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電解池 金屬的腐蝕和防護 　　建議用時：40分鐘　　　滿分：100分 一、選擇題(每題6分，共60分) 1．下列金屬防腐的措施中，使用外加電流的陰極保護法的是(　　) A．水中的鋼閘門連接電源的負極 B．金屬護欄表面涂漆 C．汽車底盤噴涂高分子膜 D．地下鋼管連接鎂塊 答案　A 解析　水中的鋼閘門連接電源的負極，鋼閘門為陰極，從而得以保護，A正確；金屬護欄表面涂漆的原理是隔絕金屬護欄與空氣接觸，從而減緩金屬護欄的腐蝕，B錯誤；汽車底盤噴涂高分子膜的原理也是隔絕與空氣的接觸，C錯誤；地下鋼管連接鎂塊形成了原電池，屬于犧牲陽極的陰極保護法，D錯誤。 2．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 答案　B 解析　因液面處氧氣的濃度大且與海水接觸，故在液面處鐵棒腐蝕最嚴重，A錯誤；接通開關(guān)后形成原電池，Zn的腐蝕速率增大，H＋在Pt電極上放電產(chǎn)生H2，C錯誤；干電池自放電腐蝕主要是由Zn的還原作用引起的，D錯誤。 3．以石墨為電極，電解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列說法錯誤的是(　　) A．陰極附近溶液呈紅色 B．陰極逸出氣體 C．陽極附近溶液呈藍色 D．溶液的pH變小 答案　D 解析　以石墨為電極，電解KI溶液的方程式是2KI＋2H2OI2＋H2↑＋2KOH。在陰極由于產(chǎn)生氫氣，溶液顯堿性，遇酚酞溶液變?yōu)榧t色，A正確；陰極有H2生成，B正確；由于其中含有少量酚酞和淀粉，所以在陽極附近碘單質(zhì)遇淀粉，溶液變?yōu)樗{色，C正確；因為產(chǎn)生了堿，溶液堿性增強，所以溶液的pH變大，D錯誤。 4.如圖是一個石墨作電極，電解稀的Na2SO4溶液的裝置，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．逸出氣體的體積，A電極的小于B電極的 B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體 C．A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍色 D．電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分攪拌后溶解呈中性 答案　D 解析　A、B電極反應式分別為4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，相同溫度和壓強下，A電極生成氣體體積大于B電極，A錯誤；陽極上生成O2，陰極上生成H2，O2和H2都是無色無味氣體，B錯誤；由電極反應式知，A電極附近溶液呈堿性，B電極附近溶液呈酸性，則A電極溶液呈藍色，B電極溶液呈紅色，C錯誤；惰性電極電解稀的Na2SO4溶液，實際是電解水，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性，D正確。 5.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。下列說法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，X電極上反應式是 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2＋濃度不變 C．在鐵片上鍍銅時，Y是純銅 D．制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂 答案　D 解析　氯堿工業(yè)中陽極是Cl－放電生成Cl2，A錯誤；電解精煉銅時陽極粗銅溶解，陰極Cu2＋放電析出Cu，但是粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，使得溶液中Cu2＋濃度變小，B錯誤；鐵片上鍍銅時，陰極應該是鐵片，陽極是純銅，C錯誤；D正確。 6.工業(yè)上，常用NCl3制備水的消毒劑ClO2。利用如圖裝置電解氯化銨和鹽酸的混合溶液制得NCl3(已知NCl3的水溶液具有漂白性)。下列推斷正確的是(　　) A．石墨極為正極 B．鐵極附近電解質(zhì)溶液的pH減小 C．每生成1 mol NCl3時必轉(zhuǎn)移3 mol電子 D．電解反應為NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑ 答案　D 解析　石墨極為陽極，A錯誤；鐵為陰極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，故溶液的酸性逐漸減弱，pH增大，B錯誤；每生成1 mol NCl3，必轉(zhuǎn)移6 mol電子，C錯誤。 7．在微電子工業(yè)中NF3常用作氮化硅的蝕刻劑，工業(yè)上通過電解含NH4F等的無水熔融物生產(chǎn)NF3，其電解原理如圖。下列說法不正確的是(　　) A．a(chǎn)電極為電解池的陽極 B．陽極的電極反應式：NH＋3F－－6e－===NF3＋4H＋ C．H＋由b極移向a極，并參與電極反應 D．電解過程中可能還會生成少量氧化性極強的氣體單質(zhì)，該氣體的分子式是F2 答案　C 解析　由圖示可知H＋在陰極(b)得到電子生成H2，則a電極是電解池的陽極，A正確；陽極是NH失去電子生成NF3和H＋，B正確；陽離子(H＋)由陽極(a)流向陰極(b)，并參與電極反應，C錯誤；電解過程中，F(xiàn)－可能在陽極失去電子生成氧化性極強的F2，D正確。 8．電解法處理酸性含鉻(主要含有Cr2O)廢水時，以鐵板作陰、陽極，處理過程中存在反應Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式被除去，下列說法不正確的是(　　) A．陽極反應為Fe－2e－===Fe2＋ B．過程中有Fe(OH)3沉淀生成 C．電解過程中溶液pH不會變化 D．電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子，最多有1 mol Cr2O被還原 答案　C 解析　Fe板作陽極，為活性電極，F(xiàn)e失電子，發(fā)生氧化反應生成Fe2＋，陽極反應為Fe－2e－===Fe2＋，A項正確；陰極發(fā)生還原反應，溶液中的H＋得到電子生成氫氣，H＋濃度減小，鐵離子水解生成Fe(OH)3沉淀，B項正確；由反應Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O可知，處理過程中消耗H＋，溶液的酸性減弱，溶液pH增大，C項錯誤；Fe－2e－===Fe2＋，則電路中每轉(zhuǎn)移12 mol電子需要消耗6 mol Fe，再根據(jù)處理過程的反應方程式，得6Fe～12e－～6Fe2＋～Cr2O，故被還原的Cr2O的物質(zhì)的量為1 mol，D項正確。 9．(2018青島模擬)假設(shè)圖中原電池產(chǎn)生的電壓、電流強度均能滿足電解、電鍍要求，即為理想化。①～⑧為各裝置中的電極編號。下列說法錯誤的是(　　) A．當K閉合時，裝置A發(fā)生吸氧腐蝕，在電路中作電源 B．當K斷開時，裝置B鋅片溶解，有氫氣產(chǎn)生 C．當K閉合后，整個電路中電子的流動方向為③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④ D．當K閉合后，裝置A、B中溶液的pH均變大 答案　A 解析　當K閉合時，裝置B能自發(fā)進行氧化還原反應，所以裝置B為原電池，則裝置A、C、D都是電解池，A項錯誤；當K斷開時，裝置B不能構(gòu)成原電池，鋅片和稀硫酸發(fā)生化學腐蝕而溶解，有氫氣產(chǎn)生，B項正確；當K閉合后，裝置B為原電池，裝置A、C、D為電解池，電子從負極流向陰極，再從陽極流向陰極，所以整個電路中電子的流動方向為③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④，C項正確；當K閉合后，裝置A中陰極上H＋放電，陽極上Cl－放電，導致溶液中OH－濃度增大，溶液的pH增大，裝置B中正極上H＋放電導致溶液中H＋濃度減小，溶液的pH增大，D項正確。 10．(2018武漢調(diào)研)廚房垃圾發(fā)酵液通過電滲析法處理，同時得到乳酸的原理如圖所示(圖中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根離子)。下列說法正確的是(　　) A．通電后，陽極附近pH增大 B．電子從負極經(jīng)電解質(zhì)溶液回到正極 C．通電后，A－通過陰離子交換膜從陰極區(qū)進入濃縮室 D．當電路中通過2 mol電子的電量時，會有1 mol O2生成 答案　C 解析　由題圖可知，陽極上電解水產(chǎn)生H＋和O2，所以通電后，陽極附近pH減小，A項錯誤；電子不進入電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液導電是通過帶電離子的定向移動，B項錯誤；電解池中，陰離子向陽極方向移動，故通電后，A－通過陰離子交換膜從陰極區(qū)進入濃縮室，C項正確；根據(jù)陽極的電極反應式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，當電路中通過2 mol電子的電量時，會有0.5 mol O2生成，D項錯誤。 二、非選擇題(共40分) 11．(20分)某興趣小組的同學用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學的問題。當閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流計的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。 請回答下列問題： (1)甲池為________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應式為__________________________。 (2)乙池中A(石墨)電極的名稱為________(填“正極”“負極”“陰極”或“陽級”)，總反應方程式為______________________________。 (3)當乙池中B極質(zhì)量增加5.40 g時，甲池中理論上消耗O2的體積為________mL(標準狀況下)，丙池中________極析出________g銅。 (4)若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時間后，甲中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)；丙中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)。 答案　(1)原電池　CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O (2)陽極　4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3 (3)280　D　1.60　(4)減小　增大 解析　(1)甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負極，電極反應式為CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。 (2)乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液，其中A作陽極，B作陰極，總反應式為：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2↑＋4HNO3。 (3)根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移的電子相同，得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝ L＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝ g＝1.60 g。 (4)若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，根據(jù)丙中總反應2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，則溶液pH增大，而甲中總反應為2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH減小。 12．(20分)如圖裝置甲是某可充電電池的示意圖，該電池放電的化學方程式為2K2S2＋KI3===K2S4＋3KI，圖中的離子交換膜只允許K＋通過，C、D、F均為石墨電極，E為銅電極。工作一段時間后，斷開K，此時C、D兩電極產(chǎn)生的氣體體積相同，E電極質(zhì)量減少1.28 g。 (1)裝置甲的A電極為電池的________極，電解質(zhì)中的K＋從離子交換膜的________(填“左側(cè)”或“右側(cè)”，下同)向離子交換膜的________遷移；B電極的電極反應式為________________________。 (2)裝置乙D電極析出的氣體是________，體積為________ mL(標準狀況)。 (3)若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液。從反應初始至反應結(jié)束，丙裝置溶液中金屬陽離子物質(zhì)的量濃度與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量的變化關(guān)系如圖所示。 Ⅰ.圖中②表示的是________(填金屬離子符號)的變化曲線。 Ⅱ.反應結(jié)束后，若用0.5 molL－1 NaOH溶液沉淀丙裝置溶液中的金屬陽離子(設(shè)溶液體積為100 mL)，則至少需要0.5 molL－1 NaOH溶液________ mL。 答案　(1)負　左側(cè)　右側(cè)　I＋2e－===3I－　 (2)H2(或氫氣)　224　(3)Ⅰ.Fe2＋　Ⅱ.28 解析　(1)由E電極(銅)的質(zhì)量減少可知E為陽極，則F為陰極，A為負極，B為正極，C為陽極，D為陰極。原電池中陽離子從負極移向正極，即K＋由左側(cè)透過離子交換膜移向右側(cè)。根據(jù)電池放電的化學方程式知，I在正極得電子發(fā)生還原反應，生成I－。 (2)D電極上首先發(fā)生反應Cu2＋＋2e－===Cu，當Cu2＋消耗盡時，發(fā)生反應2H＋＋2e－===H2↑，根據(jù)得失電子守恒，該電極析出的H2的體積(標準狀況下)為： 22400 mLmol－1＝224 mL。 (3)Ⅰ.若將裝置丙中的NaCl溶液改換成FeCl2和FeCl3的混合溶液，則電解時，陽極(E電極)發(fā)生反應Cu－2e－===Cu2＋，陰極(F電極)發(fā)生反應Fe3＋＋e－===Fe2＋，故①、②、③分別表示Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋的變化曲線。Ⅱ.由題圖中曲線可以看出，反應后溶液中c(Cu2＋)＝210－2 molL－1，c(Fe2＋)＝510－2 molL－1，c(Fe3＋) ＝0 molL－1，要使溶液中的金屬陽離子完全沉淀，需要n(NaOH)＝[n(Cu2＋)＋n(Fe2＋)]2＝(0.02 molL－1＋0.05 molL－1)0.1 L2＝0.014 mol，V(NaOH)＝＝0.028 L，即28 mL。