廣西2019年高考化學一輪復習 考點規(guī)范練18 電解池 金屬的電化學腐蝕與防護 新人教版.docx
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考點規(guī)范練18 電解池 金屬的電化學腐蝕與防護 (時間:45分鐘 滿分:100分) 一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。每小題只有一個選項符合題目要求) 1.如圖是CO2電催化還原為CH4的工作原理示意圖。下列說法不正確的是( ) A.該過程是電能轉(zhuǎn)化為化學能的過程 B.一段時間后,①池中n(KHCO3)不變 C.一段時間后,②池中溶液的pH一定下降 D.銅電極的電極反應式為CO2+8H++8e-CH4+2H2O 2.為探究鋼鐵的吸氧腐蝕原理設(shè)計了如圖所示裝置,下列有關(guān)說法中錯誤的是( ) A.正極的電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH- B.將石墨電極改成Mg電極,難以觀察到鐵銹生成 C.若向自來水中加入少量NaCl(s),可較快地看到鐵銹 D.分別向鐵、石墨電極附近吹入O2,前者鐵銹出現(xiàn)較快 3.(2018河南天一大聯(lián)考階段檢測)普通電解精煉銅的方法所制備的銅中仍含雜質(zhì),利用下面的雙膜(陰離子交換膜和過濾膜)電解裝置可制備高純度的Cu。下列有關(guān)敘述中正確的是( ) A.電極a為粗銅,電極b為精銅 B.甲膜為過濾膜,可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進入陰極區(qū) C.乙膜為陰離子交換膜,可阻止雜質(zhì)陽離子進入陰極區(qū) D.當電路中通過1 mol電子時,可生成32 g精銅 4.關(guān)于下列裝置的說法中正確的是( ) A.裝置①中,鹽橋中的K+移向ZnSO4溶液一端 B.裝置②工作一段時間后,a極附近溶液的pH增大 C.用裝置③精煉銅時,c極為粗銅 D.裝置④中電子在外電路由Zn流向Fe,裝置中有Fe2+生成 5.用如圖所示裝置除去含CN-、Cl-廢水中的CN-時,控制溶液pH為9~10,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.陽極的電極反應式:Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O C.陰極的電極反應式:2H2O+2e-H2↑+2OH- D.除去CN-的反應:2CN-+5ClO-+2H+N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O 6.納米級Cu2O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關(guān)注。采用離子交換膜控制陽極電解液中OH-的濃度制備納米級Cu2O的裝置如圖所示,總反應為2Cu+H2OCu2O+H2↑。下列說法不正確的是( ) A.鈦(Ti)電極表面發(fā)生氧化反應 B.陽極附近溶液的pH逐漸減小 C.離子交換膜宜采用陰離子交換膜 D.陽極表面總反應式是2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O 7.LiOH常用于制備鋰離子電池的正極材料。工業(yè)上常利用如圖裝置電解制備LiOH,兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。下列說法正確的是( ) A.a是電源的負極 B.B極區(qū)電解液為LiOH溶液 C.A電極的電極反應式為4OH--4e-2H2O+O2↑ D.每產(chǎn)生標準狀況下2.24 L氫氣,就有0.1 mol陽離子通過交換膜進入陰極區(qū) 8.將等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和KCl溶液等體積混合后,用石墨電極進行電解,電解過程中,溶液pH隨時間t變化的曲線如圖所示,則下列說法錯誤的是( ) A.AB段陽極只產(chǎn)生Cl2,陰極只產(chǎn)生Cu B.BC段表示在陰極上是H+放電產(chǎn)生了H2 C.CD段相當于電解水 D.陽極先析出Cl2,后析出O2,陰極先產(chǎn)生Cu,后析出H2 二、非選擇題(本題共3個小題,共52分) 9.(12分)如圖所示3套實驗裝置,分別回答下列問題。 (1)裝置1為鐵的吸氧腐蝕實驗。一段時間后,向插入鐵釘?shù)牟Ａ矁?nèi)滴入K3[Fe(CN)6]溶液,即可觀察到鐵釘附近的溶液出現(xiàn)藍色沉淀,表明鐵被 (填“氧化”或“還原”);向插入石墨電極的玻璃筒內(nèi)滴入酚酞溶液,可觀察到石墨電極附近的溶液變紅,該電極反應式為 。 (2)裝置2中的石墨作 (填“正”或“負”)極,該裝置發(fā)生的總反應的離子方程式為 。 (3)裝置3中甲燒杯盛放100 mL 0.2 molL-1的氯化鈉溶液,乙燒杯盛放100 mL 0.5 molL-1的硫酸銅溶液。反應一段時間后,停止通電。向甲燒杯中滴入幾滴酚酞溶液,觀察到石墨電極附近溶液首先變紅。 ①電源的M端為 極;甲燒杯中鐵極的電極反應式為 。 ②乙燒杯中電解反應的離子方程式為 。 ③停止通電后,取出Cu電極,洗滌、干燥、稱量,電極增重0.64 g,甲燒杯中產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積為 mL。 10.(20分)(1)用間接電化學法除去NO的過程,如圖所示: 已知電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間,寫出陰極的電極反應式: 。 用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理: 。 (2)目前已開發(fā)出電解法制取ClO2的新工藝。 ①用石墨作電極,在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2(如圖所示),寫出陽極產(chǎn)生ClO2的電極反應式: 。 ②電解一段時間,當陰極產(chǎn)生的氣體體積為112 mL(標準狀況)時,停止電解,通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為 mol;用平衡移動原理解釋陰極區(qū)pH增大的原因: 。 (3)①鋼鐵銹蝕的圖示如圖a所示: 用箭頭表示出圖a中電子的運動方向;請你分析高鐵鐵軌銹蝕的原因是 。 圖a 圖b ②我國的科技人員為了消除SO2的污染,變廢為寶,利用原電池原理,設(shè)計由SO2和O2來制備硫酸。設(shè)計裝置如圖b所示,電極A、B為多孔的材料。 A極為 (填“正極”或“負極”)。 B極的電極反應式是 。 11.(2018山東煙臺自主練習)(20分)鉻是常見的過渡金屬之一,研究鉻的性質(zhì)具有重要意義。 (1)在如圖裝置中,觀察到裝置甲中銅電極上產(chǎn)生大量的無色氣體;而裝置乙中銅電極上無氣體產(chǎn)生,鉻電極上產(chǎn)生大量紅棕色氣體。由此可得到的結(jié)論是 。 (2)工業(yè)上使用下圖裝置,采用石墨作電極電解Na2CrO4溶液,使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7,其轉(zhuǎn)化原理為 。 (3)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水,它們是工業(yè)廢水造成鉻污染的主要原因。要將Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化為Cr(Ⅲ)常見的處理方法是電解法。 將含Cr2O72-的廢水通入電解槽內(nèi),用鐵作陽極,在酸性環(huán)境中,加入適量的NaCl進行電解,使陽極生成的Fe2+和Cr2O72-發(fā)生反應,其離子方程式為 。陰極上Cr2O72-、H+、Fe3+都可能放電。若Cr2O72-放電,則陰極的電極反應式為 ;若H+放電,則陰極區(qū)形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀,已知:常溫下,Cr3+Cr(OH)3CrO2-,則陰極區(qū)溶液pH的范圍為 。 考點規(guī)范練18 電解池 金屬的電化學腐蝕與防護 1.B 該裝置是一個電解池,電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置,A項正確;在電解池的陰極上發(fā)生二氧化碳得電子的還原反應,即CO2+8H++8e-CH4+2H2O,一段時間后,氫離子濃度減小,氫氧根離子濃度增大,氫氧根離子會和①池中的碳酸氫鉀反應,所以n(KHCO3)會減小,B項錯誤;在電解池的陽極上,是陰離子(氫氧根離子)發(fā)生失電子的氧化反應,所以酸性增強,pH一定下降,C項正確;銅電極的電極反應式為CO2+8H++8e-CH4+2H2O,D項正確。 2.D 鐵是負極,失電子被氧化成Fe2+,在正極氧氣得電子發(fā)生還原反應生成OH-,故將氧氣吹向石墨電極,鐵銹出現(xiàn)得更快,A項正確、D項錯誤;若將石墨電極換成Mg電極,則負極為Mg,Fe被保護,難以看到鐵生銹,B項正確;向自來水中加入NaCl(s),可使電解質(zhì)溶液的導電能力增強,加快腐蝕速率,C項正確。 3.D 由題意結(jié)合電解原理可知,電極a是陰極,為精銅,電極b是陽極,為粗銅,A項錯誤;甲膜為陰離子交換膜,可阻止雜質(zhì)陽離子進入陰極區(qū),B項錯誤;乙膜為過濾膜,可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進入陰極區(qū),C項錯誤;當電路中通過1mol電子時,可生成0.5mol精銅,其質(zhì)量為32g,D項正確。 4.B 在裝置①中,金屬鋅是負極,金屬銅是正極,鹽橋中的K+移向CuSO4溶液一端,故A項錯誤;裝置②是電解池,陰極上是氫離子得電子發(fā)生還原反應,氫離子濃度減小,所以a極附近溶液的pH增大,故B項正確;電解精煉銅時,電解池的陽極是粗銅,陰極是精銅,即c極為精銅,故C項錯誤;在裝置④中,金屬鋅是負極,金屬鐵是正極,電子在外電路從負極Zn流向正極Fe,裝置中鐵電極上會產(chǎn)生氫氣,故D項錯誤。 5.D 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,A項正確;Cl-要生成ClO-,Cl的化合價升高,故在陽極發(fā)生氧化反應,又已知該溶液呈堿性,故B項正確;陽離子在電解池的陰極得電子發(fā)生還原反應,堿性條件下,H2O提供陽離子H+,故C項正確;由于溶液呈堿性,故除去CN-發(fā)生的反應為2CN-+5ClO-+H2ON2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-,D項錯誤。 6.A 鈦(Ti)電極為陰極,氫離子得電子,發(fā)生還原反應,A項錯誤;陽極附近溶液的氫氧根離子參加電極反應,pH逐漸減小,B項正確;離子交換膜宜采用陰離子交換膜,氫氧根離子能從陰極區(qū)移動到陽極區(qū),C項正確;陽極電極反應式為2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O,D項正確。 7.B 根據(jù)圖示可知,B電極上有氫氣生成,則B為電解池陰極,A為陽極,a為正極、b為負極,陰極電極反應式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,陽極反應式為2Cl--2e-Cl2↑。根據(jù)以上分析知,A項錯誤;A極是陽極、B極是陰極,B電極反應式為2H2O+2e-2OH-+H2↑,有氫氧根離子生成,所以B極區(qū)電解液為LiOH溶液,A極區(qū)電解質(zhì)溶液為LiCl溶液,B項正確;A電極上氯離子放電,電極反應式為2Cl--2e-Cl2↑,C項錯誤;每產(chǎn)生標準狀況下2.24L氫氣,就有0.2mol電子轉(zhuǎn)移,根據(jù)電荷守恒知,有0.2mol陽離子通過交換膜進入陰極區(qū),D項錯誤。 8.B 設(shè)Cu(NO3)2和KCl的物質(zhì)的量各為nmol,在AB段,陽極發(fā)生反應2Cl--2e-Cl2↑,陰極發(fā)生反應Cu2++2e-Cu,陽極nmol氯離子失nmol電子,陰極上12nmol銅離子得nmol電子,由于混合后的溶液呈酸性,銅離子濃度逐漸減小,溶液pH逐漸增大,A項正確;在BC段,陽極發(fā)生反應2H2O-4e-4H++O2↑,陰極發(fā)生反應Cu2++2e-Cu,陰極上12nmol銅離子再得nmol電子,溶液中氫離子濃度增大,溶液的pH迅速減小,B項錯誤;在CD段,陽極發(fā)生反應4OH--4e-2H2O+O2↑,陰極發(fā)生反應2H++2e-H2↑,實質(zhì)是電解水,溶液中氫離子濃度逐漸增大,pH減小,C項正確;由上述分析可知,陽極先析出Cl2,后析出O2,陰極先產(chǎn)生Cu,后析出H2,D項正確。 9.答案(1)氧化 O2+4e-+2H2O4OH- (2)正 Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+ (3)①正 Fe-2e-Fe2+?、?Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ ③224 解析(1)鐵發(fā)生吸氧腐蝕,鐵被氧化生成Fe2+,正極發(fā)生還原反應,氧氣得到電子被還原生成OH-,電極反應式為O2+4e-+2H2O4OH-。(2)銅可被Fe3+氧化,發(fā)生反應Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,形成原電池時,銅為負極,發(fā)生氧化反應,石墨電極為正極。(3)由題意知,甲池中石墨電極為陰極,則鐵極為陽極,乙池中銅作陰極,石墨電極作陽極。①鐵極為陽極,電極反應式為Fe-2e-Fe2+,則M端為正極;②乙燒杯中用銅作陰極、石墨電極作陽極來電解硫酸銅溶液,陽極上氫氧根離子放電生成氧氣,陰極上銅離子放電析出銅,電解方程式為2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+;③取出Cu電極,洗滌、干燥、稱量,電極增重0.64g,則生成Cu的物質(zhì)的量為0.64g64gmol-1=0.01mol,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01mol2=0.02mol,甲燒杯中,陽極鐵被氧化,陰極產(chǎn)生氫氣, 2H2O+2e-2OH-+H2↑ 2mol 22.4L 0.02mol V V=22.4L0.02mol2mol=0.224L,即224mL。 10.答案(1)2HSO3-+2H++2e-S2O42-+2H2O 2NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3- (2)①Cl-+2H2O-5e-ClO2↑+4H+?、?.01 在陰極發(fā)生2H++2e-H2↑,H+濃度減小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移動,OH-濃度增大,pH增大 (3)① Fe-2e-Fe2+;由于電解質(zhì)溶液中有H2CO3溶液,電離出氫離子,2H++2e-H2↑,發(fā)生析氫腐蝕。電解質(zhì)溶液中又溶有氧氣,O2+2H2O+4e-4OH-,發(fā)生吸氧腐蝕?、谡龢O SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+ 解析(1)陰極發(fā)生還原反應,是亞硫酸氫根離子得電子生成S2O42-,電極反應式為2HSO3-+2H++2e-S2O42-+2H2O;S2O42-與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應,生成氮氣和亞硫酸氫根,離子反應方程式為2NO+2S2O42-+2H2ON2+4HSO3-。 (2)①由題意可知,氯離子放電生成ClO2,由元素守恒可知,有水參加反應,同時生成氫離子,電極反應式為Cl-+2H2O-5e-ClO2↑+4H+。②在陰極發(fā)生2H++2e-H2↑,氫氣的物質(zhì)的量為0.112L22.4Lmol-1=0.005mol,通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子,通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.005mol2=0.01mol,電解時陰極H+濃度減小,使得H2OOH-+H+的平衡向右移動,溶液的pH增大。 (3)①鋼鐵含有鐵和碳,鐵為負極,碳為正極,電子由負極流向正極,故電子的移動方向可表示為;高鐵鐵軌銹蝕的原因是鐵為負極發(fā)生氧化反應Fe-2e-Fe2+。由于電解質(zhì)溶液中有H2CO3,電離出氫離子,2H++2e-H2↑,發(fā)生析氫腐蝕。電解質(zhì)溶液中又溶有氧氣,O2+2H2O+4e-4OH-,發(fā)生吸氧腐蝕。②由題意可知原電池目的是用SO2與O2反應來制備硫酸,B極生成硫酸,則通入的氣體應為SO2,硫元素由+4價升高到+6價,發(fā)生氧化反應,B極為負極,A極為正極。B極SO2中硫元素由+4價升高到+6價,發(fā)生氧化反應,發(fā)生的電極反應式為SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+。 11.答案(1)由裝置甲中現(xiàn)象知鉻的金屬活動性比銅強;由裝置乙中現(xiàn)象知常溫下鉻在濃硝酸中鈍化 (2)陽極反應為4OH--4e-O2↑+2H2O,使c(H+)增大,從而導致反應2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O發(fā)生 (3)Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O Cr2O72-+6e-+14H+2Cr3++7H2O 8下載提示(請認真閱讀)
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