2019-2020年高考化學(xué)專題復(fù)習導(dǎo)練測 第六章 第三講 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與保護.doc
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2019-2020年高考化學(xué)專題復(fù)習導(dǎo)練測 第六章 第三講 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與保護 一、選擇題 1.化學(xué)用語是學(xué)習化學(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2Cl--2e-===Cl2↑ B.氫氧燃料電池的負極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-===4OH- C.粗銅精煉時,與電源正極相連的是純銅,陽極反應(yīng)式為Cu-2e-===Cu2+ D.鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)式:Fe-2e-===Fe2+ 解析 電池的負極發(fā)生的是氧化反應(yīng),B不對;粗銅精煉時,純銅應(yīng)該連接電源的負極,C錯;鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時,鐵為負極,D錯。 答案 A 2.依據(jù)下列甲、乙、丙三圖,判斷下列敘述不正確的是( ) A.甲是原電池,乙是電鍍裝置 B.甲、乙裝置中,鋅極上均發(fā)生氧化反應(yīng) C.乙、丙裝置中,陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解 D.乙、丙裝置中,c(Cu2+)基本不變 解析 甲為銅鋅原電池,乙為在Zn片上鍍銅的電鍍池,丙為電解精煉銅。 答案 B 3.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,放在水蒸氣中封閉處理20~30 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2Al+6H+===2Al3++3H2↑ 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:2Al+3H2OAl2O3+3H2↑,陽極的電極反應(yīng)為:2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+,陽極周圍的pH下降,C項正確,而D項錯誤。 答案 C 4.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3O22O3 B.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3H2O-6e-===O3↑+6H+和 2H2O-4e-===O2↑+4H+ D.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 D 5.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( )。 A.X極是電源負極,Y極是電源正極 B.a(chǎn)極的電極反應(yīng)是2Cl--2e-===Cl2↑ C.電解過程中CuSO4溶液的pH逐漸增大 D.Pt極上有6.4 g Cu析出時,b極產(chǎn)生2.24 L(標準狀況)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2Cl--2e-===Cl2↑,Y為負極,X為正極,故A項錯誤,B項正確,Pt極上的反應(yīng)為2H2O-4e-===O2↑+4H+,溶液的酸性增強,pH減小,Pt極上產(chǎn)生O2,Cu極上有Cu析出,C、D項均錯誤。 答案 B 6.電解100 mL含c(H+)=0.30 molL-1下列溶液,當電路中通過0.04 mol 電子時,理論上析出金屬質(zhì)量最大的是( ) A.0.10 molL-1AgNO3溶液 B.0.10 molL-1ZnSO4溶液 C.0.20 molL-1CuCl2溶液 D.0.20 molL-1Pb(NO3)2溶液 解析 根據(jù)金屬活動性順序表可知:Ag和Cu排在H后面,而Zn和Pb排在H以前,所以Ag+、Cu2+的氧化性比H+大,應(yīng)優(yōu)先于H+放電而析出。因為0.01 mol Ag的質(zhì)量小于0.02 mol Cu的質(zhì)量,所以C項正確。 答案 C 7.以酸性氫氧燃料電池為電源進行電解的實驗裝置如圖所示。 A.燃料電池工作時,正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH- B.a(chǎn)極是鐵,b極是銅時,b極逐漸溶解,a極上有銅析出 C.a(chǎn)、b兩極若是石墨,在相同條件下a極產(chǎn)生的氣體與電池中消耗的H2體積相等 D.a(chǎn)極是粗銅,b極是純銅時,a極逐漸溶解,b極上有銅析出 解析 本題結(jié)合原電池和電解池綜合考查電化學(xué)的基本理論。圖中左側(cè)為氫氧燃料電池,右側(cè)為電解池,燃料電池為酸性介質(zhì),負極反應(yīng)為2H2-4e-===4H+,正極反應(yīng)為O2+4H++4e-===2H2O,A錯誤;a為陽極,b為陰極,金屬鐵作陽極,優(yōu)先失電子,a極逐漸溶解,B錯誤;a、b兩極若是石墨,b極上析出銅,a極上產(chǎn)生O2,C錯誤;粗銅為陽極,銅及比銅活潑的金屬失電子形成離子進入溶液中,銅離子得電子后在b極上析出,D正確。 答案 D 二、非選擇題 8.某小組同學(xué)設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來 制取氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀。 (1)X極與電源的________(填“正”或“負”)極相連,氫氣從________(選填“A”、“B”、“C”或“D”)口導(dǎo)出。 (2)離子交換膜只允許一類離子通過,則M為________(填“陰離子”或“陽離子”,下同)交換膜,N為________交換膜。 (3)若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池(石墨為電極),則電池負極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若在標準狀況下,制得11.2 L氫氣,則生成硫酸的質(zhì)量是________,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________。 解析:題圖中左邊加入含硫酸的水,暗示左邊制硫酸,即OH-在陽極發(fā)生氧化反應(yīng),使左邊溶液中H+增多,為了使溶液呈電中性,硫酸鉀溶液中的SO通過M交換膜向左邊遷移,即M為陰離子交換膜,由此推知X為陽極,與電源正極相連,B出口產(chǎn)生氧氣,A出口流出硫酸;同理,右側(cè)加入含KOH的水,說明右邊制備KOH溶液,H+在Y極發(fā)生還原反應(yīng),說明Y極為陰極,與電源負極相連,右邊溶液中OH-增多,硫酸鉀溶液中K+向右遷移,N為陽離子交換膜。所以,C出口產(chǎn)生氫氣,D出口流出KOH溶液。(3)若將制得的氫氣和氧氣在氫氧化鉀溶液中構(gòu)成原電池,正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-,負極反應(yīng)式為2H2-4e-+4OH-===4H2O。(4)n(H2)=0.5 mol,2H++2e-===H2↑,得電子為1 mol,X極的反應(yīng)式為4OH--4e-===2H2O+O2↑或2H2O-4e-===4H++O2↑,根據(jù)電子守恒知,生成H+的物質(zhì)的量為1 mol,故生成0.5 molH2SO4,m(H2SO4)=49 g。 答案:(1)正 C (2)陰離子 陽離子 (3)H2-2e-+2OH-===2H2O (4)49g 6.021023 9.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: ①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________。 a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3 ②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,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)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Al2O3+2OH-+H2O===2AlO、2Al+2OH-+4H2O===2AlO+3H2↑。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。②活潑金屬作陽極,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2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+。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Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑。(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)①2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑ b?、?Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+ HCO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.如圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個電解池,X、Y為直流電源的兩個電極。電解過程中,發(fā)現(xiàn)石墨電極附近先變紅。請回答: (1)電源X極為______極(填“正”或“負”),乙池中Pt電極上的電極反應(yīng)式為______。 (2)甲池若為電解精煉銅的裝置,其陰極增重12.8 g,則乙池中陰極上放出的氣體在標準狀況下的體積為______,電路中通過的電子為______mol。 (3)若乙池剩余溶液的體積仍為400 mL,則電解后所得溶液c(OH-)=____________。 解析 (1)由題意得X極為正極,Pt電極為電解池的陽極,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑。 (2)甲池的陰極電極反應(yīng)式:Cu2++2e-===Cu。 乙池的陰極電極反應(yīng)式:2H++2e-===H2↑ 由電子守恒得: Cu ~ 2e- ~ H2 64 g 2 mol 22.4 L 12.8 g n(e-) V(H2) 則:n(e-)=0.4 mol,V(H2)=4.48 L (3)乙池發(fā)生反應(yīng): 2Cl-+2H2O2OH-+ H2↑+Cl2↑ 2 22.4 L n(OH)- 4.48 L n (OH-)=0.4 mol 電解后所得溶液c(OH-)=1 molL-1 答案 (1)正 2Cl--2e-===Cl2↑ (2)4.48 L 0.4 (3)1 molL-1 11.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_______________________________________________________________ _______________________________________________________________。 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1∶2∶2∶2。(3)乙中溶液pH=13,生成n(NaOH)=0.1 molL-10.5 L=0.05 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 gmol-1=5.4 g。(4)當活性金屬作陽極時,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Fe+Cu2+Fe2++Cu。 答案 (1)負極 逐漸變淺 氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷 (2)1∶2∶2∶2 (3)鍍件 AgNO3 5.4 g 變小 (4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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