(四川專用)2014屆高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第6章 第3講《電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與保護》解析訓(xùn)練

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1、第三講電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與保護一、選擇題(本題共7個小題,每題6分,共42分,每個小題只有一個選項符合題意)1(2013廣元聯(lián)考)化學(xué)用語是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具,下列用來表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語中,正確的是()。A用惰性電極電解飽和食鹽水時,陽極的電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2B氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式:O22H2O4e=4OHC粗銅精煉時,與電源正極相連的是純銅,陽極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2D鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)式:Fe2e=Fe2解析電池的負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng),B不對;粗銅精煉時,純銅應(yīng)該連接電源的負(fù)極,C錯;鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時,鐵為負(fù)極,D錯。答案A2(2010北京,6)下列有

2、關(guān)鋼鐵腐蝕與防護的說法正確的是 ()。A鋼管與電源正極連接,鋼管可被保護B鐵遇冷濃硝酸表面鈍化,可保護內(nèi)部不被腐蝕C鋼管與銅管露天堆放在一起,鋼管不易被腐蝕D鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時,負(fù)極反應(yīng)是Fe3e=Fe3解析在外加電流保護時,被保護的金屬要與電源的負(fù)極相連,A項錯。鐵與銅接觸易構(gòu)成原電池,鐵作負(fù)極,鐵更易被腐蝕,C項錯。鐵發(fā)生析氫腐蝕時,負(fù)極反應(yīng)是Fe2e=Fe2。答案B3.鋁及鋁合金經(jīng)過陽極氧化,鋁表面能生成幾十微米厚的氧化鋁膜。某研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)法對鋁片表面進行氧化處理。分別以鉛片、鋁片為電極,以硫酸溶液為電解液,按照如圖所示裝置連接電解池裝置,電解40 min后取出鋁片,用水沖洗,

3、放在水蒸氣中封閉處理2030 min,即可得到更加致密的氧化膜。下列有關(guān)說法正確的是 ()。A電解時電子從電源負(fù)極導(dǎo)線鋁極,鉛極導(dǎo)線電源正級B在電解過程中,H向陽極移動,SO向陰極移動C電解過程陽極周圍溶液的pH下降D電解的總反應(yīng)為2Al6H=2Al33H2解析根據(jù)裝置示意圖分析,鋁片為陽極,鉛片為陰極,所以電解時電子的流向為從電源負(fù)極導(dǎo)線鉛極,鋁極導(dǎo)線電源正極,A項錯誤;電解過程中,陽離子向陰極移動,陰離子則向陽極移動,B項不正確;根據(jù)題意,電解的總反應(yīng)為:2Al3H2OAl2O33H2,陽極的電極反應(yīng)為:2Al3H2O6e=Al2O36H,陽極周圍的pH下降,C項正確,而D項錯誤。答案C4

4、(2013天津模擬)臭氧是常見的強氧化劑,廣泛用于水處理系統(tǒng)。制取臭氧的方法很多,其中高壓放電法和電解純水法原理如下圖所示,下列有關(guān)說法不正確的是 ()。A高壓放電法,反應(yīng)的原理為3O22O3B高壓放電出來的空氣中,除含臭氧外還含有氮的氧化物C電解時,電極b周圍發(fā)生的電極反應(yīng)有3H2O6e=O36H和2H2O4e=O24HD電解時,H由電極a經(jīng)聚合固體電解質(zhì)膜流向電極b解析高壓放電法與閃電條件下氧氣部分轉(zhuǎn)化為臭氧類似,其反應(yīng)的原理為:3O22O3,因空氣中還含有氮氣,放電條件下,氮氣也能與氧氣反應(yīng),故有氮氧化物生成,A、B兩項均正確;觀察上圖電解法制臭氧,可發(fā)現(xiàn)有氫氣放出,必由水還原生成,發(fā)生

5、還原反應(yīng),故a為陰極;同理,由水生成氧氣和臭氧,發(fā)生氧化反應(yīng),C項正確;因b為陽極,電解質(zhì)中的陽離子移向陰極,故D項錯誤。答案D5(2013大連調(diào)研)如圖,a、b是石墨電極,通電一段時間后,b極附近溶液顯紅色。下列說法正確的是()。AX極是電源負(fù)極,Y極是電源正極Ba極的電極反應(yīng)是2Cl2e=Cl2C電解過程中CuSO4溶液的pH逐漸增大DPt極上有6.4 g Cu析出時,b極產(chǎn)生2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體解析由題意知b極為陰極,a極為陽極,a極發(fā)生的電極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2,Y為負(fù)極,X為正極,故A項錯誤,B項正確,Pt極上的反應(yīng)為2H2O4e=O24H,溶液的酸性增強,pH減小,Pt

6、極上產(chǎn)生O2,Cu極上有Cu析出,C、D項均錯誤。答案B6(2013長沙調(diào)研)如圖所示甲、乙兩個裝置,所盛溶液體積和濃度均相同且足量,當(dāng)兩裝置電路中通過的電子都是1 mol時,下列說法不正確的是()。A溶液的質(zhì)量變化:甲減小乙增大B溶液pH變化:甲減小乙增大C相同條件下產(chǎn)生氣體的體積:V甲V乙D電極反應(yīng)式:甲中陰極為Cu22e=Cu,乙中負(fù)極為Mg2e=Mg2解析甲中總反應(yīng)為2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2,乙中總反應(yīng)為Mg2HCl=MgCl2H2,故甲溶液質(zhì)量減小,乙溶液質(zhì)量增大,A對;甲中生成H2SO4,pH減小,乙中消耗鹽酸,pH增大,B對;當(dāng)兩裝置電路中通過的電子都是1 mo

7、l時,甲中產(chǎn)生0.25 mol O2,乙中產(chǎn)生0.5 mol H2,故相同條件下,甲乙中產(chǎn)生氣體的體積比為12,C錯;甲中陰極為Cu2放電,電極反應(yīng)為Cu22e=Cu,乙中負(fù)極為Mg放電,電極反應(yīng)為Mg2e=Mg2,D對。答案C7(2013成都二模)500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6 molL1,用石墨作電極電解此溶液,當(dāng)通電一段時間后,兩極均收集到2.24 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),假定電解后溶液體積仍為500 mL,下列說法正確的是 ()。A原混合溶液中c(K)為0.2 molL1B上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子C電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05 m

8、olD電解后溶液中c(H)為0.2 molL1解析石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,陽極反應(yīng)式為:4OH4e=2H2OO2,陰極先后發(fā)生兩個反應(yīng):Cu22e=Cu,2H2e=H2。陽極收集到O2為2.24 L這個事實可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol電子,陰極生成2.24 L H2的過程中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,所以Cu2共得到0.4 mol0.2 mol0.2 mol電子,電解前Cu2的物質(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)的量都為0.1 mol。電解前后分別有以下守恒關(guān)系:c(K)2c(Cu2)c(NO),c(K)c(H)c(NO),不難算出:電解前c(K)0.2 molL

9、1,電解后c(H)0.4 molL1。答案A二、非選擇題(本題共4個小題,共58分)8.(14分) (2012綿陽模擬)電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個電解池,裝有電解液a:X、Y是兩塊電極板,通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題:(1)若X、Y都是惰性電極,a是飽和NaCl溶液,實驗開始時,同時在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液,則電解池中X電極上的電極反應(yīng)式為_,在X電極附近觀察到的現(xiàn)象是_。Y電極上的電極反應(yīng)式為_,檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是_。(2)如用電解方法精煉粗銅,電解液a選用CuSO4溶液,則X電極的材料是_,電極反應(yīng)式為_。Y電極的材料是_,電極反應(yīng)式為_(說明:雜質(zhì)發(fā)生

10、的電極反應(yīng)不必寫出)。答案(1)2H2e=H2放出氣體,溶液變紅2Cl2e=Cl2把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在Y電極附近,試紙變藍色(2)純銅Cu22e=Cu粗銅Cu2e=Cu29(15分)對金屬制品進行抗腐蝕處理,可延長其使用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法:堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜,堿洗時常有氣泡冒出,原因是_(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列試劑中的_。aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3以鋁材為陽極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成氧化膜,陽極電極反應(yīng)式為_。取少量廢電解液,加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀,

11、產(chǎn)生沉淀的原因是_。(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕,電鍍時用銅而不用石墨作陽極的原因是_。(3)利用右圖裝置,可以模擬鐵的電化學(xué)防護。若X為碳棒,為減緩鐵的腐蝕,開關(guān)K應(yīng)置于_處。若X為鋅,開關(guān)K置于M處,該電化學(xué)防護法稱為_。解析(1)題中指出在堿洗時有氣泡產(chǎn)生,則只有金屬鋁與堿反應(yīng)才符合條件,故堿洗過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al2O32OHH2O=2AlO、2Al2OH4H2O=2AlO3H2。堿洗后溶液中含有大量AlO,故最好通入CO2氣體使AlO轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀以回收鋁?;顫娊饘僮麝枠O,陽極材料本身失電子被氧化,其氧化產(chǎn)物為Al2O3,由此可得陽極反應(yīng)式為2Al3H2O6e=Al

12、2O36H。加入NaHCO3溶液后,Al3與HCO發(fā)生相互促進的水解反應(yīng),離子方程式可表示為Al33HCO=Al(OH)33CO2。(2)電鍍時若用石墨作陽極,則電解過程中電解液中Cu2濃度不斷減小,導(dǎo)致鐵表面不能鍍上均勻的銅。(3)若X為碳棒,則只能用外加電源的陰極保護法,此時開關(guān)K應(yīng)置于N處。若X為Zn,K置于M處,其保護原理為犧牲陽極的陰極保護法。答案(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2b2Al3H2O6e=Al2O36HHCO與Al3發(fā)生水解相互促進反應(yīng),產(chǎn)生Al(OH)3沉淀(2)補充溶液中消耗的Cu2,保持溶液中Cu2濃度恒定(3)N犧牲陽極的陰極保護法10(14分)(201

13、3山西六校聯(lián)考)硒是制光電池的一種原料,人體缺少硒就會得“克山病”,從電解精煉銅的陽極泥中提取硒的流程如下:請回答下列問題:(1)實驗室中電解精煉銅的簡易裝置如圖所示,請在圖中標(biāo)出電極材料和電解液的名稱。(2)陽極泥中硒以Se、Ag2Se、Cu2Se等形式存在,Se與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)SeO2溶于水得H2SeO3(Ka13.5103,Ka25.0108),亞硒酸溶液與SO2反應(yīng)制硒的離子方程式為_。電解亞硒酸溶液可制得強酸H2SeO4,則電解時的陽極反應(yīng)式為_。(4)上述硒的提取過程中存在的主要問題是_。解析(1)電解精煉銅時粗銅作陽極,精銅作陰極,CuSO4溶液作電解液。(2

14、)根據(jù)流程圖可知硒的氧化產(chǎn)物為SeO2,濃硫酸的還原產(chǎn)物為SO2,由此可得出化學(xué)方程式。(3)根據(jù)題中提示H2SeO3是弱酸,在離子方程式中應(yīng)寫化學(xué)式。電解亞硒酸溶液時,陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成硒酸。答案(1)左側(cè):粗銅右側(cè):精銅電解液:硫酸銅溶液(2)Se2H2SO4(濃)SeO22SO22H2O(3)H2SeO32SO2H2O=Se2SO4HH2SeO32eH2O=SeO4H(4)濃硫酸的腐蝕性強焙燒過程中產(chǎn)生大量有毒氣體SO2,污染環(huán)境(其他合理答案亦可)11(15分) (2013資陽模擬)如下圖裝置所示,C、D、E、F、X、Y都是惰性電極,甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體

15、積不變),A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后,F(xiàn)極附近呈紅色。請回答:(1)B極是電源的_,一段時間后,甲中溶液顏色_,丁中X極附近的顏色逐漸變淺,Y極附近的顏色逐漸變深,這表明_,在電場作用下向Y極移動。(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時,對應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為_。(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀,則H應(yīng)該是_(填“鍍層金屬”或“鍍件”),電鍍液是_溶液。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(此時乙溶液體積為500 mL),丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為_,甲中溶液的pH_(填“變大”、“變小”或“不變”)。(4)若將C電極換為鐵,其他裝置都不變,則甲中發(fā)生總反應(yīng)的離子方程式是

16、_。解析(1)F極附近呈紅色,說明F是陰極,E是陽極,則A為正極,B為負(fù)極。甲中因Cu2放電使溶液顏色變淺。丁中Y極附近顏色變深,說明Fe(OH)3膠粒向陰極移動,即Fe(OH)3膠粒帶正電荷。(2)C、D、E、F的電極產(chǎn)物分別為O2、Cu、Cl2、H2,由于電路中通過的電量相等,所以其物質(zhì)的量之比為1222。(3)乙中溶液pH13,生成n(NaOH)0.1 molL10.5 L0.05 mol,電路中通過的電子的物質(zhì)的量為0.05 mol,所以丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為0.05 mol108 gmol15.4 g。(4)當(dāng)活性金屬作陽極時,金屬先于溶液中的陰離子放電而溶解,故甲中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為FeCu2Fe2Cu。答案(1)負(fù)極逐漸變淺氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷(2)1222(3)鍍件AgNO35.4 g變小(4)FeCu2CuFe2

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