（江蘇專版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(cè)（十七）電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)（含解析）

（江蘇專版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(cè)（十七）電解池 金屬的腐蝕與防護(hù)（含解析）1下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()A常溫下，斷開K時(shí)，若M溶液為濃硫酸，則鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕B關(guān)閉K，若M為氯化鈉，則鐵極的電極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OHC關(guān)閉K，若M為硫酸銨，則石墨極的電極反應(yīng)式為2H2e=H2D關(guān)閉K，若M溶液為海水，石墨換成銅或銀，則叫外加電流的陰極保護(hù)法解析：選C常溫下，斷開K時(shí)，若M溶液為濃硫酸，金屬鐵發(fā)生鈍化，鐵受到保護(hù)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；關(guān)閉K時(shí)，若M為氯化鈉，則發(fā)生金屬鐵的吸氧腐蝕，金屬鐵是負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；關(guān)閉K時(shí)，若M為硫酸銨，則溶液呈酸性，發(fā)生金屬鐵的析氫腐蝕，金屬鐵是負(fù)極，石墨極的電極反應(yīng)式為2H2e=H2，故C項(xiàng)正確；關(guān)閉K時(shí)，若M溶液為海水，石墨換成銅或銀，此時(shí)金屬鐵是負(fù)極，會(huì)加快金屬Fe的腐蝕，且裝置中沒有外加電流，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2用指定材料作電極來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)為甲溶液原來的濃度，則合適的組合是()選項(xiàng)陽極陰極溶液甲物質(zhì)乙APtPtNaOHNaOH固體BPtPtH2SO4H2OCCFeNaCl鹽酸DCuCCuSO4Cu(OH)2解析：選BA項(xiàng)中相當(dāng)于電解的是水，應(yīng)加入水才能恢復(fù)原來狀態(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)原來狀態(tài)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)中陽極銅失電子，Cu2在陰極得電子，加入Cu(OH)2不可能恢復(fù)原來狀態(tài)，錯(cuò)誤。3下列有關(guān)電化學(xué)裝置的說法正確的是()A利用圖a裝置處理銀器表面的黑斑Ag2S，銀器表面發(fā)生的反應(yīng)為Ag2S2e=2AgS2B圖b電解一段時(shí)間，銅電極溶解，石墨電極上有亮紅色物質(zhì)析出C圖c中的X極若為負(fù)極，則該裝置可實(shí)現(xiàn)粗銅的精煉D圖d中若M是海水，該裝置是通過“犧牲陽極的陰極保護(hù)法”使鐵不被腐蝕解析：選A形成原電池反應(yīng)，Al為負(fù)極，被氧化，Ag2S為正極被還原，正極反應(yīng)式為Ag2S2e=2AgS2，故A正確；銅為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，不能溶解，石墨電極上生成氧氣，故B錯(cuò)誤；圖c中的X極若為負(fù)極，粗銅為陰極，而電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽極，純銅作陰極，不能進(jìn)行粗銅的精煉，故C錯(cuò)誤；該裝置有外接電源，屬于“有外加電源的陰極保護(hù)法”，故D錯(cuò)誤。4利用如圖所示裝置，當(dāng)X、Y選用不同材料時(shí)，可將電解原理廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。下列說法中正確的是()A氯堿工業(yè)中，X、Y均為石墨，X附近能得到NaOHB銅的精煉中，X是純銅，Y是粗銅，Z是CuSO4C電鍍工業(yè)中，X是待鍍金屬，Y是鍍層金屬D外加電流的陰極保護(hù)法中，Y是待保護(hù)金屬解析：選D電解飽和食鹽水時(shí)，陰極區(qū)得到H2和NaOH，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解法精煉銅時(shí)，粗銅作陽極，純銅作陰極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電鍍時(shí)，應(yīng)以鍍層金屬作陽極，待鍍金屬作陰極，C項(xiàng)錯(cuò)誤。5電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O)時(shí)，以鐵板作陰、陽極，處理過程中存在反應(yīng)Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O，最后Cr3以Cr(OH)3形式除去。下列說法不正確的是()A陽極反應(yīng)為Fe2e=Fe2B電解過程中溶液pH不會(huì)變化C過程中有Fe(OH)3沉淀生成D電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子，最多有1 mol Cr2O被還原解析：選B金屬鐵作陽極，電極本身被氧化，發(fā)生反應(yīng)為Fe2e=Fe2，A正確；陰極上，發(fā)生反應(yīng)為2H2e=H2，產(chǎn)物為H2和OH，溶液pH變大，B錯(cuò)誤；由題意知Fe2被氧化為Fe3，陰極生成的OH會(huì)與Fe3結(jié)合生成Fe(OH)3 ，C正確；電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子，生成6 mol Fe2，則有1 mol Cr2O被還原，D正確。6加“碘”食鹽較多的使用了碘酸鉀(KIO3)，碘酸鉀在工業(yè)上可用電解法制取。以石墨和不銹鋼為電極，以KI溶液為電解液，在一定條件下電解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為KI3H2OKIO33H2。下列有關(guān)說法中不正確的是()A電解時(shí)，石墨作陽極，不銹鋼作陰極B電解時(shí)的陽極電極反應(yīng)式：I6e3H2O=IO6HC當(dāng)電解過程中轉(zhuǎn)移3 mol e時(shí)，理論上可制得KIO3 107 gD電解一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH變小解析：選D不銹鋼不屬于惰性電極，作陰極時(shí)不發(fā)生反應(yīng)，A項(xiàng)正確；由總反應(yīng)方程式可知，B項(xiàng)正確；生成1 mol (214 g) KIO3轉(zhuǎn)移6 mol電子，C項(xiàng)正確；由電池反應(yīng)方程式可知溶液pH不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7(2019·揚(yáng)州模擬)用如圖所示裝置除去含CN、Cl廢水中的CN時(shí)，控制溶液pH為910，陽極產(chǎn)生的ClO將CN氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的是()A用石墨作陽極，鐵作陰極B陽極的電極反應(yīng)式：Cl2OH2e=ClOH2OC陰極的電極反應(yīng)式：2H2O2e=H22OHD除去CN的反應(yīng)：2CN5ClO2H=N22CO25ClH2O解析：選DA項(xiàng)，若鐵作陽極，則鐵失電子生成Fe2，則CN無法除去，故鐵只能作陰極，正確；B項(xiàng)，陽極Cl放電生成ClO，Cl的化合價(jià)升高，故在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，又已知該溶液呈堿性，正確；C項(xiàng)，陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在堿性條件下，H2O提供陽離子(H)，正確；D項(xiàng)，由于溶液是堿性條件，故除去CN發(fā)生的反應(yīng)式應(yīng)為2CN5ClOH2O=N22CO25Cl2OH，錯(cuò)誤。8圖中X為電源，Y為浸透飽和食鹽水和酚酞溶液的濾紙，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BCu電極質(zhì)量減小，Pt電極質(zhì)量增大CZ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)陰離子向陽極移動(dòng)的原理，可知d端為陽極，即b為正極，a為負(fù)極，c為陰極，NaCl溶液中H不斷放電，破壞了水的電離平衡，c(OH)不斷增大，c點(diǎn)附近會(huì)變紅色，A正確；電解CuSO4溶液時(shí)，Pt為陽極，溶液中的OH放電：4OH4e=O22H2O，Cu為陰極，溶液中的Cu2得電子，生成銅，總反應(yīng)式為2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，Pt電極附近生成H，則SO向Pt電極移動(dòng)，B、D不正確；隨著電解的進(jìn)行，Z中溶液變?yōu)镠2SO4溶液，繼續(xù)電解則為電解水，H2SO4濃度增大，pH減小，C不正確。9下列敘述正確的是()AK與M連接時(shí)，X為硫酸，一段時(shí)間后溶液的pH增大BK與N連接時(shí)，X為氯化鈉，石墨電極反應(yīng)：2H2e=H2CK與N連接時(shí)，X為硫酸，一段時(shí)間后溶液的pH增大DK與M連接時(shí)，X為氯化鈉，石墨電極反應(yīng)：4OH4e=2H2OO2解析：選CK與M連接時(shí)，X為硫酸，該裝置是電解硫酸裝置，實(shí)質(zhì)為電解水，硫酸濃度增大，pH減小，A錯(cuò)誤；K與N連接時(shí)，X為氯化鈉，該裝置是原電池，鐵作負(fù)極，石墨作正極，電極反應(yīng)為2H2OO24e=4OH，B錯(cuò)誤；K與N連接時(shí)，X為硫酸，該裝置是原電池，石墨作正極，電極反應(yīng)：2H2e=H2，鐵作負(fù)極，電極反應(yīng)：Fe2e=Fe2，c(H)降低，pH增大，C正確；K與M連接時(shí)，X為氯化鈉，該裝置是電解池，石墨作陽極，鐵作陰極，陽極上電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2，D錯(cuò)誤。10某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置。電極為Al，其他電極均為Cu，則()A電流方向：電極電極B電極發(fā)生還原反應(yīng)C電極逐漸溶解D電極的電極反應(yīng)：Cu22e=Cu解析：選A首先應(yīng)根據(jù)圖示判斷左邊兩池通過鹽橋構(gòu)成原電池，產(chǎn)生電流對(duì)右邊硫酸銅溶液進(jìn)行電解(相當(dāng)于精煉銅)。電極為負(fù)極，電極為正極，所以電流方向：電極電極(電流方向與電子流動(dòng)方向相反)，A正確；電極上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤；電極上有銅析出，C錯(cuò)誤；電極的電極反應(yīng)：Cu2e=Cu2，D錯(cuò)誤。11鋼鐵是目前應(yīng)用最廣泛的金屬材料，了解鋼鐵腐蝕的原因與防護(hù)方法具有重要意義，對(duì)鋼鐵制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可適當(dāng)延長其使用壽命。(1)抗腐蝕處理前，生產(chǎn)中常用鹽酸來除鐵銹?，F(xiàn)將一表面生銹的鐵件放入鹽酸中，當(dāng)鐵銹除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵件的腐蝕，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(hù)法稱為_。(3)圖中若X為粗銅，容器中海水替換為硫酸銅溶液，開關(guān)K置于N處，一段時(shí)間后，當(dāng)鐵件質(zhì)量增加3.2 g時(shí)，X電極溶解的銅的質(zhì)量_3.2 g(填“<”“>”或“”)。(4)圖中若X為銅，容器中海水替換為FeCl3溶液，開關(guān)K置于M處，銅電極發(fā)生的反應(yīng)是_，若將開關(guān)K置于N處，發(fā)生的總反應(yīng)是_。解析：(1)鐵銹的成分為Fe2O3，能和鹽酸反應(yīng)生成FeCl3和水，當(dāng)鐵銹除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2FeCl3=3FeCl2。(2)若X為碳棒，由于Fe比較活潑，為減緩鐵的腐蝕，應(yīng)使Fe為電解池的陰極即連接電源的負(fù)極，故K連接N處。若X為鋅，開關(guān)K置于M處，Zn為負(fù)極被腐蝕，F(xiàn)e為正極被保護(hù)，該防護(hù)法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法。(3)若X為粗銅，容器中海水替換為硫酸銅溶液，開關(guān)K置于N處，一段時(shí)間后，當(dāng)鐵件質(zhì)量增加3.2 g時(shí)，由于粗銅中有雜質(zhì)參加反應(yīng)，所以X電極溶解的銅的質(zhì)量<3.2 g。(4)若X為銅，容器中海水替換為FeCl3溶液，開關(guān)K置于M處，此時(shí)構(gòu)成原電池裝置，銅電極為正極，發(fā)生的反應(yīng)是2Fe32e=2Fe2；若將開關(guān)K置于N處，此時(shí)構(gòu)成電解池裝置，銅為陽極，銅本身被氧化而溶解，陰極鐵離子被還原，發(fā)生的總反應(yīng)式Cu2Fe3=2Fe2Cu2。答案：(1)Fe2FeCl3=3FeCl2(2)N犧牲陽極的陰極保護(hù)法(3)<(4)2Fe32e=2Fe2Cu2Fe3=2Fe2Cu212(1)電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖1所示(圖中電極均為石墨電極)。若用NO2氣體進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)。寫出電解時(shí)NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_。若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L NO2被吸收，通過陽離子交換膜(只允許陽離子通過)的H為_mol。(2)電解硝酸工業(yè)的尾氣NO可制備NH4NO3，其工作原理如圖2。陰極的電極反應(yīng)式為_。將電解生成的HNO3全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，則通入的NH3與實(shí)際參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量之比至少為_。(3)MnSO4是重要微量元素肥料。用惰性電極電解MnSO4溶液可以制得更好活性的MnO2，電解時(shí)總反應(yīng)的離子方程式為_，電解過程中陰極附近的pH_(填“增大”“減小”或“不變”)。解析：(1)由圖1可知，電解時(shí)NO2發(fā)生氧化反應(yīng)可回收HNO3，據(jù)電荷守恒和原子個(gè)數(shù)守恒，結(jié)合介質(zhì)環(huán)境可得電極反應(yīng)式NO2eH2O=NO2H，標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L NO2即0.1 mol參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.1 mol，陰極生成H2消耗H為0.1 mol，則通過陽離子交換膜的H為0.1 mol。(2)由圖2可知，陰極NO轉(zhuǎn)化成NH，且介質(zhì)環(huán)境為酸性，據(jù)電荷守恒和原子個(gè)數(shù)守恒可得NO5e6H=NHH2O，同理可得陽極電極反應(yīng)式為NO2H2O3e=NO4H，總反應(yīng)為8NO7H2O3NH4NO32HNO3,8 mol NO生成2HNO3，生成的2 mol HNO3消耗2 mol NH3，則通入的NH3與實(shí)際參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量之比至少為14。(3)用惰性電極電解MnSO4溶液可以制得更好活性的MnO2，可知陽極電極反應(yīng)式為Mn22H2O2e=MnO24H，陰極電極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OH，可得總反應(yīng)Mn22H2OMnO2H22H，電解過程中陰極附近的pH增大。答案：(1)NO2eH2O=NO2H0.1(2)NO5e6H=NHH2O14(3)Mn22H2OMnO2H22H增大13如圖裝置所示，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(qǐng)回答：(1)B極是電源的_，一段時(shí)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(chǎng)作用下向Y極移動(dòng)。(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(shí)，對(duì)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)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(shí)(此時(shí)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)生的總反應(yīng)的離子方程式為_。解析：(1)由裝置圖知，直流電源與各電解池串聯(lián)；由“F極附近呈紅色”知，F(xiàn)極為陰極，則E極為陽極、D極為陰極、C極為陽極、G極為陽極、H極為陰極、X極為陽極、Y極為陰極、A極為正極、B極為負(fù)極。甲裝置是用惰性電極電解CuSO4溶液，由于Cu2放電，導(dǎo)致 c(Cu2)降低，溶液顏色逐漸變淺；丁裝置是膠體的電泳實(shí)驗(yàn)，由于X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，說明氫氧化鐵膠粒帶正電荷。(2)當(dāng)甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí)，C、D、E、F電極的產(chǎn)物分別為O2、Cu、Cl2、H2，根據(jù)各電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，則對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1222。(3)給銅件鍍銀，根據(jù)電鍍?cè)?，銅件作陰極，銀作陽極，電鍍液是可溶性銀鹽。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)，則乙中 n(OH)0.1 mol·L1×0.5 L0.05 mol，即各電極轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.05 mol，所以丙中析出銀的質(zhì)量為0.05 mol×108 g·mol15.4 g；甲裝置中由于電解產(chǎn)生H，導(dǎo)致溶液的酸性增強(qiáng)，pH變小。(4)若將C電極換為鐵，則鐵作陽極發(fā)生反應(yīng)：Fe2e=Fe2，D極發(fā)生反應(yīng)：Cu22e=Cu，則總反應(yīng)的離子方程式為FeCu2CuFe2。答案：(1)負(fù)極逐漸變淺氫氧化鐵膠粒帶正電荷(2)1222(3)鍍件AgNO3(合理即可)5.4 g變小(4)FeCu2CuFe2