（廣西專用）2014屆高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)題庫 6-3 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護（含解析）

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1、第三講 電解池 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護 一、選擇題 1．結(jié)合下圖判斷，下列敘述正確的是 (　　) A．Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護 B．Ⅰ和Ⅱ中負極反應(yīng)均是Fe－2e－===Fe2＋ C．Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有藍色沉淀 解析　A項，電子從負極流向正極，抑制正極失電子，所以正極均被保護。B項，Ⅰ中 的負極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋。C項，Ⅱ中的正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。D項，由 于Ⅰ中負極反應(yīng)產(chǎn)生Zn2＋，不會與K3[Fe(CN)6]溶液作用產(chǎn)生藍色沉

2、淀。 答案　A 2．將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上， 一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是 (　　) A．液滴中的Cl－由a區(qū)向b區(qū)遷移 B．液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕，生成的Fe2＋由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH－形成Fe(OH)2，進一步氧化、脫水形成鐵銹 D．若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液

3、，則負極發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu－2e－===Cu2＋ 解析　根據(jù)液滴之下氧氣含量比邊緣少可知液滴下鐵為負極，失電子生成亞鐵離子，液 滴外緣氧氣得電子與水化合生成氫氧根，OH－與Fe2＋結(jié)合生成Fe(OH)2，進而生成 Fe2O3·nH2O，陰離子移向負極，A項錯誤，B項正確；鐵為負極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)， C項錯誤；鐵比銅活潑，應(yīng)為鐵失電子：Fe－2e－===Fe2＋，D項錯誤。 答案　B 3．下列敘述不正確的是 (　　) A．鐵表面鍍鋅，鐵作陽極 B．船底鑲嵌鋅塊，鋅作負極，以防船體被腐蝕 C．鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－===4

4、OH－ D．工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應(yīng)為：2Cl－－2e－===Cl2↑ 解析　鐵表面鍍鋅，鐵應(yīng)作陰極而鋅作陽極，A錯誤；鋅比鐵活潑，在船底鑲嵌鋅塊， 可有效保護船體不被腐蝕，B正確；鋼鐵的吸氧腐蝕中正極上O2得到e－被還原，C正確； 工業(yè)上電解飽和食鹽水的反應(yīng)中陽極上Cl－失去e－被氧化，D正確。故選A。 答案　A 4．右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極 a 和 b 附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實驗現(xiàn)象中正確的是 (　　) 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

5、 C．a(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色 D．a(chǎn)電極附近呈藍色，b電極附近呈紅色 解析　以石墨為電極電解Na2SO4溶液時，陽極(b極)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，陰 極(a極)：4H＋＋4e－===2H2↑，則a極附近溶液顯堿性，b極附近溶液顯酸性，滴加石蕊 試液后，a極附近呈藍色， b極附近呈紅色。 答案　D 5．Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計的制取Cu2O的電解池示意圖如右圖所示，電解總反應(yīng)為：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列說法正確的是 (　　) A．石墨電極上產(chǎn)生氫氣 B．銅電極發(fā)生還原反應(yīng) C．銅電極接直流電源的負極 D．

6、當有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1 mol Cu2O生成 解析　從反應(yīng)中得知Cu在通電時失電子，在陽極放電，發(fā)生氧化反應(yīng)2Cu－2e－＋ 2OH－===Cu2O＋H2O，另一電極(石墨)作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，2H＋＋2e－===H2↑，轉(zhuǎn)移 0.1 mol電子生成0.05 mol Cu2O，故B、C、D項錯。 答案　A 6．下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護的說法正確的是 (　　) A．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護 B．鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護內(nèi)部不被腐蝕 C．鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕 D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負極反應(yīng)是Fe－3e－===F

7、e3＋ 解析　鋼管與電源正極連接，作電解池的陽極，被氧化而腐蝕，A項錯；鐵在冷濃硝酸 中表面生成一層致密的氧化物保護膜，從而保護內(nèi)部不被腐蝕，B項正確；鋼管與銅管 堆放在一起時，構(gòu)成原電池，鋼管作負極而易被腐蝕，C項錯；鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時， 負極反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋，D項錯。 答案　B 7．用電解法提取氯化銅廢液中的銅，方案正確的是 (　　) A．用銅片連接電源的正極，另一電極用鉑片 B．用碳棒連接電源的正極，另一電極用銅片 C．用氫氧化鈉溶液吸收陰極產(chǎn)物 D．用帶火星的木條檢驗陽極產(chǎn)物 解析　溶液中的銅離子應(yīng)在陰極放電而析出，Cl－在陽極放電產(chǎn)

8、生Cl2，A、C、D都錯。 答案　B 8．下圖所示裝置Ⅰ是一種可充電電池，裝置Ⅱ為電解池。離子交換膜只允許Na＋通過，充放電的化學(xué)方程式為2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr。閉合開關(guān)K時，b極附近先變紅色。下列說法正確的是 (　　) A．負極反應(yīng)為4Na－4e－===4Na＋ B．當有0.01 mol Na＋通過離子交換膜時，b電極上析出標準狀況下的氣體112 mL C．閉合K后，b電極附近的pH變小 D．閉合K后，a電極上有氣體產(chǎn)生 解析　本題信息新穎，多數(shù)同學(xué)對所給的電池反應(yīng)很不熟悉，習(xí)慣寫出電極式的同學(xué)會 因為寫不出電極反應(yīng)式而

9、做不出來。電源的正極：Br＋2e－===3Br－；電源的負極：2S －2e－===S，內(nèi)電路為Na＋移動導(dǎo)電。由題意可知b極(陰極)：2H＋＋2e－===H2↑，a 極(陽極)：Cu－2e－===Cu2＋，所以C、D均錯誤；對于B項當有0.01 mol Na＋通過離子 交換膜時，說明有內(nèi)電路通過了0.01 mol的電荷，外電路轉(zhuǎn)移的電子也就為0.01 mol。 結(jié)合b極反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體就為0.005 mol，體積為112 mL。只有B正確。 答案　B 二、非選擇題 9．由熔鹽電解法獲得的粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去，產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁。工

10、藝流程如下： (注：NaCl熔點為801 ℃；AlCl3在181 ℃升華) (1)精煉前，需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng) 產(chǎn)生新的雜質(zhì)，相關(guān)的化學(xué)方程式為①________________________________________和 ②________________________________________________________________________。 (2)將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質(zhì)隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外 還含有_________；固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣

11、中肯定存在 ________。 (3)在用廢堿液處理氣體A的過程中，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________。 (4)鍍鋁電解池中，金屬鋁為________極。熔融鹽電鍍液中鋁元素和氯元素主要以AlCl和 Al2Cl形式存在，鋁電極的主要電極反應(yīng)式為______________________。 (5)鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，其原因是__________。 解析　(2)由于AlCl3易升華，故氣泡的主要成分除Cl2外還含有HCl和AlCl3。Na與Cl2 反應(yīng)生成NaCl固體，故浮渣中肯定存在NaCl固體。 (3)由題意可知，氣體A為HC

12、l和Cl2的混合氣體，A與廢堿液反應(yīng)的離子方程式為：Cl2 ＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，H＋＋OH－===H2O。 (4)在鋁電解池中，鋁是鍍層金屬，應(yīng)為陽極，電極反應(yīng)式為：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl。 (5)鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能隔絕空氣和水與鋼材的接觸，從而能防止鋼 材的腐蝕。 答案　(1)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe　4Al＋3SiO22Al2O3＋3Si (2)HCl、AlCl3　NaCl (3)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O　H＋＋OH－===H2O (4)陽　Al－3e－＋7AlCl===4Al2C

13、l (5)致密氧化鋁膜能隔絕空氣和水與鋼材的接觸 10．A、B、C三種強電解質(zhì)，它們在水中電離出的離子如右表所示： 陽離子 Na＋、K＋、Cu2＋ 陰離子 SO、OH－ 如圖1所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯中依次盛 放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液， 電極均為石墨電極。接通電源，經(jīng)過一段時間后， 測得乙中c電極質(zhì)量增加了16 g。常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時間t的關(guān)系如圖2 所示。請回答下列問題： (1)M為直流電源的________極，b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為______________________。 (2)計算e電極上生成的氣體在標準狀況下的

14、體積為________________。 (3)寫出乙燒杯中的總反應(yīng)方程式：____________________________________________。 (4)如果電解過程中B溶液中的金屬離子全部析出，此時電解能否繼續(xù)進行，為什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)要使丙燒杯中的C溶液恢復(fù)到原來的狀態(tài)，需要

15、進行的操作是__________________。 解析　測得乙中c電極質(zhì)量增加了16 g，只有Cu2＋能放電析出金屬，其他的都不可能， 而Cu2＋只能和SO結(jié)合，可以確定B為硫酸銅；由常溫下各燒杯中溶液的pH與電解時 間t的關(guān)系圖，可以確定A為KOH或NaOH，C為Na2SO4或K2SO4。c電極上發(fā)生的 反應(yīng)為：Cu2＋＋2e－===Cu，即c電極為陰極，由此可推出b為陽極，a為陰極，M為負 極，N為正極。甲中為KOH或NaOH溶液，相當于電解H2O，b電極(陽極)為OH－放電， 即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。當乙中有16 g Cu析出時，轉(zhuǎn)移的電子為0.5 mol

16、。整個 電路是串聯(lián)的，故每個電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的。丙中為Na2SO4或K2SO4溶液， 相當于電解水，由方程式2H2O2H2↑＋O2↑可知，當整個反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.5 mol電子 時，e電極上生成的H2為0.25 mol，標準狀況下的體積為0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。 此時丙燒杯中消耗水0.25 mol，若要恢復(fù)到原來的狀態(tài)，需要向燒杯中加4.5 g水。 答案　(1)負　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　(2)5.6 L (3)2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 (4)能，因為CuSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)變?yōu)殡娊馑?/p>

17、的反應(yīng) (5)向丙燒杯中加4.5 g水 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)

18、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

19、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 mol·L－1×0.5 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0.05 mol×108 g·mol－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＋Fe

20、2＋＋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＋ 12．釩(V)及其化合物廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化、新材料和新能源等領(lǐng)域。 (1)V2O5是接觸法制硫酸的催化劑。 ①一定條件下，SO2與空氣反應(yīng)t min后，SO2和SO3物質(zhì)的量濃度分別為a mol·L－1和b mol·L－1，則SO2起始物質(zhì)的量濃度為________mol·L－1；生成SO3的化學(xué)反應(yīng)速率為 ________mol·(L·min)－1。 ②工業(yè)制硫酸，尾氣SO2用________吸收。

21、 (2)全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對的氧化還原反應(yīng)來實現(xiàn)化學(xué)能和電能相互 轉(zhuǎn)化的裝置，其原理如下圖所示。 ①當左槽溶液顏色逐漸由黃變藍，其電極反應(yīng)式為_______________________________。 ②充電過程中，右槽溶液顏色逐漸由________色變?yōu)開_______色。 ③放電過程中氫離子的作用是________和____________________________________； 充電時若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×1023個，左槽溶液中n(H＋)的變化量為________。 解析　(1)根據(jù)2SO2＋O22SO3和S原子守恒，SO2的起始濃

22、度為(a＋b)mol·L－1；根 據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率計算公式v(SO3)＝＝ mol·(L·min)－1；工業(yè)制硫酸的尾氣SO2一 般用氨水吸收。 (2)根據(jù)圖示該裝置，左邊為電解池的陽極或原電池的正極，右邊為電解池的陰極或原電 池的負極。當左槽溶液由黃變藍，即VO―→VO2＋，電極反應(yīng)式為VO＋2H＋＋e－=== VO2＋＋H2O。充電過程中，右槽為電解池的陰極，V3＋―→V2＋，溶液由綠色變?yōu)樽仙? 放電過程中，氫離子的作用是導(dǎo)電作用(通過交換膜定向移動)，并參與正極反應(yīng)。充電 時左槽的反應(yīng)式為VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，轉(zhuǎn)移電子數(shù)3.01×1023個，共生成1 mol H＋，其中0.5 mol通過交換膜進入右槽，故左槽溶液中n(H＋)的變化量為0.5 mol。 答案　(1)①a＋b　?、诎彼? (2)①VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O?、诰G　紫?、蹍⑴c正極反應(yīng)　通過交換膜定向移 動使電流通過溶液　0.5 mol