性大于Ni2＋（低浓度）的氧化性，所以为了提高Ni的产率，电解过程需要控制废水的pH，正确；D项，若去掉阳离子膜，在阳极Cl－首先放电生成Cl2，反应总方程式发生改变，正确。答案：B8．解析：由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜，电极b是阳极，为粗铜，A项错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；当电路中通过1mol电子时，可生成0.5mol精铜，其质量为32g，D项正确。答案：D9．解析：由图可知，石墨为阳极，阳极上的电极反应式为C＋2O2－－4e－=CO2↑，钛网电极是阴极，阴极上的电极反应式为：2Ca2＋＋4e－=2Ca，钙还原二氧化钛反应方程式为：2Ca＋TiO2=Ti＋2CaO。答案：B10．解析：（1）控制开关连接K1时，电极1作阴极，H2O在电极周围放电产生H2。（3）开关连接K1时，电极3作阳极，Ni（OH）2被氧化为NiOOH；开关连接K2时，电极3作阴极，NiOOH被还原为Ni（OH）2。答案：（1）K12H2O＋2e－=H2↑＋2OH－（3）制H2时，电极3发生反应：Ni（OH）2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用11．解析：（1）根据图示知，甲池为燃料电池，电池工作时，石墨Ⅰ附近NO2转变成N2O5，发生氧化反应，电极反应式为NO2＋NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))－e－=N2O5；石墨Ⅱ是电池的正极，氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2N2O5=4NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))。（2）电池工作时，电解质中阴离子移向负极，即甲池内的NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))向石墨Ⅰ极移动；根据两极的电极反应式NO2＋NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))－e－=N2O5、O2＋4e－＋2N2O5=4NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))，利用电子守恒可知，在相同条件下，消耗的O2和NO2的体积比为1∶4。（3）乙池为电解池，Fe（Ⅰ）棒为电解池的阳极，发生的电极反应为Fe－2e－=Fe2＋。（4）根据反应：Cr2Oeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(7))＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O知，若溶液中减少了0.01molCr2Oeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(7))，则参加反应的Fe2＋为0.06mol，根据电极反应：Fe－2e－=Fe2＋知，电路中至少转移了0.12mol电子。答案：（1）正NO2＋NOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(3))－e－=N2O5（2）石墨Ⅰ1∶4（3）Fe－2e－=Fe2＋（4）0.1212．解析：（1）KIO3的名称为碘酸钾。（2）Cl2是一种易挥发且溶解度不大的气体，可通过加热法去除溶液中溶解的Cl2。加入KOH溶液“调pH”使KH（IO3）2转化为KIO3：KH（IO3）2＋KOH=2KIO3＋H2O。（3