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2019年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 6.20 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與保護(hù)題組訓(xùn)練 題組一　電解原理和電解規(guī)律的考查 1．[xx湖北省孝感市第一次統(tǒng)考]Li－SO2電池具有輸出功率高和低溫性能好等特點。其電解質(zhì)是LiBr，溶劑是碳酸丙烯酯和乙腈，電池反應(yīng)為2Li＋2SO2Li2S2O4，下列說法正確的是(　　) A．該電池反應(yīng)為可逆反應(yīng) B．放電時，Li＋向負(fù)極移動 C．充電時，陰極反應(yīng)式為Li＋＋e－===Li D．該電池的電解質(zhì)溶液可以換成LiBr的水溶液 解析：該電池反應(yīng)分別是在不同條件下發(fā)生的反應(yīng)，不是可逆反應(yīng)，A項錯誤；放電時是原電池，Li＋向正極移動，B項錯誤；充電時是電解池，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為Li＋＋e－===Li，C項正確；Li能與水發(fā)生反應(yīng)，電池的電解質(zhì)溶液不能換成LiBr的水溶液，D項錯誤。 答案：C 2．取一張用飽和NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯做電極，接通直流電源，一段時間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圓為白色，外圈呈淺紅色。則下列說法錯誤的是(　　) A．b電極是陰極 B．a(chǎn)電極與電源的正極相連接 C．電解過程中，水是氧化劑 D．b電極附近溶液的pH變小 解析：電解飽和NaCl溶液，陽極生成Cl2，Cl2與水反應(yīng)生成HClO和HCl，HClO具有漂白性，鹽酸具有酸性，可使pH試紙變紅色，HClO又可將紅色漂白，故內(nèi)圓為白色，外圈為紅色，可推出a為陽極，A正確；a為陽極與電源正極相連，B正確；電解過程中，H2O得電子，為氧化劑，C正確；b電極附近有OH－生成，pH增大，D錯。 答案：D 題組二　電極反應(yīng)式、電解總方程式的書寫 3．按要求書寫有關(guān)的電極反應(yīng)式及總方程式 (1)用惰性電極電解AgNO3溶液： 陽極反應(yīng)式_________________________________________________； 陰極反應(yīng)式_________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式__________________________________________。 (2)用惰性電極電解MgCl2溶液 陽極反應(yīng)式_________________________________________________； 陰極反應(yīng)式_________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式__________________________________________。 (3)用鐵作電極電解NaCl溶液 陽極反應(yīng)式_________________________________________________； 陰極反應(yīng)式_________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式___________________________________________。 (4)用銅作電極電解鹽酸溶液 陽極反應(yīng)式_________________________________________________； 陰極反應(yīng)式_________________________________________________； 總反應(yīng)離子方程式__________________________________________。 答案：(1)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4Ag＋＋4e－===4Ag 4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋ (2)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ Mg2＋＋2Cl－＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ (3)Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑ (4)Cu－2e－===Cu2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ 題組三　與酸、堿、鹽的電解有關(guān)的實驗設(shè)計 4．如圖是一個用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4溶液的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍：6.8～8.0，酸色——紅色，堿色——黃色) 回答下列問題： (1)下列關(guān)于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是________(填編號)； ①A管溶液由紅變黃?、贐管溶液由紅變黃　③A管溶液不變色?、蹷管溶液不變色 (2)寫出A管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式：_____________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________； (3)寫出B管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式：____________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________； (4)檢驗a管中氣體的方法是______________________________ __________________________________________________________________________________________________________________； (5)檢驗b管中氣體的方法是______________________________ __________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)①④ (2)2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)　Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑) (4)用拇指按住管口，取出試管，管口靠近火焰，放開拇指，有爆鳴聲，管口有淡藍(lán)色火焰 (5)用拇指按住管口，取出試管正立，放開拇指，將帶有火星的木條伸入試管內(nèi)會復(fù)燃 題組四　分階段電解的相關(guān)計算 5．[xx江南十校聯(lián)考]用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH。則下列說法正確的是(　　) A．電解過程中陰極沒有氣體生成 B．電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.4 mol C．原CuSO4溶液的濃度為0.1 molL－1 D．電解過程中陽極收集到的氣體體積為1.12 L(標(biāo)況下) 解析：由2CuSO4＋2H2O2Cu＋H2SO4＋O2↑知，如CuSO4未電解完，加CuO即可復(fù)原，而Cu(OH)2相當(dāng)于CuOH2O，故CuSO4電解完后，還電解了部分水。電解析出了0.1 mol Cu，轉(zhuǎn)移電子0.2 mol，而電解0.1 mol H2O轉(zhuǎn)移電子0.2 mol，故轉(zhuǎn)移的電子的總物質(zhì)的量為0.4 mol。 答案：B 6．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝6.0 molL－1，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22.4 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，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4 molL－1 B．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移4 mol電子 C．電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.5 mol D．電解后溶液中c(H＋)為2 molL－1 解析：兩極反應(yīng)：陰極Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑，陽極4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。兩極都收集到1 mol氣體，由陽極可得反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子4 mol，又知生成1 mol H2轉(zhuǎn)移電子2 mol，根據(jù)電子得失守恒可得n(Cu2＋)＝1 mol；再根據(jù)電荷守恒，在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中存在關(guān)系：2c(Cu2＋)＋c(K＋)＝c(NO)，可以求出c(K＋)＝2 molL－1。電解過程中消耗n(OH－)＝4 mol，消耗的n(H＋)＝2 mol，則溶液中留下2 mol H＋，c(H＋)＝4 molL－1。 答案：B 題組五　電化學(xué)的有關(guān)基本計算 7．將兩支惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解，當(dāng)電解液的pH由6.0 變?yōu)?.0時(設(shè)電解時陰極沒有氫析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略)： (1)寫出電極反應(yīng)式陽極：_________________________ _______________________________________________， 陰極：______________________。 (2)電極上應(yīng)析出銀的質(zhì)量是____________。 (3)欲使該溶液復(fù)原應(yīng)加入____________。 解析：由題意可知陽極4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，OH－來自水的電離，OH－濃度減小，水的電離平衡右移，溶液酸性增強(qiáng)，設(shè)陰極上析出銀的質(zhì)量為x，依據(jù)電解規(guī)律，列出物質(zhì)間對應(yīng)關(guān)系式為： 4Ag　～　O2　～　4e－　～　4H＋ 4108103 mg　　　　　　　4 mol x　　　　　　　　　　　　　0.5L10－3mol/L 　　　　　　　　　　?。?.5 L10－6 mol/L 電解前后溶液中H＋的物質(zhì)的量變化超出100倍，可以忽略電解前溶液中H＋的物質(zhì)的量，所以： x＝＝54 mg 由于在兩極上，一極析出Ag，另一極放出O2，故欲使其復(fù)原，應(yīng)加入Ag2O。 答案：(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 4Ag＋＋4e－===4Ag (2)54 mg　(3)Ag2O 題組六　金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 8．下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法正確的是(　　) A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴(yán)重 B．圖b中，開關(guān)由M改置于N時，Cu－Zn合金的腐蝕速率減小 C．圖c中，接通開關(guān)時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大 D．圖d中，Zn－MnO2干電池自放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的 解析：選項A，圖a中，鐵棒發(fā)生電化學(xué)腐蝕，靠近底端的部分與氧氣接觸少，腐蝕程度較輕，錯誤；選項B，圖b中開關(guān)置于M時，Cu－Zn合金作負(fù)極，由M改置于N時，Cu－Zn合金作正極，腐蝕速率減小，正確；選項C，圖c中接通開關(guān)時Zn作負(fù)極，腐蝕速率增大，但氫氣在Pt極上放出，錯誤；選項D，圖d中Zn－MnO2干電池自放電腐蝕主要是由Zn的還原作用引起的，錯誤。 答案：B 9．如圖所示，在大試管里放一段光亮無銹的彎成螺旋狀的鐵絲，把試管倒插入水中，將這個裝置這樣放置約一周后，觀察到鐵絲發(fā)生的變化是________，原因是__________________。試管內(nèi)水面會上升，最終上升高度大約為__________，原因是__________________________。 解析：主要從鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕分析。 答案：鐵絲表面形成一層紅棕色的銹　鐵絲發(fā)生吸氧腐蝕　試管體積的　鐵和O2反應(yīng)，時間較長時耗盡全部O2，而O2約占空氣總體積的，所以試管內(nèi)水面上升高度約為試管體積的 1．[xx北京理綜卷]下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護(hù)法的是(　　) A．水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極 B．金屬護(hù)欄表面涂漆 C．汽車底盤噴涂高分子膜 D．地下鋼管連接鎂塊 解析：形成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極，與電源的負(fù)極相連，A選項正確。 答案：A 2．[xx北京理綜卷]用石墨電極電解CuCl2溶液(如圖所示)。下列分析正確的是(　　) A．a(chǎn)端是直流電源的負(fù)極 B．通電使CuCl2發(fā)生電離 C．陽極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu D．通電一段時間后，在陰極附近觀察到的黃綠色氣體 解析：陽離子向陰極移動、陰離子向陽極移動，可知a為負(fù)極、b為正極，A選項正確；陽極發(fā)生失電子的反應(yīng)生成Cl2、陰極發(fā)生得電子的反應(yīng)生成Cu、C、D選項錯誤；電解質(zhì)的電離與是否通電無關(guān)，B選項錯誤。 答案：A 3．[xx重慶理綜卷]化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用。催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。 (1)催化反硝化法中，H2能將NO還原為N2。25 ℃時，反應(yīng)進(jìn)行10 min，溶液的pH由7變?yōu)?2。 ①N2的結(jié)構(gòu)式為________。 ②上述反應(yīng)的離子方程式為_______________________ _________________________，其平均反應(yīng)速率v(NO)為________molL－1min－1。 ③還原過程中可生成中間產(chǎn)物NO，寫出3種促進(jìn)NO水解的方法________________________________________________________________________。 (2)電化學(xué)降解NO的原理如圖所示。 ①電源正極為________(填“A”或“B”)，陰極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 ②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左－Δm右)為________g。 解析：(1)①N2的結(jié)構(gòu)式為N≡N。 ②由題意可得反應(yīng)的離子方程式為 2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O。 反應(yīng)后pH＝12，則c(OH－)＝0.01 molL－1，Δc(OH－)＝0.01 molL－1－10－7 molL－1≈0.01 molL－1 v(OH－)＝＝ ＝0.001 mol(Lmin)－1， v(NO)＝v(OH－)＝0.001 mol(Lmin)－1 ③促進(jìn)NO水解的方法有：加酸，升高溫度，加水。 (2)圖中NO在AgPt電極附近轉(zhuǎn)化成N2，說明NO在該極得電子，則AgPt電極作陰極，B為負(fù)極，A為正極。陰極反應(yīng)式為： 2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－ ②陽極反應(yīng)為：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移2 mol電子時，左側(cè)生成16 g O2，同時有2 mol H＋向右側(cè)移動，所以左側(cè)溶液質(zhì)量減少了16 g＋2 g＝18 g；右側(cè)生成5.6 g N2，同時質(zhì)量又增加了2 mol H＋，所以右側(cè)溶液質(zhì)量減少了3.6 g，兩側(cè)質(zhì)量變化差為18 g－3.6 g＝14.4 g。 答案：(1)①N≡N ②2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O　0.001 ③加酸，升高溫度，加水 (2)①A　2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－ ②12.4