2023届新教材高考化学一轮复习电解池　金属的腐蚀与防护作业

课时作业20电解池金属的腐蚀与防护一、单项选择题（本题包括6个小题，每小题只有1个选项符合题意）1．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液（a、b电极均为石墨电极），可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是（）A．a电极的电极反应式为4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－B．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜C．电池放电过程中，Cu（1）电极上的电极反应式为Cu2＋＋2e－=CuD．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320gNaOH2．钛被誉为第三金属，广泛用于航天航空等领域。硼化钒（VB2）—空气电池的放电反应为4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，以该电池为电源电解制备钛的装置如图所示。下列说法不正确的是（）A．电解过程中，OH－由左侧经阴离子交换膜向右侧迁移B．Pt极反应式为2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2OC．石墨电极可能发生反应：2Cl－－2e－=Cl2↑、2O2－－4e－=O2↑D．若石墨极只收集到4.48LCl2，则理论上可制备4.8gTi3．在N­羟基邻苯二甲酰亚胺（NHPI）介质中，可实现醇向醛的转化，原理如图。下列说法错误的是（）A．理论上NHPI的总量在反应前后不变B．海绵Ni电极作阳极C．总反应为D．每消耗1mmol苯甲醇，产生22.4mL氢气4．电解高浓度RCOONa（羧酸钠）的NaOH溶液，在阳极RCOO－放电可得到R—R（烷烃）。下列说法不正确的是（）A．电解总反应方程式：2RCOONa＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))R—R＋2CO2↑＋H2↑＋2NaOHB．RCOO－在阳极放电，发生氧化反应C．阴极的电极反应：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑D．电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷5．浓差电池有多种：一种是利用物质氧化性或还原性强弱与浓度的关系设计的原电池（如图1），一种是根据电池中存在浓度差会产生电动势而设计的原电池（如图2）。图1所示原电池能在一段时间内形成稳定电流；图2所示原电池既能从浓缩海水中提取LiCl，又能获得电能。下列说法错误的是（）A.图1电流计指针不再偏转时，左右两侧溶液浓度恰好相等B．图1电流计指针不再偏转时向左侧加入NaCl或AgNO3或Fe粉，指针又会偏转且方向相同C．图2中Y极每生成1molCl2，a极区得到2molLiClD．两个原电池外电路中电子流动方向均为从右到左6．高铁酸钠（Na2FeO4）是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是（）A．阳极反应式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H2OB．甲溶液可循环利用C．离子交换膜a是阳离子交换膜D．当电路中通过2mol电子的电量时，Fe电极会有1molH2生成二、不定项选择题（本题包括4个小题，每小题有1个或2个选项符合题意）7．中科院功能纳米结构设计与组装重点实验室科研团队以“铆合”了纳米金属Ni催化剂的SrTiO3基陶瓷为电极，以固体氧化物为电解质，通过电解CO2制备CO，其原理如图所示。下列说法错误的是（）A.a接电源的正极B．陶瓷电极A的电极反应式为CO2＋2e－=CO＋O2－C．该电解池工作时，固体电解质中O2－向电极B移动D．可以用Fe作电极B，电极反应式为2O2－－4e－=O2↑8．我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是（）A.通电时，锌环是阴极，发生氧化反应B．通电时，阴极上的电极反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．断电时，锌环上的电极反应为Zn2＋＋2e－=ZnD．断电时，仍能防止铁帽被腐蚀9．实验室以某燃料电池为电源模拟工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染的装置如图所示，电解过程中Fe电极附近有N2产生。下列说法不正确的是（）A．电解过程中，装置甲中Fe电极附近溶液颜色变化为无色→黄色→浅绿色B．b电极的电极反应式：2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2OC．装置乙的中间室中的Na＋移向右室，Cl－移向左室D．1mol甲醇参加反应时，整个装置能产生0.6molN210．某同学进行下列实验：操作现象取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和K3[Fe（CN）6]的食盐水放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈下列说法不合理的是（）A.生铁片发生吸氧腐蚀B.中心区的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋C.边缘处的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－D.交界处发生的反应为4Fe2＋＋O2＋10H2O=4Fe（OH）3＋8H＋三、非选择题11．（1）如图1所示为某实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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。12．电解是最强有力的氧化还原手段，在化工生产中有着重要的应用。请回答下列问题：（1）以铜为阳极，石墨为阴极，用NaCl溶液作电解液进行电解，得到半导体材料Cu2O和一种清洁能源，则阳极反应式为，阴极反应式为。（2）某同学设计如图1所示的装置探究金属的腐蚀情况。下列判断合理的是（填字母）。a.②区铜片上有气泡产生b.③区铁片的电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑c.最先观察到变成红色的区域是②区d.②区和④区中铜片的质量均不发生变化（3）最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH3CHO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))CH3CH2OH＋CH3COOH，其装置如图2所示。①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入（填化学式），电极反应式为。电解过程中，阴极区Na2SO4的物质的量（填“增大”“减小”或“不变”）。②在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1m3乙醛含量为3000mg·L－1的废水，可得到乙醇kg（计算结果保留小数点后一位）。1．解析：浓差电池放电过程中，Cu（1）电极上发生使Cu2＋浓度降低的还原反应，作正极，Cu（2）电极上发生使Cu2＋浓度升高的氧化反应，作负极，则a电极为电解池的阴极，H2O中的H＋得到电子发生还原反应生成H2，电极反应式为4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－，A项正确；电解过程中，硫酸钠溶液中的Na＋通过阳离子交换膜c进入阴极区，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))通过阴离子交换膜d进入阳极区，B项正确；电池放电过程中，Cu（1）电极作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu，C项正确；电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度由2.5mol·L－1降低到1.5mol·L－1，负极区硫酸铜溶液的浓度同时由0.5mol·L－1升到1.5mol·L－1，正极反应还原Cu2＋的物质的量为2L×（2.5－1.5）mol·L－1＝2mol，电路中转移4mol电子，电解池的阴极生成4molOH－，即阴极区可得4mol氢氧化钠，其质量为160g，D项错误。答案：D2．解析：由硼化钒—空气电池放电总反应结合题图推知，Cu电极是正极，Pt电极是负极，故OH－由左侧经阴离子交换膜向右侧迁移，A正确；Pt电极上VB2发生氧化反应，电极反应式为2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O，B正确；石墨电极是电解池的阳极，电解质中阴离子（Cl－、O2－）发生氧化反应，C正确；题目未指明4.48LCl2是否处于标准状况，不能据此计算制备Ti的质量，D错误。答案：D3．解析：根据题意可知，NHPI在阳极区参与反应，又在阴极区为生成物，因此理论上NHPI的总量在反应前后不发生改变，A正确；Ni2＋在海绵Ni电极失去电子得到Ni3＋，发生氧化反应，则海绵Ni为阳极，B正确；阳极反应式为Ni2＋－e－=Ni3＋，阳极区同时还发生反应：Ni3＋＋NHPI→Ni2＋＋PINO，阴极反应式为2H＋＋2e－=H2，阴极区同时还发生反应：＋PINO→＋NHPI，因此总反应为，C正确；未指明标准状况，不能用Vm＝22.4L·mol－1进行计算，D错误。答案：D4．解析：CO2可与NaOH反应，故电解后不能得到CO2，A项错误；阳极发生失电子的氧化反应，B项正确；阴极得电子，电极反应为2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，C项正确；根据电解RCOONa的NaOH溶液生成R—R可知，电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH的混合溶液，CH3—、CH3CH2—可结合成乙烷、丙烷、丁烷，D项正确。答案：A5．解析：图1中电流计指针不再偏转时，左右两侧溶液浓度恰好相等，故A正确；开始时图1左边为正极，右边为负极，图1电流计指针不再偏转时向左侧加入NaCl或Fe，左侧银离子浓度减小，则左边为负极，右边为正极，加入AgNO3，左侧银离子浓度增加，则左边为正极，右边为负极，因此指针又会偏转但方向不同，故B错误；图2中Y极每生成1molCl2，转移2mol电子，因此2molLi＋移向a极得到2molLiCl，故C正确；两个电极左边都为正极，右边都为负极，因此两个原电池外电路中电子流动方向均为从右到左，故D正确。答案：B6．解析：A项，阳极发生氧化反应，电极反应式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H2O，正确；B项，阴极发生还原反应，水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根，甲溶液为浓的氢氧化钠溶液，可循环利用，正确；C项，电解池中阳离子向阴极移动，通过离子交换膜a的是Na＋，故a为阳离子交换膜，正确；D项，Fe为阳极，发生氧化反应，不会产生H2，错误。答案：D7．解析：CO2转化为CO发生了还原反应，故陶瓷电极A为阴极，a应当与电源的负极相连，A错误。阴极上的电极反应式为CO2＋2e－=CO＋O2－，B正确。该电解池工作时，固体电解质中O2－向阳极移动，电极B为阳极，所以O2－向电极B移动，C正确。Fe为活泼金属，而电极B为阳极且该电极上应该生成O2，故不能用Fe作阳极，D错误。答案：AD8．解析：通电时，锌环与电源正极相连，锌环作阳极，锌失电子发生氧化反应，故A错误；铁帽为阴极，阴极上H＋得到电子生成氢气，阴极电极反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故B正确；断电时，锌铁形成原电池，锌失电子生成Zn2＋，锌环上的电极反应为Zn－2e－=Zn2＋，Fe作正极被保护，仍能防止铁帽被腐蚀，故C错误、D正确。答案：AC9．解析：根据题意，装置甲是电解池，装置乙是原电池。装置乙中b电极上NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))得电子转化为N2，b极为正极，则a电极为负极，进而推知装置甲中Fe电极是阳极。A项，电解过程中，装置甲中Fe电极发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋，然后Fe2＋和NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))发生反应2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋8H＋＋6Fe2＋=N2↑＋6Fe3＋＋4H2O，Fe电极附近溶液颜色变化为无色→浅绿色→黄色，错误；B项，b电极为正极，正极上NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))得电子生成N2，电极反应式为2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2O，正确；C项，根据原电池中离子移动方向判断，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，正确；D项，a电极的电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋，1molCH3OH参加反应时，装置乙中能产生0.6molN2，电路中通过电子6mol，装置甲中能产生0.5molN2，整个装置共产生1.1molN2，错误。答案：AD10．解析：生铁片边缘处为红色，说明生成了OH－，O2＋2H2O＋4e－=4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C选项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2＋（Fe2＋遇K3[Fe（CN）6]变蓝），Fe－2e－=Fe2＋，故B项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，故D项不合理。答案：D11．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(\s\up1(＋),\s\do1(4))在正极放电，电极反应式为2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(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↑。答案：（1）0.2（2）2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋2e－=2NH3↑＋H2↑（3）2Cl－－2e－=Cl2↑12．解析：（