（廣西專用）2014屆高三化學一輪復習題庫 6-3 電解池 金屬的電化學腐蝕與防護（含解析）

第三講 電解池 金屬的電化學腐蝕與防護一、選擇題1結合下圖判斷，下列敘述正確的是 ()A和中正極均被保護B和中負極反應均是Fe2e=Fe2C和中正極反應均是O22H2O4e=4OHD和中分別加入少量K3Fe(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，中的負極反應為Zn2e=Zn2。C項，中的正極反應為2H2e=H2。D項，由于中負極反應產(chǎn)生Zn2，不會與K3Fe(CN)6溶液作用產(chǎn)生藍色沉淀。答案A2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)生的電極反應為：O22H2O4e=4OHC液滴下的Fe因發(fā)生還原反應而被腐蝕，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，則負極發(fā)生的電極反應為：Cu2e=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，C項錯誤；鐵比銅活潑，應為鐵失電子：Fe2e=Fe2，D項錯誤。答案B3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為：O22H2O4e=4OHD工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應為：2Cl2e=Cl2解析鐵表面鍍鋅，鐵應作陰極而鋅作陽極，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中陽極上Cl失去e被氧化，D正確。故選A。答案A4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Ca電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色Da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)：4OH4e=2H2OO2，陰極(a極)：4H4e=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D5Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設計的制取Cu2O的電解池示意圖如右圖所示，電解總反應為：2CuH2OCu2OH2。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C銅電極接直流電源的負極D當有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1 mol Cu2O生成解析從反應中得知Cu在通電時失電子，在陽極放電，發(fā)生氧化反應2Cu2e2OH=Cu2OH2O，另一電極(石墨)作陰極，發(fā)生還原反應，2H2e=H2，轉(zhuǎn)移0.1 mol電子生成0.05 mol Cu2O，故B、C、D項錯。答案A6下列有關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，負極反應是Fe3e=Fe3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：Fe2e=Fe2，D項錯。答案B7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在陰極放電而析出，Cl在陽極放電產(chǎn)生Cl2，A、C、D都錯。答案B8下圖所示裝置是一種可充電電池，裝置為電解池。離子交換膜只允許Na通過，充放電的化學方程式為2Na2S2NaBr3Na2S43NaBr。閉合開關K時，b極附近先變紅色。下列說法正確的是 ()A負極反應為4Na4e=4NaB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 mLC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)同學對所給的電池反應很不熟悉，習慣寫出電極式的同學會因為寫不出電極反應式而做不出來。電源的正極：Br2e=3Br；電源的負極：2S2e=S，內(nèi)電路為Na移動導電。由題意可知b極(陰極)：2H2e=H2，a極(陽極)：Cu2e=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。結合b極反應，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)生置換反應產(chǎn)生新的雜質(zhì)，相關的化學方程式為_和_。(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HCl和Cl2的混合氣體，A與廢堿液反應的離子方程式為：Cl22OH=ClClOH2O，HOH=H2O。(4)在鋁電解池中，鋁是鍍層金屬，應為陽極，電極反應式為：Al3e7AlCl=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)2AlFe2O3Al2O32Fe4Al3SiO22Al2O33Si(2)HCl、AlCl3NaCl(3)Cl22OH=ClClOH2OHOH=H2O(4)陽Al3e7AlCl=4Al2Cl(5)致密氧化鋁膜能隔絕空氣和水與鋼材的接觸10A、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)生的電極反應為_。(2)計算e電極上生成的氣體在標準狀況下的體積為_。(3)寫出乙燒杯中的總反應方程式：_。(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溶液恢復到原來的狀態(tài)，需要進行的操作是_。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)生的反應為：Cu22e=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4OH4e=2H2OO2。當乙中有16 g Cu析出時，轉(zhuǎn)移的電子為0.5 mol。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2H2O2H2O2可知，當整個反應中轉(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·mol15.6 L。此時丙燒杯中消耗水0.25 mol，若要恢復到原來的狀態(tài)，需要向燒杯中加4.5 g水。答案(1)負4OH4e=2H2OO2(2)5.6 L(3)2CuSO42H2O2CuO22H2SO4(4)能，因為CuSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應變?yōu)殡娊馑姆磻?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，對應單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為_。(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H應該是_(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1222。(3)乙中溶液pH13，生成n(NaOH)0.1 mol·L1×0.5 L0.05 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·mol15.4 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)生反應的離子方程式為FeCu2Fe2Cu。答案(1)負極逐漸變淺氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷(2)1222(3)鍍件AgNO35.4 g變小(4)FeCu2CuFe212釩(V)及其化合物廣泛應用于工業(yè)催化、新材料和新能源等領域。(1)V2O5是接觸法制硫酸的催化劑。一定條件下，SO2與空氣反應t min后，SO2和SO3物質(zhì)的量濃度分別為a mol·L1和b mol·L1，則SO2起始物質(zhì)的量濃度為_mol·L1；生成SO3的化學反應速率為_mol·(L·min)1。工業(yè)制硫酸，尾氣SO2用_吸收。(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來實現(xiàn)化學能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，其原理如下圖所示。當左槽溶液顏色逐漸由黃變藍，其電極反應式為_。充電過程中，右槽溶液顏色逐漸由_色變?yōu)開色。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)2SO2O22SO3和S原子守恒，SO2的起始濃度為(ab)mol·L1；根據(jù)化學反應速率計算公式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VOVO2，電極反應式為VO2He=VO2H2O。充電過程中，右槽為電解池的陰極，V3V2，溶液由綠色變?yōu)樽仙?。放電過程中，氫離子的作用是導電作用(通過交換膜定向移動)，并參與正極反應。充電時左槽的反應式為VO2H2Oe=VO2H，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)ab氨水(2)VO2He=VO2H2O綠紫參與正極反應通過交換膜定向移動使電流通過溶液0.5 mol