（四川專(zhuān)用）2014屆高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第6章 第3講《電解池　金屬的電化學(xué)腐蝕與保護(hù)》解析訓(xùn)練

第三講電解池金屬的電化學(xué)腐蝕與保護(hù)一、選擇題(本題共7個(gè)小題，每題6分，共42分，每個(gè)小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1(2013·廣元聯(lián)考)化學(xué)用語(yǔ)是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，下列用來(lái)表示物質(zhì)變化的化學(xué)用語(yǔ)中，正確的是()。A用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2B氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：O22H2O4e=4OHC粗銅精煉時(shí)，與電源正極相連的是純銅，陽(yáng)極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2D鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的正極反應(yīng)式：Fe2e=Fe2解析電池的負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，B不對(duì)；粗銅精煉時(shí)，純銅應(yīng)該連接電源的負(fù)極，C錯(cuò)；鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，鐵為負(fù)極，D錯(cuò)。答案A2(2010·北京，6)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法正確的是 ()。A鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù)B鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕C鋼管與銅管露天堆放在一起，鋼管不易被腐蝕D鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是Fe3e=Fe3解析在外加電流保護(hù)時(shí)，被保護(hù)的金屬要與電源的負(fù)極相連，A項(xiàng)錯(cuò)。鐵與銅接觸易構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，鐵更易被腐蝕，C項(xiàng)錯(cuò)。鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是Fe2e=Fe2。答案B3.鋁及鋁合金經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化，鋁表面能生成幾十微米厚的氧化鋁膜。某研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)法對(duì)鋁片表面進(jìn)行氧化處理。分別以鉛片、鋁片為電極，以硫酸溶液為電解液，按照如圖所示裝置連接電解池裝置，電解40 min后取出鋁片，用水沖洗，放在水蒸氣中封閉處理2030 min，即可得到更加致密的氧化膜。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 ()。A電解時(shí)電子從電源負(fù)極導(dǎo)線鋁極，鉛極導(dǎo)線電源正級(jí)B在電解過(guò)程中，H向陽(yáng)極移動(dòng)，SO向陰極移動(dòng)C電解過(guò)程陽(yáng)極周?chē)芤旱膒H下降D電解的總反應(yīng)為2Al6H=2Al33H2解析根據(jù)裝置示意圖分析，鋁片為陽(yáng)極，鉛片為陰極，所以電解時(shí)電子的流向?yàn)閺碾娫簇?fù)極導(dǎo)線鉛極，鋁極導(dǎo)線電源正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解過(guò)程中，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子則向陽(yáng)極移動(dòng)，B項(xiàng)不正確；根據(jù)題意，電解的總反應(yīng)為：2Al3H2OAl2O33H2，陽(yáng)極的電極反應(yīng)為：2Al3H2O6e=Al2O36H，陽(yáng)極周?chē)膒H下降，C項(xiàng)正確，而D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C4(2013·天津模擬)臭氧是常見(jiàn)的強(qiáng)氧化劑，廣泛用于水處理系統(tǒng)。制取臭氧的方法很多，其中高壓放電法和電解純水法原理如下圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是 ()。A高壓放電法，反應(yīng)的原理為3O22O3B高壓放電出來(lái)的空氣中，除含臭氧外還含有氮的氧化物C電解時(shí)，電極b周?chē)l(fā)生的電極反應(yīng)有3H2O6e=O36H和2H2O4e=O24HD電解時(shí)，H由電極a經(jīng)聚合固體電解質(zhì)膜流向電極b解析高壓放電法與閃電條件下氧氣部分轉(zhuǎn)化為臭氧類(lèi)似，其反應(yīng)的原理為：3O22O3，因空氣中還含有氮?dú)?，放電條件下，氮?dú)庖材芘c氧氣反應(yīng)，故有氮氧化物生成，A、B兩項(xiàng)均正確；觀察上圖電解法制臭氧，可發(fā)現(xiàn)有氫氣放出，必由水還原生成，發(fā)生還原反應(yīng)，故a為陰極；同理，由水生成氧氣和臭氧，發(fā)生氧化反應(yīng)，C項(xiàng)正確；因b為陽(yáng)極，電解質(zhì)中的陽(yáng)離子移向陰極，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案D5(2013·大連調(diào)研)如圖，a、b是石墨電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液顯紅色。下列說(shuō)法正確的是()。AX極是電源負(fù)極，Y極是電源正極Ba極的電極反應(yīng)是2Cl2e=Cl2C電解過(guò)程中CuSO4溶液的pH逐漸增大DPt極上有6.4 g Cu析出時(shí)，b極產(chǎn)生2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體解析由題意知b極為陰極，a極為陽(yáng)極，a極發(fā)生的電極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，Y為負(fù)極，X為正極，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確，Pt極上的反應(yīng)為2H2O4e=O24H，溶液的酸性增強(qiáng)，pH減小，Pt極上產(chǎn)生O2，Cu極上有Cu析出，C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。答案B6(2013·長(zhǎng)沙調(diào)研)如圖所示甲、乙兩個(gè)裝置，所盛溶液體積和濃度均相同且足量，當(dāng)兩裝置電路中通過(guò)的電子都是1 mol時(shí)，下列說(shuō)法不正確的是()。A溶液的質(zhì)量變化：甲減小乙增大B溶液pH變化：甲減小乙增大C相同條件下產(chǎn)生氣體的體積：V甲V乙D電極反應(yīng)式：甲中陰極為Cu22e=Cu，乙中負(fù)極為Mg2e=Mg2解析甲中總反應(yīng)為2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，乙中總反應(yīng)為Mg2HCl=MgCl2H2，故甲溶液質(zhì)量減小，乙溶液質(zhì)量增大，A對(duì)；甲中生成H2SO4，pH減小，乙中消耗鹽酸，pH增大，B對(duì)；當(dāng)兩裝置電路中通過(guò)的電子都是1 mol時(shí)，甲中產(chǎn)生0.25 mol O2，乙中產(chǎn)生0.5 mol H2，故相同條件下，甲乙中產(chǎn)生氣體的體積比為12，C錯(cuò)；甲中陰極為Cu2放電，電極反應(yīng)為Cu22e=Cu，乙中負(fù)極為Mg放電，電極反應(yīng)為Mg2e=Mg2，D對(duì)。答案C7(2013·成都二模)500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6 mol·L1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2.24 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說(shuō)法正確的是 ()。A原混合溶液中c(K)為0.2 mol·L1B上述電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子C電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05 molD電解后溶液中c(H)為0.2 mol·L1解析石墨作電極電解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，陽(yáng)極反應(yīng)式為：4OH4e=2H2OO2，陰極先后發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：Cu22e=Cu,2H2e=H2。陽(yáng)極收集到O2為2.24 L這個(gè)事實(shí)可推知上述電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol電子，陰極生成2.24 L H2的過(guò)程中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，所以Cu2共得到0.4 mol0.2 mol0.2 mol電子，電解前Cu2的物質(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)的量都為0.1 mol。電解前后分別有以下守恒關(guān)系：c(K)2c(Cu2)c(NO)，c(K)c(H)c(NO)，不難算出：電解前c(K)0.2 mol·L1，電解后c(H)0.4 mol·L1。答案A二、非選擇題(本題共4個(gè)小題，共58分)8.(14分) (2012·綿陽(yáng)模擬)電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a：X、Y是兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液，則電解池中X電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)，在X電極附近觀察到的現(xiàn)象是_。Y電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是_。(2)如用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則X電極的材料是_，電極反應(yīng)式為_(kāi)。Y電極的材料是_，電極反應(yīng)式為_(kāi)(說(shuō)明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫(xiě)出)。答案(1)2H2e=H2放出氣體，溶液變紅2Cl2e=Cl2把濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色(2)純銅Cu22e=Cu粗銅Cu2e=Cu29(15分)對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長(zhǎng)其使用壽命。(1)以下為鋁材表面處理的一種方法：堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時(shí)常有氣泡冒出，原因是_(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的_。aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3以鋁材為陽(yáng)極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為_(kāi)。取少量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_。(2)鍍銅可防止鐵制品腐蝕，電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽(yáng)極的原因是_。(3)利用右圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于_處。若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱(chēng)為_(kāi)。解析(1)題中指出在堿洗時(shí)有氣泡產(chǎn)生，則只有金屬鋁與堿反應(yīng)才符合條件，故堿洗過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al2O32OHH2O=2AlO、2Al2OH4H2O=2AlO3H2。堿洗后溶液中含有大量AlO，故最好通入CO2氣體使AlO轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀以回收鋁。活潑金屬作陽(yáng)極，陽(yáng)極材料本身失電子被氧化，其氧化產(chǎn)物為Al2O3，由此可得陽(yáng)極反應(yīng)式為2Al3H2O6e=Al2O36H。加入NaHCO3溶液后，Al3與HCO發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)，離子方程式可表示為Al33HCO=Al(OH)33CO2。(2)電鍍時(shí)若用石墨作陽(yáng)極，則電解過(guò)程中電解液中Cu2濃度不斷減小，導(dǎo)致鐵表面不能鍍上均勻的銅。(3)若X為碳棒，則只能用外加電源的陰極保護(hù)法，此時(shí)開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于N處。若X為Zn，K置于M處，其保護(hù)原理為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。答案(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2b2Al3H2O6e=Al2O36HHCO與Al3發(fā)生水解相互促進(jìn)反應(yīng)，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀(2)補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2濃度恒定(3)N犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法10(14分)(2013·山西六校聯(lián)考)硒是制光電池的一種原料，人體缺少硒就會(huì)得“克山病”，從電解精煉銅的陽(yáng)極泥中提取硒的流程如下：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)室中電解精煉銅的簡(jiǎn)易裝置如圖所示，請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出電極材料和電解液的名稱(chēng)。(2)陽(yáng)極泥中硒以Se、Ag2Se、Cu2Se等形式存在，Se與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。(3)SeO2溶于水得H2SeO3(Ka13.5×103，Ka25.0×108)，亞硒酸溶液與SO2反應(yīng)制硒的離子方程式為_(kāi)。電解亞硒酸溶液可制得強(qiáng)酸H2SeO4，則電解時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)。(4)上述硒的提取過(guò)程中存在的主要問(wèn)題是_。解析(1)電解精煉銅時(shí)粗銅作陽(yáng)極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液。(2)根據(jù)流程圖可知硒的氧化產(chǎn)物為SeO2，濃硫酸的還原產(chǎn)物為SO2，由此可得出化學(xué)方程式。(3)根據(jù)題中提示H2SeO3是弱酸，在離子方程式中應(yīng)寫(xiě)化學(xué)式。電解亞硒酸溶液時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成硒酸。答案(1)左側(cè)：粗銅右側(cè)：精銅電解液：硫酸銅溶液(2)Se2H2SO4(濃)SeO22SO22H2O(3)H2SeO32SO2H2O=Se2SO4HH2SeO32eH2O=SeO4H(4)濃硫酸的腐蝕性強(qiáng)焙燒過(guò)程中產(chǎn)生大量有毒氣體SO2，污染環(huán)境(其他合理答案亦可)11(15分) (2013·資陽(yáng)模擬)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(qǐng)回答：(1)B極是電源的_，一段時(shí)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(chǎng)作用下向Y極移動(dòng)。(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(shí)，對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為_(kāi)。(3)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(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)(此時(shí)乙溶液體積為500 mL)，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為_(kāi)，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(shuō)明F是陰極，E是陽(yáng)極，則A為正極，B為負(fù)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(shuō)明Fe(OH)3膠粒向陰極移動(dòng)，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(guò)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(guò)的電子的物質(zhì)的量為0.05 mol，所以丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為0.05 mol×108 g·mol15.4 g。(4)當(dāng)活性金屬作陽(yáng)極時(shí)，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FeCu2Fe2Cu。答案(1)負(fù)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)FeCu2CuFe2