2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第三講 電解池 金屬腐蝕與防護(hù)課后達(dá)標(biāo)訓(xùn)練.doc

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第三講 電解池 金屬腐蝕與防護(hù) [課后達(dá)標(biāo)訓(xùn)練] 一、選擇題 1．(2018貴陽(yáng)調(diào)研)在世界海運(yùn)史上曾發(fā)生過(guò)這樣一個(gè)悲?。阂凰颐小鞍⒛羌{”號(hào)的貨輪滿載著精銅砂，在向日本海岸行駛時(shí)突然發(fā)生大面積漏水，最終沉沒(méi)。堅(jiān)硬的鋼制船體為什么會(huì)突然漏水呢？事后的事故調(diào)查結(jié)果表明導(dǎo)致沉船的原因與船上的精銅砂密切相關(guān)。下列對(duì)此調(diào)查結(jié)論的理解正確的是(　　) A．精銅砂裝載過(guò)多導(dǎo)致沉船 B．運(yùn)輸途中銅與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)導(dǎo)致質(zhì)量增大，超過(guò)船的承載能力 C．在潮濕的環(huán)境中，船體與銅構(gòu)成了原電池，加速了作為負(fù)極的船體的腐蝕 D．在潮濕的環(huán)境中，船體與銅構(gòu)成了電解池，鋼制船體作陽(yáng)極而被氧化腐蝕 解析：選C。潮濕環(huán)境中，Cu、Fe形成原電池加快了輪船的腐蝕。 2．某中學(xué)學(xué)生在高三畢業(yè)典禮晚會(huì)上設(shè)計(jì)了一個(gè)“黑筆寫(xiě)紅字”的趣味實(shí)驗(yàn)。濾紙先用氯化鈉、無(wú)色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫(xiě)字，會(huì)出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是(　　) A．鉛筆端作陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng) B．鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應(yīng) C．鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生 D．a(chǎn)端是負(fù)極，b端是正極 解析：選D。本題實(shí)際是對(duì)以鉑片、鉛筆(石墨)為電極電解NaCl溶液的實(shí)驗(yàn)的討論。在電解時(shí)鉛筆作陰極連在電源的負(fù)極。鉛筆這一極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑(或2H＋＋2e－===H2↑)，這樣在鉛筆走過(guò)的地方就有較多的OH－產(chǎn)生，所以會(huì)出現(xiàn)紅色字跡。 3．(2018延慶一模)原電池與電解池在生活和生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用。下列有關(guān)判斷中錯(cuò)誤的是(　　) A．裝置①研究的是電解CuCl2溶液，b電極上有紅色固體析出 B．裝置②研究的是金屬的吸氧腐蝕，鐵釘發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋ C．裝置③研究的是電解飽和食鹽水，B電極發(fā)生的反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑ D．三個(gè)裝置中涉及的主要反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 解析：選C。裝置③中由電源正、負(fù)極可知B電極為陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．用指定材料作電極來(lái)電解一定濃度的溶液甲，然后加入物質(zhì)乙能使溶液恢復(fù)為甲溶液原來(lái)的濃度，則合適的組合是(　　) 選項(xiàng) 陽(yáng)極 陰極 溶液甲 物質(zhì)乙 A Pt Pt NaOH NaOH固體 B Pt Pt H2SO4 H2O C C Fe NaCl 鹽酸 D Cu C CuSO4 Cu(OH)2 解析：選B。A項(xiàng)中相當(dāng)于電解的是水，應(yīng)加入水才能恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)中相當(dāng)于電解的是水，加入水后可以恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，正確；C項(xiàng)中相當(dāng)于電解的是HCl，但加入鹽酸的同時(shí)，也引入了水，不可能恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)中陽(yáng)極銅失電子，Cu2＋在陰極得電子，加入Cu(OH)2不可能恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，錯(cuò)誤。 5．(2018廣州一模)用電解法可提純含有某種含氧酸根雜質(zhì)的粗KOH溶液，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．通電后陰極區(qū)附近溶液的pH會(huì)增大 C．K＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜從陰極區(qū)移向陽(yáng)極區(qū) D．純凈的KOH溶液從b口導(dǎo)出 解析：選C。陽(yáng)極區(qū)為粗KOH溶液，陽(yáng)極上OH－失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A項(xiàng)正確；陰極上H2O得電子發(fā)生還原反應(yīng)：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，陰極區(qū)附近溶液中c(OH－)增大，pH增大，B項(xiàng)正確；電解時(shí)陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，故K＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜從陽(yáng)極區(qū)移向陰極區(qū)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極區(qū)生成KOH，故純凈的KOH溶液從b口導(dǎo)出，D項(xiàng)正確。 6.如圖中X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液，通電后Y中央的紫紅色斑向d端擴(kuò)散。下列判斷正確的是(　　) A．濾紙上c點(diǎn)附近會(huì)變紅色 B．Cu電極質(zhì)量減小，Pt電極質(zhì)量增大 C．Z中溶液的pH先減小，后增大 D．溶液中的SO向Cu電極定向移動(dòng) 解析：選A。紫紅色斑即MnO向d端擴(kuò)散，根據(jù)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)的原理，可知d端為陽(yáng)極，即b為電源正極，a為電源負(fù)極，c為陰極，NaCl溶液中H＋放電，產(chǎn)生OH－，c點(diǎn)附近會(huì)變紅色，A正確；電解硫酸銅溶液時(shí)，Pt為陽(yáng)極，溶液中的OH－放電：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，Cu為陰極，溶液中的Cu2＋得電子，生成銅，總反應(yīng)式為2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，Pt電極附近生成H＋，則SO向Pt電極定向移動(dòng)，B、D不正確；隨著電解的進(jìn)行，Z中溶液變?yōu)榱蛩崛芤?，繼續(xù)電解則為電解水，硫酸濃度增大，pH減小，C不正確。 7．常溫下，NCl3是一種黃色黏稠狀液體，是制備新型水消毒劑ClO2的原料，可以采用如圖所示裝置制備N(xiāo)Cl3。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．每生成1 mol NCl3，理論上有4 mol H＋經(jīng)質(zhì)子交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移 B．可用濕潤(rùn)的淀粉KI試紙檢驗(yàn)氣體M C．石墨極的電極反應(yīng)式為NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋ D．電解過(guò)程中，質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液的pH會(huì)減小 解析：選C。A項(xiàng)，由NH→NCl3，根據(jù)元素化合價(jià)變化知，NH中N由－3價(jià)升高至＋3價(jià)，每生成1 mol NCl3，理論上有6 mol H＋由質(zhì)子交換膜右側(cè)向左側(cè)(陰極區(qū))遷移，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，M是氫氣，不能用濕潤(rùn)的淀粉KI試紙檢驗(yàn)，錯(cuò)誤。D項(xiàng)，電解過(guò)程中，質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液中c(H＋)減小，溶液pH增大，錯(cuò)誤。 8.如圖所示的A、B兩個(gè)電解池中的電極均為鉑，在A池中加入0.05 molL－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 molL－1的AgNO3溶液，進(jìn)行電解。a、b、c、d四個(gè)電極上所析出的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是(　　) A．2∶2∶4∶1　　　　　　 B．1∶1∶2∶1 C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1 解析：選A。由電解規(guī)律可知：a、c為陰極，b、d為陽(yáng)極。a極上析出Cu，b極上析出Cl2，c極上析出Ag，d極上析出O2。由得失電子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四個(gè)電極上所析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶1∶2∶＝2∶2∶4∶1。 9．(2018貴陽(yáng)高三檢測(cè))如圖表示用酸性氫氧燃料電池為電源進(jìn)行的電解實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．燃料電池工作時(shí)，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．a(chǎn)極是鐵，b極是銅時(shí)，b極逐漸溶解，a極上有銅析出 C．a(chǎn)極是粗銅，b極是純銅時(shí)，a極逐漸溶解，b極上有銅析出 D．a(chǎn)、b兩極均是石墨時(shí)，a極上產(chǎn)生的O2與電池中消耗的H2體積比為2∶1 解析：選C。因?yàn)槭撬嵝詺溲跞剂想姵兀哉龢O反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A項(xiàng)錯(cuò)誤；a極與電池的正極相連，為電解池的陽(yáng)極，所以鐵失電子逐漸溶解，b極上有銅析出，B項(xiàng)錯(cuò)誤；a極是粗銅，b極是純銅時(shí)，形成電解精煉銅的裝置，C項(xiàng)正確；a極上產(chǎn)生1 mol O2時(shí)轉(zhuǎn)移4 mol電子，轉(zhuǎn)移4 mol電子時(shí)消耗2 mol H2，則相同條件下，生成的氧氣與消耗的H2的體積比為1∶2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 10．假設(shè)圖中原電池產(chǎn)生的電壓、電流強(qiáng)度均能滿足電解、電鍍要求，即為理想化。①～⑧為各裝置中的電極編號(hào)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．當(dāng)K閉合時(shí)，A裝置發(fā)生吸氧腐蝕，在電路中作電源 B．當(dāng)K斷開(kāi)時(shí)，B裝置鋅片溶解，有氫氣產(chǎn)生 C．當(dāng)K閉合后，整個(gè)電路中電子的流動(dòng)方向?yàn)棰邸冢虎佟?；⑦→⑥；⑤→? D．當(dāng)K閉合后，A、B裝置中pH變大，C、D裝置中pH不變 解析：選A。當(dāng)K閉合時(shí)，B裝置構(gòu)成原電池，在電路中作電源，整個(gè)電路中電子的流動(dòng)方向?yàn)棰邸?；①→⑧；⑦→⑥；⑤→④；B裝置中消耗H＋，pH變大，A裝置中電解飽和食鹽水，pH變大；C裝置中相當(dāng)于在銀上鍍銅，pH不變；D裝置中相當(dāng)于銅的電解精煉，pH不變。 二、非選擇題 11．認(rèn)真觀察下列裝置，回答下列問(wèn)題： (1)裝置B中PbO2上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)____________________________________ ________________________________________________________________________。 連接裝置B、C的U形管中裝填含有瓊脂的KCl飽和溶液，其作用是____________ ________________________________________________________________________。 (2)裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________________________ ____________________。 (3)若裝置E的目的是在Cu材料上鍍銀，則X為_(kāi)_________，極板N的材料為_(kāi)_________。 解析：本題的關(guān)鍵是判斷原電池，由鹽橋可知B、C構(gòu)成原電池。Pb作負(fù)極：Pb－2e－＋SO===PbSO4，PbO2作正極：PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O。A池中與PbO2相連的Cu電極為電解池的陽(yáng)極：Cu－2e－===Cu2＋，Pt電極為陰極：2H＋＋2e－===H2↑，總反應(yīng)為Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑。裝置E中為電鍍，鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，M為陰極，為銅，N為陽(yáng)極，為銀，溶液為AgNO3溶液。 答案：(1)PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　使裝置B、C中的溶液連成通路，平衡電荷 (2)Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ (3)AgNO3　Ag 12．電化學(xué)原理在防止金屬腐蝕、能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)合成等方面應(yīng)用廣泛。 (1)圖1中，為了減緩海水對(duì)鋼閘門(mén)A的腐蝕，材料B可以選擇____________(填字母序號(hào))。 a．碳棒　　　　b．鋅板　　　　c．銅板 用電化學(xué)原理解釋材料B需定期拆換的原因：______________________________ ________________________________________________________________________。 (2)圖2中，鋼閘門(mén)C作________極。用氯化鈉溶液模擬海水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，D為石墨塊，則D上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________，檢測(cè)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是____________________________________________________________________________。 (3)鎂燃料電池在可移動(dòng)電子設(shè)備電源和備用電源等方面應(yīng)用前景廣闊。圖3為“鎂次氯酸鹽”燃料電池原理示意圖，電極為鎂合金和鉑合金。 ①E電極為該燃料電池的______極(填“正”或“負(fù)”)。F電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 ②鎂燃料電池負(fù)極容易發(fā)生自腐蝕產(chǎn)生氫氣，使負(fù)極利用率降低，用化學(xué)方程式解釋其原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)形成原電池時(shí)，F(xiàn)e作正極被保護(hù)，則要選擇活潑性比Fe強(qiáng)的金屬作負(fù)極，所以選鋅；鋅的活潑性比Fe強(qiáng)，作負(fù)極，不斷遭受腐蝕，需定期拆換。(2)Fe作陰極被保護(hù)，則鋼閘門(mén)C作陰極；電解氯化鈉溶液時(shí)陽(yáng)極上氯離子失電子生成氯氣，其電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑，檢驗(yàn)氯氣用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙。(3)①“鎂次氯酸鹽”燃料電池中失電子的為負(fù)極，則Mg為負(fù)極；正極上ClO－得電子生成氯離子，則正極的電極反應(yīng)式為ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－；②Mg的活潑性較強(qiáng)能與水反應(yīng)生成氫氣，其反應(yīng)為Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑。 答案：(1)b　鋅作原電池的負(fù)極(失電子：Zn－2e－===Zn2＋)，不斷遭受腐蝕，需定期拆換 (2)陰　2Cl－－2e－===Cl2↑　將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在陽(yáng)極附近，試紙變藍(lán)，證明生成氯氣 (3)①負(fù)　ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－ ②Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ 13．(2018重慶模擬)某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問(wèn)題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)甲池為_(kāi)_______(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)乙池中A(石墨)電極的名稱(chēng)為_(kāi)_______(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽(yáng)極”)，總反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40 g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為_(kāi)_______mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，丙池中______(填字母)極析出________g銅。 (4)若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，甲中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)；丙中溶液的pH將________。 解析：(1)甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。 (2)乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液，其中A作陽(yáng)極，B作陰極，總反應(yīng)式為4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。 (3)根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移的電子相同，得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝22.4 Lmol－1＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝64 gmol－1＝1.60 g。 (4)若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，根據(jù)丙中總反應(yīng)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，則溶液pH增大，而甲中總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，則溶液pH減小。 答案：(1)原電池　CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O　(2)陽(yáng)極　4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3　(3)280　D　1.60　(4)減小　增大