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專題八　電化學基礎(chǔ)　金屬的腐蝕與防護 1．[2018遼寧省大石橋市月考]化學與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)，下列說法不正確的是(　　) A．鋼鐵在海水中比在河水中更易被腐蝕，主要原因是海水含氧量高 B．硅膠多孔，吸水能力強，常用作袋裝食品的干燥劑 C．用純堿溶液清洗油污時，加熱可以提高去污能力 D．高純硅廣泛應用于太陽能電池、計算機芯片 2．[2018浙江省溫州市二模]某電化學氣敏傳感器的工作原理如圖所示，下列說法不正確的是(　　) A．a(chǎn)極為負極 B．b極的電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－ C．電解質(zhì)溶液中的OH－ 移向a極 D．該傳感器工作一段時間后，電解質(zhì)溶液的pH值將變大 3．[2018全國卷Ⅱ]我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na－CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負載碳鈉米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列說法錯誤的是(　　) A．放電時，ClO向負極移動 B．充電時釋放CO2，放電時吸收CO2 C．放電時，正極反應為：3CO2＋4e－===2CO＋C D．充電時，正極反應為：Na＋＋e－ ===Na 4．[2018北京通州區(qū)二模]研究金屬腐蝕及防護的裝置如圖所示。 下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．圖1：a點溶液變紅 B．圖1：a點的鐵比b點的鐵腐蝕嚴重 C．圖2：若d為鋅，則鐵不易被腐蝕 D．圖2：正極的電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 5．[2018浙江省金華市十校聯(lián)考]某高能電池以稀硫酸作為電解質(zhì)溶液，其總反應式為CH2===CH2＋O2===CH3COOH。下列說法正確的是(　　) A．在電池工作過程中，溶液中的SO向正極移動 B．隨著反應的進行，正極區(qū)域附近溶液的pH變小 C．當轉(zhuǎn)移4 mol電子時，溶液中的CH3COOH分子數(shù)為NA(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值) D．負極的電極反應式為CH2===CH2－4e－＋2H2O===CH3COOH＋4H＋ 6．[2018福建省羅源一中月考]LiFePO4電池穩(wěn)定性高、 安全、 對環(huán)境友好， 其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　　) A．a(chǎn)極是電池的負極 B．電池工作時， 正極可發(fā)生反應：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4 C．電池充電時間越長，x值越小 D．電池工作時，外電路中流過 0.1 mol 電子，負極材料減重 0.7 g 7．[2018安徽省江南十校沖刺聯(lián)考]利用下圖所示裝置從海水中提取CO2，有利于減少環(huán)境中溫室氣體的含量。下列說法正確的是(　　) A．通電后，a室的pH增大 B．中間隔室發(fā)生的反應：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，從而提取CO2 C．陰極反應式為2H＋－2e－===H2↑ D．當電路中通過1 mol電子的電量時，會有22.4 L CO2氣體產(chǎn)生 8．[2018浙江省杭十四中月考]某原電池裝置如圖所示，電池總反應為2Ag＋Cl2===2AgCl。下列說法正確的是(　　) A．正極反應為AgCl＋e－===Ag＋Cl－ B．放電時，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成 C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應隨之改變 D．當電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子 9．[2018沈陽市質(zhì)量監(jiān)測]在一定條件下，用石墨電極電解0.5 mol/L CuSO4溶液(含H2SO4 )，監(jiān)測到陽極附近溶液pH隨著通電時間的延長而變化，數(shù)據(jù)如下表所示，下列說法不正確的是(　　) 通電前pH 通電后pH 瞬間 20s 40s 60s 80s 100s 120s …… 2.35 2.55 2.50 2.48 2.45 2.41 2.35 2.25 …… A.通電瞬間，陽離子向陰極移動 B．電解過程中，陽極發(fā)生的電極反應是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C．通電后pH下降過程中，陰極發(fā)生的主要電極反應是Cu2＋＋2e－===Cu D．通電后pH下降過程中，H＋向陰極的移動速率大于其在陽極的生成速率 10．[2018遼寧省葫蘆島市月考]混合動力汽車(HEV) 中使用了鎳氫電池，其工作原理如圖所示：其中M為儲氫合金，MH為吸附了氫原子的儲氫合金，KOH 溶液作電解液。關(guān)于鎳氫電池，下列說法不正確的是(　　) A．充電時，陰極附近pH降低 B．電動機工作時溶液中OH－向甲移動 C．放電時正極反應式為：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－ D．電極總反應式為：MH＋NiOOHM＋Ni(OH)2 11．[2018湖南聯(lián)考]某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3和K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料，該電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．電極a為負極，發(fā)生氧化反應 B．CO向正極移動 C．正極的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．此電池在常溫下也能工作 12．[2018河北省定州中學月考]用電解法可制取有廣泛用途的Na2FeO4：Fe＋2H2O＋2NaOHNa2FeO4＋3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeOH，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。下列說法不正確的是(　　) A．a(chǎn)是電源的正極 B．電解一段時間后，c(OH－)降低的區(qū)域在陰極室 C．電解過程中，陽極發(fā)生的電極方程式為Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O D．如圖2，N點c(Na2FeO4)低于最高值的原因是氫氧化鈉溶液濃度過高 13．[2018河北省沖刺模考]一種新型鎂－銻液態(tài)金屬儲能電池工作原理如圖所示。其中的液體由于密度不同，在重力作用下分為三層，工作時中間層熔融鹽的組成不變。下列說法正確的是(　　) A．太陽能電池的工作原理為光能→化學能→電能 B．放電時，Cl－向上移動進入液態(tài)Mg C．充電時，電極N與太陽能電池的負極相連 D．充電時，外電路中流過0.2 mol電子，陰極質(zhì)量增加2.4 g 14．[2018北京市海淀區(qū)模擬]太陽能、風能發(fā)電逐漸得到廣泛應用，在發(fā)電系統(tǒng)中安裝儲能裝置有助于持續(xù)穩(wěn)定供電，其構(gòu)造的簡化圖如下： (1)下列說法中，正確的是________( 填字母序號)。 a．太陽能、風能都是清潔能源 b．太陽能電池組實現(xiàn)了太陽能到電能的轉(zhuǎn)化 c．控制系統(tǒng)能夠控制儲能系統(tǒng)是充電還是放電 d．陽光或風力充足時，儲能系統(tǒng)實現(xiàn)由化學能到電能的轉(zhuǎn)化 (2)全釩液流電池是具有發(fā)展前景的、用作儲能系統(tǒng)的蓄電池。已知放電時V2＋發(fā)生氧化反應，則放電時電極A 的電極反應式為____________；充電時電極B 做____________極。 (3)含釩廢水會造成水體污染，對含釩廢水(除VO外，還含有Al3＋，F(xiàn)e3＋等)進行綜合處理可實現(xiàn)釩資源的回收利用，流程如下： 已知溶液pH 范圍不同時，釩的存在形式如下表所示： 釩的化合價 pH<2 pH>11 ＋4價 VO2＋，VO(OH)＋ VO(OH) ＋5價 VO VO ①加入NaOH 調(diào)節(jié)溶液pH至13時，沉淀1達最大量，并由灰白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色，用化學用語表示加入NaOH 后生成沉淀1的反應過程為__________、____________；所得濾液1中，鋁元素的存在形式為____________。 ②向堿性的濾液1(V的化合價為＋4)中加入H2O2的作用是__________________(用離子方程式表示)。 15．[2018遼寧省大石橋市月考]人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素(CO(NH2)2)，原理如圖。 (1)電源的負極為________(填“A”或“B”)。 (2)陽極室中發(fā)生的反應依次為______________、______________。 (3)電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將________；若兩極共收集到氣體13.44 L(標準狀況)，則除去的尿素為________g(忽略氣體的溶解)。 專題八　電化學基礎(chǔ)　金屬的腐蝕與防護 1．A　鋼鐵在海水中比在河水中更易被腐蝕，主要原因是海水中氯化鈉濃度高， A項不正確；硅膠多孔，吸水能力強，常用作袋裝食品的干燥劑， B項正確；用純堿溶液清洗油污時，加熱可以促進碳酸鈉水解產(chǎn)生氫氧化鈉，提高去污能力， C項正確； 高純硅廣泛應用于太陽能電池、計算機芯片， D項正確。 2．D　該傳感器在工作過程中，負極上氨氣失電子生成氮氣，則a為負極，氧氣在正極上得電子生成氫氧根離子，其電池的總反應為4NH3＋3O2===4N2＋6H2O；該傳感器在工作過程中，負極上氨氣失電子生成氮氣，則a為負極，A項正確；氧氣在正極上得電子生成氫氧根離子， b極的電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－， B項正確；堿性條件下，氨氣失電子生成氮氣和水，則a極的電極反應式為2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，消耗OH－，電解質(zhì)溶液中的OH－ 移向a極， C項正確；該傳感器在工作過程中總反應為4NH3＋3O2===4N2＋6H2O，所以KOH的物質(zhì)的量不變，pH值不變， D項錯誤。 3．D　放電時是原電池，陰離子ClO向負極移動，A項正確；電池的總反應為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C，因此充電時釋放CO2，放電時吸收CO2，B項正確；放電時是原電池，正極是二氧化碳得到電子轉(zhuǎn)化為碳，反應為：3CO2＋4e－===2CO＋C，C項正確；充電時是電解池，正極與電源的正極相連，作陽極，發(fā)生失去電子的氧化反應，反應為2CO＋C－4e－===3CO2，D項錯誤。 4．B　圖1：a點氧氣得電子產(chǎn)生氫氧根離子，溶液呈堿性遇酚酞溶液變紅， A項正確；圖1：a點為正極得電子， b點為負極鐵失電子產(chǎn)生亞鐵離子，b點鐵腐蝕嚴重， B項不正確；圖2：若d為鋅為負極失電子，則鐵為正極，不易被腐蝕， C項正確； 圖2：正極氧氣得電子產(chǎn)生氫氧根離子，電極反應式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－， D項正確。 5．D　根據(jù)原電池的工作原理，陰離子向負極移動，即SO向負極移動， A項錯誤；電解質(zhì)是硫酸，O2在正極得電子，正極反應式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，正極區(qū)域pH增大， B項錯誤； C2H4中C的平均價態(tài)為－2價，乙酸中C的平均價態(tài)為0價，因此C2H4在負極上參與反應生成CH3COOH，負極反應式為CH2===CH2＋2H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋，當轉(zhuǎn)移4 mol電子時，生成1 mol CH3COOH，但CH3COOH屬于弱電解質(zhì)，部分電離，因此溶液CH3COOH分子的物質(zhì)的量小于1 mol, C項錯誤；根據(jù)電池總反應，電解質(zhì)是硫酸，因此負極反應式為CH2===CH2＋2H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋，D項正確。 6．C　在原電池中，陽離子向正極移動，根據(jù)圖示Li＋向右移動，說明電極b為正極，電極a為負極，A項正確；電池工作時，正極Li1－xFePO4得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－＝LiFePO4，B項正確；電池充電時間越長，轉(zhuǎn)移電子數(shù)越多，x值也越大，C項錯誤；電池工作時，負極反應式為LixC6－xe－＝C6＋xLi＋，外電路中流過0.1 mol電子，負極消耗0.1 mol Li，減輕的重量為0.1 mol7 gmol－1＝0.7 g，D項正確。 7．B　a室為陽極，發(fā)生氧化反應，電極極反應為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，溶液的pH減小，A項錯誤；氫離子通過陽離子交換膜進入b室，發(fā)生反應： HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，實現(xiàn)b 室中提取CO2的目的，B項正確；陰極發(fā)生還原反應，氫離子得電子生成氫氣，2H＋＋2e－===H2↑，C項錯誤；根據(jù)陽極電極反應可知，2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，當電路中通過1 mol電子的電量時，會有1 mol氫離子生成，進入b室，產(chǎn)生標況下CO2氣體22.4 L，題中沒有給出氣體是否為標準狀況，無法計算出CO2氣體的體積，D項錯誤。 8．D　根據(jù)電池總反應為2Ag＋Cl2===2AgCl可知，Ag失電子作負極，氯氣在正極上得電子生成氯離子。其電極反應為：Cl2＋2e－===2Cl－，A項錯誤；放電時，交換膜左側(cè)溶液中生成銀離子，銀離子與氯離子反應生成氯化銀沉淀，所以交換膜左側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成， B項錯誤；根據(jù)電池總反應為2Ag＋Cl2===2AgCl可知，用NaCl溶液代替鹽酸，電池的總反應不變， C項錯誤；放電時，當電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時，交換膜左側(cè)會有0.01 mol氫離子通過陽離子交換膜向正極移動，同時會有0.01 mol Ag失去0.01 mol電子生成銀離子，銀離子會與氯離子反應生成氯化銀沉淀，所以氯離子會減少0.01 mol，則交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子， D項正確。 9．D　電解池中，陽離子向陰極移動， A項正確；電解過程中，陽極pH逐漸減小，電解池陽極上物質(zhì)失去電子，發(fā)生氧化反應，考慮到溶液中含有硫酸，電解質(zhì)溶液為酸性的，則陽極發(fā)生的電極反應應為H2O放電，產(chǎn)生H＋，所以陽極發(fā)生的電極反應是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，B項正確；陰極發(fā)生反應為物質(zhì)得到電子，發(fā)生還原反應，則陰極發(fā)生的主要電極反應是Cu2＋＋2e－===Cu, C項正確；電解過程中，陽極pH降低，陽極電極反應為：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，產(chǎn)生的H＋是陽離子，向陰極移動，pH降低表明陽極H＋向陰極的移動速率小于其在陽極的生成速率，陽極c(H＋)增大，pH＝－lgc(H＋)減小， D項錯誤。 10．A　充電時，陰極反應式為M＋H2O＋e－===MH＋OH－，生成OH－，c(OH－)增大，即pH增大，故A項錯誤；根據(jù)原電池的工作原理，陰離子向負極移動，甲為負極，乙為正極，即OH－向甲移動，故B項正確；根據(jù)工作原理，正極反應式為NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，C項正確；根據(jù)工作原理，負極反應式為MH＋OH－－e－===M＋H2O，因此電極總反應式為MH＋NiOOHM＋Ni(OH)2, D項正確。 11．A　由圖可知，a極是電子流出的電極，為負極，負極失電子，發(fā)生氧化反應，A項正確；在原電池中陰離子移向負極，B項錯誤；該電池以Li2CO3和K2CO3為電解質(zhì)，正極反應式為O2＋4e－＋2CO2===2CO，C項錯誤；該電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，故常溫下無法工作，應在高溫下工作，D項錯誤。 12．B　電解法制取Na2FeO4，反應方程式為Fe＋2H2O＋2NaOHNa2FeO4＋3H2↑。在反應中鐵失電子轉(zhuǎn)化為Na2FeO4，故鐵與電源正極相連，鐵作陽極，Ni與電源負極相連，Ni作陰極，可知a為電源的正極，A項正確；電解時鎳電極有氣泡產(chǎn)生，陰極反應式為2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，鐵電極發(fā)生氧化反應，陽極反應式為Fe－6e－＋8OH－＝FeO＋4H2O，電解過程中陽極室消耗OH－，c(OH－)降低，B項錯誤；由上述分析知C項正確；由題知若NaOH溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)，由圖2知N點，c(Na2FeO4)低于最高值，可知是由于NaOH溶液濃度過高，D項正確。 13．D　太陽能電池工作時太陽能轉(zhuǎn)化為電能，A項錯誤；放電時由電流方向可知電極M為負極Mg－2e－＝Mg2＋，電極N為正極，電極反應式為Mg2＋＋2e－＝Mg，工作時中間層熔融鹽的組成不變，Cl－不會進入液態(tài)Mg層，B項錯誤；充電時電極N與太陽能電池正極相連，C項錯誤；充電時陰極反應為Mg2＋＋2e－＝Mg，外電路流過0.2 mol電子，陰極上生成0.1 mol Mg，陰極質(zhì)量增加0.1 mol24 g/mol＝2.4 g，D項正確。 14．答案：(1)abc (2)VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O　陰 (3)①Fe2＋ ＋ 2OH－===Fe(OH)2↓　4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3　AlO?、?VO(OH)＋H2O2＋4OH－===2VO＋6H2O 解析：(1)a.太陽能、風能對環(huán)境無影響，屬于清潔能源， a項正確；b.太陽能電池是太陽能轉(zhuǎn)化成電能的裝置， b項正確；根據(jù)構(gòu)造簡化圖，控制系統(tǒng)能夠控制儲能系統(tǒng)是充電還是放電， c項正確；d.陽光或風力充足時，實現(xiàn)了由太陽能或風能到電能的轉(zhuǎn)化， d項錯誤；(2)放電時，V2＋發(fā)生氧化反應，根據(jù)原電池工作原理，電極B為負極，電極A為正極，正極上得到電子，化合價降低，即電極反應式為VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充電時，電池的正極接電源的正極，電池的負極接電源的負極，即電極B為陰極；(3)①加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至到13，出現(xiàn)的現(xiàn)象是出現(xiàn)沉淀，由灰白色轉(zhuǎn)變成紅褐色。反應ⅰ中發(fā)生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，反應ⅱ中加入氫氧化鈉發(fā)生的離子反應是Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，氫氧化鋁表現(xiàn)兩性，又因為調(diào)節(jié)pH到13，此時Al元素以AlO形式存在。②根據(jù)流程圖，目的是得到＋5價釩，即H2O2作氧化劑，本身被還原成H2O。根據(jù)表格數(shù)據(jù)，堿性條件下，＋4價釩以VO(OH)形式存在，＋5價釩在堿性條件下，以VO形式存在，因此有VO(OH)＋H2O2→VO＋H2O，根據(jù)化合價升降法進行配平，2VO(OH)＋H2O2→2VO＋H2O，電荷不守恒，因為環(huán)境是堿性，因此反應物中缺少OH－，最后配平，即反應方程式為：2VO(OH)＋H2O2＋4OH－===2VO＋ 6H2O。 15．答案：(1)B (2)2Cl－－2e－===Cl2↑　CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl或CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6H＋＋6Cl－ (3)不變　7.2 解析：根據(jù)電解池中陰離子在陽極放電和陽離子在陰極放電的規(guī)律和本題圖中的電極產(chǎn)物H2和Cl2可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負極，故陽極室中發(fā)生的反應依次為：2Cl－－2e－===Cl2↑，CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl。(3)陰極反應為：6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑(或6H＋＋6e－===3H2↑)；陽極反應為：6Cl－－6e－===3Cl2↑；CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O―→N2＋CO2＋6HCl。根據(jù)上述反應可以看出在陰、陽極上產(chǎn)生的OH－、H＋的數(shù)目相等，陽極室中反應產(chǎn)生的H＋通過質(zhì)子交換膜進入陰極室與OH－恰好反應生成水，所以陰極室中電解前后溶液的pH不變；由上述反應可以看出，轉(zhuǎn)移6 mol e－時，陰極產(chǎn)生3 mol H2，陽極產(chǎn)生1 mol N2和1 mol CO2，故電解收集到的13.44 L氣體中V(N2)＝V(CO2)＝2.688 L，即n(N2)＝n(CO2)＝0.12 mol。根據(jù)方程式CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl可知生成0.12 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物質(zhì)的量也為0.12 mol，其質(zhì)量為：m[CO(NH2)2]＝0.12 mol60 g mol－1＝7.2 g。